报告行业投资评级 - 报告未提供明确的行业投资评级 这是一份面向政策制定者的行业入门报告 侧重于技术竞争力和供应链分析 而非投资建议 [1][5] 报告的核心观点 - 物理人工智能是人工智能发展的下一阶段 它使机器人等自主系统能够在现实物理世界中感知、理解并执行复杂动作 其与机器人的融合正引发一场静默的革命 [2][3] - 尽管市场热情高涨 但物理人工智能领域仍面临长期困扰机器人行业的技术与经济障碍 包括硬件供应链不成熟、缺乏标准化、关键部件成本高昂以及从受控环境演示到大规模可靠部署之间存在巨大鸿沟 [3][4][11][21] - 中美两国在物理人工智能的创新生态系统中处于领先地位 但竞争格局复杂 中国在学术论文产出和专利数量上占优 而美国在高质量研究、产业界论文、初创企业投资及AI基础模型方面保持优势 硬件供应链则由亚洲和欧洲公司主导 [37][38][39][43][44][63] - 当前市场炒作集中于仿人机器人 但实际投资和部署主要流向更实用的工业机器人和自主移动机器人 仿人机器人市场仍处于实验阶段 其大规模商业化面临显著挑战 [48][50][75][76] 根据相关目录分别进行总结 引言与背景 - 物理人工智能为自主机器装备认知推理和空间知识 使其能从交互中学习并实时响应 当前主要与机器人技术结合 以仿人机器人、工业机器人和自主移动机器人为主要形态 [8] - 推动物理人工智能发展的动力包括：AI算法与机器人硬件供应链进步的融合、应对制造业等领域劳动力短缺的经济需求、在危险环境中替代人类工作的安全性考虑以及持续的军事应用兴趣 [12] - 尽管前景看好 但机器人革命尚未如期而至 工业机器人安装量在2023-24年出现下滑 现有机器人在处理柔软物体、灵巧操作和适应非结构化环境方面仍存在显著困难 [12][13] 机器人硬件供应链 - 所有机器人通常由五大核心硬件系统构成：提供物理框架的结构组件、产生和控制运动的驱动系统、提供和分配能量的动力系统、处理传感器数据并控制行为的计算系统以及感知环境与自身状态的传感器系统 [17][19][20][22] - 硬件供应链缺乏标准化 导致组件供应商需满足高度定制化需求 难以实现规模经济 从而限制了利润率和再投资能力 [21] - 不同类型机器人的硬件物料清单和成本差异巨大 例如 仿人机器人成本在5万至50万美元之间 工业机器人在2万至15万美元之间 自主移动机器人在1.5万至8万美元之间 [23] - 近期硬件各子领域均取得突破 如驱动器更强大精准、传感器成本下降质量提升、电池能量密度提高等 但灵巧操作所需的某些传感器和驱动组件仍是规模化生产的瓶颈 [24][25][26] 机器人软件供应链与AI进展 - 大型语言模型、多模态基础模型、强化学习和仿真到现实迁移等AI领域的进步 正在彻底改变机器人的训练、学习和对现实世界反馈的解读方式 [27][28] - 软件堆栈依赖于三类关键计算资源：用于训练AI模型的计算集群、用于机器人平台实时部署的边缘处理器以及用于创建数字孪生进行模拟训练的高性能计算集群 [33][35] - 除了AI基础模型 软件生态系统还包括机器人操作系统供应商、建模与仿真软件提供商以及专注于数据管理、现实捕捉和合成数据生成的厂商 [34][61] 竞争力评估：创新生态与市场分析 - 研究出版物：2018至2023年间 约25.8万篇机器人相关文章发表 年增长率为47% 中国以28%的份额领先 美国占16% 但美国论文的篇均引用次数约为19次 高于中国的10次 [38] - 专利活动：中国在机器人专利数量上增长显著 但专利质量存疑 近期数据显示 美国公司在技术行业的机器人相关专利申请中占34% 领先于中国的24% [37][42] - 投资数据：过去十年 美国和中国的机器人公司获得的投资交易数量最多 分别为327家和263家 自2018年以来约1000亿美元机器人投资中 约75%流向了美国或中国的初创企业 [44] - 市场规模：全球AI机器人市场在2025年估值约为200亿至230亿美元 预计未来10年内将超过1000亿美元 高盛预测仿人机器人市场规模将从目前的60亿美元增长至2035年的380亿美元 摩根士丹利更乐观预测2050年将达到5万亿美元 [49] - 基础模型与软件生态：美国公司如Alphabet、NVIDIA、微软和Meta在机器人基础模型开发上具有先发优势 中国的大型科技集团和初创公司也在积极推出本土模型 欧洲和韩国也有参与者 [55][56][57] - 硬件组件：日本和德国公司在精密机械齿轮、电机、驱动器和末端执行器等关键部件供应上占据主导地位 例如 Harmonic Drive Systems控制着其精密齿轮80%的市场 中国本土供应商也在崛起 [63][64][68][69] - 机器人制造商：仿人机器人制造商众多 中美两国公司领先 工业机器人市场由ABB、发那科、安川和库卡四大巨头主导 约占全球市场75% 仓储机器人市场增长迅速 亚马逊已部署100万台机器人 [69][70][71] - 机器人部署与终端用户：工业机器人部署量最大 中国是年安装量最大的市场 年安装近29万台 韩国是机器人密度最高的国家 每万名制造业员工拥有1000台工业机器人 仿人机器人部署量极少 仍处于实验阶段 [72][73][75]