在現實世界拓展機器學習應用的三種方法
在現實世界拓展機器學習應用的三種方法

稱為NeurIPS(神經資訊處理系統會議)的全球人工智慧領域盛會剛剛結束,出席者人數創下歷史新高,即使採取抽票制也難以容納。9,000張門票在12分鐘內售完,顯示了世界各地對AI興趣的爆炸性增長。

然而,儘管AI創新走出學術界,開始在產業界出現,大多數公司在落實AI解決方案時仍然面臨困難。在NeurIPS向AI世界發出警鐘的同時,機器人產業似乎對機器學習(ML)解決方案落地有更務實的考量。

推薦閱讀:AI機器人將會如何顛覆製造業?

我任職的公司提供機器學習軟體,使工廠和倉庫中有更多具自主性和更靈巧的機器人。為了彌補技術和產品落地中間的差距,我們和機器人公司與系統集成商密切合作,將最前端的機器學習研究產品化。

日前我飛到東京,參加全球最大規模的機器人展會「國際機器人展覽會」(IREX);在這裡,領先的機器人公司展示了將AI以及ML應用在機器人領域的各種方法。

從「自動化」到真正「自主化」,AI造就的機器人技術領域,最大成果是從原先的「自動化」(工程師藉由程式設計編寫規則,讓機器人遵守)邁向了真正的「自主學習」。

在先前的文章中,我談到AI如何造就新一代機器人2.0時代。傳統機器人主要用於大規模生產線,工程師事先編寫程式,讓機器以高精度、高速度執行相同的任務,但機器本身無法對變化或意外做出反應,因此彈性有所不足。

然而,隨著消費者對客製化產品需求的增長、和勞動力的不斷萎縮,我們需要更加自主和靈活的機器人。

也因此,有公司開始嘗試將ML應用於機器人領域,使新一代的機器人能夠處理傳統機器人無法完成的供作。在IREX中,我們看到了ML用於改善機器人的視覺、控制、以及提高真實使用案例的擴增性。

【延伸閱讀】Robotics 2.0(1)— AI重新定義機器人

機器視覺:在識別、可擴充性和自主學習方面的突破

即使是最先進的3D結構化光相機也難以識別具有透明封裝、反射或深色表面的物體,因為光線會散射或被吸收。

由於物品相互重疊,雜亂堆放的場景帶來了更多的挑戰。這就是為什麼大多數製造商都使用振動台,或零件進料器來分散物品的原因。

此外,傳統的機器視覺系統不夠靈活:你需要通過事先上傳每樣物品的3D 模型來登錄物件,以便後續進行影像及物件本身的匹配。只要過程中有任何一個小變化,都必須重新登錄物件、或是修改程式設計。

但是現在,隨著在深度學習、語義分割和場景理解等領域的進步,我們逐漸可以用一般相機來識別透明的、或是會反光的包裝。

在FANUC的展位上,「LR Mate 200iD」拾箱機器人利用深度學習演算法、以及3D視覺感應器,來示範拾取隨機放置在一個箱子裡的相同的金屬零件。FANUC表示,由於他們的系統可以即時執行3D圖像及物件比對,所以不需要預先登錄。

在FANUC展台旁邊的川崎重工(KHI),則利用來自Photoneo和Ascent兩家新創公司的ML技術,展示了類似的隨機物件揀選方案;在另外一邊,KHI則與Dexterity公司合作,展示了機器人可以同時處理、搬運各種尺寸盒子的自動處理存貨解決方案。

在另一個展覽大廳,日本機器手臂大廠DensoWave以及舊金山的ML新創公司OSARO首次展示了「物件方向辨識」(Orientation)功能,讓機器人可以從雜亂的箱子裡取出透明瓶子;不僅能夠識別最佳拾取點,而且還能識別物體方向、並將瓶口朝上放上輸送帶。

DensoWave機器人事業部總經理Yosuke Sawada評論:「OSARO新開發的『定向』功能是客戶一直在等待的技術之一。此一令人興奮的新功能,有助於識別對機器人較為困難(例如透明)的物品,並提高操作員和工廠自動系統的揀選率。」

在這項展示中,使用的瓶子是完全透明的,因此很難用傳統的機器視覺感應器識別;而且,過去還沒有其他公司展示過類似的功能。

這項讓技術機器手臂不僅可用於簡單的拾取和放置,還可用於更複雜的零件裝備(kitting)、包裝(packaging)、機器裝載(machine loading)、以及裝配(assembly)等工作。

機器控制:智慧放置和品項處理

作為人類,我們從出生起就不斷練習撿拾和放置各種物品,因此可以不假思索就本能地完成這些工作。但是機器沒有這種經驗,必須重新學習這些任務。

尤其是在對產品包裝特別要求的日本市場,各項商品都需要被精心包裝,確保物件和外包裝的完整性,沒有任何缺損。

利用ML,機器現在可以更準確地判斷深度。ML模型還可以通過訓練學習,自動判定物體的方向和形狀,例如杯子是朝上或向下,或處於其他狀態。

物件建模或體素化可用於預測和重建 3D 物件。它們使機器能夠更準確地預測實際物品的大小和形狀,從而將物料放置在所需位置。

這些技術使機器能更準確預測實際物品的大小和形狀,從而將物料放置在所需位置;因此,也讓以產品品項(SKU)為基礎的處理方式得以實現:機器人可以根據物品的脆弱或易碎程度,選擇將物品輕輕放下、或是快速放置。

因此,我們可以藉由自動改變處理方式,讓系統處理量最佳化,而又不會損壞任何物品。

在展會中,也有些公司也開始在運動規劃中,嘗試使用強化學習或機器學習技術。例如日本新創Acsent展示了一段利用「強化學習」來組合兩個部件的影片;而機器手臂大廠「安川」(Yaskawa)也談到了在路徑規劃中使用機器學習的潛在好處。

但是,如果上述的機器學習改進,需要大量資料和長時間的訓練,就會造成在實際執行上的困難。在機器人和自動駕駛汽車等實際應用中,獲取訓練資料既有難度、成本也相當昂貴;這就是為什麼我對於IREX中提及的資料效率(data efficiency)問題特別關注。

適用於現實世界的可擴充性:資料效率

Yaskawa去年為開發工業機器人AI解決方案而成立的新公司「AI Cube Inc.」(AI3),在IREX的發表會中推出了為企業將機器學習模型數位化的工具「Alliom」。
根據AI Cube的說法,Alliom 提供了一個模擬環境(simulation),用於進行資料擴充(data augmentation)、並生成類似真實物件的合成資料(synthetic data)。

Yaskawa利用Alliom加快了ML模型隨機揀料的訓練過程,並希望在不久的將來,能將該解決方案擴展到各種其他應用之中。

這也表示,機器人產業已經超越了僅能引人注目的ML演算法,而開始考慮實際應用支援ML的機器人。ML解決方案不僅需要能夠成功運作,還必須能有效跨越各種使用場景、擴展用途,否則客戶很難有足夠誘因來引進這類系統。

結語

在上一篇文章中,我提到機器人公司正面臨「創新困境」:他們意識到創新的迫切需要,但仍然需要照顧他們的核心客層,也就是需要高速度、高精度工作能力的汽車業和製造業公司;然而,相對於其他市場對靈活性要求較高、也需要機器人能自主學習識別和處理各種元件,這一點是互相矛盾的

在IREX,我們看到機器人巨頭與KHI與Photoneo、Dexterity、Ascent、DensoWave與OSARO、FANUC、以及Preferred Networks等新創公司聯合展出,顯示機器人公司正在改變並擁抱AI創新。但是,這樣的改變速度夠快嗎?

在汽車業,我們看到汽車OEM製造商在邁向自動駕駛的過渡中,與特斯拉和Waymo等新進者展開競爭;然而到目前為止,我們還沒有看到科技巨頭進入機器人產業。

但Google、DeepMind、Facebook都已經在機器人相關的ML方面,投入了可觀的研究團隊,真正進入機器人產業可能也只是時間上的問題。

未來幾年之中,觀察AI將如何顛覆機器人行業、重新洗牌,將會是很有趣的事情。科技巨頭、機器人製造商、電子汽車製造商、AI新創公司,誰將勝出?

最後,誰又能鞏固在AI定義機器人時代的領導地位?

(本文由Bastiane Huang授權轉載自其Medium

責任編輯:陳建鈞

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晶睿通訊「安全地圖」永續活動讓國發會也點頭ㅤ安防大廠背後盤算什麼?
晶睿通訊「安全地圖」永續活動讓國發會也點頭ㅤ安防大廠背後盤算什麼?

攜手地方創生團隊規劃大陳新村安防解決方案 獲選國發會案例

ESG為企業關注的顯學,如何真正落地成為關鍵。今年行政院國家發展委員會公布「地方創生與企業永續共創發表會」代表案例,提出三大合作模式,並集結包括晶睿通訊、玉山銀行、全家便利商店等指標企業。在眾多案例中,晶睿通訊以長期投入的「安全地圖」永續活動脫穎而出,成為「生態建構型」模式代表企業,展現科技業如何以本業為核心,深度參與地方轉型,為環境安全和永續賦能。

國發會攜手資誠永續提出三種企業參與地方創生的模式,包括「加速器型」、「價值整合型」與「生態建構型」。在「加速器型」中,企業以在地投入與專業支持,帶動產業升級與永續發展,如玉山銀行提供金融與培力資源協助地方創生。在「價值整合型」中,全家便利商店攜手在地團隊發展文化體驗,促進族群融合並創造新商機。晶睿通訊所屬的「生態建構型」,則更強調跨域整合與長期投入,企業不只是提供技術,而是串聯地方團隊、政府與學界,共同解決區域性的系統問題。

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圖說:晶睿通訊發言人謝邦彥(右)表示,透過舉辦「安全地圖」活動,發揮安防影響力,守護地方文化與生活環境。
圖/ 晶睿通訊

晶睿通訊發言人暨企業品牌永續室處長謝邦彥表示:「晶睿通訊致力成為最值得信賴的安防品牌,多年來以『安全地圖』實踐企業永續理念。透過與合作夥伴協力,運用創意讓安防解決方案融入地方文化與生活環境。很榮幸獲得國發會的關注,透過產官學資源投入,攜手地方創生團隊推動社會永續安全,創造共好的永續家園。」

讓安全成為地方創生的動能 安全地圖發揮長效影響力

晶睿通訊在2024年與花蓮地方創生團隊「小羊社會創新工作室」合作,帶領員工走進全台規模最大的大陳新村,從基本的場域觀察開始,盤點治安死角與環境風險,並結合AI,提出一系列的安防改善方案,包括無障礙空間優化、智慧照明建置,以及影像辨識應用,提升社區安全與生活品質,讓老眷村住得更安心。

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圖說:晶睿通訊與花蓮地方創生團隊小羊社會創新工作室合作,透過「安全地圖」活動,強化居住安全品質。
圖/ 晶睿通訊

然而 ,真正的改變關鍵往往不在當下,而是後續的擴散效應。小羊社會創新工作室依照晶睿通訊建議的方向,逐一實踐安全之路,包括舉辦安全講座,提升社區居民的安全意識。另外,除了收到晶睿通訊捐贈的攝影機外,也因為雙方合作強化地方安全的提案,進一步獲得地方政府經費支持,升級安防基礎設施,額外再獲得超過十台攝影機,分別裝在活動中心、公園、廟宇等重點場域,讓原本由企業啟動的行動,轉化為地方長期發展的一部分,從安全改善,到觀光潛力提升,在大陳新村形成正向循環。

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圖說:小羊社會創新工作室採納晶睿通訊建議,舉辦安全講座,提升社區居民的安全意識。
圖/ 晶睿通訊

小羊社會創新工作室創辦人趙孝嚴表示,大陳新村裡的信仰中心「阮弼真君廟」是觀光熱點,有許多觀光客來參拜,但也因此容易招來扒手偷拿香油錢,當初晶睿通訊建議社區在此處安裝監視器,目前已發揮作用,今年3月中即因錄下關鍵畫面,掌握竊盜者,讓社區居民住得更安心。趙孝嚴說:「看到長輩們在監視器畫面前圍觀,經過搜尋找到小偷,將畫面交給警局的那一刻,大家都鬆一口氣,因為我們終於有保護自己的力量,讓社區安全更進一步落實。」

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圖說:晶睿通訊「安全地圖」帶動改變,大陳新村獲政府資源升級安防系統,最終拍下香油錢遭竊的關鍵畫面,讓安全風險無所遁形。
圖/ 晶睿通訊

目前大陳新村持續在規劃套裝行程,開放觀光客來體驗大陳文化,趙孝嚴表示,過往經驗大概有7成會規劃輕旅行活動,因此場域安全性扮演非常重要的關鍵。這次和晶睿合作,獲得許多創意點子,讓在地團隊重新檢視環境安全對觀光發展的影響,進一步優化動線與場域規劃,也更有信心打造讓遊客安心、願意停留的文化旅遊體驗,為地方創生注入長遠動能。

安防影響力放大 足跡遍及社區、社福機構、校園、大自然

晶睿通訊「安全地圖」活動,除了為地方創生團隊帶來安全效益外,更多是讓「安全」成為連結人、社區與環境的重要基礎。從社區、社福機構、校園,到自然環境,藉由專業技術擴大安防的影響力,為地方賦能。

2025年,晶睿通訊號召員工走進大自然,到南投縣國姓鄉種瓜溪,攜手中興大學社會責任「環境韌性與永續」團隊,還有以AI大數據推動精準農業的合作夥伴DATAYOO悠由數據,展開「復育種瓜溪 生態安全地圖」任務,導入安防解決方案監測生態,成功捕捉到保育類動物食蟹獴覓食的珍貴影像;同時,移除外來入侵種、復育原生植物,並開挖生態池,持續將永續行動理念融入安防本業,守護棲地與生物多樣性,後續種瓜溪也邁向成為推動環境教育的優質場域。

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圖說:晶睿通訊和中興大學USR團隊合作,在南投種瓜溪導入安防解決方案,成功捕捉到保育類動物食蟹獴出現的珍貴影像。
圖/ 晶睿通訊

從2021到2023年,晶睿通訊分別號召員工到新北中和建和里社區、桃園安康教養院,及台北士林雙溪國小,檢查該場域環境安全性,並針對痛點提出解決方案,像桃園安康教養院,透過導入AI安防解決方案,包括電子圍籬等,讓院方用科技即時掌握院生動態,保護院生安全的同時,降低對人力長時間值守的需求與輪班看護的壓力。

真正的永續,不只是單次投入 而是持續與地方一起成長

五年來,晶睿通訊「安全地圖」永續活動在產官學研跨界合作下,超過百人協作攜手實踐,從社會關懷到環境守護,累積投入時數超過三千小時,不同於在地方只辦一次性活動,「安全地圖」從問題盤點出發,進一步導入解方與資源,讓行動不只發生,更能延續。也因此,「安全地圖」的價值,不在短暫參與,而在於每一次行動都能在地方持續發酵、留下可以被看見的改變。

安全地圖活動合作請洽:esg@vivotek.com

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