最新報(bào)告！中美在機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)域，競爭格局如何？

中國崛起為第二主要力量

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自第一臺機(jī)器人問世以來，人類對機(jī)器人的想象和落地從未停止。

過去十年，全球機(jī)器人技術(shù)飛速發(fā)展。視覺傳感、語音交互、導(dǎo)航定位等技術(shù)的創(chuàng)新突破，賦予了機(jī)器人更高的感知能力；運(yùn)動系統(tǒng)算法優(yōu)化，使機(jī)器人運(yùn)動更靈活高效；而隨著深度學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)的的更新迭代，機(jī)器人的自主決策和控制能力達(dá)到新高度，真正成為新時(shí)代“智能化”的代名詞。

科技與產(chǎn)業(yè)的雙輪驅(qū)動下，機(jī)器人浪潮滾滾而來。根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(IFR)發(fā)布的《2023世界機(jī)器人報(bào)告》，當(dāng)前全球工廠安裝的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量為553,052臺，智能化、專業(yè)化的機(jī)器人正大規(guī)模走進(jìn)企業(yè)，走進(jìn)家庭，賦能生產(chǎn)，助力生活。

作為機(jī)器人兩大生產(chǎn)與消費(fèi)大國，中美激烈角逐全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)權(quán)的同時(shí)，在機(jī)器人學(xué)科這個(gè)全球競逐的大賽場，中美也展開全面bbttle。

近日，清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系教授唐杰領(lǐng)導(dǎo)的AMiner團(tuán)隊(duì)，發(fā)布了一項(xiàng)最新報(bào)告——《2023 AMiner 機(jī)器人學(xué)科期刊洞察報(bào)告》，從期刊基本情況、近 20 年研究浪潮、中美競逐、以及學(xué)科研究焦點(diǎn)等多個(gè)維度，揭示了機(jī)器人學(xué)科的研究歷史、新面貌和重要發(fā)展趨勢。

01

近20年間機(jī)器人學(xué)科發(fā)文量暴增6倍

SCIE 的 Robotics 學(xué)科一區(qū)共計(jì) 7 個(gè)期刊。

截至 2023 年上半年，AMiner 共計(jì)收錄了7 個(gè)期刊相關(guān)論文數(shù)量達(dá) 10104 篇，涉及全球 85 個(gè)國家的 1350 個(gè)機(jī)構(gòu)和 7241 名一作學(xué)者。

在過去的20年里，機(jī)器人學(xué)科的研究發(fā)展迅猛，發(fā)表論文數(shù)量增加了近 6倍。

02

美國主導(dǎo)，中國崛起為第二主要力量

從期刊論文數(shù)量的變遷，可以看到近 20 年來，機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)城的研究發(fā)展如同一股洶涌的浪潮，回顧2003年，兩個(gè)期刊共計(jì)有 128 篇機(jī)器人學(xué)科論文發(fā)表，僅一年后，隨著《IEEE Transactions onRobotics》的創(chuàng)刊，論文數(shù)量急劇增加了 89.1%，標(biāo)志著機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)域逐漸壯大的開端。

在此后的近20年中，機(jī)器人相關(guān)期刊從3個(gè)期刊逐步增加至7個(gè)期刊，刊登論文數(shù)量整體呈上漲趨勢，2022 年刊登的論文數(shù)量達(dá)到了 2003 年的將近6 倍，代表著該學(xué)科領(lǐng)域的研究持續(xù)蓬勃發(fā)展。

與此同時(shí)，近年來新創(chuàng)刊的期刊也為該學(xué)科的研究者提供了更多專業(yè)化、多樣化的機(jī)會。

誰占據(jù)機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)域的主導(dǎo)地位?

從一作學(xué)者和機(jī)構(gòu)分布的角度看，美國占據(jù)該學(xué)科研究的主導(dǎo)地位，擁有 2035個(gè)一作研究學(xué)者以及 308 個(gè)研究機(jī)構(gòu)，體現(xiàn)了其在該領(lǐng)域的高活躍度以及多樣性。

而中國的機(jī)器人學(xué)科研究也呈現(xiàn)強(qiáng)勁的發(fā)展趨勢，擁有 803 個(gè)一作研究學(xué)者、180個(gè)研究機(jī)構(gòu)，位列第二。

與此同時(shí)，歐洲、加拿大、日本等地區(qū)也對機(jī)器人學(xué)科有持續(xù)學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)。

機(jī)器人學(xué)科20年變遷與新格局

近20 年來，中美兩國在機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)域的一作研究學(xué)者及其研究機(jī)構(gòu)數(shù)量呈現(xiàn)出不同的變化軌跡，這反映了兩國在該領(lǐng)域的演進(jìn)和領(lǐng)先地位追逐與轉(zhuǎn)變。

2003年到 2004年，中國的一作學(xué)者和機(jī)構(gòu)數(shù)量都增長迅速，年環(huán)比增長率分別高達(dá) 250%和150%同時(shí)美國也有顯著增長，增長率分別為 157%和 78%。

根據(jù)上述報(bào)告分析，這一時(shí)期，機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)域迎來了逐漸壯大的開端，隨著論文刊登篇數(shù)增多，一作學(xué)者數(shù)量大幅增加，機(jī)構(gòu)數(shù)量迅速擴(kuò)大。

隨著時(shí)間的推移，美國的一作學(xué)者和機(jī)構(gòu)數(shù)量增長趨勢相對穩(wěn)定，而中國則在 2015年之后再次迎來了高速增長。

2015到2022的八年間，中國在SCIE的Robotics 學(xué)科一區(qū)期刊發(fā)表過論文的一作學(xué)者從20位增長到129 位，增長545%，機(jī)構(gòu)數(shù)量從18個(gè)增長到64個(gè)，增長256%，在2022年一作學(xué)者數(shù)量和研究機(jī)構(gòu)數(shù)量同時(shí)超越美國，標(biāo)志著中國在機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)域的迅速崛起，擁有不可忽視的顯著地位。

機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)袖學(xué)者和頂尖機(jī)構(gòu)的對決

在中國機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)域上，上海交通大學(xué)以84篇發(fā)表的論文數(shù)量位列榜首，成為中國機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)域的領(lǐng)軍機(jī)構(gòu)。清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、等大學(xué)也在該領(lǐng)域取得顯著成就，發(fā)表數(shù)量在50篇以上。

同時(shí)數(shù)據(jù)顯示，一作學(xué)者中如Liang Ding、Yongkui Liu 等在中國機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，其研究貢獻(xiàn)不可忽視。

美國相關(guān)機(jī)構(gòu)中，卡耐基梅隆大學(xué)以228篇發(fā)表的論文數(shù)量遙遙領(lǐng)先，成為美國機(jī)器人學(xué)科的研究翹楚。麻省理工學(xué)院、美國陸軍、斯坦福大學(xué)等知名機(jī)構(gòu)也在機(jī)器人研究領(lǐng)域具有顯著影響力，發(fā)表數(shù)量在 100篇以上。同時(shí)數(shù)據(jù)顯示，一作學(xué)者中如 Robin R.Murphy、Hangi Zhuang 等在美國機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)域擁有廣泛的研究影響力。

同時(shí)，從中美研究一作學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)的發(fā)文量關(guān)系來看，雖然卡內(nèi)基梅隆大學(xué)在機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)文量最高，但值得注意的是，Top一作學(xué)者中僅一位一作學(xué)者來自該校，且排名靠后。這表明了該校研究成果分布相對較廣，而非集中在個(gè)別學(xué)者上。

相比之下，中國的上海交通大學(xué)在機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)域有顯著地位，不僅在機(jī)構(gòu)發(fā)文量上表現(xiàn)出色，還有多位學(xué)者位列Top一作學(xué)者名單中，這顯示了該校在機(jī)器人研究領(lǐng)域的學(xué)者相對集中。

數(shù)據(jù)表明，中美兩國在機(jī)器人學(xué)科領(lǐng)域的研究水平保持著國際競爭力，為該領(lǐng)域的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和不竭的動力。

這種合作與競爭的生態(tài)體系將進(jìn)一步推動機(jī)器人技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。

03

機(jī)器人學(xué)科焦點(diǎn)

中美機(jī)器人學(xué)科研究焦點(diǎn)對比

數(shù)據(jù)顯示，2022年到2023年上半年，機(jī)器人學(xué)科中美兩國的研究焦點(diǎn)存在一定差異。

中國在深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、數(shù)字李生和云制造等領(lǐng)域的持續(xù)研究興趣。除此之外，"Soft Gripper"和“Variable Stiffness"等關(guān)鍵詞也備受關(guān)注，反映了中國對軟抓手和可變剛度的深入探索。

與中國不同，美國除去"Robots"這種大領(lǐng)域詞匯，其他關(guān)鍵詞如"Multi-RobotSystems"等受到了廣泛研究關(guān)。注這表明美國在 2022 年至2023 年上半年機(jī)器人學(xué)科的研究領(lǐng)域集中在安全碰撞避免、機(jī)器人感知系統(tǒng)多機(jī)器人系統(tǒng)和路徑規(guī)劃等領(lǐng)域。

值得注意的是，中美雙方近年都在研究機(jī)器人運(yùn)動學(xué)。

躍升與暗淡：機(jī)器人學(xué)科研究焦點(diǎn)的20年演變

兩個(gè)河流圖的數(shù)據(jù)顯示，近 20 年來機(jī)器人學(xué)科的關(guān)鍵詞使用經(jīng)歷了顯著的變化，展示出了機(jī)器人學(xué)科研究焦點(diǎn)的重大演變。

首先，在 Top10 逐漸消失的關(guān)鍵詞中，如Mobile Robots 移動機(jī)器人、Control Systems 控制系統(tǒng)、Orbital Robotics 軌道機(jī)器人等，它們曾是研究熱點(diǎn)，但在過去十年中詞頻逐漸下降，甚至消失。

這種現(xiàn)象可能反映了機(jī)器人學(xué)科研究技術(shù)的成熟和研究方向的重要推進(jìn)，過去研究著重于移動機(jī)器人、控制系統(tǒng)、穩(wěn)定性等方面。

但在近十年爆發(fā)的關(guān)鍵詞，如Aerial Robotics 空中機(jī)器人、Dynamics 動力學(xué)、Deep Learning深度學(xué)習(xí)、Human-Robot interaction 人機(jī)交互中，可以明顯看到研究方向已向更前沿的領(lǐng)域邁進(jìn)，這種轉(zhuǎn)變反映了學(xué)科的不斷發(fā)展與進(jìn)步、也體現(xiàn)了新興技術(shù)和概念的興起。