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機器人工程:自動化的終極理想

2019-04-01 17:58

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一、專業解析

自上世紀60年代美國第一臺工業機器人誕生以來,歷經50余年,機器人產業經過初始階段的低迷,在近些年開始迅速崛起并日趨完善。目前,機器人分為四類,即工業機器人、服務機器人、仿生機器人和智能機器人。機器人技術也被人們譽為“最高意義上的自動化”、“人類社會的里程碑”、“制造業皇冠頂端的明珠”。

什么是機器人工程專業?

據東北大學招辦王宏陽老師介紹,機器人工程專業是順應國家建設需求和國際發展趨勢而設立的一個新興專業,屬于典型的新工科專業,具有很強的新穎性、綜合性和實踐性。2016年被教育部批準成為本科新專業,是教育部重點扶持的新專業之一,近年來得到了社會的廣泛關注。

機器人工程是一門在真實世界環境下將感知、決策計算和執行驅動組合在一起的應用交叉學科和技術。機器人工程專業是以控制科學與工程、機械工程、計算機科學與技術、材料科學與工程、生物醫學工程和認知科學等學科中涉及的機器人科學技術問題為研究對象,綜合應用自然科學、工程技術、社會科學、人文科學等相關學科的理論、方法和技術,研究機器人的智能感知、優化控制與系統設計、人機交互模式等學術問題的一個多領域交叉的前沿學科。

機器人工程專業學什么?

關于目前高校機器人工程專業開設的課程,東南大學自動化學院黨委副書記兼副院長金立左老師說:“目前不少高校開設了這個專業,專業課程內容不同點主要體現在大類基礎和系統綜合設計課程內容上,大致分兩類:電氣與計算機類(AI機器人)和機電類(機械電子與機構)。相同之處在于強調實驗和實踐,強調嵌入式軟件編程,開設課程一般覆蓋統一機器人學(Unified Robotics)涉及的換能、感知、驅動和導航,還有面向智能制造的工業機器人系統課程?!?

由于機器人工程專業是個交叉學科,每個學校的行業背景、研究基礎和優勢學科各不相同,培養方案和課程體系也不盡相同,這從機器人工程專業在各校的所屬院系可見一斑。例如,東南大學的機器人工程專業開設在自動化學院,東北大學則開設在機器人科學與工程學院,中國礦業大學是開設在機電工程學院。所以各校本科階段具體的課程設置還是有差異的,感興趣的同學可以查看具體的高校專業和課程設置情況。

智能科學與技術偏“軟” 機器人工程偏“硬”

機器人工程、智能科學與技術都是新工科中的熱門專業,看似和人工智能、機器人有關,它們有什么相同點和不同點呢?

智能科學與技術和機器人工程都是工學專業,都是以研究和發展人工智能理論和技術為目標的新興學科。從專業目錄中的所屬門類看,智能科學與技術專業屬于計算機類下的特設專業,而機器人工程專業是2016年教育部新增本科專業,屬于自動化類下的特設專業。

關于二者的區別,東北大學王宏陽老師說:“某種程度上來說,智能科學與技術專業是讓機器通過一定的方式判斷、決策并控制機器人如何行動,是研究大數據分析、智能決策,以算法加軟件為主,研究對象偏‘軟’;而機器人工程專業是集信息、電子、計算機、控制和機械及認知生物等技術為一體,以研發出能夠最大限度模擬生物體的機電控一體化智能系統為目標,所研究的對象更偏‘硬’一些”。

二、專業與就業

機器人技術是一個多學科交叉的新興技術領域,在中國制造2025中被列為需要重點突破的十大領域之一。2015年《機器人產業“十三五”發展規劃》發布,機器人就業崗位被列為未來十大高薪崗位之一。2017年國務院下發《新一代人工智能發展規劃》,目標是到2020年,我國人工智能產業競爭力要進入國際第一方陣。

兩大人才缺口明顯

2015年,《中國制造2025》明確提出將“高檔數控機床和機器人”作為大力推動的重點領域之一。同年,《機器人產業“十三五”發展規劃》正式發布,機器人發展迎來黃金時代,同時,機器人就業崗位被列為未來十大高薪崗位之一。

東北大學王宏陽老師說:“當今世界各國都在積極發展機器人產業,認為它是繼互聯網之后又一個產業爆發點。未來我國人工智能行業發展前景廣闊,而機器人技術是人工智能理想的載體,兩者的發展是相互促進的,因此,可以說機器人工程專業的就業前景十分廣闊?!?

與勞動密集型產業不同,人工智能行業屬于智力密集型產業。隨著人工智能的井噴式爆發,技術對人才的需求不斷提升。據《央廣網》消息,我國機器人工程專業人才缺口超過500萬人,供需比例僅為1:10。隨著機器人在各個行業大規模普及應用,以及人工智能產業的快速發展,社會對于機器人工程專業人才的需求將會更加迫切。

東南大學自動化學院黨委副書記兼副院長金立左老師介紹,目前市場的人才缺口是明顯的,主要缺乏的是機器人自動化人才和人工智能軟件與算法人才。

按照工信部的發展規劃,到2020年,工業機器人裝機量將達到100萬臺,大概需要20萬工業機器人應用相關從業人員。這就意味著,從2014年開始到2020年,平均每年需要培養3萬名以上的機器人應用人才。機器人運營商拓野機器人董事長凌琳曾坦言:“在中國推行工業機器人技術,遇到的最大瓶頸不是誰買,而是誰會用?!?

收入高、發展空間大

“機器人工程專業的人才需求主要集中在工業機器人整機制造企業,服務機器人研發制造企業,特種機器人研發制造企業,以及相關產品和服務的銷售公司”,中國礦業大學朱華教授介紹說,“畢業生主要從事機器人工程領域內的機器人整機、核心零部件、控制系統設計,以及機器人系統應用等相關領域的科學研究、技術開發、應用維護及管理工作?!?

機器人工程專業的學生具有厚基礎、寬口徑、重實踐、富創新的特點,還有融合掌握多學科基礎理論的優勢。從事機器人相關領域工程技術人員平均收入一般要遠高于同期畢業的其他專業學生。在美國,機器人工程本科畢業起薪6萬美元/年,在國內機器人工程畢業生從事的職業也屬于中高收入,當然這和學生就業崗位也有一定的關系,具體因機電類、電子信息軟件類、算法類有所差別。

三、報考指南

80余所本科院校開設本專業

由于人工智能的火爆,越來越多的考生和家長開始關注與機器人相關的專業。與此同時,本科院校也逐漸設立機器人工程專業并開始招生。2016年,東南大學率先開設了該專業;2017年,東北大學、湖南大學等25家本科院校緊隨其后;2018年,北京航空航天大學、中國礦業大學等60家本科院校增設該專業。

專業優勢各具特色

機器人工程是個交叉性強的學科,很難說完全歸屬于哪個獨立的學科。國內各高校開設的機器人工程專業培養方向各具特色,這主要是依托于不同的院校特色和行業背景。主要方向有:機械工程專業、自動化專業、電氣工程專業等。

例如,東南大學該專業的優勢在于依托控制科學與工程學科,并聯合儀器科學與工程、機械工程、計算機科學與技術及電子信息合作建設。

東北大學的該專業優勢側重智能機器人方向,以智能機器人為主要研究對象。該專業隸屬于一級學科國家重點學科“控制科學與工程”,擁有“機器人科學與工程”“模式識別與智能系統”兩個二級學科。

中國礦業大學的優勢在于長期致力于礦用特種機器人技術的研發與應用,并開展了大量的煤礦采掘工作面無人化技術與智能裝備等方面的研發。

中國礦業大學朱華教授提醒各位高考考生,“機器人工程專業是一個新專業,各高校辦學經驗和辦學模式各有不同,請考生根據自己的情況和所在地的考情合理填報相關專業?!?

注意大類招生包含的專業

考生報考時要注意,目前獲批開設的本科院校并非在所有省都有招生計劃,還有的高校是按大類招生。這里想要提醒考生家長注意的是,即使是按大類招生,各院校開設的專業數量和專業方向也是不同的。

例如,東南大學的機器人工程專業開設在自動化學院,2016年開始本科招生,按自動化大類招生,包含自動化和機器人工程2個專業。東北大學的機器人工程專業開設在機器人科學與工程學院,2017年開始本科招生,按自動化大類招生,包含5個專業:自動化、電氣工程及其自動化、測控技術與儀器、電子科學與技術、機器人工程。中國礦業大學的機器人工程專業開設在機電工程學院,2018年開始本科生招生,今年招生按照機械大類招生,含機械工程和機器人工程2個專業。學生入校后大二年級開始分流,根據自己的興趣愛好和基礎選擇專業。

因此,考生在選擇時,需根據各校招生專業,弄清所報院校的大類中是否包含該專業,對準專業再選擇院校。

具有以下能力興趣的考生適合報考

什么樣的學生更適宜學習機器人工程專業呢?據東北大學招生辦王宏陽老師介紹,機器人工程是個典型的工科專業,課程將大量涉及多種編程實踐,特別是算法編程,不僅學習算法同時要將算法編成軟件。需要同學有良好的數理基礎、強烈的編程興趣和優秀的動手能力。另外,良好的外語讀寫能力也必不可少。外語好的學生能夠率先獲知和掌握新的動向,也更容易學習國外的先進技術。

東南大學自動化學院金立左副院長和中國礦業大學朱華教授也都表示,希望報考機器人工程專業的學生具有良好的數理基礎和空間想象力。喜歡動手操作實踐,有探索精神和挑戰意識的學生學習成長的培養空間更大。


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