晶鏈解密》機器人要像人一樣反應有多難?CMU:運算快10至100倍、能耗降至1/10至1/100

2026-09-02 13:56
「台灣機器人與智慧自動化展」上所展示的人型機器人。(柯承惠攝)
「台灣機器人與智慧自動化展」上所展示的人型機器人。(柯承惠攝)

機器人要像人一樣自然拿起水瓶、走路或閃避障礙,不能只把更多GPU塞進機身。卡內基梅隆大學機器人研究所代理所長Srinivasa Narasimhan指出,若要讓機器人的感知、思考與動作接近人類,運算與反應速度至少要提高10倍、甚至100倍,能耗卻必須降至目前的十分之一到百分之一。

與雲端AI不同,機器人受限於機身空間、電池容量與散熱能力,無法用資料中心等級的GPU處理每個肢體動作。先進人形機器人可能配置超過50個致動器,單手就有20至25個,每個關節都需要感測、運算與控制,迫使機器人晶片從單一中央「大腦」,轉向大腦、小腦及邊緣控制分工。

不能用H100只為移動一瓶水

Narasimhan表示,現有機器人若要拿起一瓶水,通常會先辨識物體位置、思考移動路徑,再緩慢執行;人類則能把感知、思考與動作連續完成,幾乎不會察覺等待時間。

即使是機器人走路或跌倒時恢復平衡,也不能把每項動作都送回中央處理器慢慢判斷。機器人必須在毫秒內完成感知與反應,才能安全進入家庭、工廠及公共空間。

Narasimhan表示,機器人的AI速度可能要比目前快10倍,甚至100倍,才足以自然執行任務;但這也帶來能源問題,「不能只是放進更多GPU,也不能用一顆H100只為了移動一瓶水,這不合理。」

因此,機器人必須同時達成兩個看似矛盾的目標:運算快10至100倍,能源消耗卻降至十分之一或百分之一。

人形機器人超過50個致動器,單手就有20至25個

Fraunhofer可靠度與微整合研究所系統整合與互連技術部主任Andreas Ostmann指出,機器人若比擬人體,中央處理器相當於大腦,還需要感測器、致動器與電力電子系統,才能控制肢體。

目前先進人形機器人可能擁有超過50個致動器,單手就需要20至25個致動器。每個致動器都要感測施力大小、電流與關節位置,並即時調整握力。

這些動作不能全部交由中央AI大腦控制,否則資料往返與決策將花費太多時間。就像人手握住物體時,不需要等待大腦逐一計算每根手指的力量,機器人也必須把部分控制下放至手部、腳部或關節端。

大腦負責策略,手腳處理即時反射

達明機器人(4585)營運長黃識忠表示,機器人必須先感知環境,再進行學習、形成策略,最後執行全身控制,整套流程相當複雜。

環境辨識及策略形成需要較大算力,屬於偏向大腦端的工作;但手部拿取物體、關節失去平衡等狀況,必須立即反應,不能每次都等待中央大腦。

因此,手部等邊緣端必須整合感測器、微控制器(Microcontroller Unit,MCU)及AI推論功能,在低功耗條件下自行完成部分判斷。

黃識忠指出,機器人自由度愈高,需要處理的即時控制就愈複雜。未來封裝技術要把感測、運算及控制晶片整合得更小、功耗更低,才能放入機器人關節與手部。 (相關報導: 晶鏈解密》10人公司做美國防務資安合規可能耗資25萬美元!專家:標準別淪為勾選清單 更多文章

AI加速器之外,MEMS與電力晶片同樣重要

Ostmann表示,市場談到AI機器人,焦點經常放在中央AI處理器,但真正讓機器人動起來的零組件還包括微機電系統(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)、影像與力覺感測器、MCU、馬達控制器、電源管理晶片及電力電子元件。

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