Liegen die USA bei Robotikanwendungen weit zurück? Nach 15 Jahren haben zehn Spitzenuniversitäten die „National Robotics Roadmap' neu gestartet

Robotiktechnologie hat eine 70-jährige Geschichte und die Vereinigten Staaten sind seit ihrer Einführung führend.

Seit 2009, als die Vereinigten Staaten erstmals die National Robotics Roadmap veröffentlichten, sind die Vereinigten Staaten bei industriellen Anwendungen (z. B. Automobile, Luft- und Raumfahrt, Haushaltsgeräte usw.) auf den vierten Platz weltweit zurückgefallen.

Seit 15 Jahren haben die Vereinigten Staaten den Einsatz von Robotertechnologie weiter ausgebaut und liegen weltweit auf Platz zehn. Der Robotermarkt in Asien ist fünf- bis zehnmal so groß wie der US-Markt.

China liegt in diesem Bereich „weit vorne“ Im Jahr 2023 kaufte China etwa 52 % der verkauften Roboter, was darauf hindeutet, dass Robotik in den Vereinigten Staaten keine nationale Priorität mehr hat.

Vor Kurzem haben zehn amerikanische Spitzenuniversitäten, darunter die University of California, die University of Pennsylvania, die University of Texas at Austin und General Electric Vernova, gemeinsam die neueste Version der U.S. Robot Roadmap veröffentlicht, die 70 Seiten lang ist fasst die Forschungsergebnisse aus der Industrie und 60 zweiseitige Whitepapers aus der Wissenschaft zusammen und bietet Orientierung und Planung für die zukünftige Entwicklungsrichtung der Robotiktechnologie.

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Link zum Papier: https://hichristensen.com/pdf/roadmap-2024.pdf

In der Roadmap werden zunächst die wichtigsten Themen erörtert, die weitreichende Auswirkungen auf die gesamte Gesellschaft haben werden Trends im nächsten Jahrzehnt sind Schlüsselfaktoren für die Gestaltung der Zukunft und haben nichts mit der Entwicklung der Robotik zu tun, sondern sind die Grundlage für den Aufbau einer technologischen Zukunft.

Anschließend werden die wichtigsten Geschäftstreiber für zukünftige Robotikanwendungen ausführlich besprochen und dabei eine Reihe verschiedener Branchen von der Fertigung bis zum Gesundheitswesen und der Freizeit abgedeckt. Dabei werden nicht nur die Hauptfaktoren für das Wirtschaftswachstum und die industriellen Chancen aufgezeigt, sondern auch das Verständnis aufgezeigt Geschäftspotenzial hinter diesen Faktoren.

Dann wies er auch auf die Herausforderungen hin, die sich bei der Verwirklichung dieser Geschäftsmöglichkeiten ergeben, darunter Fortschritte in der Materialwissenschaft, Komfort bei der Datenerfassung, Innovationen in der Computertechnologie und Innovationen bei Benutzeroberflächen usw., was auch bedeutet, dass weitere Forschung erforderlich ist Bedarf und Entwicklung (F&E) müssen bewältigt werden.

Abschließend werden in dem Artikel die wichtigsten Probleme dargelegt, die gelöst werden müssen, um die Wachstumsdynamik aufrechtzuerhalten, die künftige Forschungsrichtungen und politische Formulierungen leiten und sicherstellen wird, dass die Vereinigten Staaten ihre Führungsposition auf diesem Gebiet behalten Eine konkrete Umsetzung der globalen Robotik erfordert eine Reihe von Maßnahmen und Initiativen, um auf Herausforderungen zu reagieren, Chancen zu nutzen und die Entwicklung der Robotiktechnologie zu fördern und so den Vorteil der Vereinigten Staaten im globalen Wettbewerb sicherzustellen.

Auch chinesische Roboterunternehmen können sich von dieser Roadmap inspirieren lassen und über Gegenmaßnahmen nachdenken, um den Markt zu erweitern.

Zusammenfassung

Der Bereich der Robotik befindet sich an einem Wendepunkt, da Komponententechnologien wie Materialien, eingebettete Systeme und künstliche Intelligenz ein exponentielles Wachstum verzeichnen, was wiederum zu großen Fortschritten in der Robotik führt. Das Gebiet verändert sich rasant, sowohl im Hinblick auf wissenschaftliche Fortschritte als auch auf neue Anwendungen, und die Robotik wird in den kommenden Jahren einen tiefgreifenden Einfluss auf unser tägliches Leben haben, vom Zuhause über die Arbeit bis hin zu Freizeitaktivitäten.

Bereits heute leben 82 % der Weltbevölkerung in städtischen Umgebungen und es wird erwartet, dass dieser Anteil bis zur Mitte dieses Jahrhunderts auf 90 % ansteigt, was zweifellos große Herausforderungen für Infrastruktur, Logistik, Bauwesen und Sicherheit mit sich bringen wird , und alles von der Fertigung über Dienstleistungen bis hin zu Heimaktivitäten und Freizeit wird vom Einsatz von Automatisierung und Robotik profitieren.

Soziale Trends weisen auch deutlich auf die Notwendigkeit hin, den Einsatz von Robotertechnologie zu verstärken, beispielsweise die Notwendigkeit, Fertigungsindustrien wie die Automobil- und Halbleiterindustrie in die Vereinigten Staaten zu verlagern.

Darüber hinaus gibt es nach der COVID-19-Epidemie ein Problem des Arbeitskräftemangels in der Gesellschaft. Nach Angaben des Federal Reserve Systems stehen für jeweils zehn offene Industriearbeitsplätze nur sieben Arbeitskräfte zur Verfügung, um die Produktivität zu steigern Das Wirtschaftswachstum wird ernsthaft beeinträchtigt.

Auch die Erwerbsbevölkerung altert mit einer Rate von 8 Stunden am Tag, was bedeutet, dass die Erwerbsbevölkerung mit der Zeit abnehmen wird und die Zahl der über 65-Jährigen deutlich zunehmen wird, was sich negativ auf die Bevölkerung auswirken wird das Gesundheitssystem und diejenigen, die länger leben wollen Menschen, die in ihren eigenen vier Wänden bleiben, um ihre Lebensqualität zu erhalten, stellen eine Herausforderung dar.

In einer Welt des schnellen technologischen Wandels braucht die Gesellschaft auch Mechanismen, um die Arbeitskräfte kontinuierlich weiterzubilden, um das Wirtschaftswachstum aufrechtzuerhalten und zu fördern.

In den letzten vier Jahren wurde die U.S. National Robotics Initiative beendet, der Congressional Caucus on Robotics hatte keine Aktivität (die letzte Veranstaltung fand im Mai 2019 statt) und staatliche Behörden haben bisher in Robotik investiert, die meisten davon unkoordiniert , Kleininvestitionen.

Es gibt Anzeichen dafür, dass Robotik in den Vereinigten Staaten keine nationale Priorität mehr hat, was Risiken für die langfristige Wettbewerbsfähigkeit Amerikas birgt.

Wichtige Empfehlungen

In den letzten vier Jahren wurde die National Robotics Initiative (NRI) beendet.

Im Jahr 2011 wurde NRI zunächst als behördenübergreifendes Forschungs- und Entwicklungsprogramm ins Leben gerufen, an dem die National Science Foundation (NSF), das Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten (USDA), die National Institutes of Health (NIH), die NASA und andere beteiligt waren. Anschließend schlossen sich auch das National Institute of Standards and Technology (NIST) und andere Bundesbehörden an.

Jetzt besteht auch Bedarf an einem Plan wie NRI, der von mehreren Behörden unterstützt wird und über eine behördenübergreifende Anwendung verfügt. Die Wirksamkeit von

NRI ist nachweislich wirksam, und wenn es umgesetzt wird, ist der Prozess effizienter: Bei Standardfinanzierungsmodellen werden Anträge oft abgelehnt, weil sie nicht zu einem bestimmten Programm oder einer bestimmten Institution passen, was zu einer verringerten Innovationseffizienz führt.

Das sozioökonomisch-technologische Ökosystem ist dynamisch, komplex und vernetzt und verbindet „Forschung und Entwicklung“ mit der realen, groß angelegten praktischen Umsetzung. Bundesinvestitionen in Forschung und Entwicklung können nur dann einen maximalen gesellschaftlichen Nutzen erzielen, wenn sie es tun werden zunächst mit Blick auf das gesamte Ökosystem konzipiert.

Erkenntnisse aus der Praxis müssen nun schnell wieder in Forschungs- und Entwicklungsprogramme einfließen, um Verschwendung zu minimieren und den Erfolg zu maximieren.

Forscher empfehlen die Bildung einer Gruppe, der Vertreter von Bundesbehörden angehören, die für wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit (US-Handelsministerium, Verkehrsministerium, Federal Aviation Administration), Gesundheit (Ministerium für Gesundheit und menschliche Dienste) und Sicherheit (Verteidigungsministerium) zuständig sind , Energieministerium) und eine behördenübergreifende Arbeitsgruppe mit Vertretern wichtiger Forschungs- und Entwicklungsagenturen (NSF, DOE, DOD, NIST).

Diese Arbeitsgruppe wird dafür verantwortlich sein, sicherzustellen, dass die Gestaltung und Umsetzung von Forschungsprogrammen eng mit Entwicklungs- und Demonstrationsprogrammen verknüpft ist, und sollte Projektmanager und Ausführende aus Wissenschaft, Industrie und Regierung zusammenbringen, um die Kommunikation im gesamten Ökosystem und den Kontakt zu verbessern .

Die Arbeitsgruppe sollte mit anderen behördenübergreifenden Arbeitsgruppen (z. B. Künstliche Intelligenz, NITRD) zusammenarbeiten, um die Koordination sicherzustellen und Doppelarbeit zu reduzieren.

Während des letzten Roadmap-Zyklus (2020–2024) wurde der Congressional Robotics Caucus aufgelöst und Forscher empfahlen eine Reaktivierung des Caucus.

Angesichts aller in diesem Bericht dargelegten gesellschaftlichen Vorteile ist es von entscheidender Bedeutung, dass Robotik zu einer nationalen Priorität wird.

Es gibt jetzt einen KI-Caucus im Kongress, was einigermaßen lobenswert ist, aber viele Schlüsselbereiche der Robotik, wie mechanisches Design, Soft-Robotik und Steuerung, werden nicht direkt vom KI-Interaktionsausschuss abgedeckt Die Interaktion mit der physischen Welt ist das Herzstück der Robotik. Sie unterscheidet die Robotik von der künstlichen Intelligenz und macht sie gleichzeitig zu einer Ergänzung zur modernen künstlichen Intelligenz.

Es muss auch darüber nachgedacht werden, wie die Industrie bei der Entwicklung, Einführung und Nutzung von Robotik unterstützt werden kann. Dies sollte durch Programme wie das National Manufacturing Institute oder das SBIR-Programm geschehen, aber es sollte auch gezieltere Programme geben.

Abschließend ist die Schulung und Umschulung der Belegschaft von entscheidender Bedeutung.

In der Gesellschaft herrscht bereits ein erheblicher Arbeitskräftemangel, und mit der demografischen Entwicklung wird dieses Thema noch größere Priorität erlangen.

Ohne ausreichend und gut ausgebildete Arbeitskräfte werden Lebensqualität und Wirtschaftswachstum gefährdet, und die Vereinigten Staaten müssen in die Aus- und Weiterbildung an Fachschulen, Hochschulen und Weiterbildungsprogrammen investieren.

Kurz gesagt,

1. Die Robotik wird die Gesellschaft verändern und könnte innerhalb des nächsten Jahrzehnts so allgegenwärtig werden wie die Computertechnologie heute. Es scheint, dass sich die Vereinigten Staaten zu langsam entwickeln, daher sollte die Robotik wieder zu einer Priorität der nationalen Regierung werden

2 Es sollte eine behördenübergreifende Koordinierung für Forschung und Entwicklung, Innovation und Nutzung der Robotik in allen Branchen geben von Industrie, Wissenschaft und Regierung ist für Amerika von entscheidender Bedeutung

3. Der Congressional Robotics Caucus sollte reaktiviert werden, um eine angemessene Priorisierung auf allen Ebenen sicherzustellen; zugänglicher für Forscher, Entwickler und Unternehmer;

5. Es müssen Mechanismen in Betracht gezogen werden, um die US-Industrie in allen Regionen und Ländern wettbewerbsfähig zu halten.

6 Anpassung an neue Technologien.

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