What is Physical AI?

フィジカルAIとは、ロボット、産業機械、自動運転車などのシステムを通じて、物理空間を認識し、推論し、行動するAIです。フィジカルAIには、物理法則や動き、タイミング、安全性、不確実性、現実世界からのフィードバックなど、物理世界ならではの複雑さが伴います。

フィジカルAIの例として、次のようなものがあります。

• 部品をピック＆プレースするロボット
• 倉庫内を自律走行するフォークリフト
• 変化する環境の中で複数の工程からなる作業を実行するヒューマノイドロボット

フィジカルAIが重要なのは、デジタルの知能を現実世界での行動につなげるからです。

これまでAIは、主にソフトウェア上のワークフローで価値を生み出してきました。フィジカルAIによって、AIは実際の業務の中で認識し、判断し、行動できるようになります。製造や物流などの現場では、人手不足、設備の停止時間、品質低下、安全上のリスク、オペレーションのばらつきといった課題への対応に活用可能です。具体的には、ロボットによる部品や資材の取り扱い、機械への材料の投入・取り出し、資材の自動搬送、状況に応じた検査、業務フローの動的な調整などが挙げられます。

フィジカルAIと生成AIには、次のような違いがあります。

• 生成AIはコンテンツを生成します。データから学習したパターンに基づき、テキスト、画像、音声、動画、コードなど、新たなアウトプットを生み出すよう設計されています。
• 一方、フィジカルAIは、現実世界を認識し、判断し、行動するAIです。ロボットや自動運転車、倉庫システム、産業機械、ドローンなどがその例です。

フィジカルAIとエンボディドAIには、次のような違いがあります。

• エンボディドAIとは、物理的な実体を持ち、その身体性を通じて現実世界と関わり、周囲を知覚し、状況を判断して行動するAIを指します。研究分野ではロボティクスと密接に関連し、現実世界との相互作用を通じて認知を形成するという考え方とも深く関係しています。
• 一方、フィジカルAIは、物理法則、空間、動き、センサー、制御、現実世界での実行を扱うAIを幅広く包含する、より広い概念です。

フィジカルAIは、認識、計画、制御、フィードバックを組み合わせることで、マシンが現実世界で行動できるようにします。

• カメラや、レーザー光を使って空間の形状や距離を高精度に測定するLiDAR、機械の稼働データなどから情報を収集する
• 周囲の環境を解釈し、物体の位置や機械の状態、制約条件を把握する
• 制御信号を通じて行動を計画・実行し、フィードバックをもとにリアルタイムで適応する
  

フィジカルAIシステムは、複数の技術レイヤーで構成されています。

• センサーからの入力を解釈する知覚レイヤー
• 次に何をすべきかを判断する推論・計画レイヤー
• ハードウェア上で安全に動作を実行する制御レイヤー

近年のフィジカルAIシステムでは、基盤モデルがタスクの理解や行動計画を支援する一方、より専門化された制御モデルが精緻な動作や実行を担うケースが増えています。

フィジカルAIの例としては、周囲を認識し、判断したうえで、現実世界で実際に行動するロボットなどが挙げられます。一方、ユーザーの質問に回答するチャットボットはフィジカルAIには含まれません。フィジカルAIの代表例の一つが、Boston DynamicsのStretchです。この倉庫向けロボットは、認識、計画、行動を組み合わせ、商品の搬送や積み込み・荷下ろしを自律的に行います。

フィジカルAIの成長を牽引しているのは、大きく分けて2つの要因です。

• 技術とROI。AI、ロボティクス、センサー、シミュレーションの進歩により、性能とROIが向上し、フィジカルAIの実用性と経済合理性が高まっています。
• 現場のニーズ。人手不足や品質要求の高まりを背景に導入が進んでおり、企業はフィジカルAIを活用して、作業の自動化、人の業務能力の拡張、品質や業務の安定性・信頼性の向上に取り組んでいます。

フィジカルAIは、より広範なオペレーション改善の一環として、業務プロセスの中から自動化に適した単位を見極め、最適化することで価値を生み出します。これにより生まれた余力を、新たな価値創出活動や既存の高付加価値業務に振り向けることができます。どの業務にフィジカルAIを活用するかを見極めるのは、経営層の役割です。すべての物理的な作業を自動化すべきとは限りません。

自動化の単位とは、業務プロセスの中で、独立して自動化できる明確な作業単位を指します。ロボットが担う一つの作業なのか、複数の設備から成る生産セルなのか、生産ラインなのか、あるいは倉庫内の一連の業務なのか。それを決めるのは経営者です。ただし、個々の作業だけに目を向け、オペレーション全体を見失ってはいけません。その作業を取り巻く一連の業務プロセスを十分に考慮しないことで、取り組みが失敗に終わるケースも少なくありません。