人工智能发展迅猛。然而，我们的机器仍然难以将空间感知与自身的物理能力联系起来，而这对于人类来说却是一种本能。随着我们迈入物理人工智能时代，能否准确、经济且大规模地感知环境，将决定哪些系统能够蓬勃发展，哪些系统会黯然失色。

从汽车起源到普遍自动驾驶

我从事激光雷达（LiDAR）领域十余年，这项基于激光的传感技术使机器能够感知深度、形状和运动。在法雷奥领导全球激光雷达项目期间，我亲眼见证了这项技术从实验室走向大规模汽车生产。这不仅是一次巨大的飞跃，也是一次意义非凡的觉醒。

现有的激光雷达技术并非为普及应用而设计。它价格昂贵、结构复杂且耗电量大。用于辅助自动驾驶汽车安全导航的系统难以应用于推动下一代自动化浪潮的小型化、成本更为敏感的设备，例如机器人、无人机、自动导引车、配送系统和智能基础设施。

今天，我们正见证一个转折点。空间智能的需求远不止于汽车领域。下一个重大机遇在于“万物皆可自主运行”，届时各行各业的机器都能安全、高效、自主地运行。

传感瓶颈

人工智能系统已经变得非常复杂。它们可以实时进行规划、预测和推理。但这些能力的发挥完全取决于它们接收到的数据质量。如果没有准确的实时感知（无法感知距离、运动和空间环境），即使是最先进的算法也仍然会受到限制。

智能与感知之间的这种不匹配是下一代自动化发展的最大瓶颈。摄像头虽然数量众多，但缺乏深度和速度信息。雷达可以提供距离信息，但无法提供精细的空间细节。传统的激光雷达可以弥补这一不足，但由于成本过高、体积过大且过于脆弱，难以广泛部署。

如果我们想要每个仓库都配备机器人，每个田地都配备无人机，每个路口都配备智能基础设施，我们就需要一种全新的基础架构，一种能够像半导体一样扩展的架构，而不是像高精度光学器件那样难以扩展的架构。而且，为了让这些机器人与人类无缝协作，我们需要一种不仅能够检测、跟踪和分类，还能解读运动和意图的传感技术。

重新构想规模化的激光雷达

这就是新一代激光雷达发挥作用的地方。传感技术的未来在于硅光子学，这项技术也彻底改变了通信和计算领域。通过将包括光束控制、发射器和接收器在内的整个激光雷达系统集成到单个芯片上，我们最终可以克服长期以来阻碍行业发展的传统限制。

这种“片上”架构实现了无移动部件的固态设计，显著降低了成本、功耗和尺寸，同时提高了耐用性。更重要的是，它使制造商能够充分利用半导体供应链，为相机级规模的大规模生产铺平了道路。

结合调频连续波传感技术，这种架构可以同时测量距离和速度，从而瞬间区分静态和动态物体。机器因此获得了“超人感知能力”，即使在弱光和恶劣天气条件下，也能在单帧图像中同时感知运动和深度。

自治民主化

下一阶段的自动驾驶将不再由少数搭载高端平台的自动驾驶汽车引领，而是由数十亿个智能联网系统在家庭、工厂、城市和天空中运行所定义。

为了实现这一点，传感技术必须像计算技术一样经济实惠且易于使用。这意味着传感器不仅要性能卓越，还要成本低廉、体积小巧且易于集成。例如，在工业机器人领域，激光雷达单元必须达到亚厘米级的精度，同时成本比现有型号低一个数量级。在消费电子设备中，它必须能够放在手掌中，并且功耗极低。

这就是自主性的民主化：使空间感知成为一项基本能力，而不是一种奢侈品。

物理人工智能：能够理解周围环境的智能

人工智能教会了机器思考，其核心在于数据的流动。物理人工智能革命将教会它们感知和控制原子。

在这种新范式下，成功的系统不再是那些处理数据量最大的系统，而是那些能够感知正确数据、实时过滤并提供空间精确信息，从而以最小延迟实现行动的系统。从在繁忙仓库中自主导航的叉车到飞行途中避开障碍物的送货无人机，下一代人工智能的发展将取决于机器感知和响应周围世界的能力。

我经常告诉团队，物理人工智能的限制因素不再是智能，而是感知。

构建意识的未来

我们面临的挑战既是技术上的，也是哲学上的。我们必须弥合数字认知与物理交互之间的鸿沟。这意味着，我们不能将传感器设计成孤立的硬件，而应该将其融入智能生态系统——在这个生态系统中，感知、推理和行动能够无缝衔接。

这不仅仅是改进激光雷达的问题，而是要重新定义机器感知现实的方式。为了实现这一目标，创新必须优先考虑可扩展性、集成性和可靠性，而不仅仅是探测距离和分辨率。

突破性进展已经到来：全固态硅光子学、可扩展制造工艺以及超越人类感知的速度感知传感技术。下一步是规模化部署——将这些功能融入到与物理世界交互的每一个设备中。

自主系统的新前沿

我们正步入一个非凡的科技时代。第一波技术浪潮使激光雷达（LiDAR）助力汽车实现自动驾驶。第二波浪潮则由芯片架构以及传感和人工智能的融合所驱动，它将赋能其他一切。

从物流和制造业到智慧城市和个人机器人，物理人工智能时代代表着感知与智能的融合。机器将不再仅仅是处理世界的信息——它们将理解世界、预测世界，并在其中安全地运行。

我们已经制造出了能够思考的机器。现在，是时候赋予它们感知能力了。

克莱门特·努维尔是Voyant Photonics的首席执行官，该公司是硅光子激光雷达领域的领导者。加入Voyant之前，他曾在法雷奥公司领导全球激光雷达项目近十年，将世界上首批车用级激光雷达系统投入量产。他致力于推进可扩展传感技术的发展，以推动物理人工智能革命。