少年游：通用人形机器人关键技术——数据分发服务

2024年12月18日，在第二届具身智能产业发展论坛上，上海少年游创始人兼首席执行官史青帆主要做了通用人形机器人关键技术即数据分发服务的相关分享。 

少年游科技公司是一家专注于全尺寸双足通用人形机器人自主研发的整机厂，以AI+机器人，打造具有生态主导力和全球竞争力的世界级领先具身智能“链主”企业。公司发展以“打造服务人类美好生活的智能帮手”为愿景。

DDS（数据分发服务：Data Distribution Service ）作为一种分布式实时系统中数据通信的中间件标准，旨在提供高效、可靠、实时的数据传输能力，满足对数据传输的延迟、吞吐量、可靠性等方面有严格要求的应用场景。其工作原理是基于发布—订阅模式，发布者将数据发布到特定的主题（Topic）上，而订阅者则表达对特定主题的兴趣，从而接收来自发布者的数据。这种模式使得数据的生产者和消费者之间能够实现解耦，系统的扩展性和灵活性得到提升。可以广泛应用于智能机器人、智能交通和智能工业生产等领域，分发智能机器人各类传感器数据、交互指令等。此外还可实现实时传输生产设备数据并下达工业生产控制指令，以提升生产安全性、提高生产效率与质量以及降低成本，推动各领域智能化发展。 

史青帆 | 上海少年游创始人兼首席执行官

以下为演讲内容整理：

DDS整体介绍

DDS（数据分发服务）是一种以数据为中心、去中心化节点、采用发布-订阅模型、有丰富的QoS服务质量策略(25种协议规定的QoS + 32种扩展的QoS共计57个QoS)的消息中间件，支持动态发现，具有高可靠、高实时传输、高安全性、高度灵活性及高可扩展性等性能优势，OMG鼓励标准一起制定，实现百花齐放，但must have要有。

DDS是OMG在2004年发布的系列标准，DDS最早应用于美国海军，用于解决舰船复杂网络环境中大量软件升级的兼容性问题，后来扩展至航空、航天、船舶、国防、金融、通信、汽车、机器人等领域，包括作战系统、船舶导航和控制系统、船舶防御系统、无人机驾驶系统和地面控制系统、装甲车辆控制系统、仿真和培训系统、雷达处理和空中交通管理系统、金融系统等。

在汽车领域，DDS已经得到了广泛应用。此外，DDS还应用于人形机器人、低空经济中的飞行设备、医疗传输等多个领域。 

图源：少年游

如果以OSI七层模型为参考，结合TSN的DDS可以覆盖从第一层到第六层的范围，即物理层到表示层。这意味着，对于软件或算法领域的从业者来说，无需关注数据的具体传输方式和可靠性等问题。只需利用DDS的QoS配置来保障这些方面，专注于应用层的编写和实现，将注意力集中在业务逻辑上。

DDS的QoS服务质量提供了多种模式供用户选择。例如，在需要高可靠性的场景下，可以选择可靠模式来确保每一帧数据的可靠传输。如果对可靠性要求不那么严格，可以选择默认的尽力而为模式。 

图源：少年游

QoS服务质量的理解可以类比为业务过程中的特性需求。当某种场景下对可靠性有较高要求时，这种需求可能不仅限于某一家公司。随着需求的逐渐明确和技术的不断摸索，这种特性可能会被总结并融入到协议中，形成标准化的特性。目前，无论是汽车领域还是人形机器人等领域，都有基于DDS系列协议的开源版本或商用闭源版本，用户可以根据自己的业务需求选择合适的版本。

商业闭源版本的DDS，如Connext的DDS，QoS较为全面但价格较高。而开源版本的DDS，如Fast-DBS、OpenDDS、cyclondds等，则提供了更为灵活的选择。这些开源版本有的基于C++实现，有的基于C语言实现，用户可以根据自己的业务场景和性能要求选择合适的版本。

此外，用户还可以基于开源版本进行二次封装和改动，以满足特定的业务需求。只要具备相应的技术和能力，就可以尝试进行这样的定制开发。

DDS服务发现和内建主题

服务发现和内建主题是DDS中至关重要的两个组成部分。服务发现有Dynamic Discovery（动态发现）、Statistics Discovery（静态发现）和Manual Discovery（手动发现）。发布端和订阅端在建立连接前会进行兼容性检查（RxO），如果双方QoS要求不匹配，连接建立将失败，这时可能需要修改配置以达成兼容。 

图源：少年游

关于服务发现，它通常分为两个阶段。第一阶段是参与者间的初步发现。第二阶段则是端点发现阶段。

更细化的层面包括对应topic的订阅内容。例如，一个公司可能希望订阅另一公司的零部件信息，但在详细沟通后发现对方实际提供的是关节模组而非所需零件，此时可能会因兼容性问题而报失败。

如果所有前期步骤都成功完成，那么两个节点就可以开始直接传输数据，就像两人相识已久后能够自由交谈一样。这三种发现方式基本上是动态进行的，但在某些情况下，如汽车领域，也可能结合静态发现方法。

内建主题是自研者特别关注的部分，因为它是自研过程中必须实现的关键环节，但用户通常对此无直接感知。新能源汽车行业正处于快速发展期，其智能端的应用前景广阔，市场容量巨大。随着传统产业的增长潜力逐渐有限，寻找新的增长点成为必然，而新能源汽车及其相关技术正是这一新增长方向的重要代表。

安全是至关重要的。目前，我们正处于技术发展的元年，各大整机厂都在实验室内进行技术路线探索和自我验证，安全性的考量主要局限于实验室内。然而，随着我们计划在小规模量产中验证技术，安全性的重要性将更加凸显，即使只是量产几台或十几台设备。安全无小事。

关于DDS面临的主要威胁，包括未经授权的订阅、发布、篡改和replay以及未经授权的数据访问等。这些威胁都是不合理的行为，需要采取相应的措施来防范。例如，确保数据样本的机密性、消息的完整性以及身份验证和授权等，这些措施共同构成了DDS的安全防护体系。

在消息传输过程中，我们还需要关注消息的来源身份验证、数据完整性以及不可否认性等关键要素，这些要素确保了消息的可靠性和安全性。

DDS可以提供低延迟、高可用性和实时交互等性能，而TSN则可以确保确定性的调度和传输，这两者的结合将为你的系统提供更强大的性能和安全性保障。

在某些应用场景下，这一点显得尤为重要。以算法为例，特别是在运动控制领域，当传感器数据传来时，我们需要迅速进行计算。如果数据接收存在显著延迟，或者交互时延过高，那么机器人的反应就会像人说话时不断卡顿，严重影响其流畅性和实用性。这种情况在日常生活中的应用中显然是不合适的。

因此，我们的目标是让机器人与人的交流像人与人之间那样自然。想象一下，如果我对你说了一句话，你却要十分钟后才回应，这样的体验无疑是非常糟糕的。同样，DDS-TSN标准的制定虽然仍在进行中，但就像我们在原型机阶段就提前预告许多功能一样，标准的逐步完善和实施是至关重要的。

DDS架构

关于DDS的架构，它是整个系统设计的核心。架构的设计不仅限于软件层面，它关乎到系统后续的发展、迭代和演进。一个优秀的架构师应该具备前瞻性，以确保系统能够健康地发展，并避免未来可能出现的诸如代码难以维护、系统难以扩展等问题。

一个好的架构能够减少走弯路，节约成本，提高系统的稳定性和可扩展性。这也是企业发展的重要思路之一。作为整机厂，我们深知生态的重要性，因此始终致力于与上下游合作伙伴保持良好的合作关系。

在互联网领域，回滚设计是一种常见的策略。新版本在上线前，通常会在部分地区进行试点。如果一切顺利，再逐步推广；如果发现问题，则可以及时回滚到旧版本。此外，迁移能力也是非常重要的。虽然新技术层出不穷，但很多旧的技术和能力是可以迁移到新环境中的。这种迁移能力不仅有助于降低学习成本，还能加速新技术的落地和应用。

关于自研或技术选型时需要注意的兼容性问题。例如，在选择Domain ID时，如果考虑到跨平台的需求，就需要选择在不同平台上都能兼容的ID范围。因此，如果你的应用场景涉及多个平台，如Linux和Windows等，就需要特别注意这类兼容性问题。在选择DomainID时，尽量选择在所有平台上都能支持的范围内，以确保系统的兼容性和稳定性。 

上海少年游科技有限公司成立于2024年4月25日，专注于全尺寸双足通用人形机器人的自主研发。我们处于产业的中游，作为整机厂，我们整合了算法、软件和硬件，致力于交付一个完整的智能机器人产品。我们的目标是对标马斯克的擎天柱，打造一个具有生态主导力和全球竞争力的世界级领先企业。

作为整机厂，我们肩负着连接上游生态合作伙伴和下游用户的重任。无论是to B还是to C的用户，我们都是他们之间的桥梁和纽带。我们的创始团队全部为90后和00后，拥有大厂的背景和名校的学历。有趣的是，最近有行业朋友调研发现，人形机器人领域的创始人大多也是90后和00后，他们正在研究这一代人的特征和如何与他们交互，我们的使命是通过创新可持续的通用人形机器人技术来推动行业的发展。

（以上内容来自上海少年游创始人兼首席执行官史青帆于2024年12月18日在第二届具身智能产业发展论坛发表的《通用人形机器人关键技术：数据分发服务》主题演讲。）