中國企業(yè)智能制造路徑：起步于工業(yè)智能，逐漸融入人工智能
日期：2016年7月18日 20:57
構(gòu)建智能系統(tǒng)，尤其是數(shù)量巨大的初級(jí)智能系統(tǒng)，并非首先用到人工智能，而是首先用到由長期的工業(yè)技術(shù)積累所形成的工業(yè)智能和其它智能技術(shù)。
一、智能系統(tǒng)的定義與識(shí)別
實(shí)現(xiàn)智能制造，需要構(gòu)建和識(shí)別各式各樣的智能系統(tǒng)。符合以下特征的任何一個(gè)級(jí)別的人造系統(tǒng)，可以認(rèn)為是智能系統(tǒng)。
類比于人腦的認(rèn)知能力，《三體智能革命》作者們對(duì)人造系統(tǒng)的智能特征做了提取，將智能系統(tǒng)分成三類：
·初級(jí)智能系統(tǒng)具備三個(gè)基本特征：狀態(tài)感知、自主決策、即刻執(zhí)行，即前面提到的有感知，自決策，善動(dòng)作。其決策依據(jù)通常依靠科學(xué)效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)(例如利用光敏傳感器自動(dòng)開啟和調(diào)光的智能路燈，數(shù)控車床防撞刀裝置等)，由工業(yè)智能實(shí)現(xiàn)，無需嵌入計(jì)算系統(tǒng);
·恒定智能系統(tǒng)具備四個(gè)基本特征：狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行。這類系統(tǒng)效率極高，自主工作，但是智能水平在構(gòu)建時(shí)預(yù)先設(shè)定，難以改動(dòng)(例如具有感知衣料特性并自動(dòng)決定洗衣策略的智能洗衣機(jī))。這樣的系統(tǒng)必須嵌入計(jì)算內(nèi)核，嵌入軟件和知識(shí)，以工業(yè)智能為主，在自主決策環(huán)節(jié)引入少量人工智能;
·開放智能系統(tǒng)具備五個(gè)基本特征：狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行、學(xué)習(xí)提升。具備這五個(gè)特征的人造系統(tǒng)是高度智能、有一定認(rèn)知能力的系統(tǒng)，具備了自我改善、學(xué)習(xí)提升的持續(xù)發(fā)展能力(例如具有深度學(xué)習(xí)能力、可借助網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)，并自主更新和優(yōu)化程序的智能機(jī)器人)。這樣的系統(tǒng)具備強(qiáng)大的計(jì)算能力，需要使用人工智能技術(shù)或認(rèn)知計(jì)算技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大數(shù)據(jù)的分析與處理，能不斷應(yīng)用、積累和創(chuàng)造知識(shí)。
由此可知，構(gòu)建智能系統(tǒng)，尤其是數(shù)量巨大的初級(jí)智能系統(tǒng)，并非首先用到人工智能，而是首先用到由長期的工業(yè)技術(shù)積累所形成的工業(yè)智能和其它智能技術(shù)。
二、工業(yè)智能
工業(yè)智能主要是依靠豐富的科學(xué)效應(yīng)在工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)的。
1、科學(xué)效應(yīng)與工程技術(shù)
科學(xué)效應(yīng)是幾何效應(yīng)、物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)的統(tǒng)稱。效應(yīng)來源于科學(xué)研究與發(fā)現(xiàn)，但是在工業(yè)領(lǐng)域獲得了極為廣泛的應(yīng)用。如果仔細(xì)分解一個(gè)機(jī)器設(shè)備，其中每一個(gè)關(guān)鍵子功能都是由科學(xué)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，例如洗衣機(jī)靠離心力脫水甩干，空調(diào)靠相變制冷。
科學(xué)效應(yīng)是工程技術(shù)的實(shí)現(xiàn)依據(jù)和解決技術(shù)問題的根本，用好一個(gè)效應(yīng)可以獲得幾十項(xiàng)發(fā)明專利。發(fā)明家愛迪生的1023項(xiàng)專利里只用到了23個(gè)效應(yīng);飛機(jī)設(shè)計(jì)大師圖波列夫的1001項(xiàng)專利里只用到了35個(gè)效應(yīng)。
科學(xué)效應(yīng)：效應(yīng)物質(zhì)在外部物質(zhì)屬性輸入作用影響下所形成的屬性輸出，輸入和輸出形成了特定的因果現(xiàn)象。例如，離心力、相變、熱膨脹、雙金屬結(jié)構(gòu)、形變、電場、磁場、電磁場、電致伸縮、磁致伸縮、電致變色、磁流體、壓電效應(yīng)、傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射、毛細(xì)管、衍射、電解、爆炸、磁熱效應(yīng)、超導(dǎo)、多普勒效應(yīng)、馬格努斯效應(yīng)、珀耳貼效應(yīng)、韋森堡效應(yīng)等(了解更多的效應(yīng)，可參閱作者今年1月出版的《TRIZ進(jìn)階及實(shí)戰(zhàn)》一書)。
2、以物理效應(yīng)構(gòu)建的智能系統(tǒng)
在工業(yè)革命的早期，人類就利用科學(xué)效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)各種功能，以增強(qiáng)對(duì)機(jī)器的自動(dòng)控制。先來看一個(gè)第一次工業(yè)革命時(shí)期的蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，當(dāng)蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，離心力導(dǎo)致飛球升高帶動(dòng)氣閥開口減小，蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速隨之降低;反之，蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，飛球下降使得氣閥開口變大、蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速便隨之提升。依靠這樣的機(jī)制，蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速就能自動(dòng)保持基本恒定。離心力這個(gè)物理效應(yīng)在這里起到了關(guān)鍵作用。
