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智能制造:新時代智能產(chǎn)業(yè)革命的基石

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實體經(jīng)濟,特別是以制造業(yè)為代表的現(xiàn)代工業(yè),是中華民族的立身之本、發(fā)展之道、強國之基。


國務(wù)院在 2015 年 5 月 8 日正式實施了舉世矚目的《中國制造 2025》之后,又于今年 7 月 20 日發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,提出建立智能的創(chuàng)新體系、智能科技、智能軍事、智能經(jīng)濟、智能社會等宏大目標,再次激起整個世界的關(guān)注。特別是剛剛結(jié)束的十九大會議,進一步明確了未來 30 年,中國將分兩個階段實現(xiàn)中華民族的偉大復興,建立智慧社會,成為世界強國,并借“一帶一路”,為美好的人類命運共同體作出積極的貢獻,圓偉大的中國夢。毫無疑問,這些艱巨任務(wù)的完成,其技術(shù)核心與產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)就是智能制造。以新的理念和新的技術(shù)發(fā)展新時期的智能制造科技,創(chuàng)新智能產(chǎn)業(yè)革命,將是中國從制造大國到制造強國,進而從世界大國到世界強國的必由之道和開路先鋒。


改革開放 40 年,從鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、國企改制、WTO 全球化、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字經(jīng)濟、風投雙創(chuàng),一路走來,中國以世界百分之二十的人口,差不多二十分之一的資源,既不殖民也不侵略,從貧窮落后一舉成為世界第二大經(jīng)濟體和最大制造業(yè)國家,生產(chǎn)了世界一半的主要工業(yè)產(chǎn)品和三分之一的主要農(nóng)業(yè)產(chǎn)品,被公認為推動世界經(jīng)濟發(fā)展的最大引擎。例如,僅在 2011 到 2013 的短短三年里,中國建設(shè)就消費了 65 億噸水泥,這比美國在整個 20 世紀所消耗的 45億噸還整整多出近 50%。如此大的人口,如此短的時間,如此快的變化,令人驚嘆,這是一場史無前例的產(chǎn)業(yè)革命,堪稱奇跡。


換道超車


下一步如何發(fā)展?這不但是中國人面臨的問題,也是世界各國,包括所謂發(fā)達國家所面臨的頭等大事。在英國提出以機器人、3D 打印和智能傳感為核心的第三次工業(yè)革命之后,德國迅速推出“工業(yè) 4.0” 的口號,以網(wǎng)絡(luò)為中心,整合產(chǎn)品、服務(wù)和價值,得到世界上許多國家,特別是中國的積極響應(yīng)。然而,人工智能的再次興起,特別是美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和日本社會 5.0 的提出,加上物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈等概念與技術(shù)的日益普及和深入,迫使各國不得不重新思考新時期工業(yè)發(fā)展的革新之策何在?

實際上,從經(jīng)濟發(fā)展的歷史本質(zhì)上看,人類社會確實已經(jīng)進入了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“無人區(qū)”和“深水區(qū)”,我們必須以新的思維和視野去尋求新的航道。作為世界上第一大人口國家,中國更須在這一歷史轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵時刻,借鑒吸收國際先進思想和技術(shù),創(chuàng)立自己的話語系統(tǒng),進而闡述構(gòu)建自己在新時代的智能制造技術(shù)和智能產(chǎn)業(yè)體系,開辟人類經(jīng)濟社會發(fā)展的新直道,換道平行超車。這是打造“一帶一路”,實現(xiàn)中國夢,完成中華民族復興,展示“四個自信”,造福人類命運共同體的和平正道和光明之途。


智能產(chǎn)業(yè)


現(xiàn)代計算機技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)能夠發(fā)展到今天的程 度,70 多年前 的“Church-Turing Thesis” 發(fā) 揮 了 歷 史 性 的 關(guān) 鍵作用,同時也催生了今日的人工智能技術(shù)。近期引人關(guān)注的 AlphaGo 技術(shù),雖無理論上的原始創(chuàng)新,但同樣具有重大的歷史意義,并將對智能制造技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響,迫使未來產(chǎn)業(yè)走向人機物一體化的技術(shù)路線,即從牛頓式的“大定律、小數(shù)據(jù)”的規(guī);瘶藴噬a(chǎn)范式,轉(zhuǎn)入默頓式“大數(shù)據(jù)、小定律”的個性化智能生產(chǎn)范式。這就是所謂的“AlphaGo Thesis”:未來的智能制造和智能產(chǎn)業(yè),必須以數(shù)據(jù)作為核心原料之一生產(chǎn)其產(chǎn)品,生產(chǎn)過程必須有將“小數(shù)據(jù)”導成“大數(shù)據(jù)”,再將“大數(shù)據(jù)”錘煉成“小規(guī)則”或“小知識”,即針對個性個體的精準知識之能力。以 AlphaGo 為例,它將人類 80 余萬盤圍棋博弈的“小數(shù)據(jù)”,通過自我對抗轉(zhuǎn)為 3000 萬到 7000 萬盤博弈的“大數(shù)據(jù)”,再通過加強學習等智能算法凝練成兩張“小”網(wǎng),即價值和策略網(wǎng),最后戰(zhàn)勝人類棋手 ; 最近的 AlphaGo Zero 就更進一步,除了圍棋規(guī)則,“小”數(shù)據(jù)小到“零”,“大”數(shù)據(jù)只有 3000 多萬,而“小”知識實現(xiàn)了二網(wǎng)合一,小到了只要一張網(wǎng)。


計算機程序 AlphaGo 宣告我們已進入了新 IT 時代 :IT 不再是信息技術(shù)Information Technology,那已是舊IT了; 從今往 后,IT 代表智能技術(shù) Intelligent Technology,這就是新 IT。同時,我們不能忘記 200 年前 IT 曾被人們稱為革命性的工業(yè)技術(shù) Industrial Technology,今日可稱“老”IT 了。將來,一定是“老、舊、新” 三個 IT 并立平行的新時代,從大原料、大生產(chǎn)、大市場的當代工業(yè)到大數(shù)據(jù)、大計算、大決策的智能制造和智能產(chǎn)業(yè)。


智聯(lián)世界


這一變革與上世紀最偉大的科學哲學家之一卡爾·波普爾關(guān)于現(xiàn)實由物理、心理和人工三個世界組成的思想不謀而合。老 IT 工業(yè)技術(shù)是開發(fā)物理世界的核心技術(shù),我們靠此發(fā)展到今天,基本解決了人類資源不對稱的問題 ;舊 IT 信息技術(shù)是開發(fā)心理世界的主要技術(shù),我們依此發(fā)展到現(xiàn)在,基本解決了信息不對稱的問題 ;接下來,人類將進入開發(fā)人工世界的新時期,新 IT 智能技術(shù)必將成為我們的關(guān)鍵技術(shù),數(shù)據(jù)從而自然成為新的礦藏和智能產(chǎn)業(yè)的原材料,新 IT 的歷史使命就是解決人類的智力不對稱問題,其表現(xiàn)形式就是從工業(yè)自動化到知識自動化,這也是智能制造的核心問題。


正是心理世界的引入,開啟了人類的新思維,使專業(yè)分工和大規(guī)模生產(chǎn)成為可能,打破了生產(chǎn)經(jīng)濟的邊際效用遞減詛咒和 “糧食增產(chǎn),人口暴長”的馬爾薩斯“貧困陷阱”,我們從農(nóng)業(yè)社會跨入工業(yè)社會。工業(yè)發(fā)展到今天,我們又遇上“發(fā)展極限”“全球變暖”,甚至“技術(shù)奇點”等形形色色的“陷阱”,人工世界的引入和開發(fā),也正是克服這些工業(yè)時代之“陷阱”的自然演化。然而,我們必須首先用合適的手段將三個世界緊密地融合在一起。


為此,人類一直不停地在建“網(wǎng)”:以物理世界為主體的交通物流網(wǎng)(Grids 1.0);從物理到心理的電力能源網(wǎng)(Grids 2.0);以心理世界為主體的信息互聯(lián)網(wǎng)(Grids 3.0);從心理到人工的物聯(lián)網(wǎng)(Grids 4.0);還有正在興起的以人工世界為主體虛實合一的智聯(lián) 網(wǎng)(Grids 5.0)。這五張“網(wǎng)”,將三個世界整合在一起,形成一個智聯(lián)世界,讓我們從被聯(lián)到在聯(lián),再到主聯(lián),由此形成的工業(yè)智聯(lián)網(wǎng),這將為智能制造提供堅實有效的智能連通基礎(chǔ)。


平行制造


對應(yīng)著 Grids 1.0 到 Grids 5.0,我們的產(chǎn)業(yè)形態(tài)也就自然地從工業(yè) 1.0 進入工業(yè)5.0,其中以電動機和電力為核心的工業(yè) 2.0和以路由器和網(wǎng)絡(luò)為核心的工業(yè) 4.0 是過渡的階段,穩(wěn)定的將是以物理、心理和人工世界為主體的工業(yè) 1.0、工業(yè) 3.0 和工業(yè) 5.0。實際上,ICT 和 CPS 同為工業(yè) 4.0 和工業(yè) 5.0的核心內(nèi)容。然而,在工業(yè) 4.0 里,I 為信息,C 為通信,而 S 為系統(tǒng),這還是工業(yè)自動化的思維方式。但在工業(yè) 5.0 里,I 為智能,C 為連通性,而 S 代表社會,即人及其社會文化關(guān)系的總和,加上系統(tǒng)就是CPSS,從信息物理系統(tǒng)變?yōu)樾畔⑽锢砩鐣到y(tǒng),這就是知識自動化的思維方式,使人及其對應(yīng)的人工人,即知識機器人或軟件定義的機器人,成為了系統(tǒng)的顯式分子。未來智能社會的基礎(chǔ)設(shè)施將以各種各樣的 CPSS 為主,形成“人機結(jié)合、知行合一、虛實一體”的“合一體”智能生產(chǎn)、智能經(jīng)濟和智能社會。其中,人工或軟件定義的系統(tǒng)將定義規(guī)則和流程,確定描述性智能;計算化實驗將通過各類評估和優(yōu)化,從小數(shù)據(jù)導出大數(shù)據(jù),形成預測性智能 ;最后通過虛實互動的平行執(zhí)行方式,落實特定場景的“小”規(guī)則精準知識,實現(xiàn)引導性智能。


這就是工業(yè) 5.0 或平行制造的運行方式 :制造過程及其應(yīng)用將在物理、心理和人工三個世界同時平行展開,數(shù)據(jù)不但是原料,也是制造的產(chǎn)品,并將以平行區(qū)塊鏈的形式加以應(yīng)用,讓制造走向個性化智能制造和可持續(xù)綠色生產(chǎn)的社會制造新模式。


中國是一個制造大國,不同行業(yè)不同區(qū)域的制造技術(shù)發(fā)展也存在不充分和不平衡的問題。正如一些權(quán)威和專家所指出的 :在今后相當長的一段時間里,我們必須補課工業(yè) 2.0、普及工業(yè) 3.0、探索工業(yè) 4.0。然而,為了從制造大國走向制造強國,我們有必要研究并試點以平行制造為核心的工業(yè) 5.0,創(chuàng)自己的直道,擁有自己的話語權(quán)和自信。進而,換道平行超車,實現(xiàn)中國夢,完成中華民族的偉大復興,造福人類命運共同體。


周雖舊邦,其命唯新 ;智造大任,平行先鋒!


文章來源:網(wǎng)絡(luò)


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