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智能制造:新时代智能产业革命的基石 精选

已有 6995 次阅读 2018-1-10 08:28 |系统分类:论文交流

智能制造新时代智能产业革命的基石

王飞跃


实体经济,特别是以制造业为代表的现代工业,是中华民族的立身之本、发展之道、强国之基。国务院在2015年5月8日正式实施了举世瞩目的《中国制造2025》之后,又于今年7月20日发布了《新一代人工智能发展规划》,提出建立智能的创新体系、智能科技、智能军事、智能经济、智能社会等宏大目标,再次激起整个世界的关注。特别是刚刚结束的十九大会议,进一步明确了未来30年,中国将分两个阶段实现中华民族的伟大复兴,建立智慧社会,成为世界强国,并借“一带一路”,为美好的人类命运共同体做出积极的贡献,圆伟大的中国梦。毫无疑问,这些艰巨任务的完成,其技术核心与产业基础就是智能制造。以新的理念和新的技术发展新时期的智能制造科技,创新智能产业革命,将是中国从制造大国到制造强国,进而从世界大国到世界强国的必由之道和开路先锋。


改革开放40年,从乡镇企业、国企改制、WTO全球化、网络数字经济、风投双创,一路走来,中国以世界百分之二十的人口,差不多二十分之一的资源,既不殖民也不侵略,从贫穷落后一举成为世界第二大经济体和最大制造业国家,生产了世界一半的主要工业产品和三分之一的主要农业产品,被公认为推动世界经济发展的最大引擎。例如,仅在2011到2013的短短三年里,中国建设就消费了65亿吨水泥,这比美国在整个20世纪所消耗的45亿吨还整整多出近50%。如此大的人口,如此短的时间, 如此快的变化,令人惊叹,这是一场史无前例的产业革命,堪称奇迹。


换道超车

下一步如何发展?这不但是中国人面临的问题,也是世界各国,包括所谓发达国家所面临的头等大事。在英国提出以机器人、3D打印和智能传感为核心的第三次工业革命之后,德国迅速推出工业4.0的口号,以网络为中心,整合产品、服务和价值,得到世界上许多国家,特别是中国的积极响应。然而,人工智能的再次兴起,特别是美国工业互联网和日本社会5.0的提出,加上物联网、大数据、云计算、区块链等概念与技术的日益普及和深入,迫使各国不得不重新思考新时期工业发展的革新之策何在?


实际上,从经济发展的历史本质上看,人类社会确实已经进入了产业发展的“无人区”和“深水区”,我们必须以新的思维和视野去寻求新的航道。作为世界上第一大人口国家,中国更必须在这一历史转折的关键时刻,借鉴吸收国际先进思想和技术,创立自己的话语系统,进而阐述构建自己在新时代智能制造技术和智能产业体系,开辟人类经济社会发展的新直道,换道平行超车。这是打造“一带一路”,实现中国梦,完成中华民族复兴,展示“四个自信”,造福人类命运共同体的和平正道和光明之途。


智能产业

现代计算机技术和信息产业能够发展到今天的程度,70多年前的Church-Turing Thesis”发挥了历史性的关键作用,同时也催生了今日的人工智能技术。近期引人关注的AlphaGo技术,虽无理论上的原始创新,但同样具有重大的历史意义,并将对智能制造技术的发展产生深远的影响,迫使未来产业走向人机物一体化的技术路线,即从牛顿式的 “大定律、小数据”的规模化标准生产范式,转入默顿式“大数据、小定律”的个性化智能生产范式。这就是所谓的“AlphaGo Thesis”:未来的智能制造和智能产业,必须以数据做为核心原料之一生产其产品,生产过程必须有将“小数据”导成“大数据”,再将“大数据”锤炼成“小规则”或“小知识”,即针对个性个体的精准知识之能力。以AlphaGo为例,它将人类的80余万盘围棋博弈的“小数据”,通过自我对抗转为3000万到7000万盘博弈的“大数据”,再通过加强学习等智能算法凝练成二张“小”网,即价值和策略网,最后战胜人类棋手; 最近的AlphaGo Zero就更进一步,除了围棋规则,“小”数据小到“零”,“大”数据只有3000多万,而“小”知识实现了二网合一,小到了只要一张网。


计算机程序AlphaGo宣告我们已进入了新IT时代:IT不再是信息技术Information Technology,那已是旧IT; 从今往后,IT代表智能技术Intelligent Technology,这就是新IT。同时,我们不能忘记200年前IT曾被人们称为革命性的工业技术Industrial Technology,今日可称“老”IT了。将来,一定是“老,旧,新”三个IT并立平行的新时代,从大原料、大生产、大市场的当代工业到大数据、大计算、大决策的智能制造和智能产业。


智联世界

这一变革与上世纪最伟大的科学哲学家之一卡尔·波普尔关于现实由物理、心理和人工三个世界组成的思想不谋而合。老IT工业技术是开发物理世界的核心技术,我们靠此发展到今天,基本解决了人类资源不对称的问题;旧IT信息技术是开发心理世界的主要技术,我们依此到现在,基本解决了信息不对称的问题;接下来,人类将进入开发人工世界的新时期,新IT智能技术必将成为我们的关键技术,数据从而自然成为新的矿藏和智能产业的原材料,新IT的历史使命就是解决人类的智力不对称问题,其表现形式就是从工业自动化到知识自动化,这也是智能制造的核心问题。


正是心理世界的引入,开启了人类的新思维,使专业分工和大规模生产成为可能,打破了生产经济的边际效用递减诅咒和“粮食增产,人口暴长”的马尔萨斯“贫困陷阱”,我们从农业社会跨入工业社会。工业发展到今天,我们又遇上“发展极限”、“全球变暖”、甚至“技术奇点”等形形色色的“陷阱”,人工世界的引入和开发,也正是克服这些工业时代之“陷阱”的自然演化。然而,我们必须首先用合适的手段将三个世界紧密地融合在一起。


为此,人类一直不停地在建“网”:以物理世界为主体的交通物流网(Grids 1.0);从物理到心理的电力能源网(Grids 2.0);以心理世界为主体的信息互联网(Grids 3.0);从心理到人工的物联网(Grids 4.0);还有正在兴起的以人工世界为主体虚实合一的智联网(Grids 5.0)。这五张“网”,将三个世界整合在一起,形成一个智联世界,让我们从被联到在联,再到主联,由此形成的工业智联网,将为智能制造提供坚实有效的智能连通基础。


平行制造

对应着Grids 1.0到Grids 5.0,我们的产业形态也就自然地从工业1.0进入工业5.0,其中以电动机和电力为核心的工业2.0和以路由器和网络为核心的工业4.0是过渡的阶段,稳定的将是以物理、心理和人工世界为主体的工业1.0、工业3.0和工业5.0。实际上,ICTCPS同为工业4.0和工业5.0的核心内容。然而,在工业4.0里,I为信息,C为通信,而S为系统,这还是工业自动化的思维方式。但在工业5.0里,I为智能,C为连通性,而S代表社会,即人及其社会文化关系的总和,加上系统就是CPSS,从信息物理系统变为信息物理社会系统,这就是知识自动化的思维方式,使人及其对应的人工人,即知识机器人或软件定义的机器人,成为了系统的显式分子。


未来智能社会的基础设施将以各种各样的CPSS为主,形成“人机结合、知行合一、虚实一体”的“合一体”智能生产、智能经济和智能社会。其中,人工或软件定义的系统将定义规则和流程,确定描述性智能;计算化实验将通过各类评估和优化从小数据导出大数据,形成预测性智能;最后通过虚实互动的平行执行方式,落实特定场景的“小“规则精准知识,实现引导性智能。


这就是工业5.0或平行制造的运行方式:制造过程及其应用将在物理、心理和人工三个世界同时平行展开,数据不但是原料,也是制造的产品,并将以平行区块链的形式加以应用,让制造走向个性化智能制造和可持续绿色生产的社会制造新模式。


中国是一个制造大国,不同行业不同区域的制造技术发展也存在不充分和不平衡的问题。正如一些权威和专家所指出的: 在今后相当长的一段时间里,我们必须工业2.0补课、工业3.0普及、工业4.0探索。然而,为了从制造大国走向制造强国,我们有必要研究并试点以平行制造为核心的工业5.0,创自己的直道,拥有自己的话语权和自信。进而,换道平行超车,实现中国梦,完成中华民族的伟大复兴,造福人类命运共同体。


周虽旧邦,其命唯新; 智造大任,平行先锋!


后记:此文发表于2017年11月号总第258期《高科技与产业化》


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