人工智能讓“制造”變“智造”

       2016年對于人工智能來說是一個“里程碑”式的年份。年初，AlphaGo大勝圍棋九段李世石，讓近10年來再一次興起的人工智能技術(shù)走向臺前，進(jìn)入公眾的視野。

       AlphaGo使用兩種不同的人工智能深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法：第一種是策略網(wǎng)絡(luò)，目標(biāo)是選擇在哪里落子。第二種則是價值網(wǎng)絡(luò)，價值網(wǎng)絡(luò)的作用是衡量走這一步對最終輸贏的影響。除了本身的算法之外，AlphaGo成功的關(guān)鍵在于擁有海量對弈數(shù)據(jù)——6000萬局對弈數(shù)據(jù)和超級計算能力——打敗李世石的AlphaGo Lee 的芯片為 50 TPU，搜索速度為10k位置/秒（圖1）。

圖1 AlphaGo成功的關(guān)鍵

       大數(shù)據(jù)和超級計算能力都是當(dāng)前人工智能快速崛起的使能技術(shù)之一。使能技術(shù)（Enabling Technology），國內(nèi)外對于使能技術(shù)還沒有明確的定義，主要是由于使能技術(shù)具有明顯的層次特征，其內(nèi)涵受使能技術(shù)創(chuàng)新的目標(biāo)決定。從技術(shù)創(chuàng)新鏈的角度，使能技術(shù)處于基礎(chǔ)研究和產(chǎn)品研發(fā)之間，屬于應(yīng)用研究的范疇，其使命是通過使能技術(shù)的創(chuàng)新，來推動創(chuàng)新鏈下游的產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化等環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)（圖2）。

       使能技術(shù)能夠被廣泛地應(yīng)用在各種產(chǎn)業(yè)上，并能協(xié)助現(xiàn)有技術(shù)作出重大的進(jìn)步，而且在產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)上產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

圖2 人工智能離不開大數(shù)據(jù)、云計算和5G等基礎(chǔ)設(shè)施

賦能的期待

       人工智能作為21 世紀(jì)科技領(lǐng)域最為前沿的技術(shù)之一，是具有顯著產(chǎn)業(yè)溢出效應(yīng)的基礎(chǔ)性技術(shù)，能夠推動多個領(lǐng)域的變革和跨越式發(fā)展，對傳統(tǒng)行業(yè)產(chǎn)生重大顛覆性影響。例如：人工智能可以為國防、醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、金融、商業(yè)、教育、公共安全等領(lǐng)域賦能，催生新的業(yè)態(tài)和商業(yè)模式；人工智能還可以帶動工業(yè)機(jī)器人、無人駕駛汽車等新興產(chǎn)業(yè)的飛躍式發(fā)展，成為工業(yè)4.0的推動器。目前倍受追捧的智能制造、智能家居、無人駕駛、智能安防、智能醫(yī)療等發(fā)展方向，所代表的無一不是“智能+應(yīng)用場景”發(fā)展的最新形態(tài)。

       過去幾年中，科技巨頭已相繼成立人工智能實(shí)驗(yàn)室，投入越來越多的資源布局人工智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，甚至整體轉(zhuǎn)型為人工智能公司，緊鑼密鼓籌謀人工智能未來。世界主要國家也紛紛把人工智能當(dāng)作未來的戰(zhàn)略主導(dǎo)，出臺戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，從國家層面進(jìn)行整體推進(jìn)，迎接即將到來的智能社會。

圖3 傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的智能化升級

智能的制造

       當(dāng)前，在全球范圍內(nèi)，大量資本正涌入人工智能，特別是機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域。漸趨復(fù)雜的算法、日益強(qiáng)大的計算機(jī)、激增的數(shù)據(jù)以及提升的數(shù)據(jù)存儲性能，為新一代人工智能在不久的將來實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛越奠定了基礎(chǔ)。盡管如此，人工智能以及其他顛覆性技術(shù)主要還是集中于消費(fèi)領(lǐng)域，要真正實(shí)現(xiàn)以科技創(chuàng)新重塑中國經(jīng)濟(jì)，這些前沿技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域及企業(yè)間的大規(guī)模應(yīng)用則更為關(guān)鍵——因?yàn)椋I(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體。

       自20世紀(jì)70年代開始，計算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用推動生產(chǎn)過程自動化水平的不斷提升。近年來，隨著數(shù)字技術(shù)范疇的迅速擴(kuò)大，軟件與云計算、大數(shù)據(jù)分析以及人工智能算法一起，成為了制造業(yè)范式轉(zhuǎn)變的重要組成部分。美國學(xué)者尼爾斯·尼爾森(Nils J. Nilsson)教授作為早期從事人工智能和機(jī)器人研究的國際知名學(xué)者曾經(jīng)這樣給人工智能下定義：“人工智能就是致力于讓機(jī)器變得智能的活動，而智能就是使實(shí)體在其環(huán)境中有遠(yuǎn)見地、適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)功能性的能力?！?

       相比消費(fèi)者相關(guān)的數(shù)據(jù)，機(jī)器生成的數(shù)據(jù)通常更為復(fù)雜，多達(dá)40%的數(shù)據(jù)甚至沒有相關(guān)性。而企業(yè)必須擁有大量的高質(zhì)量、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過算法進(jìn)行處理，除此之外沒有捷徑可循。

圖4 設(shè)備預(yù)測性維護(hù)

       人工智能可以從產(chǎn)品、質(zhì)量、服務(wù)和生產(chǎn)四個維度幫助制造業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級。

       生產(chǎn)方面：人工智能提升設(shè)備的生產(chǎn)能力。將人工智能技術(shù)嵌入生產(chǎn)過程，提升生產(chǎn)設(shè)備的智能化水平，通過深度學(xué)習(xí)自主判斷最佳參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)完全機(jī)器自主的生產(chǎn)和復(fù)雜情況下的自主生產(chǎn)，從而全面提升生產(chǎn)效率。

       質(zhì)量方面：人工智能重構(gòu)質(zhì)量管理體系?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)，通過對海量缺陷圖片的建模分析總結(jié)，開發(fā)出具備自主學(xué)習(xí)能力的自主檢測新模型，實(shí)現(xiàn)無間斷、高精準(zhǔn)的缺陷自主檢查判定功能，突破產(chǎn)品缺陷必須由人員主管檢查判定這一問題根源，通過人工智能代替人眼檢查的新模式，徹底解決了人員檢查低效、錯漏不斷的問題，達(dá)成了降低人力成本、提升產(chǎn)品品質(zhì)、提高企業(yè)利潤的目標(biāo)。

       產(chǎn)品方面：人工智能賦能硬件的智能升級。通過內(nèi)置移動操作系統(tǒng)或更新程序，將人工智能算法嵌入產(chǎn)品中，如智能家居產(chǎn)品、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品等，從而幫助制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)全新的智能化產(chǎn)品。

       服務(wù)方面：人工智能提升企業(yè)的智能化水平。通過人工智能分析用戶畫像，判斷重點(diǎn)需求，幫助制造業(yè)企業(yè)進(jìn)行精準(zhǔn)的市場預(yù)測和優(yōu)化營銷能力；以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能算法，對產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和遠(yuǎn)程管理，提升售后服務(wù)水平。

       未來，新一代人工智能將在重塑中國制造業(yè)的征程中發(fā)揮重要作用。因此，我們才有必要按照《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》要求，圍繞制造強(qiáng)國重大需求，推進(jìn)智能制造關(guān)鍵技術(shù)裝備、核心支撐軟件、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等系統(tǒng)集成應(yīng)用，研發(fā)智能產(chǎn)品及智能互聯(lián)產(chǎn)品、智能制造使能工具與系統(tǒng)、智能制造云服務(wù)平臺，推廣流程智能制造、離散智能制造、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造、遠(yuǎn)程診斷與運(yùn)維服務(wù)等新型制造模式，建立智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系，推進(jìn)制造全生命周期活動智能化。