智能製造新時代智能產業革命的基石

智能製造新時代智能產業革命的基石

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實體經濟,特別是以製造業為代表的現代工業,是中華民族的立身之本、發展之道、強國之基。

國務院在2015年5月8日正式實施了舉世矚目的《中國製造2025》之後,又於今年7月20日發佈了《新一代人工智能發展規劃》,提出建立智能的創新體系、智能科技、智能軍事、智能經濟、智能社會等宏大目標,再次激起整個世界的關注。特別是剛剛結束的十九大會議,進一步明確了未來30年,中國將分兩個階段實現中華民族的偉大復興,建立智慧社會,成為世界強國,並借“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,這些艱鉅任務的完成,其技術核心與產業基礎就是智能製造。以新的理念和新的技術發展新時期的智能製造科技,創新智能產業革命,將是中國從製造大國到製造強國,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,從鄉鎮企業、國企改制、WTO全球化、網絡數字經濟、風投雙創,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,從貧窮落後一舉成為世界第二大經濟體和最大製造業國家,生產了世界一半的主要工業產品和三分之一的主要農業產品,被公認為推動世界經濟發展的最大引擎。例如,僅在2011到2013的短短三年裡,中國建設就消費了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,令人驚歎,這是一場史無前例的產業革命,堪稱奇蹟。

換道超車

下一步如何發展?這不但是中國人面臨的問題,也是世界各國,包括所謂發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革命之後,德國迅速推出“工業 4.0”的口號,以網絡為中心,整合產品、服務和價值,得到世界上許多國家,特別是中國的積極響應。然而,人工智能的再次興起,特別是美國工業互聯網和日本社會5.0的提出,加上物聯網、大數據、雲計算、區塊鏈等概念與技術的日益普及和深入,迫使各國不得不重新思考新時期工業發展的革新之策何在?

實際上,從經濟發展的歷史本質上看,人類社會確實已經進入了產業發展的“無人區”和“深水區”,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折的關鍵時刻,借鑑吸收國際先進思想和技術,創立自己的話語系統,進而闡述構建自己在新時代的智能製造技術和智能產業體系,開闢人類經濟社會發展的新直道,換道平行超車。這是打造“一帶一路”,實現中國夢,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。

智能產業

現代計算機技術和信息產業能夠發展到今天的程度,70多年前的“Church-Turing Thesis”發揮了歷史性的關鍵作用,同時也催生了今日的人工智能技術。近期引人關注的 AlphaGo技術,雖無理論上的原始創新,但同樣具有重大的歷史意義,並將對智能製造技術的發展產生深遠的影響,迫使未來產業走向人機物一體化的技術路線,即從牛頓式的“大定律、小數據”的規模化標準生產範式,轉入默頓式“大數據、小定律”的個性化智能生產範式。這就是所謂的“AlphaGo Thesis”:未來的智能製造和智能產業,必須以數據作為核心原料之一生產其產品,生產過程必須有將“小數據”導成“大數據”,再將“大數據”錘鍊成“小規則”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餘萬盤圍棋博弈的“小數據”,通過自我對抗轉為3000萬到7000萬盤博弈的“大數據”,再通過加強學習等智能算法凝練成兩張“小”網,即價值和策略網,最後戰勝人類棋手;最近的AlphaGo Zero就更進一步,除了圍棋規則,“小”數據小到“零”,“大”數據只有3000多萬,而“小”知識實現了二網合一,小到了只要一張網。

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Information Technology,那已是舊IT了;從今往後,IT代表智能技術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技術Industrial Technology,今日可稱“老”IT了。將來,一定是“老、舊、新”三個IT並立平行的新時代,從大原料、大生產、大市場的當代工業到大數據、大計算、大決策的智能製造和智能產業。

智聯世界

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

正是心理世界的引入,開啟了人類的新思維,使專業分工和大規模生產成為可能,打破了生產經濟的邊際效用遞減詛咒和“糧食增產,人口暴長”的馬爾薩斯“貧困陷阱”,我們從農業社會跨入工業社會。工業發展到今天,我們又遇上“發展極限”、“全球變暖”,甚至“技術奇點”等形形色色的“陷阱”,人工世界的引入和開發,也正是克服這些工業時代之“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”:以物理世界為主體的交通物流網(Grids 1.0);從物理到心理的電力能源網(Grids 2.0);以心理世界為主體的信息互聯網(Grids 3.0);從心理到人工的物聯網(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網(Grids 5.0)。這五張“網”,將三個世界整合在一起,形成一個智聯世界,讓我們從被聯到在聯,再到主聯,由此形成的工業智聯網,這將為智能製造提供堅實有效的智能連通基礎。

平行製造

對應著Grids 1.0到Grids 5.0,我們的產業形態也就自然地從工業1.0進入工業5.0,其中以電動機和電力為核心的工業2.0和以路由器和網絡為核心的工業4.0是過渡的階段,穩定的將是以物理、心理和人工世界為主體的工業1.0、工業3.0和工業5.0。實際上,ICT和CPS同為工業4.0和工業5.0的核心內容。然而,在工業4.0裡,I為信息,C為通信,而S為系統,這還是工業自動化的思維方式。但在工業5.0裡,I為智能,C為連通性,而S代表社會,即人及其社會文化關係的總和,加上系統就是CPSS,從信息物理系統變為信息物理社會系統,這就是知識自動化的思維方式,使人及其對應的人工人,即知識機器人或軟件定義的機器人,成為了系統的顯式分子。

未來智能社會的基礎設施將以各種各樣的CPSS為主,形成“人機結合、知行合一、虛實一體”的“合一體”智能生產、智能經濟和智能社會。其中,人工或軟件定義的系統將定義規則和流程,確定描述性智能;計算化實驗將通過各類評估和優化,從小數據導出大數據,形成預測性智能 ;最後通過虛實互動的平行執行方式,落實特定場景的“小”規則精準知識,實現引導性智能。

這就是工業5.0或平行製造的運行方式 :製造過程及其應用將在物理、心理和人工三個世界同時平行展開,數據不但是原料,也是製造的產品,並將以平行區塊鏈的形式加以應用,讓製造走向個性化智能製造和可持續綠色生產的社會製造新模式。

中國是一個製造大國,不同行業不同區域的製造技術發展也存在不充分和不平衡的問題。正如一些權威和專家所指出的:在今後相當長的一段時間裡,我們必須工業2.0補課、工業3.0普及、工業4.0探索。然而,為了從製造大國走向製造強國,我們有必要研究並試點以平行製造為核心的工業5.0,創自己的直道,擁有自己的話語權和自信。進而,換道平行超車,實現中國夢,完成中華民族的偉大復興,造福人類命運共同體。

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