15878764961

名家专栏

Famous column
名家专栏
首页 -名家专栏 -赵敏 -智能+:离不开智能定义与分级!

智能+:离不开智能定义与分级!

发布时间:2021-12-31作者来源:金航标浏览:506

今年“两会”的《政府工作报告》高度关注制造业高质量发展与工业互联网。报告明确提出,“打造工业互联网平台,拓展“智能+”,为制造业转型升级赋能”。“智能+”的新提法,既是今年制造业转型升级的政策动力,也是高层对过去提出的“互联网+”在制造业的纠偏。

      今年“两会”的《政府工作报告》高度关注制造业高质量发展与工业互联网。报告明确提出,“打造工业互联网平台,拓展“智能+”,为制造业转型升级赋能”。“智能+”的新提法,既是今年制造业转型升级的政策动力,也是高层对过去提出的“互联网+”在制造业的纠偏。

      当制造业“智能+”发展战略一出现,有些专家就立即把这里的“智能”解读为“人工智能”了,这显然是不恰当的。这种把“智能”唯一化地理解或者刻意地解读为“人工智能”的做法,是对智能的本质性的误解,这会把“智能+”的一本好经念歪,把企业界带入沟里。

      如果业界没有智能定义,缺乏智能分级,则很难有效地开展“智能+”活动。


      一.何谓智能,需要澄清

      智能,对我们来说是一个既熟悉、又陌生的词汇。熟悉的是,智能天天在我们身边和身上发生;陌生的是,我们如何来准确地定义它、衡量它,以及有效地使用它来构建智能系统,并让智能系统造福于人类。

      笔者认为,智能是一个系统或者一个主体所具有的生存与发展能力。它孕育于古老的自然界,发端于一切生命系统的本身,也一直被人类用来作为一种认识自然、改造自然,优化生存、造福世界的能力,只不过这种应用,过去是隐含、模糊、非特定追求式的应用,而今天是明确、清晰、主动追求式的应用。

如何把不同领域、不同主体、不同系统的“智能”打通研究,得出一个具有共识的智能定义,仍然是一个需要付出很多研究的工作。各界研究者已经做了海量的努力,取得了大量的成果。

      何谓智能?

      2016年,由“走向智能从书”的创始策划编委胡虎、赵敏、宁振波等九位专家合作撰写的《三体智能革命》一书指出:“智能本质是一切生命系统对自然规律的感应、认知与运用(能力)。”(P006

2018年,工信部原副部长、北京大学教授杨学山在其所撰写的《智能原理》一书中指出:“智能是主体适应、改变、选择环境的各种行为能力。”(P129

      在反复读了《智能原理》一书的核心内容后,笔者认为这是到目前为止能看到的中国学术界对智能所做的最详尽的阐述。可以说,《智能原理》和《三体智能革命》两本书各有特点:《智能原理》高屋建瓴,纵横跨界,融会贯通;《三体智能革命》聚焦模型,中西合璧,简明实用。两本书从不同的视角和方法论上,共同构成了中国人自己的智能理论体系。

如果简要对比两本书对智能的定义,可以从语义上进行分析。如表1所示。                                                 

智能定义对比

《三体智能革命》

《智能原理》

主语

生命系统

主体

谓语

感应、认知与运用

适应、改变、选择

宾语

自然规律

环境

强调

(能力)

行为能力


      《三体智能革命》认为:“可以感知系统外部状态,实时分析计算,自主做出决策,精确控制其它物理设备来执行动作。具备认知能力的人造系统,一定是智能系统。”(
P006)“状态感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升”是判断智能系统的基本判据。

      《智能原理》认为:“无论是否采用逻辑推理和算法,主体的行为都属于智能范畴。”(P130


      二.智能来源,组成要素

      智能来源

      《三体智能革命》认为:“人类在几十万年不断的劳动进化过程中,在对自然界持续的认知过程中,已经发展出了发达的大脑,具有了与生俱来的智能。”(P008)“人造智能是人造系统所具有的一种模仿、拓展和超越人类智能的能力。”(P007

      《智能原理》认为:“人的智能显然是生物进化的结果。”(P005)“智能主体是进化和发展的。现代人的智能源自几十亿年前的原始生命体,非生物智能源自人类智能”(P131

2显示了两书对智能来源的对比。

智能来源对比

《三体智能革命》

《智能原理》

智能源头

人类

人类

形成过程

进化

进化

智能主体

人,动物,人造系统

生物系统,非生物系统

作用模式

人造系统模仿人、动物,强化人的能力

非生物系统模仿生物系统,强化生物系统能力


      《三体智能革命》与《智能原理》都认为智能源头来自人类,是进化的结果。二者的区分仅仅在于,生物系统与非生物系统偏向于宏观划分;人类与人造系统偏向于具体划分。而生物智能非生物智能,是《智能原理》中的最重要的两大基本概念,几乎所有的内容都围绕着这两个概念展开论述。

      智能要素

      《三体智能革命》认为:“人造系统是具有相互联接的元件和运作所组成的实现某种功能的事物的集合。元件由各种天然或人造的物理材料制成,运作由人根据需求来设定。”(P007

《智能原理》认为:“决定智能发生发展的有三个要素和当时的环境。这三个要素是主体、功能和信息。”“三要素呈现如下关系:主体拥有并控制、调用功能和信息。功能实现智能行为过程,所有控制和操作。信息是指智能行为全部问题范围内的信息及其表征、结构。”(P134

3显示了两书对智能要素的对比。

智能要素对比

《三体智能革命》

《智能原理》

智能主体

人,动物,人造系统

生物系统,非生物系统

组成要素

元件,运作

主体,信息,功能

目的

功能行为

智能行为

外部因素

环境,超系统

环境


      在智能要素的认定上,《三体智能革命》与《智能原理》有一点差异。但是这种差异并不影响对智能的识别和水平判断。


      三.智能主体,形式多样

《三体智能革命》认为:“不仅人具有智能,其他生物也具有某种特殊的生存智能。”“物理实体系统也可以定义为是一种原始智能系统。”“本书定义的人造智能,包含了所有由人开发和建立的人造系统的智能,例如源于信息技术领域的人工智能、认知计算、黑暗森林、互联网大脑等,以及源于制造技术领域的基于传感器和自动化技术的工业智能。”(P007-008

      《智能原理》指出:“定义中的主体包括生物体和非生物体。并非所有的非生物体都具有智能,只有具备实现定义规定的行为的,才是智能主体。因此,简单工具和人操作的机械,与人一起构成主体,不是独立的主体。数字机械、自动化生产线、人工智能系统、机器人等能够独立完成一定行为的,是没有自我的主体,本书称之为非生物主体。”(P129-130

4显示了两书对智能主体与类型的对比。

智能主体与类型对比

《三体智能革命》

《智能原理》

智能主体

人,动物,人造系统

生物系统,非生物系统

智能类型

人类智能,生物智能,人造智能

生物智能,非生物智能


      一个能够具有某种智能行为能力的主体或系统,称之为智能系统或智能主体。它可以是生物系统,也可以是非生物系统,或者是二者的复合系统。
                                                            智能主体类型及组合关系


      由图1看出,生物智能、非生物智能以及二者所形成的组合智能,为我们展示了一幅广阔的智能体画面,共有16种不同特征的智能体:其中生物体6种,分别是原始生命体、单细胞生命体、无神经系统生物、有神经系统生物、哺乳动物和人;非生物智能体6种,分别是简单工具、机械系统、数字机器、自动化系统、人工智能系统、非生物智能体;组合智能主体4种,分别是以人为主并使用非生物智能体、人际群体、非生物智能体为主并有人参与、非生物智能体群体(这四种组合智能主体未在图1单独标出)。

从简单工具、机械系统、数字机器一直到最复杂的生物体人,都可以作为智能主体而出现,都可以为我们所赖以生存的客观世界带来丰富多彩的智能,人工智能系统只是这16中智能主体中的一种而已。由此可见,那种认为说到“智能+”就理解为“人工智能+”的观点,是一种狭隘的观点,是对智能本身的多样性缺乏充分认识的表现。


      四.智能行为,应成闭环

      在《三体智能革命》书中,作者以非常简明的“20字箴言”,描述了一个智能系统所具备的五个基本特征:状态感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升。判断这些特征的对象可以是物理实体、意识人体和数字虚体,这是对维纳控制论观点的继承和发展。

      将智能系统分成三类:

      初级智能系统具备三个基本特征:状态感知、自主决策、即刻执行,即有感知,自决策,善动作。其决策依据通常依靠科学效应来实现(例如利用光敏传感器自动开启和调光的智能路灯,数控车床防撞刀装置等),由工业智能实现,无需嵌入计算系统;

      恒定智能系统具备四个基本特征:状态感知、实时分析、自主决策、精准执行。这类系统效率极高,可自主工作,但是智能水平在构建时预先设定,难以改动(例如具有感知衣料特性并自动决定洗衣策略的智能洗衣机)。这样的系统必须嵌入计算内核,嵌入软件和知识,以工业智能为主,在自主决策环节引入少量人工智能;

      开放智能系统具备五个基本特征:状态感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升。具备这五个特征的人造系统是高度智能、有一定认知能力的系统,具备了自我改善、学习提升的持续发展能力(例如具有深度学习能力、可借助网络共享知识,并自主更新和优化程序的智能机器人)。这样的系统具备强大的计算能力,需要使用人工智能技术或认知计算技术,可以实现对大数据的分析与处理,能不断应用、积累和创造知识。

      以上三种智能系统都具备了“感知-分析-决策-执行”的闭环控制过程,这个过程可以称为“智能环”。如图2所示。                                                                                                                                     


                               图三个级别的智能系统的特征对比

      《三体智能革命》认为,最少满足以上三个特征并且能形成智能环的系统,都是智能系统。这些判断准则与《智能原理》中的要素非常类似。


      五.初级智能,仍唱主角

自然规律,就是不以人的意志为转移、一直在我们身边起作用的科学效应。如汽车转弯必然产生离心力,摩擦必然发热或起电,酸碱相遇必然中和,还有蒸发、冷凝等等。科学效应的特点是,只要达到条件,就必然自动发生,由此而实现产品的功能。

      世间所有产品功能,分解到最后,就是某种科学效应。最让人感到踏实的是,只要太阳还正常发光,只要人类双脚还站在地球上,上述自然规律就不会发生任何变化。

      人类在自然规律的启发下,巧妙地利用科学效应,做出了无数工业智能设备,减少了人工干预,产生巨大生产力。利用科学效应的初级智能构成了工业智能的主体。海量的工业智能装置在各式各样的企业中、在社会的各个角落里,正在发挥着智能作用,如果仔细分解任何一台机器设备,其中每一个关键子功能都是由科学效应实现的,例如汽车发动机靠爆燃推动活塞产生动力,洗衣机靠离心力脱水甩干,空调靠相变制冷,新型飞机玻璃靠电致变色调光灯。宾馆、饭店、会场上方的消防喷淋头,上面的细管里是红色水银化合物,当其下方温度达到68℃就炸裂,开始自动喷水。不同颜色的玻璃管的动作温度是不一样的,如橙-57℃,红-68℃,黄-79℃,绿-93℃。这实际上已经是一种“智能”装置,遂人愿,知人意,无人监管,长期值守,一旦条件成熟,功能必然发生。

      科学效应:效应物质在外部物质属性输入作用影响下所形成的属性输出的特定因果现象。例如,离心力、相变、热膨胀、双金属结构、形变、电场、磁场、电磁场、电致伸缩、磁致伸缩、电致变色、磁流体、压电效应、传导、对流、辐射、毛细管、衍射、电解、爆炸、磁热效应、超导、多普勒效应、马格努斯效应、珀耳贴效应、韦森堡效应等(了解更多的效应,可参阅笔者20161月出版的《TRIZ进阶及实战》一书)。

      中小企业未必需要引进“高大上”的智能技术,尤其是未必需要引入尚不成熟的AI技术(事实上现在也没有多少可以推广的AI工业应用),在现有的数字化工作基础上,把基于科学效应的工业智能用上、用好,就可以解决很多现实问题,让设计与制造活动进入初级智能状态,仍然可以有一番“智能+”的作为。


      六.智能分级,有序演进

      综上所述,智能一直以不同的系统展现出来,有不同的表现形式和不同的级别与水平。对智能的分级是当前十分重要的工作。

      笔者经过近两年的思考,继承了《三体智能革命》的三级智能划分,结合中国工程院智能制造三个基本范式,并以智慧作为最高智能,重新梳理排序后,提出了一种五级智能划分体系,并给出了各级别命名、

判据如下表5所示:


5 五级智能划分体系

智能级别

技术描述

判据

智效

Effect

以物理效应、化学效应、几何效应、生物效应作为核心技术,无需计算内核

基于科学效应,实现了“感知-分析-决策-执行”的智能闭环

智数

Digital

以数字化、网络化技术为基础,基于计算内核实现

基于数字化技术,实现了“感知-分析-决策-执行”的智能闭环

智巧
Smart

CPS和软件定义技术为核心,赛博与物理系统实现深度融合

基于CPS技术,实现了“感知-分析-决策-执行”的智能闭环

智能

Intelligent

以新一代人工智能技术为核心

基于新一代AI技术,实现了“感知-分析-决策-执行”的智能闭环

智慧
Wisdom

以人脑为核心,通常仅限于人类

基于人脑的认知过程,实现了“感知-分析-决策-执行”的智能闭环,智能主体具有自我意识和第六感等

      第一级“智效”,是基于科学效应的初级智能,海量存在百年,但是很多人因为天天使用却没有了感觉,殊不知,智效级的智能是真正让企业吃饱饭的;

      第二“智数”、第三级“智巧”、第四级“智能”,直接借用了中国工程院的智能制造三个基本范式,重新命名后纳入该分类体系,以便最大程度地彼此兼容。智数、智巧是目前企业数字化转型的主打解决方案;

第五级“智慧”,目前看来仅限于人类拥有。业内多数专家的共识是,智慧只适用于形容以人作为对象的场景,智慧的判断标准有自我意识、第六感、直觉、顿悟、创造力等。任何人造系统,就目前能够看到的智能技术而言,都不可能达到智慧的程度,甚至距离第四级“智能”都相差甚远。

      笔者认为,智能划分级别具有重要的现实意义,将为智能系统的分级与构建,给出明确的构建思路、发展方向与判断依据,为“智能+”在企业落地铺平道路。


      七.企业智能+,务实推进

       对智能的认识、辨析和分级应用,体现出了我们对我们所生存的自然界的方方面面的认识水平,既离不开以三体智能(物理实体、意识人体、数字虚体)的观点看待世界,也离不开用16种智能主体担纲“智能+”。多种智能形式的分工与合作是必须的。因为对于特别强调技术实用性和投资回报率的企业来说,任何一种产品功能的实现,所需要的技术“就低不就高”,因为技术与成本直接相关,量产的产品,哪怕一个零件节省2元钱,500万件就省出1000万元净利润。

      例如企业选择智能制造技术时,在一个需要自动开关/调光的“智能照明”的车间,光敏调光开关、红外传感器等智效级方案就足以解决问题,并不一定用计算机;在传统锅炉上加上传感器和嵌入式系统,或把由人看管的门岗改成数字门禁,智数级方案就可以担纲;而在一个需要真空泵节能远程诊断和控制的系统,用基于CPS和工业物联网技术的智巧级方案就可解决问题;而在严苛的乳品生产过程中通过长期采集多种生产数据来有效监控和改善乳品质量,就可以应用新一代人工智能(大数据智能)来解决。

      总之,企业推动“智能+”落地的策略是,如果智效级方案能够解决问题,就不需要用智数级方案;如果智数级方案能够解决问题,就不要用智巧级方案,如果智巧级方案能够解决问题,就不要用智能级方案。总之,对于最讲究实用性和精益的企业来说,杀鸡何须用牛刀,刚刚够用为最好,解决问题是导向,不必盲目把钱烧。


      八.小结

      智能是主体适应、改变、选择环境的各种行为能力

      状态感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升20字箴言)是判断一个智能系统的基本判据。

      总共有16种不同特征的智能体,构成了丰富多彩的智能技术。人工智能技术只是其中之一。基于科学效应组成的海量工具和机器,仍然在工业里面唱主角,支撑着工业智能的实现。

      智能的级别可以划分为“智效、智数、智巧、智能、智慧”这五个级别。智能划分级别具有重要的现实意义,将为智能系统的分级与构建,给出明确的构建思路、发展方向与判断依据,为“智能+”在企业落地铺平道路。

      企业在选择智能解决方案时,避免贪大求洋,务实选择为上策。


友情链接: 站点地图 Kinghelm 金航标官网 萨科微slkor英文站萨科微slkor网站地图iCEasy元器件商城儿童电话手表网络货运平台蓝牙模块高清视频会议撬装加油SRAM