人工智能让“制造”变“智造”

发布时间:2020-05-12 10:33    浏览次数:

2016年对于人工智能来说是一个“里程碑”式的年份。年初,AlphaGo大胜围棋九段李世石,让近10年来再一次兴起的人工智能技术走向台前,进入公众的视野。

AlphaGo使用两种不同的人工智能深度神经网络算法:第一种是策略网络,目标是选择在哪里落子。第二种则是价值网络,价值网络的作用是衡量走这一步对最终输赢的影响。除了本身的算法之外,AlphaGo成功的关键在于拥有海量对弈数据——6000万局对弈数据和超级计算能力——打败李世石的AlphaGo Lee 的芯片为 50 TPU,搜索速度为10k位置/秒(图1)。

大数据和超级计算能力都是当前人工智能快速崛起的使能技术之一。使能技术(Enabling Technology),国内外对于使能技术还没有明确的定义,主要是由于使能技术具有明显的层次特征,其内涵受使能技术创新的目标决定。从技术创新链的角度,使能技术处于基础研究和产品研发之间,属于应用研究的范畴,其使命是通过使能技术的创新,来推动创新链下游的产品开发、产业化等环节的实现(图2)。

使能技术能够被广泛地应用在各种产业上,并能协助现有技术作出重大的进步,而且在产业和经济上产生深远影响。

人工智能作为21 世纪科技领域最为前沿的技术之一,是具有显著产业溢出效应的基础性技术,能够推动多个领域的变革和跨越式发展,对传统行业产生重大颠覆性影响。例如:人工智能可以为国防、医疗、工业、农业、金融、商业、教育、公共安全等领域赋能,催生新的业态和商业模式;人工智能还可以带动工业机器人、无人驾驶汽车等新兴产业的飞跃式发展,成为工业4.0的推动器。目前倍受追捧的智能制造、智能家居、无人驾驶、智能安防、智能医疗等发展方向,所代表的无一不是“智能+应用场景”发展的最新形态。

过去几年中,科技巨头已相继成立人工智能实验室,投入越来越多的资源布局人工智能技术和产业,甚至整体转型为人工智能公司,紧锣密鼓筹谋人工智能未来。世界主要国家也纷纷把人工智能当作未来的战略主导,出台战略发展规划,从国家层面进行整体推进,迎接即将到来的智能社会。

2017年7月经国务院发布的《新一代人工智能发展规划》将发展智能经济作为主要任务之一,要求加快培育具有重大引领带动作用的人工智能产业,促进人工智能与各产业领域深度融合,形成数据驱动、人机协同、跨界融合、共创分享的智能经济形态。

发展智能经济不仅仅是发展人工智能新兴行业,还要推动人工智能与各行业融合创新,在制造、农业、物流、金融、商务、家居等重点行业和领域开展人工智能应用试点示范,推动人工智能规模化应用,全面提升产业发展智能化水平(图3)。

当前,在全球范围内,大量资本正涌入人工智能,特别是机器学习和深度学习领域。渐趋复杂的算法、日益强大的计算机、激增的数据以及提升的数据存储性能,为新一代人工智能在不久的将来实现质的飞越奠定了基础。尽管如此,人工智能以及其他颠覆性技术主要还是集中于消费领域,要真正实现以科技创新重塑中国经济,这些前沿技术在工业领域及企业间的大规模应用则更为关键——因为,工业是国民经济的主体。

自20世纪70年代开始,计算机控制系统的应用推动生产过程自动化水平的不断提升。近年来,随着数字技术范畴的迅速扩大,软件与云计算、大数据分析以及人工智能算法一起,成为了制造业范式转变的重要组成部分。美国学者尼尔斯·尼尔森(Nils J. Nilsson)教授作为早期从事人工智能和机器人研究的国际知名学者曾经这样给人工智能下定义:“人工智能就是致力于让机器变得智能的活动,而智能就是使实体在其环境中有远见地、适当地实现功能性的能力。”

相比消费者相关的数据,机器生成的数据通常更为复杂,多达40%的数据甚至没有相关性。而企业必须拥有大量的高质量、结构化数据,通过算法进行处理,除此之外没有捷径可循。

颠覆性的技术创新与制造业的融合充满挑战,但潜在的收益也无比巨大,能够帮助企业寻求最优的解决方案,创造新的价值,比如设备预测性维护,优化排产流程,实现生产线自动化,减少误差与浪费,提高生产效率和质量,缩短交付时间以及提升客户体验(图4)。

生产方面:人工智能提升设备的生产能力。将人工智能技术嵌入生产过程,提升生产设备的智能化水平,通过深度学习自主判断最佳参数,从而实现完全机器自主的生产和复杂情况下的自主生产,从而全面提升生产效率。

质量方面:人工智能重构质量管理体系。基于人工智能技术,通过对海量缺陷图片的建模分析总结,开发出具备自主学习能力的自主检测新模型,实现无间断、高精准的缺陷自主检查判定功能,突破产品缺陷必须由人员主管检查判定这一问题根源,通过人工智能代替人眼检查的新模式,彻底解决了人员检查低效、错漏不断的问题,达成了降低人力成本、提升产品品质、提高企业利润的目标。

产品方面:人工智能赋能硬件的智能升级。通过内置移动操作系统或更新程序,将人工智能算法嵌入产品中,如智能家居产品、智能网联汽车、智能服务机器人产品等,从而帮助制造业企业生产全新的智能化产品。

服务方面:人工智能提升企业的智能化水平。通过人工智能分析用户画像,判断重点需求,帮助制造业企业进行精准的市场预测和优化营销能力;以物联网、大数据和人工智能算法,对产品进行实时监测和远程管理,提升售后服务水平。

未来,新一代人工智能将在重塑中国制造业的征程中发挥重要作用。因此,我们才有必要按照《新一代人工智能发展规划》要求,围绕制造强国重大需求,推进智能制造关键技术装备、核心支撑软件、工业互联网等系统集成应用,研发智能产品及智能互联产品、智能制造使能工具与系统、智能制造云服务平台,推广流程智能制造、离散智能制造、网络化协同制造、远程诊断与运维服务等新型制造模式,建立智能制造标准体系,推进制造全生命周期活动智能化。

本书重点围绕《新一代人工智能发展规划》中的“重点任务”进行了详细的解读,以期读者能对《新一代人工智能发展规划》有更深入的认识,并对智能经济、智能社会进行了展望。

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