Friday, December 14, 2018

老机械遇到高技术“人工智能”怎么办?

星期四, 十一月 15, 2018, 15:46,此篇文章发布在 行业新闻, 行业新闻, 行业新闻

 

老机械遇到高技术“人工智能”怎么办?

沈烈初

2018年国庆完成初稿,11月11日定稿)

         一、引言

         我今年已是八十五周岁,一九五五年毕业于清华大学机械制造专业,从事大机械工业超过一个甲子,退休后的十余年中遇到信息技术爆发式的发展,与信息技术有关的互联网、物联网、工业互联网、机器人、大数据、云计算层出不穷,最近人工智能高新技术的宣传又席卷全国各种所谓国际展览会、研讨会等,此起彼伏,引起学术界、工业界、医学和生物学界,甚至金融界、社会学界等多方人士纷纷撰写文章、报告阐明自己的看法,仁者见仁、智者见智。

         我们这一代“老机械”本身有着先天缺陷,高等数学仅学习微积分,弱电及信息技术根本没有学过,在研究所、工厂及政府机关工作,又没有多少机会学习与接触这些高新技术,因而很困惑。退休后有时间了,但脑子又退化了,学起来很困难。在改革开放四十年中,随着经济全球化、一体化的发展,中国工业逐渐融入世界工业的产业链中,有了更多机会接触这些新技术,从而在客观上可进行一些思考。我在1985年撰写了一篇《新技术革命与机械工业发展战略》(刊登在1985年《科学学研究》第8卷第四期),核心内容从机械工业在迎接新技术革命中的历史地位,分析作为“劳动工具”的机械装备是构成新的生产力重要要素之一。根据当时的经济技术发展的情况,提出机械装备必需走“机(械)电(子)仪(传感器)”一体化技术发展路线,而不是“机电一体化”技术路线。其三大特征是,装备与工艺(指使用工艺)密切结合、硬件与软件(泛指)密切结合、技术与管理密切结合。新世纪到来,世界多国学者,特别是未来学者纷纷预测第四次工业革命已来临,或即将来临。特别现正处在工业3.0信息化时代,与我1985年预测有一些相似之处,也证明我的预测有一定的科学性。所谓智能装备也就是机电仪一体化装备的升级版,我不知我的观点对吗,请教智能装备专家学者指教。

         我既不是信息技术专家,又不懂“人工智能”,我仅仅从“老机械”的观点,即机械装备工业如何利用最新发展的信息技术、人工智能技术等高新技术,提升机械设备的水平,为各行各业更好地服务,即进行供给侧结构性改革提升,适应新时代中国特色社会主义现代化经济体系的“有效供给”,拉动新的生产力的迅速发展,谈谈如何应对“人工智能”带来的挑战。

         二、“人工智能”为什么现在在全世界兴起一个高潮

         一般学者都认为“人工智能”的研究开始于1947年英国的数学家阿兰·图灵,利用计算机(器)破译德国的军事通讯密码开始,并明确指出“具有学习能力和创造力的无组织机器,方能称为智能机器”。1956年6月约翰·麦卡锡提出“人工智能”(Artificial Intelligence ,AI)的概念,不久在美国麻省理工学院(MIT)创造了第一个人工智能实验室,MIT人工智能实验室的成立标志着人工智能的研究进入实质性阶段。但就当时技术发展的局限性,没有强大的数字计算机,软件发展水平还较低等等原因,人工智能研究曾处在一个低潮。

         随着信息技术、传感技术、计算机技术,大规模及超大规模集成电路等等的高速发展,为“人工智能”技术发展奠定了物质基础。到1997年5月1日,IBM公开的“深蓝”超级计算机战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。近20年后,2016年3月谷歌公司研发的阿尔法狗( AlphaGo)的围棋智能程序,以4:1的总比分战胜围棋世界冠军、职业九段选手李世石,这震动了世界,引起世界各界对人工智能刮目相看。特别是“人工智能”在国防军工上的应用,更引起世界各国的重视,如美国等西方工业发达国家研发的察打一体无人机、无人水下航行器、智能导弹系统,以至于发展到民用的无人驾驶汽车等,大大改变了政治、经济、科技、国防、社会、生活等多个领域的生态环境。美国提出战争中实现“零”伤亡理论,特别是把“人工智能”作为最近两届达沃斯论坛的主题之一,把它放在各国政治界与经济界的精英们面前进行讨论,说明“人工智能”已不仅仅是一个技术问题,而是全世界面临的政治、经济、安全,并波及各个领域的大问题了。

         在我国,党的“十八大”以来,党和政府十分重视经济发展动能的转换、供给侧结构的改革、“双创”,这都是用“科学技术是第一生产力”来指导中国经济未来发展的模式。继智能制造、互联网+、+互联网、两化融合、工业互联网、物联网、大数据、云计算之后,水到渠成将“人工智能”作为科技发展重中之重的领域来推进。“人工智能”将对中国政治、经济、科技、军事、安全、文化、教育、医疗及人民的生活,包括上层建筑的意识形态、法律、道德等等都带来深远的影响。谁占领科技制高点,就赢得未来,“人工智能”将大大促进中华民族伟大复兴的进程。

         三、“人工智能”是一个长期发展的进程

         对于“智能”的概念已经有一些“共识”,即“智能”包含“智慧”和“能力”两个部分。从感知、记忆再到思维的过程,可以称之为“智慧”,智慧的结果产生了语言和行为,而其表达过程称之为“能力”,两者合起来就是“智能”。这是地球形成几十亿年中,从无机物发展到有机物,从无生命发展到有生命的物种,从低级的单细胞生物发展到多细胞生物,从低级软体生物发展到高级的脊椎动物,无性繁殖发展到有性繁殖,脊椎动物也从低级发展到高级,以后发展到灵长类,进一步发展到类人猿,而近几十万年前出现人类。人类的出现也从古人类经过长期的进化才发展的“智人”,从而到现代人。

         “人从哪里来,又到那里去”,科学家到目前尚解释不了,是哲学家面对的永恒的问题。马克思哲学认为“劳动”创造人类,人为了生存繁衍必须劳动,人类的食欲与性欲就是人类的生存与繁衍的自然需要。劳动中创造了工具,工具实质上是人的四肢与体力的延伸,人与人的交流产生了语言及行动能力,必需要有思维意识、判断、决策,人与人的关系就构成了社会,后来有了文字,产生了文化等等。从达尔文的优胜劣汰进化论来考察,人本身就是自然的产物,有了人类,有了思维意识能创造及使用工具就大大推动生产力的发展,一步一步进入现在的文明社会。工具后来发展成机器都是人类体力的延伸、扩展,代替人类的部分或大部分的体力劳动。

         随着科学技术的发展,如何代替人的脑力劳动,这就逐渐出现一些“智能”的机具,如指南针的发明就是一例。从上述“智能”的描述定义,人工智能就是代替人类一部分或大部分的脑力劳动,脑力劳动也有低级简单到高级复杂之分,从代替简单的重复的脑力劳动开始,就出现了“智能机器”的概念。智能机器除代替人类部分的体力劳动,也代替部分的脑力劳动,智能机器也包含着从低级到高级的发展过程。我们参观故宫时,陈列的所谓西洋自鸣钟,它就用凸轮固化的程序,到点时可奏出各种音乐歌曲。这算不算最早的智能报时机器?笔者想不明白的,一些人工智能专家研究定义“智慧”与“能力”之间如何传递决策信息,某种大脑内机制而变成行为能力,这是关键。

         目前所讨论的“智能机器”尚属于低级的“智能机器”范畴。笔者《五论“新一代智能制造发展战略研究”》中,专门分析了高端多轴联动数控机床发展到目前水平,提出了“智能数控机床的概念”,并已经有了产品。但在“人工智能”技术发展的长河中,还仅能算是低级的“智能机器”,因为还没有产生意识、思维及能动决策能力,尽管人们把数控总称之为数控机床的“大脑”,这需要人工智能专家来定义并讨论。

         四、“人工智能”与“智能制造”的关系

         笔者认同有些专家把工业革命分成若干阶段,即工业1.0蒸汽机发明,制造业进入机械化时代;工业2.0发明电及电机,即进入电气化及初步自动化时代,部分代替了人的体力劳动;工业3.0发明电子管、半导体等弱电技术,开始有线无线通讯技术、计算机技术等快速发展,开启了信息化时代,即用数字化、网络化传递信息,开始部分代替脑力劳动;工业4.0即开启了智能化时代,笔者曾用简单的公式表示,即工业3.0+人工智能,亦即数字化、网络化+“人工智能”,这个时代的标志之一,就是既代替人的体力劳动,又可代替人的部分脑力劳动。促使人类进入一个更高级的脑力劳动与体力劳动者,具有更高智慧与能力,创造更多的物质文明和精神文明,促使人类进一步在优胜劣汰中演变进化。

         由于中国发展不平衡、不充分的特点,处在工业化及现代化的进程中,工业1.0、工业2.0、工业3.0并存,仅少数较大型企业处在工业3.0即信息化时代的进程中,开始工业4.0的企业及单位还是极少数,个别企业也仍是试水阶段。中国由于具有“人工智能”技术后发优势,加上社会主义国家可以集中力量办大事的能力,这几年“人工智能”技术的研发与应用有了良好的开始,如:建立在大数据及深度学习、记忆基础上的人脸及指纹识别、语音识别,具有一定智能的特种机器人、无人驾驶汽车、无人飞机等出现,特别在“人工智能”的基础理论研究如神经网络、算法、脑科学,特别是软件中的各种理论及架构已经取得不少成绩,这些技术都可应用到智能制造中。

         笔者过去曾把机械装备业的制造分为三类,一类是装备的智能化控制,即出现智能装备、智能机器、智能生产线。第二类装备制造过程的智能化,即智能化管理,把各种生产要素最优化、最经济、最快速度、最低成本,即用最低的物耗与能耗完成定制化生产。第三类为提供给用户的智能装备,能用最高效率、最经济的工艺流程、生产出最好的产品保驾护航,并且用制造企业+用户的模式,协同攻关、协同创新,取得大量的数据,用PDCA方式不断提高制造企业的生产水平与产品水平。

         据笔者调查,一些企业在局部生产领域创造类似“人工智能”技术萌芽。在这里大数据、云计算、物联网、工业互联网是不可或缺的。信息化是智能化的前提、必要及充分条件,这需要机械装备工作者一方面实践中总结,一方面向人工智能专家请教,即需要机械装备工作者与“人工智能”专家协同创新。机械装备是人工智能的载体,“皮之不存,毛将焉附?”,因而两者是辩证的关系。再一次强调“协同创新”取得的大数据,从中会可获得很多有用信息,借此推动有效供给与有效需求的升级。特别值得注意的是,这些数据也为将来所谓“强人工智能”,随时注入“可控”的信息,防止智能机器装备“失控”而造成对人类的伤害和对社会的破坏。

         五、用哲学观点研究“人工智能”的过去、现在及未来

         感谢仪综所石镇山副所长送给我一份吉林大学2017年林命彬博士撰写的博士论文,题目是《智能机器的哲学思考》,学习后,启发很大,收获甚丰。笔者也曾经思考过,用哲学观点来分析“智能制造”的哲理,因为人工智能涉及自然科学、工程技术与社会科学的多个领域,包括心理学,甚至法律、道德等各方面,将影响人类发展的上层建筑与经济基础、生产关系与生产力。谁也没有本领,少见多怪的我更没有本领来学习“人工智能”,因而只能求助于“科学之母”哲学来进行分析思考。我一生中对哲学也有兴趣,不仅影响世界观,也影响方法论。我曾在“再论新一代智能制造发展战略研究”用一些哲学观分析过“智能制造”,但与林博士相比真是所谓“小巫见大巫”了。

         我一生都是用四论即“实践论、矛盾论、控制论及系统论”及马克思主义的历史唯物主义与辩证唯物主义作为我在科技研究与行政工作中的指导原则,亦是形成我的世界观的核心,作为认识世界、改造世界理论武器。我虽不懂人工智能,但多少具有一点机械装备工业的知识,因此只能求助于哲学了!

         上面所述“人工智能”技术的载体是“智能机器”或“智能装备”,“人工智能”从低级发展到高级阶段,按林博士的论述,即在哲学层面主要表现为:① 寻找存在感;②发现真理;③实现目的;④反思机器与世界的关系。有的人工智能学者把人工智能分为“弱人工智能”及“强人工智能”。从弱到强是一个量变到质变过程,很难用定性定量来衡量。笔者提出“质变”在那里,是不是有一个“阀点”,假如有,是不是可以“智能”发展到具有“自我意识”、“思维”等“软件”作为质变的标志。机器“本体”与“智能”也是互相促进,互相映射,共同发展的。因此,作为机械装备工作者是研究“人工智能”技术如何应用在装备上变为智能装备或智能机器,因而属于功能性研究。而“人工智能”专家学者是研究其机理、架构、层次及信息采集、存储加工,形成记忆、思维、思想、推理、归纳、情感、能动性、创造性,道德、精神及行为等。

         六、“仿生学”到“仿人学”

         这是我的一些“幻想”、“设想”或“预测”,算抛砖引玉提供专家们指正讨论。

         医学、生理学、病理学等是研究人,特别是人的大脑产生记忆、思维、自我意识、反思、情感、分析、归纳、逻辑推理、决策、行为等信息采集、加工、应用的机理。而机械工程学是研究模拟人的各种器官的功能,而使机器装备能进行模拟或仿真。前者是机理性学科,后者是功能性学科。如人类五官像是传感系统,大脑类似超巨型计算器,依据采集到的信息,接收、存储、计算、推理、决策、发出执行指令,使各种“肢体”就产生“行为”,包括脸部的情绪、喜怒哀乐、语言、及肢体动作等,这类似执行系统。我在《六论“新一代智能制造发展战略研究”》的文章中,论述了把机械装备的共性点抽象出来形成若干工作系统,即分为功能系统、动力系统、支撑系统、传感系统、控制系统、执行系统及人机界面接口等。这就是1985年的文章中阐明的“机(械)电(子)仪(传感器)”一体化装备的具体系统的构架。

         仿生学已经经历了数十年的发展历史到现代形成一门学科。人类看到飞鸟就想装上翅膀上天,现在的飞机实现了。看到游鱼,现在已有了潜艇及潜航器。看到黑暗中的蝙蝠为什么快速飞行而不碰撞,发现了超声波的反射与接收,各种雷达实现了传说中的千里眼、顺风耳,现在互联网及有线、无线传输信息不是都有了吗?观察分析候鸟的迁徙,发明了定位系统等等。动物中也用声音与触觉(即动物的语言)进行交流,甚至蚂蚁、蜜蜂都组织自己的“社会”,蚁群中的蚁后、雄蚁、工蚁、兵蚁,蜂群内的蜂王、工蜂、雄蜂,分别执行不同的工作等。低级及高级动物可能也都具有一定的“思维”或本能的反射。仿生学对人类科技进步产生过重大影响。

         既有“仿生学”、“人工智能”的出现,为什么不能出现“仿人学”呢?研究人类进化的机理,形成多种器官的功能,对“人工智能”研究可能会产生意想不到的作用,如脑科学,人工基因的编辑等。正如林命彬在博士论文中大胆预言的那样,将来可能是由人、智能机器及基因人组成的社会。科学研究需要有幻想,但是幻想是建立在现代科学的基础上。认识世界是为了改造世界,认识世界很困难,改造世界更困难,这就要靠人类的主观能动性与创造性。那么智能机器、基因人具不具备这种“智能”,我暂不知道,求教于专家学者指正。

         七、后记

         在听取有关专家对本篇文章意见过程中,10月31日中共中央政治局就人工智能发展现状和趋势举行第九次集体学习。北京大学教授、中国工程院院士高文就人工智能发展现状和趋势作了讲解并谈了意见和建议,中共中央政治局各位同志认真听取了讲解并就有关问题进行了讨论,习总书记发表重要讲话。

         针对一项技术如此重视还是少有的,尤其是习总书记的讲话,为新一代人工智能的发展应用指明了方向。正如习总书记所强调的,人工智能是引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术,具有溢出带动性很强的“头雁”效应,正在对经济发展、社会进步、国际政治经济格局等方面产生重大而深远的影响。加快发展新一代人工智能是我们赢得全球科技竞争主动权的重要战略抓手,是推动我国科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的重要战略资源。

         装备制造业,尤其是机械工业正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。老机械遇到 “人工智能”怎么办?唯一选择是准确把握人工智能发展的特点,加强人工智能与机械工业的融合创新,让人工智能为机械工业高质量发展提供新动能。

(本文由机械工业仪器仪表综合技术经济研究所石镇山副所长斧正,应该算是合作完成本文的,在此表示衷心感谢。)

留下您的评论, 或者在您的网站上引用此篇文章。
此篇文章有 0 评论

评论

您必须登录才能发表评论。