智能製造背後的人工智能
發布日期:
2018-01-25

智能製造是先進製造技術與(yu) 信息技術的深度融合,是我國傳(chuan) 統產(chan) 業(ye) 轉型升級和戰略性新興(xing) 產(chan) 業(ye) 發展的共同使能技術。

智能製造是先進製造技術與(yu) 信息技術的深度融合,是我國傳(chuan) 統產(chan) 業(ye) 轉型升級和戰略性新興(xing) 產(chan) 業(ye) 發展的共同使能技術。智能製造對應的是第四次工業(ye) 革命,在其9大技術支柱中,工業(ye) 物聯網、雲(yun) 計算和工業(ye) 大數據是基於(yu) 分布式和連接的三大基礎,工業(ye) 機器人和3D打印是兩(liang) 大硬件工具,知識工作自動化和工業(ye) 網絡安全是兩(liang) 大軟件支持,而虛擬現實與(yu) 人工智能是麵向未來的兩(liang) 大牽引技術。

何謂人工智能
人工智能是一種機器智能,是由機器來仿真或者來模擬人智能的係統或者學科。人工智能的主要研究內(nei) 容包括認知建模、知識表示、推理及應用、機器感知、機器思維、機器學習(xi) 、機器行為(wei) 和智能係統等等,推理、知識、規劃、學習(xi) 、交流、感知、移動、操作等,這些都是做人工智能所要研究的基本東(dong) 西。
說到人工智能,有一位先生我們(men) 不能不提及——圖靈(Alan |Turing)。他既是計算機之父,也是人工智能之父。圖靈測試,一種用來判斷機器是否具有智能的測試,正是由他提出並以他的名字命名。1956年,十多位當時著名的科學家聚集在達特茅斯,花了兩(liang) 個(ge) 月的時間討論人工智能問題,從(cong) 此開辟了一個(ge) 全新的跨學科領域——人工智能領域,距今已經過去了60多年。人工智能在這60多年中,其實可以說是經曆了起起伏伏。

人工智能的三大浪潮
人工智能有三大門派,第一個(ge) 門派通常叫邏輯主義(yi) ,也叫符號主義(yi) ,核心是符號推理與(yu) 機器推理,用符號表達的方式來研究智能、研究推理。第二個(ge) 門派稱為(wei) 連接主義(yi) ,核心是神經元網絡與(yu) 深度學習(xi) ,仿造人的神經係統,把人的神經係統的模型用計算的方式呈現,用它來仿造智能。第三個(ge) 門派是行為(wei) 主義(yi) ,推崇控製、自適應與(yu) 進化計算,目前提及較少。
人工智能的第一次浪潮是1956年~1976年,主要是符號主義(yi) 、機器證明、人工智能邏輯語言進步比較快,當時更大的一個(ge) 成果是專(zhuan) 家係統、知識工程。人工智能在發展初期非常熱門,被廣泛看好。1958年,在人工智能誕生兩(liang) 年之後,有兩(liang) 位大師(Simon與(yu) Newell)提出了一個(ge) 著名的預言,預言10年之內(nei) 很多事情人工智能都能解決(jue) 。比如說:

10年內(nei) 戰勝國際象棋冠軍(jun)
10年內(nei) 發現和證明有意義(yi) 的數學理論
10年內(nei) 能譜寫(xie) 優(you) 美的樂(le) 趣
10年內(nei) 能實現大多數的心理學理論

但是20年以後,知識工程方麵設定的遠大目標實現起來大多困難重重,Minsky在1979年發表的文章《K-lines: |A |Theory |of |Memory》,基本上否定了神經網絡大規模學習(xi) 的能力,符號主義(yi) 和連接主義(yi) 從(cong) 此消沉,人工智能進入了第一個(ge) 低潮、冰河期。

1976年~2006年間的30年是人工智能的第二次浪潮。在這一次浪潮中,經過幾次裏程碑式的工作,連接主義(yi) 重新抬頭。其中,1986年提出的BP網絡,第一次證明了神經元網絡的學習(xi) 訓練過程可以收斂,這可以說是整個(ge) 人工智能浪潮的奠基性工作。

雖然神經網絡理論的完善使得連接主義(yi) 重新盛行,但是一直到2006年之前,人工智能仍然遲遲走不出實驗室的理論研究,很難真正應用到工業(ye) 界。在2006年,傑夫·辛頓(Geoffrey |Hinton)聯合楊立昆(Yann |LeCun)、約書(shu) 亞(ya) ·本吉奧(Yoshua |Bengio)發表了具有突破性的一篇論文《A |Fast |Learning |Algorithm |for |Deep |Belief |Nets》(深度信念網的快速學習(xi) 方法),從(cong) 理論上解決(jue) 了原有神經網絡規模無法擴展,隻能處理單一情況無法處理複雜情況的問題,直接推動深度學習(xi) 理論取得突破,一路發展到今天的高度,形成了人工智能的第三次浪潮。

從(cong) 本質上說,第二次和第三次浪潮在方法論上並沒有本質區別,差別在於(yu) 深度學習(xi) 的成功。硬件的進步和卷積神經網絡模型與(yu) 參數訓練技巧的進步,是促成深度學習(xi) 成功的兩(liang) 個(ge) 重要因素。

人工智能的現狀
隨著第三次人工智能浪潮的到來,通過“機器學習(xi) ”與(yu) “深度學習(xi) ”,用計算機來模擬人的思維過程和智能行為(wei) 的研究得到極大發展。深度神經網絡應用在語音識別和圖像識別這些領域後,取得的突破尤其明顯。

以智能語音交互領域為(wei) 例,這是一個(ge) 高門檻的核心技術領域,全球競爭(zheng) 激烈。2000年之前,中文語音產(chan) 業(ye) 控製在微軟、IBM等國際IT巨頭手中。現在,國內(nei) 的科大訊飛已經成為(wei) 亞(ya) 太地區更大的語音和人工智能上市公司,中外各大互聯網巨頭,包括穀歌、蘋果、百度、騰訊、阿裏巴巴等,都紛紛建立自己的語音研發團隊。在這個(ge) 移動互聯的時代,成千上萬(wan) 的移動互聯網APP應用接入了語音雲(yun) 平台服務,越來越多的行業(ye) 領域,包括汽車領域、手機領域、智能家電領域,都開始應用語音交互服務。在國家支柱產(chan) 業(ye) 的航天航空領域,語音控製和語音交互功能也早已不是國外戰機獨有。作為(wei) 一家專(zhuan) 注於(yu) 航空領域語音交互解決(jue) 方案的技術供應商和產(chan) 品製造商,航飛科技有限公司所研製的智能座艙語音控製模塊和產(chan) 品已經在國內(nei) 主機所多個(ge) 型號的戰鬥機上實現裝機和試飛。

在過去的2016這一年間,語音識別的性能不斷取得突破。2月,百度deep |speech2引擎的短語識別詞錯率降到3.7%;5月,IBM |Watson係統的會(hui) 話詞錯率低至6.9%;9月,微軟新係統的英語語音識別詞錯率低至6.3%,10月進一步降低到5.9%,媲美人類。根據斯坦福大學所做的一項實驗結果統計,在移動設備上,無論是中文還是英文,采用語音的方式比手動打字的輸入速度快三倍。

在智能製造領域,工業(ye) 機器人成為(wei) 人工智能的傑出代表被反複提及,成為(wei) 智能製造的重要實現端之一。不少製造業(ye) 企業(ye) 探索並引領著智能製造中智能機器人的發展,而工控圈內(nei) 外的跨界合作比比皆是。2013年,穀歌將波士頓動力(BostonDynamics)等8家機器人公司納入麾下。2014年,AI公司Vicarious獲得了由ABBTechnology |Ventures領投的1200萬(wan) 美元投資。2015年,阿裏巴巴聯合富士康向日本軟銀旗下的機器人公司SBRH進行戰略投資。2016年,西門子新業(ye) 務部門Next47正式成立,承擔挖掘西門子在電氣化、自動化和數字化核心業(ye) 務領域顛覆性的創新想法和潛力,其關(guan) 注對象包括人工智能。2016年工博會(hui) ,發那科、思科、羅克韋爾自動化合作發布了FANUC |Intelligent |Edge |link |and |Drive(FIELD)係統。FIELDsystem實現了先進的機器學習(xi) 和深度學習(xi) 能力,結合了人工智能和尖端計算機技術使分布式學習(xi) 成為(wei) 可能,機器人和設備的運行數據在網絡上被實時的進行處理,這也使各種設備之間能更智能的進行協調生產(chan) ,令原來難以實現的複雜生產(chan) 協調成為(wei) 可能。

科大訊飛董事長劉慶峰在今年的兩(liang) 會(hui) 上提議將人工智能戰略作為(wei) 國家重點領域,他認為(wei) 即使未來3~5年沒有技術重大突破,以現有人工智能技術要素,也會(hui) 形成巨大的應用突破和產(chan) 業(ye) 突破。哪個(ge) 國家優(you) 先占住製高點,未來人工智能就會(hui) 走在全球的前列。

天拓四方砥礪奮鬥十五載,積極推動“工業(ye) 4.0”和“中國製造2025”,為(wei) 工業(ye) 企業(ye) 自動化、數字化、智能化提供智能製造谘詢規劃、智能製造解決(jue) 方案實施和工業(ye) 大數據應用服務等智能製造整體(ti) 解決(jue) 方案。

結語
人工智能的發展已經經曆了兩(liang) 起兩(liang) 落,現在正處於(yu) 第三次蓬勃興(xing) 起的大好時期。目前,過分誇大和貶低人工智能都是不可取的。人工智能的很多研究成果,已經可以期待在數年後真正用於(yu) 製造業(ye) 的生產(chan) 過程。但是在今天,其實用性還需要時間來優(you) 化和成熟。

我們(men) 現在要實現的智能製造,是基於(yu) 人造智能而非僅(jin) 僅(jin) 是人工智能的智能製造。其中,源於(yu) 工業(ye) 領域長期積累的工業(ye) 智能,與(yu) 源於(yu) 信息領域的人工智能,是需要相互借鑒和融合的。以這兩(liang) 種智能技術為(wei) 主體(ti) ,兼顧其他智能技術,是今後智能製造技術的主流發展方向。起步於(yu) 工業(ye) 智能,逐漸融入人工智能,應該是適於(yu) 中國企業(ye) 的智能製造之路。

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