谭建荣:人工智能与智能制造 关键技术与发展趋势

中国工程院院士谭建荣围绕如何提升我们国家制造业的水平和层次,讲解了人工智能与智能制造的关键技术与发展趋势。

各位领导、各位专家,大家上午好!

很高兴有机会来到我们美丽的青岛,关于工业互联网的产业问题和大家做一个交流汇报。我就把我最近学习、研究和企业应用人工智能与智能制造技术的有关情况和大家做汇报。我来自浙江大学,因为时间关系我就不做介绍了。

我们知道制造业都非常关注,我们青岛是近代工业发源地之一,中国真正近代工业是从上海发源的,江南制造局是最早的企业,上海带动了苏绣厂等,当然我们青岛在上上个世纪末也发生了一些轰动全国、轰动世界的事,就是德国租界胶州湾,后来第一次世界大战,德国战败了,把一些产业转给了日本,引起了一些爱国学生的强烈不满,引发了五四运动,山东也是最近近代思想比较活跃,特别是海尔集团、海信集团等应该说是我们中国最好的企业,最具有创新性的企业之一,是当之无愧的,我们每次来山东、青岛来都是抱着学习的态度。

制造业,我们说是一个古老的产业,有了人类就有了制造,反过来有了制造才有了人类,因为人一刻也不能离开吃喝住行,但是在漫长的农业社会,主要工具还是人力工具,到了工业社会,动力工具是主要的,我们现在到了知识社会,信息和数据或者是知识是关键的战略资源,知识和智慧构成了主要的生产力。制造业经过数千年的发展,到二十世纪末、二十一世纪初全球制造业发生了深刻的变化,来自两个部分,一个是企业外部的变化,过去以产品为中心,我们现在过渡到以市场为中心,进一步发展过渡到以顾客为中心,产品多样性、个性化的需求给我们企业内部也带来了深刻的变化。改革开放以来,包括山东、江苏、浙江沿海一代制造业发展的非常快,也发展的非常好,但是也存在很多问题,特别最近几年制造业的下行压力都很大,以前办的很好的企业现在程度不同的遇到了一些困难,有一些企业困难还不小,为什么现在的企业会遇到困难呢?因为我们改革开放30年,我们是在计划经济下20多年,造成了全社会的商品短缺,我们在短缺经济下开始搞市场经济,所以20年以前,办一个企业做什么,什么都能卖得掉,关键是要把产品做出来、做好。但是现在不行了,为什么?经过30多年的改革开放,制造业有了很大的发展,我们国家已经从短缺经济全面过渡到过剩经济,几乎每个行业都出现了程度不同的产能过剩。现在可以说做什么,什么东西都卖不掉,像我年轻的时候,我要结婚,要买一个电视机要开后门的,买不到的,而现在卖一个电视机要开后门,你帮忙把电视机卖掉,现在已经道了过剩经济,顾客对产品多样性个性化提出了新的要求,我们相当一部分企业不能满足市场这个需求,所以最近企业制造业下行,实际上生产出来的产品跟市场的需求是不对路的。对路了就卖掉了,所以企业管理人员、工程技术人员和从事制造业研究的科技人员在不同的层面都面临一个新的研究课题,就如何提升我们国家制造业的水平和层次。

当然,我们山东的企业遇到的问题,包括我们浙江企业遇到的问题也是全国性的问题,甚至还是全世界的问题,不仅中国制造业有这个问题,发达国家制造业也同样存在这个问题,所以世界各国对制造业都高度重视,纷纷出台了一些振兴制造业的战略计划,其中有三个比较著名:第一,美国提出了先进制造业国家战略计划,它强调三大优先技术,包括先进制造的感知控制、智能制造技术平台和先进材料制造。德国也推出了工业4.0他强调智能工厂、智能生产和智能物流。在这样的背景下,中国工程院向工信部、国务院建议了中国制造2025,强调三大核心问题,就是数字化制造、网络化制造和智能化制造,这三个制造业什么关系?我也做了一个研究,但是因为时间关系,就不展开了,有两位大领导讲的非常好,一位是工程院院长周际最近在内部做了一个报告,讲了第一阶段数字化制造,第二阶段网络化制造,第三阶段智能化制造关系讲的非常清楚。另外一位大领导,就是现任我们浙江省常务副省长冯非飞原来在工信部工作,去年9月28号在杭州余杭举行智能制造大会,邀请冯副省长致辞,有人帮他写了一个稿子,但是冯省长没有用这个稿子,他重点讲了三个制造的联系和区别,讲的非常清晰,我后来想冯副省长的水平不一般,后来看他是天津大学电气工程系的博士毕业,确实是不一样的,讲的非常好。现在我们浙江两个大领导都是搞专业出身的,一个冯常务副省长,一个是袁家军省长,他们把三个制造关系讲的非常清晰。

中国制造2025首先起源于中国工程院的重大咨询项目,最近几年中国工程院有三个重大咨询项目,所以我在这里稍微提一下,因为我都参与了,首先周院长牵头的制造强国发展战略,中国制造2025蓝本起源于周院长牵头,李校长也是主要的成员,我也是主要成员,制造强国发展战略。这个战略就形成了中国制造2025的建议,在这个过程当中,路甬祥也是中国科学院的老院长,他担任中国机械工程学会会长十年,现在是我们李校长是机械工程学会会长,十年他仔细研究了中国制造业的发展,路甬祥是搞液压的,是液压博士毕业,而且路甬祥是改革开放以来我们国家搞液压技术是一个代表性任务,他的专业是搞液压的。但是他当了机械工程学会会长期间,仔细研究了我们国家制造业的发展,他认为从制造大国走向制造强国,中国最需要补的短板是创新设计,改革开放以来,我们制造业有了很大的发展,江浙、山东沿海一代发展非常快,但是我们大部分的产品都是仿制为主,年创新的产品比较少,所以我们仿制技术大行其道,这是我在企业工作了10多年,我们引进了当时很多国外的先进的装备就复制下来,然后公差配合、热处理等然后重新设计,所以路甬祥认为创新设计是一个重要的前提,我们企业现在最缺的就是创新设计。

在这两个重大咨询项目的牵动下,去年工程院原来常务副院长潘云鹤提了中国人工智能2.0,这三个项目都得到了党中央国务院的高度重视,现在国务院和科技部要启动新一代人工智能,中国人工智能2.0的智能制造成为人工智能2.0的一个重要应用,人工智能2.0应用重要领域就是包括智慧城市、智能制造、智慧医疗等等,一些关键技术有五个分课题,我本人也是大数据智能分课题的负责人。

第二个内容就是互联网群体智能。“互联网+”就是把大家的智慧能够集中起来,过去我们技术人员设计一个题目是靠个人的力量,交流很不方便。人机协同的混合智能,智能自主无人系统,包括无人汽车、无人飞机,现在人工智能在全国非常热,特别在我们浙江是更热,为什么呢?浙江省政府跟浙江大学、阿里巴巴三个单位共建了三个浙江实验室,这是省政府投资50亿,阿里巴巴可能有有很大的投资,研究新型技术的前沿领域、前沿技术,其中有一个重要内容就是人工智能。人工智能炒的这么热,它的发展历程怎么样?我们大家知道人工智能是1956年由四个年轻人,这几个照片在六十年以前都是二十多岁的小青年,一个叫斯坦福大学的麦卡锡教授,还有麻省理工大学的明斯基教授,还有香农和洛切斯特四个学者,他们来自四个单位,他们在一个宴会上提出人工智能的概念,美国人喜欢搞宴会,就是唱歌、跳舞、喝酒,在宽松的环境下容易形成创新的思想,所以去年中央召开全国创新大会,华为公司的董事长任正非在会上有一个发言,他就提出要让科技人员都喝咖啡,什么意思呢?营造一个宽松的环境,现在这个规定太严格,不利于创新,要有一个创新的环境,美国人喜欢搞宴会,在这个过程当中大家思想交流产生一些新的火花,有利于创新。

其实人工智能就是一个明显的例子,去年包括我们中国在内全世界隆重纪念人工智能诞生六十周年,人工智能其实在发展过程当中相当长时间像家里的小媳妇一样默默无闻,为什么默默无闻呢?因为以前人工智能强调的技术路线是开发专家系统,强调的是因果关系。但是在自然界,特别是我们工程技术领域,大量的是随机现象、模糊现象甚至是混沌现象,要建立明确因果关系这个是非常困难的,所以它的技术发展一直比较缓慢。但是最近几年,尤其是一个小高潮,比如人工神经网络,人工智能稍微发展一点,但是也不大。最近由于大数据的形成,把人工智能推到一个新的高度,另辟捷径,因为大数据强调关联关系,不强调因果关系,比如我们这里发生一个刑事案件,很多的马路上有摄像头,把这些摄像头都看看和哪个人有关联,然后公安部门来确定,这是关联关系,而不是你在现场一定和你有关。所以大数据给人工智能带来新的生机。

人工智能也借助四大热点,现在炒的比较热。哪四大热点?这里面有两条狗,一个是波司登大狗,是波士登大学研发的机器人,后来产业化了,现在公认波司登大狗是机器人的最高水平,它能蹦能跳,遇到河可以过河,遇到山可以爬山,前面有两个摄像机,看这个道路的情况决定自己的步伐应该跨多大,旋转速度非常快,能量足,它的技术主要体现在四个方面。第一是远程控制,第二是负重爬坡,第三是行进速度非常快,第四是平衡能力非常强。波司登大狗搞出来之后全世界为之震惊。

第二个智能化产品,我们每个人都有,就是智能手机,智能手机,乔布斯做了几十年的冷板凳一下子推出一个智能手机,我们现在用的手机是谁发明的?是摩托罗拉先搞出来的,我们最早放了两个片子,一个是诺基亚,他们俩是手机家的大佬,诺基亚原来销售全球第一,乔布斯是参观了摩托罗拉,后来摩托罗拉的老总很后悔让乔布斯看了很多的细节,乔布斯一下子把两个大佬都颠覆掉了,在我们杭州有三个手机厂,一个是摩托罗拉,一个是东方通讯,还有一个是UT斯达康,前几年我的学生给挖去不少,宁波还有一个手机厂是波导手机厂,广告词是什么?波导手机是手机中的战斗机,但是现在智能手机一来它也没有办法战斗了,想战斗都没有办法战斗了,为什么?技术的更新换代我就想到毛主席生前讲的一句话,不以人的意志为转移,你想不跟上这个技术还真的不行,像这样颠覆性的技术不仅仅发生在手机界,其他很多的领域都发生了一些深刻的变化,甚至是颠覆性的变化。

我举一个例子,我要去机场坐飞机大约花多少钱?用手机模拟导航一下就可以了,过去几年堵车在杭州比较多,导航过一两年导航要更新,又要花钱,现在我们国家手机导航开发的非常好。如果现在开车不用导航,但是前面有没有交通事故?前面的车流量事故你知道吗?所以不用导航就犯了经验主义的错误,尤其是在北京、上海、杭州,我想也包括青岛,青岛堵车也非常厉害。高德、百度手机导航一来就把车载导航一下子卖不掉了,我们就是花流量。所以这个产业被颠覆了。

最近有一个报道,台湾一个大企业康师傅不行了,为什么方便面不行了?方便面是日本一个人发明出来的,方便面确实很好,我们原来学校里面很多科研部门也是这样,我的实验室里面也放了很多的方便面,我们做研究很多时间没有时间吃饭,就吃方便面。现在外卖就送过来了,现在谁愿意吃方便面呢?所以方便面节节下降,所以康师傅面临破产重组,所以诺基亚、柯达被颠覆了,柯达被自己颠覆了,数码相机就是柯达发明出来了,发明出来了数码相机,但是它没有形成一个大的产业,为什么没有形成大的产业?原来做胶卷都是化工材料的人才比较多,搞电子互联网、IT的人比较少,所以人才还是关键的,没有这个人是不行的。后来日本SONY数码相机做的非常好,SONY前几年也不行了,现在也进行了重组和倒闭,当然我们国家由于观念问题,我们对“被收购”这个词的理解还不完全一样,SONY是家电行业退出了,它做游戏产业,我们前几年有一个报道,包括有两个典型的收购案,一个是我们浙江吉利收购沃尔沃,还有就是联想收购IBM,是IBM便携机的业务让你做了,IBM现在仍然在,而且很好,所以收购的理解不一样。吉利收购了沃尔沃,是亚洲的业务让你做,沃尔沃的产权是福特公司的,所以开放的是亚太沃尔沃,还是有一些差距的,但是确实这个技术更新非常快,而且悄悄的发生,我们都不知道的时候就已经发生了。

智能汽车,因为时间关系就不展开了,最近人工智能炒的主要是AlphaGo,其实AlphaGo不是狗,而是AlphaGo,仔细一品位,老美起名不错的,意思是什么?我们搞软件的知道Alpha还不够成熟,是试用的版,AlphaGo正在研发当中,AlphaGo一出现就全球震惊,一个是2016年AlphaGo对战韩国九段选手结果取胜,也引发了很多的争议。今年在我们浙江乌镇中国著名棋手对阵AlphaGo,结果3:1输掉,过了一个月柯洁又发了一个微博,不仅认输了,而且觉得对AlphaGo对战的时候学到了很多新的棋谱,什么原因呢?因为AlphaGo引用了深度学习算法,最近老美又推出AlphaGo 0,这比AlphaGo还厉害,百战百胜,AlphaGo是两个大脑,把好的棋谱装进去然后组合新的棋谱出来,而AlphaGo 0不需要知识库,可以从0开始,说明自学习能力非常强,只要下了几盘棋就把套路学习过了,自学习、自决策的能力非常强,所以我们联想到智能制造,我们知道美国先进制造计划、德国工业4.0、中国制造2025都是智能制造,现在企业的积极性很高,但是大家的理解不一样,众说纷纭,我觉得智能制造就是智能技术与制造技术的融合,是用智能的技术解决制造的问题,哪些智能技术在制造业用呢?我觉得以知识库和知识工程为中心,包括知识的感知、交互,最后达到自学习、自决策的过程,什么意思?比如说这个加工中心要加工复合材料,机床的主轴应该多少,我应该用什么刀具加工?怎么切入?过去这个新功能不会做的怎么样,我就问师傅,师傅教徒弟,我们现在要发扬工匠精神,过去培养工匠怎么样?就是靠师傅带徒弟,现在看有三种局限,现在新材料很多,师傅也不知道,而且个人的知识总是有限。第二条就是师傅是操作能手,让他表达出来教别人有一定的难度。第三,旧社会还就一句话,教会了徒弟饿死了师傅,我们现在要把千百万师傅的宝贵知识、宝贵经验包括设计人员的宝贵经验、宝贵知识都要搜集起来做到知识库里,我遇到这种复合材料用什么方案主动推送给我,我举一个例子,过去我们现场要拍照片,非要请专业摄影师过来,为什么?有很多技术参数,光线、距离、焦距、快门,在这个环境下怎么优选?不知道,如果业余人来拍照就模糊了。现在谁拿个手机都可以拍照,所以是傻瓜相机,手机里面有一个智能化系统,现在我们搞智能制造机床上要装智能化系统,让谁都可以来加工,做到这一步我就知道智能制造做到了,但是现在我们还是一个努力目标。

我这个团队后来在企业做了很多数字化制造、智能化制造的工作,我也欢迎山东省、青岛市的各位领导、企业家到杭州来,到我们浙江大学来进行技术交流项目合作,我就讲到这里,谢谢大家!