從制造到“智能制造”政策視野中的制造業(yè)升級(jí)

智能與制造之間，未來(lái)將會(huì)發(fā)展出兩種路徑，一種是“制造智能化”，繼續(xù)沿著現(xiàn)有的智能制造路線深化；另一種是“智能制造化”，所有的產(chǎn)品都是某種算法的實(shí)體化，也即“泛機(jī)器人”時(shí)代來(lái)臨。在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，這兩條路線可能是并存的。

制造業(yè)直接體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)力水平。最近幾年，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，制造業(yè)面臨著與信息技術(shù)融合的選擇。

從最根本上講，制造業(yè)是以生產(chǎn)產(chǎn)品為最終目的。它按照市場(chǎng)要求，通過(guò)制造過(guò)程，將資源轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的大型工具、工業(yè)品與生活消費(fèi)產(chǎn)品。信息技術(shù)，不管是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化還是現(xiàn)階段的智能化，都只是達(dá)到這一目的的手段。

但是新一代人工智能，與早期基于邏輯推理的人工智能不同。新一代人工智能是由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，它通過(guò)給定的學(xué)習(xí)框架，不斷根據(jù)當(dāng)前設(shè)置及環(huán)境信息修改、更新參數(shù)，具有高度的自主性。比如，“阿爾法狗”依靠深度學(xué)習(xí)算法，在海量棋譜的訓(xùn)練下，戰(zhàn)勝了圍棋世界冠軍李世石，宣示了新一代人工智能在某些領(lǐng)域具備甚至超越了人類的能力。

新一代人工智能與制造相關(guān)聯(lián)，會(huì)是怎樣的情景呢？

智能與制造之間未來(lái)將會(huì)發(fā)展出兩種路徑，一種是“制造智能化”，即繼續(xù)沿著現(xiàn)有的智能制造路線深化；另一種是“智能制造化”，所有的產(chǎn)品都是某種算法的實(shí)體化，也即“泛機(jī)器人”時(shí)代來(lái)臨。在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，這兩條路線可能是并存的。

從制造到“智能制造”政策視野中的制造業(yè)升級(jí)

在2015年發(fā)布的《中國(guó)制造2025》中，針對(duì)智能制造的發(fā)展有較為完整的表述。其中提到了：“新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)變革”。這種變革，尤其體現(xiàn)在三個(gè)方面：基于信息物理系統(tǒng)的智能裝備、智能工廠等智能制造正在引領(lǐng)制造方式變革；網(wǎng)絡(luò)眾包、協(xié)同設(shè)計(jì)、大規(guī)模個(gè)性化定制、精準(zhǔn)供應(yīng)鏈管理、全生命周期管理、電子商務(wù)等正在重塑產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈體系；可穿戴智能產(chǎn)品、智能家電、智能汽車等智能終端產(chǎn)品不斷拓展制造業(yè)新領(lǐng)域。

這里所指的“智能制造”主要是“智能裝備和智能工廠”，而“智能終端產(chǎn)品”和“互聯(lián)網(wǎng)+”帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)鏈則另外歸類。智能制造的基礎(chǔ)是信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System，簡(jiǎn)稱CPS），這個(gè)概念被認(rèn)為是智能制造的核心。

2015年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》中，在“互聯(lián)網(wǎng)+”協(xié)同制造部分提到：推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合，提升制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作，發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同制造新模式。其主旨在于推進(jìn)制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，從而形成新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，集眾智、聚眾力。

在2016年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》中，這一思路繼續(xù)得到貫徹。該指導(dǎo)意見(jiàn)的主要目標(biāo)是：制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“雙創(chuàng)”平臺(tái)成為促進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新動(dòng)能來(lái)源，形成一批示范引領(lǐng)效應(yīng)較強(qiáng)的制造新模式，初步形成跨界融合的制造業(yè)新生態(tài)，制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化取得明顯進(jìn)展，成為鞏固我國(guó)制造業(yè)大國(guó)地位、加快向制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的核心驅(qū)動(dòng)力。這一指導(dǎo)意見(jiàn)強(qiáng)調(diào)以“雙創(chuàng)”為抓手，促進(jìn)制造業(yè)加上互聯(lián)網(wǎng)后形成制造業(yè)新模式和新生態(tài)，成為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新動(dòng)能。

在以上的三個(gè)重要文件中，智能制造主要指的是智能工廠和智能設(shè)備，也包括智能終端產(chǎn)品。制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，形成新模式和新業(yè)態(tài)，從而取得新動(dòng)能。所有這些，都是從制造業(yè)出發(fā)，選擇適合與制造業(yè)相融合的信息技術(shù)。

具體實(shí)踐中的制造業(yè)智能化

現(xiàn)實(shí)中智能制造的發(fā)展與政策呼應(yīng)。隨著制造業(yè)與信息化的融合，制造業(yè)逐漸數(shù)字化，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)得以匯聚在同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)。數(shù)據(jù)分析讓制造業(yè)真正地具備了智能化的基礎(chǔ)。基于制造業(yè)數(shù)字化和“互聯(lián)網(wǎng)+”產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，系統(tǒng)平臺(tái)再進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而形成知識(shí)和價(jià)值。

這確實(shí)反映了當(dāng)前智能制造的特點(diǎn)。以智能設(shè)備為例：在傳統(tǒng)工廠中，機(jī)器在失靈時(shí)維修，會(huì)帶來(lái)大面積的停工；如果定期檢修，又會(huì)對(duì)不需要維修的零部件造成損耗。在機(jī)器零部件中嵌入微型計(jì)算機(jī)后，由機(jī)器傳出的信號(hào)可以以數(shù)據(jù)的形式傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上。一旦有零部件的數(shù)據(jù)出現(xiàn)反常，即刻就能實(shí)施有針對(duì)性的檢修。維修成為可預(yù)測(cè)的事情，制造過(guò)程因此也變得可預(yù)測(cè)。

再以智能產(chǎn)品為例，傳統(tǒng)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)只是為了提供飛機(jī)的動(dòng)力功能，但是當(dāng)它被置入微型計(jì)算機(jī)后，就可以感知飛機(jī)的飛行路線，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將這些信息傳給其他的機(jī)器。在震驚全球的“馬航MH370”事件中，就是該飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)商而不是馬來(lái)西亞航空公司，提供了該飛機(jī)航線的一些基本數(shù)據(jù)。

很顯然，這些含有預(yù)測(cè)性功能的設(shè)備，能夠反映飛行軌跡的發(fā)動(dòng)機(jī)，已經(jīng)具有了其“前身”完全不曾有的價(jià)值。而這些附加價(jià)值的來(lái)源，是數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析創(chuàng)造的。這是目前智能制造最主要的內(nèi)涵。

但是總體而言，目前所討論的智能制造距離真正意義上的智能制造還有相當(dāng)?shù)木嚯x。按照中國(guó)工程院院長(zhǎng)周濟(jì)院士的觀點(diǎn)，目前我們所討論的智能制造還是1.0版本的，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，最重要的特征是在全面數(shù)字化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和系統(tǒng)集成。而在未來(lái)的智能制造2.0系統(tǒng)，應(yīng)是在制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能制造。

在今年剛剛發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中，也對(duì)智能制造提出了具體的目標(biāo)：推進(jìn)智能制造關(guān)鍵技術(shù)裝備、核心支撐軟件、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等系統(tǒng)集成應(yīng)用，研發(fā)智能產(chǎn)品及智能互聯(lián)產(chǎn)品、智能制造使能工具與系統(tǒng)、智能制造云服務(wù)平臺(tái)，推廣流程智能制造、離散智能制造、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造、遠(yuǎn)程診斷與運(yùn)維服務(wù)等新型制造模式，建立智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系，推進(jìn)制造全生命周期活動(dòng)智能化。

這些目標(biāo)，是在原有“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略和《中國(guó)制造2025》的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)了人工智能技術(shù)在制造過(guò)程和產(chǎn)品智能化方面的作用，本質(zhì)上是“制造+人工智能”。

毫無(wú)疑問(wèn)，制造業(yè)與信息化、互聯(lián)網(wǎng)以及人工智能技術(shù)的融合，都在幫助以“制造產(chǎn)品”為最終目的的制造業(yè)逐步走向智能化，尤其體現(xiàn)在制造過(guò)程的智能化和產(chǎn)品的智能化。但是不論制造過(guò)程如何智能，制造仍是主角，產(chǎn)品仍是目的，信息技術(shù)只是配角和手段。

從人工智能到“制造智能”

受益于數(shù)據(jù)量的快速增長(zhǎng)、計(jì)算能力的大幅提升以及機(jī)器學(xué)習(xí)算法的持續(xù)優(yōu)化，新一代人工智能在某些給定任務(wù)中已經(jīng)展現(xiàn)出達(dá)到或超越人類的工作能力。人工智能終于從 “永遠(yuǎn)還差50年”的窘境中走到了現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，這也讓人們對(duì)人工智能的未來(lái)充滿了想象。

由于人們是在物理現(xiàn)實(shí)中生活，人工智能有時(shí)候必須以實(shí)體的形式與人交流。這是我們即將要看到的人工智能與制造業(yè)發(fā)生關(guān)系的一種新的趨勢(shì)，即人工智能的實(shí)體化。這種實(shí)體化，也是一個(gè)制造的過(guò)程，或許我們可以稱之為“制造智能”。

比如，原本用百度搜索，你不會(huì)對(duì)背后的算法特別地關(guān)注。但是當(dāng)一臺(tái)靠算法運(yùn)行的百度無(wú)人駕駛汽車行駛在路上的時(shí)候，你根本無(wú)法無(wú)視它。實(shí)際上，無(wú)人駕駛就是人工智能的實(shí)體化，只是借用了汽車的“殼”而已。但這個(gè)“殼”也可以不借。比如“阿爾法狗”，不管它以什么形態(tài)坐在棋手的對(duì)面，原則上都是可以的。蘋(píng)果手機(jī)的Siri，并沒(méi)有實(shí)體，它只是依附在手機(jī)上，你需要的時(shí)候它就會(huì)出現(xiàn)。

借“殼”的人工智能，往往歸類于智能硬件，因?yàn)榭雌饋?lái)它只是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行智能化改造。但是很多時(shí)候借的“殼”并不一定是傳統(tǒng)設(shè)備，它只是某一種形式的機(jī)器人，或者稱之為“泛機(jī)器人”。隨著人工智能的發(fā)展，這樣被制造出來(lái)的算法實(shí)體會(huì)越來(lái)越多，“泛機(jī)器人”將在我們的生產(chǎn)生活中廣泛存在。

Echo本質(zhì)上是人工智能的實(shí)體化

到目前為止，“泛機(jī)器人”最為成功的一款產(chǎn)品，當(dāng)屬亞馬遜的Echo音箱。這款連開(kāi)發(fā)者自己都沒(méi)有信心的產(chǎn)品，在亞馬遜上線后不久受到了全球用戶的追捧。2015年，這款產(chǎn)品一舉占據(jù)了整個(gè)音箱市場(chǎng)銷量的 25%，僅僅2016 年一年就賣出了超過(guò) 650萬(wàn)臺(tái)。截至 2016 年底，Echo 總共賣出了 820 萬(wàn)臺(tái)。

Echo名義上是一個(gè)音箱，但是據(jù)說(shuō)擁有超過(guò)一萬(wàn)種技能。如果你要早起趕飛機(jī)，它可以提供叫醒服務(wù)；如果你喜歡自己下廚烹飪，它會(huì)告訴你很多菜譜；如果你在廚房做飯的時(shí)候想聽(tīng)書(shū)，你可以叫它讀 Kindle 里面的電子書(shū)；當(dāng)然如果你喜歡玩音樂(lè)，Echo可以本分地做一個(gè)音箱。很顯然，Echo已經(jīng)成為用戶生活中的一部分。

Echo之所以成功，與它的技術(shù)內(nèi)涵密切相關(guān)。雖然名義上是一個(gè)音箱，但它的核心技術(shù)在于語(yǔ)音交互平臺(tái)Alexa。如果說(shuō) Echo是軀體，那么Alexa就是大腦，所有輸入輸出的信息都經(jīng)由大腦處理。很有特色的是，Echo并沒(méi)有觸摸屏，它與人唯一的交流方式是語(yǔ)音。所以，Echo應(yīng)用的語(yǔ)音交互是在很多場(chǎng)景要替代觸摸屏的核心技術(shù)。而且，與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，Echo回應(yīng)人聲的時(shí)間只有1.5秒，這已經(jīng)在人類的容忍范圍之內(nèi)。

語(yǔ)音互動(dòng)的關(guān)鍵還在于深度學(xué)習(xí)。當(dāng)前機(jī)器之所以可以識(shí)別人的語(yǔ)音，根本上是深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練的結(jié)果。在深度學(xué)習(xí)中，樣本庫(kù)至關(guān)重要。如果處理后的聲音與樣本庫(kù)不匹配，識(shí)別效果就不會(huì)太好。因此，技術(shù)的難點(diǎn)并不在于如何讓聲音越清晰越好，而是要越接近于訓(xùn)練樣本庫(kù)的特征越好。這要求聲音感知和深度學(xué)習(xí)方面的技術(shù)有很強(qiáng)的組合能力。

能擁有這樣的技術(shù)來(lái)之不易。據(jù)說(shuō)亞馬遜從老牌語(yǔ)音識(shí)別公司Nuance挖來(lái)了大批人才，另外還收購(gòu)了兩家語(yǔ)音初創(chuàng)公司Yap和Evi。尤其是Evi，在其2013年剛剛從劍橋大學(xué)的校園走出來(lái)的時(shí)候，就被亞馬遜以2600萬(wàn)美元的價(jià)格果斷買入。Echo作為制造業(yè)的一員，它的核心技術(shù)是獨(dú)特的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)。這些技術(shù)，根本不存在于傳統(tǒng)音響的生產(chǎn)體系中。

更多的人工智能實(shí)體正在入場(chǎng)

Echo開(kāi)辟了新的產(chǎn)品市場(chǎng)，緊隨其后，谷歌的Google Home，蘋(píng)果發(fā)布的Homepod等同類產(chǎn)品也陸續(xù)入場(chǎng)。亞馬遜為智能家居設(shè)備逐漸添加了許多其他成員，比如tiny Dot、portable Tap和screen-toting Show，雖然都沒(méi)有Echo成功，但是制造出實(shí)體化的人工智能已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。

實(shí)際上很多服務(wù)機(jī)器人也可歸為實(shí)體化的人工智能。有人稱只要一個(gè)平板電腦套上殼會(huì)走，就是一個(gè)服務(wù)機(jī)器人。它可以在機(jī)場(chǎng)、在景區(qū)，告訴人們廁所在哪里出口在哪里。核心在于人工智能技術(shù)，能不能聽(tīng)懂人講話，能不能看懂人的手勢(shì)，能不能與人互動(dòng)。也就是說(shuō)，不僅僅是語(yǔ)音識(shí)別，基于任何算法的實(shí)體化，都有可能在特定場(chǎng)景中有用武之地，都有可能成為下一個(gè)人工智能實(shí)體化的產(chǎn)品。

就在本文撰寫(xiě)的這幾天，來(lái)自Echo的大腦——Amazon的語(yǔ)音助手Alexa和來(lái)自微軟的語(yǔ)音助手Cortana正式“牽手”。這也就意味著，當(dāng)你需要在電腦上處理一些事情的時(shí)候，你可以借助虛擬機(jī)器人Cortana，而當(dāng)你不在電腦旁的時(shí)候，你可以借助實(shí)體機(jī)器人Echo音響。所不同的是，對(duì)Cortana來(lái)說(shuō)，你需要輕聲細(xì)語(yǔ)；而對(duì)Echo，必須大聲喊叫（這背后當(dāng)然體現(xiàn)著微軟和亞馬遜不同的技術(shù)特長(zhǎng)）。

“泛機(jī)器人”時(shí)代來(lái)臨

隨著新一代人工智能的發(fā)展，未來(lái)的社會(huì)將會(huì)是智能社會(huì)。這個(gè)社會(huì)將會(huì)是以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，人工智能為動(dòng)力，機(jī)器人為表現(xiàn)形式的智能社會(huì)。在這樣的智能社會(huì)中，每一個(gè)物體都可能是機(jī)器人。理論上，未來(lái)的任何人造產(chǎn)品都是智能的。

但在近期，“制造智能化”和“智能制造化”這兩條路線還將長(zhǎng)時(shí)間并存。在前者的路線上，傳統(tǒng)音箱公司可以借助人工智能技術(shù)讓制造過(guò)程更加智能化，生產(chǎn)出質(zhì)量更高的音箱。在后者的路線上，人工智能公司可以借助制造技術(shù)生產(chǎn)出叫“音箱”的語(yǔ)音助手，也可以是其他任何有應(yīng)用價(jià)值的算法實(shí)體。

在“制造智能化”過(guò)程中，智能機(jī)器人是重要的組成部分。發(fā)展智能機(jī)器人，需要攻克智能機(jī)器人核心零部件、專用傳感器，完善智能機(jī)器人硬件接口標(biāo)準(zhǔn)、軟件接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以及安全使用標(biāo)準(zhǔn)。制造過(guò)程中可能還需要一定的人工智能技術(shù)。

而在“智能制造化”過(guò)程中，制造“泛機(jī)器人”所需的核心零部件、材料的重要性固然重要，但是包括云計(jì)算、大數(shù)據(jù)在內(nèi)的基礎(chǔ)技術(shù)以及包括機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別與人機(jī)交互等通用技術(shù)，則是更為關(guān)鍵的。

有意思的是，雖然現(xiàn)在機(jī)器人和人工智能被大家聯(lián)系在一起，但是在過(guò)去，這可是完全不同的兩個(gè)領(lǐng)域。