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《三体智能革命》:激荡第四次浪潮——朋友圈万人直播图书发布会实录(下)

2016-12-05 工业4俱乐部




《三体智能革命》:激荡第四次浪潮

——朋友圈万人直播图书发布会实录


走向智能论坛携手工业4.0俱乐部、军观察智能产业新媒体、e-works数字化企业网、精益自主研协会、IT高管读书会、工业4.0读书会、中国《现代物流》杂志、物联网智库等社群,联合主办的“中国制造2025首个智能化创新理论——《三体智能革命》图书微信直播发布会”,在12月4日晚8点在六十多个微信群同步直播,一场思想饕餮盛宴,数万人同时在线分享,微信直播网络发布新书圆满落幕。预计一小时的分享会,满满的干货,差不多经历两个多小时还意犹未尽,现场效果极佳。

《三体智能革命》编委会主编,《人民邮电》报社要闻部副主任,工信、IT领域评论员,工业4.0北京研究会秘书长胡虎先生,以及编委会副主编中国发明协会发明方法研究分会会长、工信部 CPS 发展论坛副秘书长赵敏先生进行讲解互动。

神秘嘉宾,信息化百人会执委、三体智能革命学术顾问安筱鹏博士,中航工业集团信息技术中心首席顾问、三体智能革命作者宁振波参与分享并回答自本书出版以来读者朋友的各种问题,机会不容错过!

网络发布新书,万人在线分享,思想饕餮盛宴,携手三体智能,走向智能社会!

活动过程

活动形式:文字+图片

直播主持人:刘成军

编委会主讲:胡虎主编、赵敏副主编

参与人员:宁振波、郭朝晖、陈志成、朱铎先、颜强、张驰、苏明灯、尹金国等编委及企业顾问,以及众多高端读者参与活动


整个图书微信直播发布会实录分上、下两篇发布,本文为《三体智能革命》:激荡第四次浪潮  朋友圈万人直播图书发布会实录(下)


赵敏:各位读者,各位群友,大家晚上好!我是《三体智能革命》的副主编赵敏,中国发明协会常务理事,发明方法研究分会会长,英诺维盛公司总经理。

在《三体智能革命》一书中,出现了不少新的名词术语,例如三体,三体智能,智能的定义与含义,数字虚体,CPS等,刚才胡主编已经做了精彩的讲解和阐述,下面由我来对这些新术语的内容做更进一步的讲解。


关于三体:

很早就有了“三个世界”、“三个空间”等不同的说法。关于不同类型的世界的划分,大家论述不同,见解各异。在上个世纪70年代就有毛泽东主席提出的分析国际政治局势的“三个世界”的划分:第一世界是美国和苏联两个超级大国,第二世界是发达国家,中国和所有的发展中国家是划归第三世界的;如果再往前追溯,在上个世纪60年代有卡尔·波普尔经典的 “老三个世界(物理世界、精神世界、知识世界)”之说;如果看最近几年,近期有世界经济论坛创始人克劳斯·施瓦布提出的“新三个世界(物理世界、生物世界、数字世界)”之说,以及中科院自动化所王飞跃研究员提出的“平行世界(物理世界、心理世界、人工世界)”之说等等。关于三个空间的说法,也有极少数人在讲。当然,更多人,还是仅仅使用了“物理空间”、“数字空间”这样的两个空间的说法。而《三体智能革命》,则提出了全新的“三体世界(物理实体、意识人体、数字虚体)”的独立见解。

为什么我们作者群体采用了“体”的说法,而不是像其他人那样采用“世界”或“空间”的说法?

首先,根据我们的长期观察,“三个世界”这个术语,不仅在广泛使用中显得有点泛化了,而且已经无法更准确地解读今天的技术发展趋势。感觉十分有必要找到一组新的术语,既能够继承三个世界的精髓,也能够容纳下更多的技术内涵,同时还能够与事物的发展规律相吻合。因此,我们作者经过多轮次的研讨,把研究的目光放在了“体”上。

在《三体智能革命》一书中,按照出现的时间顺序,我们把世界分为三类“体”:

第一体:物理实体,由自然界物质以及人类所创造的各种实体设备(哑设备)、人造材料所构成的物质与材料世界。物理实体伴随宇宙诞生而存在,迄今已经有约138亿年历史。


  请注意,物理实体的范围即包括了自然界的物质,也包括了基于普通物理实体而构建的、没有数字化装置的人造系统。如非数控机床,金属零部件,水泥梁,门窗等。泛泛地讲“物”这个字,无法区分是自然界物,还是人造物;泛泛地讲人造系统、“人工世界”,或者泛泛地讲“机”这个字,无法准确区分是人造的非数字化机器,还是数字化机器(如电脑、手机等)。 



第二体:意识人体,人是地球上所有生物体的杰出代表,构成了社会的基本要素。人体具有自身的智能反应与智慧的意识活动。意识人体的杰出代表智人在30万年前走出非洲。


  请注意,生物系统,是自然界一个非常大的范围。当我们说到生物智能的时候,无法把所有的生物都纳入研究范围。不能泛泛地讲一个“生物世界”的大概念。为聚焦起见,选取了占据生物链顶点上最智慧的物种——人,作为代表,称作意识人体。专门研究意识人体与其它两个体的作用 



第三体:数字虚体,存在于电脑和网络设备之中的是一种用来驱动软硬件设备的高级数理逻辑系统,基于电脑而实现,源于软件而发展,载于网络而增强,由于知识而智能。数字虚体大约在60多年前伴随电脑出现而形成。


  数字虚体是一个全新概念,在后面有专门解读。 



三体顺序的排列,既符合时序和事物发展的客观规律,也在内涵上更加丰富和全面,它形成了对波普尔经典的“老三个世界”理论的某种替代,和对施瓦布的“新三个世界”、王飞跃的“平行世界”理论的补充与发展,可以更准确、全面地诠释客观世界的发展规律。

相比之下,采用“体”的术语而不是用“世界”,能更好地概括客观现实世界中的诸多要素,并更准确地描述智能的缘起、发展现状和未来。“世界”一词,在空间上限定性更大一些,会让人陷入某种思维定势;而“体”一词,则在空间尺度上可大可小,而且更重要的是,“体”在语义上比较容易在“主体”和“客体”之间转换,而“世界”一词则不易做到。

在对应分类上,每个术语词汇其实都是因果相生、虚实结合的,术语之间做到了彼此对应。例如,物理实体一词,其中“物理”原意指自然规律或研究自然规律的物理学科,“实体”则强调其形态是占时空、有质量的;意识人体一词中的“意识”指人脑对大脑内外表象的觉察,是心理活动,而“人体”则是一种实实在在的生物实体,反映出来人是有思想、有行动的高级生物体;数字虚体一词,其中“数字”是以二进制数字构成的纯数理逻辑,“虚体”则与实体对应,代表了平时大家所说的“虚拟”的基本内涵,是一种在数字空间中对实际事物形态进行数字化镜像的映射体(数字孪生)。三体术语之间的内涵与对应关系如表1所示。



图2 三体智能化一模型

在第一次、第二次工业革命时期,机器都是哑设备。数字虚体尚未诞生,只有第一体、第二体相互作用。

一个古老的例子:机器不智能,就需要人去适应机器,把人脑意识中的智能补充进去,否则无法实现较为快捷的生产。因此在早期的生产过程中,人很劳累且缺乏安全保障。机器操作效率高,但是不智能的机器极不安全,例如操作冲床时可能会轧手,这就需要人的手、眼动作高度紧张配合(即人的智能高度参与),才能保证不出工伤事故。但因为人易疲劳,导致早期的机器工伤事故频发。其实这就是一个三体智能的例子。

机器作为产生执行动作的工具,电脑作为计算的工具,原本一直各自独立发展。至本世纪初,二者开始交融,承载了数字虚体的赛博设备开始嵌入物理实体,CPS技术日益成熟。有了计算机的参与,那么系统的智能就提升了。人就可以不用那么操心机器伤人了。现在,在数字技术、传感器技术的作用下,机器的安全性已经大为提高,尤其是第四代认知型机器人可以与人协同。工人完全可以把精力放在工作中去。这还是三体智能的例子。

现代的例子:三体智能认为,软件是最重要的数字化工具,软件定义是智能化基础中的基础,核心中的核心。实体系统运行(人类意识活动)—运行规律化—规律模型化—模型算法化—算法软件化—软件不断优化物质世界和人类行为,这是一个三体互动的基本规律。请看我最新做出的一张PPT图:


用三体智能模型,可以解读非常多的智能现象。限于时间,就先不做进一步的讲解了。

自然物理实体,孕育意识人体,打造数字虚体。三体交汇,认知互动,协同发展,共轭进化。三体交汇的中心就是智能。三个界面不断模糊边界并且扩大范围,最终界面消失,归为一统。

关于数字虚体:

对于我们书中所说的第一体、第二体,大家都身在其中,熟悉至极。作为后起之秀的第三体——数字虚体,近年来飞速崛起,正在迅速地膨胀、互联和聚合。

先说一下数字虚体的定义:

数字虚体是一种用来驱动软硬件设备的高级数理逻辑系统,它能帮助操作者控制、执行、复制或创建各种应用,也可以自我优化和自主发展,最终演化出自我意识,有了自己的数字语言、自己的数字思维、自己的数字化演进规律,与人协作或平行于人类发展。数字虚体也可以简称为“数体”。

大家知道,只要你使用计算机,就必须与计算机上的软件打交道。计算机硬件(以芯片为代表)里面是一堆的门电路(或者叫做“开关组”),通过这些精心设计的、海量的、用高低电平控制通断的“开关组”的开开关管,就在数理层面上实现了二进制的代码0/1。这些开关,都可以被计算机编程语言来驱动和控制。其用途是;要么控制物理设备的状态(例如以可视化的图形、图像方式在专用显示设备上输出计算结果),要么直接控制物理设备的运行动作。以前第一种用途居多,现在正在逐渐增加第二种用途。

最终,就形成了这样的结果:我们给计算机输入不同的指令( 0/1组合),则计算机就会执行不同的功能。这些指令经过芯片内部复杂的门电路开关动作,最终产生一组高低电平的输出。这一组高低电平的输出,就是一组0/1的组合,行成了诸如一个32位的指令00000000110100001010000101011110。

刚才说了,一组一组的0/1组合,可以控制显示设备的状态,即控制计算机屏幕上的每一个像素的颜色和亮度,来精确地显示某种结果(例如CAD软件的三维图形)。

例如,每当我们登录计算机之后,在屏幕上就会有不同的“窗口”,每个窗口都可以为我们打开一个虚拟的、可以无限延伸、连续操作的数字空间。在数字空间中,人们可以用软件创造、编辑、合并、删除、放大、缩小、叠加、存储任何形态的数字化形体(模型),如数字化的曲轴、齿轮、箱体、燃油、飞行器、道路、树木、建筑、乃至人体等,以及定义和描述这些数字化形体的运动学和动力学状态。

刚才说了计算机指令控制显示设备的状态。

如果把某一组计算机控制指令发送到特定的致动器上(如各类电机、继电器等),就可以驱动和控制物理设备,如汽车自动换挡、减速,石化设备的阀门开关,飞机的电传(控制舵面),无人机的飞行姿态控制,机器人的精确动作等等。

人们在计算机诞生的这60多年里,创造和使用了无数的、大大小小数字空间。它们彼此分立,互不归属,形态各异,形成了无数的数字化孤岛,包含了大量的信息碎片。

借助计算机上的数字空间和运行在其中的数字虚体,过去人类能做的事情,很多都可以在计算机上做了,例如渲染一张图片,打印一张乘法口诀表,绘制出现有的机床零件等;很多过去人类只能想一想但是无法去实现的事情,现在也可以在计算机上实现了,例如,计算机模拟地震、核爆,让恐龙复生,创作超人、龙、凤、阿凡达等。几十年来,软件定义机器、软件定义世界,得到了完美的诠释与实践。

数字虚体的面世,某种程度上,改变了我们原本生存的二元世界的原貌,让我们从二元世界,过渡到了三元世界。数字虚体在现代社会的作用极其重要,很多业务活动已经到了没有计算机支持的数字虚体,就无法运行的地步。例如,大家乘坐动车或高铁,在乘客检票进入闸口的一刹那,精确地统计每一个乘客的行程(下车终点或换乘站)、姓名、性别、年龄,过去完全做不到,而现在基本上是人一进入,就已经统计完成了。

数字虚体在资源联接上的优势

十几年来,在飞速发展的互联网特别是移动互联网的打通与“融合”下,数字空间的数量正在大大减少,而体量正在大大增加,这意味着,运行在其中的数字虚体愈来愈强大。未来的数字虚体世界,就是要借助互联网,把所有的数字化孤岛、信息碎片都联接起来,形成一个完整的、无限的、人类(和/或数字智能体)可以任意编辑操作的数字世界,乃至是数字宇宙,让数字虚体健康卓越地繁衍、成长与发展壮大。

数字空间的崛起,取决于计算机软硬件技术的发展,取决于互联网带宽的提升,取决于知识的泛在,取决于使用人群的价值倾向等等,但是,其崛起与传统的资源(如人、财、物)的限制关系正在逐步变弱,特别是与千百年来最大的传统资源限制——土地、海洋、天空的限制,已经是毫不相关,没有什么东西能够阻挡数字空间的延伸与前进。不仅如此,数字空间中的软件的还可以为这一切传统的资源来代言,这正是为什么互联网具有荡平时空障碍的巨大威力,轻易就把过去潜藏在深山老林、边远地区、街巷市井中的难以发现、无人问津的很多宝贵资源,源源不断推送到了世人的面前。

不仅在资源的联接上所向披靡,在对第一体、第二体的数字化定义、描述与记录上,数字虚体具有无可比拟的优势。作者在《三体智能革命》一书写到:这个数字世界是全息的,可以完整地映射物理实体世界,可以完整地记录意识人体世界中的性格、思维、习惯、生活中的一切一切。所有的系统或应用软件、固件等,所有的微信类社交等,所有的“网红”、网店、网络XX等,所有的数字照片、视频等,所有的棋牌类的博弈招数等,所有的产品/过程/工业大数据等……,能够被数字化的一切事物,都运行、活跃、生存在数字虚体之中,形成数字孪生(DT)。

数据在数字虚体中永存

凡是进入到数字虚体中的数据,不管输入了什么样的文字、图形、图像、音乐等等,或者你的对话、电话号码簿、个人隐私信息,基本上都不会被彻底清除掉。这是数字虚体的一个基本特征。因为在数字虚体的不同角落里,不同的服务器上,你的数据还一直存在着,不管是在你自己的客户端,是保留了数据,还是删除了数据。

例如希拉里克林顿,自以为自己已经删除了可能惹麻烦的3万多封邮件,但是在另外一个专用服务器上,所有的数据都在,都可以合法获得。这是一个数据无法真正删除的一个极好的例子。因此,大家在向公共空间提交数据(发邮件,发微信等)的时候,一定要小心谨慎一些。一定记得,你所有发出去的数据,都是删除不了的,都是“永生”的!

说到“永生”,其实在数字虚体世界做到“数字永生”也不难。

即使想在数体空间中重塑一个“你自己”,也可以实现:让所有记载着与“你自己”有关的信息知识的数据,逐渐地汇聚在“你自己”的数字虚体身上,使其像你一样成长,如你一般生活,随你一起工作,伴你一起变老。而数字虚体世界的这个“你自己”的“身体”,也会准确的映射出你的身体状况,毫无偏差。即使当你的物理身体死亡了,你的数字虚体依然存活,甚至还会不断地有与你相关的信息进入数字虚体世界,充实到你的虚体之中,让数字虚体中的你继续生活,继续成长,继续与你的亲朋好友保持顺畅的交流。人类千万年不断追求的长生梦,也许会以这种虚拟的方式得到实现。

数字虚体世界中的0/1空间,是人类的伟大发明,是延伸了第二体生物智能、改造未来的第一体实体智能的人造数字宇宙。它无边无界,无形无态,无限延伸,无穷无尽,但是,第一体、第二体世界却可以在其中有形有态,有痕有迹,有褒有贬,有情有义。第三体充分展示、映射第一体和第二体;归属于第二体的人类可以藉由第三体,对第一体进行更好的驾驭和掌控,打造更好的第三体,同时也更好地认识、继承和捍卫第二体本身。无论是哪一体,都将因为数字虚体的出现以及三体之间的彼此相互作用、借鉴与融合而变得更加美好。


关于CPS概念的解读

关于CPS这个术语,大家都有这么一种感觉,几乎是尽人皆知、但是又一直没有说得很清楚。

本书两位编委,胡虎主编和朱铎先编委,在去年就写了一篇文章,“赛博物理系统:智能制造“炼金术””,考证和追溯了CPS的发展历程;本书编委、中国工业集团信息技术中心宁振波首席顾问在今年也写了一篇文章,“CPS的精义是这样的”,对CPS加以了详细的阐述。在《三体智能革命》书中,我们作者群体又有了更进一步的深入考证与论述。

我们看到的现象是,大约在五、六年前,CPS(中文:赛博物理系统,英文:Cyber-Physical Systems)一词曾经一度在国内学术界流行,但是在出了若干论文之后很快就归于沉寂。2014年伊始又伴随着工业4.0的热潮再度兴起。CPS,可能是截至目前被炒得最热、用得最多、面世最广,但是又是最说不清楚的一个新工业术语了。

先给大家一个故事:

2016年11月24日,奥巴马给一位奶奶戴上了美国自由勋章。和她一同的获得勋章的,还有乔丹、盖茨等大名鼎鼎的人物。

时光要再度回溯到1969年7月。那天,美国宇航局警报四起,险象迭生。场内精英不知所措。人类首次登月失败似成定局。

正是这位老奶奶,当时非常年的的玛格丽特,挽狂澜于既倒,让几乎回不来的登月舱,重新回到了人间。

就是她,这个叫玛格丽特·汉密尔顿的女程序员。一个伟大的程序媛(员)。


今天的玛格丽特


当年的玛格丽特

大家知道玛格丽特是怎么解决了这个危机问题吗?就是在数字虚体空间解决的,就是利用了CPS的早期技术解决的,就是在电磁空间里让软件重新设置后解决的,就是用重新设置的正确的软件程序,正确地控制了登月返回舱。


CPS的定义与内涵

美国国家自然科学基金会(NSF)的定义

2006年美国国家自然科学基金会(NSF)的海伦·吉尔把CPS(赛博物理系统)定义为:

“赛博物理系统是那些由计算内核所集成、监控和/或控制其运行的物理、生物和工程系统。组件在任意级别上联网。计算被深深嵌入到每一个物理组件中,甚至可能进入材料内部。计算内核是一个嵌入式系统,一般需要实时响应并且常常是分布式的。”

这个定义具有高度通用化的普适意义。任何的物理、生物和工程系统的任何组件,都可以嵌入计算内核,并且被计算内涵监控和/或控制其运行。各个组件之间是可以在任意级别上分布式联网,尺度上日益微小化的计算内核甚至可以材料内部。

“3C”的定义

CPS早期的定义是经典的“3C”,即CPS是计算、通信与物理过程的综合,如图1所示。


图1 经典的CPS之“3C”

比较常见的阐述是:“CPS是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统,通过3C(Computation、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作,实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计,可使系统更加可靠、高效、实时协同,具有重要而广泛的应用前景。”(资料来源:百度知道)

“5C”的定义

还有一些类似的“3C”定义:“CPS是在环境感知的基础上,融合计算、通信和控制能力的网络化物理设备系统,通过计算和物理进程相互影响的反馈循环,实现现实世界与虚拟世界的相互协同和交互,以增加或扩展新的功能,提供实时感知、动态控制和信息反馈等服务。”但是,某些学者认为,随着CPS认识的逐步深入,本文认为CPS将由 3C的核心概念逐步向“5C+5Any”的核心概念转换。5C分 别是融合(convergence)、通信(communication)、计算 (computing)、连接(connectivity)、内容(content);5Any分别是 任意时间(any time)、任意地点(any where)、任意服务(any service)、任意网络(any network)和任意对象(any object)。

(资料来源:罗俊海,肖志辉,仲昌平,信息物理系统的发展趋势分析,2012,28(2))

有的学者将“5C”体现在了CPS五个层次上,即:智能感知层(Smart Connection Level)、数据到信息转换层(Data to Information Conversion Level)、网络层(Cyber Level)、认知层(Cognitive Level)、配置层(Configuration Level)。

(资料来源:李杰,工业4.0:以CPS为核心的智能化大数据创值体系,《中国工业评论》第12期)

《三体智能革命》的定义

笔者在《三体智能革命》一书中,把CPS定义为:数字虚体与物理实体相互交汇与融合的系统,如图2所示的三体智能化一模型。


图2 三体智能化一模型

数字虚体是一种用来驱动软硬件设备的高级数理逻辑系统,它能帮助操作者控制、执行、复制或创建各种应用,也可以自我优化和自主发展,最终演化出自我意识,有了自己的数字语言、自己的数字思维、自己的数字化演进规律,与人协作或平行于人类发展。数字虚体也可以简称为“数体”。

笔者在《三体智能革命》一书中鲜明地指出:系统的智能源于数字虚体空间。无数体,不智能,是笔者一再强调的观点。数体可以成为未来数字世界的主体。赛博中的物理场,只是物理实体空间和数字虚体空间之间的桥梁、纽带和转换器。

CPS进化路径——从用无线电信号近距离控制物理设备,到无线通信系统和数字计算相互融合,从传感器、计算和通信系统的融合,到通过移动互联网不限时空来远程控制任意物理设备。如图3所示。


图3 CPS的发展演变路径

CPS正式命名于2006年。此后,美国国家科学基金会(NSF)一直主导着CPS研究。德国人迅速汲取了CPS的技术优势,将其作为一种关键技术纳入到工业4.0体系中,认为CPS是工业4.0的落地与使能技术。可以说,没有CPS,就没有德国的工业4.0。


CPS与两化融合

以国内工业化发展的视角来看,《三体智能革命》作者群体认为,CPS是两化融合长期发展的必然产物。

根据笔者的亲身工作经历,在30多年前计算机辅助设计(CAD)软件刚刚进入中国时,人们期待用CAD技术将已经使用了数百年的工程制图方法与标准纳入到计算机中。工程制图是根据画法几何的基本投影原理,把物理实体准确地表达在图纸上的一种基础技术。由于物理实体是三维的,图纸是二维的,因此就必须找到一套方法和标准来画图,让所有的工程技术人员都能看懂图纸。图4就给出了这种投影关系,即根据笛卡尔的坐标系建立投影面,让一个实体的各个关键要素(点/线/面)能够在不同的投影面上显示出来,然后将其展开到一个平面(二维图纸)上,同时在画法上又是尽量简洁、明了、易懂。还可以利用轴测图等立体的画图方式来表达三维实物。


图4 一个物体的轴测图(左)和三视图(右)

当CAD技术开始成形时,无论国内还是国外业内人士,无一不是最先发现CAD技术可以马上与工程制图相结合,由此,先是二维的图形,继而是三维的线框图形,然后是三维的实体模型,陆续进入了计算机CAD软件,形成了多元的、品牌丰富的二维和三维(2D/3D)CAD软件,同时基于CAD软件发展出来了计算机辅助仿真(CAE)、计算机辅助加工(CAM)等CAX软件。

所有的CAX软件,从基本原理上来说,都是对物理实体(机器/设备等)的广义“仿真”。因为在工业界,人们需要通过软件来模仿和增强人的行为方式,例如,绘图软件最早模仿的就是人在纸面上作画的行为。发展到人机交互技术比较成熟的阶段后,人们开始用CAD软件模仿产品的结构与外观,CAE软件模仿产品在各种物理场情况下的力学性能,CAM软件模仿零部件和夹具在加工过程中的刀轨情况,CAPP软件模仿工艺过程,CAT软件模仿产品的测量/测试过程,OA软件模仿行政事务的管理过程,MES软模仿车间生产的管理过程,用SCM软件模仿企业的供应链管理,用CRM软件模仿企业的销售管理过程,用MRO软件模仿产品的维修过程管理,等等。

当我们在电脑屏幕上看到这样一张机械图时,实际上我们的脑海里已经映射了这样一个模型化、数字化的零件,几乎与物理世界的实体零件一模一样。事实上,数字虚体零件/产品与物理实体零件/产品的结构越来越像(形状精确映射),举止越来越趋同(行为精确映射),流程越来越一致(相互替代),耦合度越来越高(双向精确互操作)等等。

如图5所示,一个航空发动机,其真实的物理产品与数字虚体中的数字产品已经非常相像。借助上百种工程仿真软件,除了可以对发动机的“数字样机”进行运动学、动力学、结构、强度、疲劳、振动、可靠性等各种工况进行仿真之外,还可经由“数字样机”来控制物理样机。而在发动机的物理样机上,人们也可以通过试验得到发动机的真实运转数据,将这些运转数据反馈到“数字样机”中,进行数物两端的分析比较,甚至用其来驱动数字样机。这已经是两化融合的一个比较理想的结果了。


图5 航空发动机的物理产品与数字产品

未来,在每一个物理产品之外,在人们看不见、摸不着的地方,这个物理产品的所有的数字产品,都会以数据的形式,打破了人和企业原有的控制边界,存在于数字虚体之中,流动在互联网之上,飘浮于云雾之间。当每一个零部件实体的背后或上空都隐形笼罩着一个数字虚体的时候,并且可以通过数字虚体来控制物理实体的时候,两化融合真正完成,CPS主导的智能时代,就真正来临了。


CPS的体系架构

在《三体智能革命》一书中,笔者对CPS进行了论述,并给出了CPS的一种典型结构架构,如图6所示。


图6 《三体智能革命》中的CPS体系架构

上图的CPS体系架构,与其他学者提出的架构在大多数方面是一致的,但是有着自己明显的几个独到之处。

第一,笔者深刻地揭示了赛博虚体的关键作用;赛博虚体包含了数字虚体,支撑了数字虚体的高速、高效运行,正是赛博虚体中的各种物理场,如电场/磁场/电磁场(无线电波),成为了实现计算、存储、无线传输、驱动物理设备的关键要素。

第二,感知+计算+通信+联网+控制,五位一体,是各种ICT与控制设备进化、数字化与融合的结果,从用无线电信号近距离控制物理设备,到无线通信系统和数字计算相互融合,从传感器、计算和通信系统的融合,到通过移动互联网不限时空来远程控制任意物理设备。

第三,数字虚体对物理实体形成了日益精确的映射。在数字虚体中,除了其独特的传感、计算、通信、网络、控制数体功能,更具有相对于物理机器的各种要素:如数字化的材料、能量、信息对应于实体材料、物理能量和自然信息,数字机器对应于物理机器,数字运行规则(比特知识)对应于物理运行规则(原子知识),数字虚体行为对应于物理实体行为等等。这实际上是较好地体现了“数字映射”或“数字孪生(DT)”的概念。

第四,在该体系架构中融入了“20字”箴言,即状态感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升。传感器感受到系统外部的各种自然信息并将其转换为数字信息,然后,经过实时计算与分析,在数字运行规则的指导下,给出自主决策,并将这种决策通过数字虚体的控制指令,以物理场(如直连导线中的电流或遥控无线电波)的形式发送给物理实体机器中的致动器,让致动器产生所期待的机器动作,由此而实现精准的执行动作。

第五,软件的主导作用。所谓的数字运行规则,其实就是建立在软件中的算法与知识,即CPS的灵魂,是数字化的人类知识与工业积累的总和,软件和算法以认知的形式体现了人的意识和智慧,最终以智能行为方式实现了对物理实体的精确控制。

笔者在《三体智能革命》一书中,特别写到了实现CPS的基本逻辑:把人的思想提炼为知识和算法,把知识和算法嵌入软件,把软件嵌入硬件,把硬件嵌入物理系统,由此而组成形式多样但逻辑一致的CPS系统:即在C(赛博空间)中运行的数字虚体,通过电磁场和数字指令,驱动致动器,由此而驱动和控制物理实体P(物理空间)。同时,也打造了一个“物理感知→数字计算→数字控制→数字驱动→物理执行”的数据闭环,建立了一套数字运行规则体系,为工业4.0与智能制造的落地创造了条件。


主持人谢谢赵敏先生。现在进入最精彩的活动彩蛋环节,有请我们今晚的“第一位神秘嘉宾--中航工业集团信息技术中心首席顾问、三体智能革命作者宁振波先生”。

宁振波:我是航空工业集团宁振波,很荣幸和大家交流。前面主编胡虎和副主编赵敏已经给大家做了很多交流,讲的好,我非常赞同。我也非常感谢各位读者朋友的信任,来参加我们今天的活动。我们通过近两年的讨论写作的三体智能革命一书,看来得到了大家认可。这里我谈三点感想。

第一点感想呢,中国制造业过去多年精益求精,已经到了转型期,国务院中国制造2025的发布,适逢其时。我们要做的事情就是凝聚民间力量,把理论认识,专业知识,技术应用在企业落地。真正转化为企业的生产力。是我们写书的初衷。

第二,面临着知识爆炸的时代,我们如何作为?我有一个大专家好朋友,一个人辛苦写书,几年后出版,很多知识就过时了!因为没有达到最初的预想效果,他非常遗憾。任何一个人,以一己之力不可能一年出多本书(当然鉴于中国知识产权保护不完善,抄袭的话一年可以出多本书)。我作为从事制造业35年的老兵,对复杂产品研制有着独特的心得,经过和大家研讨甚至争吵,结果就是要有原创,要有中国自己的理论体系,而且要能够指导企业智能制造的落地。这样写书就非常困难了!这就是我们花了近两年时间集九人之力才完成书的原因。

第三就是安筱鹏博士在书中侧记一节给我们总结的动态自组织模型,特别符合我们写书的过程。感触很深。组织就不是一个人,是一小群人。以航空工业为例:世界上第一架飞机没有人知道叫什么?但是大家都知道发明人是莱特兄弟。历史发展到今天,科学,技术,工程,产品都极为复杂;就出现了我们都知道的波音777、787飞机;空客380、350飞机;我们航空工业的人都很少有人知道总设计师是谁?这就是今天的世界。刚好我们书稿的写作也验证了这件事情!合适的人组成合适的团队在合适的时间和空间完成特定的任务,形成众创能力。我就讲这些。谢谢大家的参与。

另外我想说的是:跨界才容易创新,我们创作人员,我年龄最大1958年生,最小的是张驰,1985年生,比我儿子还小。专业行业年龄的跨界,也是一个特点。


主持人:感谢宁总,为《三体智能革命》贡献了集35年行业生涯精髓的智慧。有请第二位“神秘嘉宾”,他就是——信息化百人会执委、三体智能革命学术顾问安筱鹏博士隆重登场。欢迎!

安筱鹏:各位群友好!我是安筱鹏。从2015年6月起,我有幸目睹了《三体智能革命》从创意发起、主题凝练、研究撰写、修改完善、编辑出版的全过程。作为一个本书创作过程的见证者、亲历者和最早一批的读者,有两点深切体会:

一是从创作内容上看,《三体智能革命》力图构建一个认识和观察智能社会的坐标系,它从技术产业发展演进的某个历史断面出发,用普通读者能够理解的方式厘清那些关于智能演变的脉络,它自成体系的框架、逻辑和内容处处闪耀着原创性的智慧光芒,引领我们探索未知的智能世界及其未来走向。这是一群怀揣理想主义情怀的草根研究人员以自组织的方式,对一个涉及经济社会全面转型的重大命题的系统性思考,这一思考是独立的、深刻的、前瞻性的,也是富有创建性的。

二是从创作方式上看,《三体智能革命》是一群理想主义者自我赋能的产物。据我所知,《三体智能革命》的9作者中的绝大多数在一年前还从未谋面,是网络把这一群对智能制造、智能科技、智能社会有着共同研究兴趣的专业人士聚在一起,聚拢在一个自发建起的虚拟研究交流平台上。在整个过程中,创作是痛苦的,也是艰辛的,尤其是当要重新构建自己的一套解释体系,当用自己不太擅长的表达方式去完成这项工作时,当版本迭代频率不断加快的时候,这种创作是一种煎熬,是对创作者身心的一种考验。

而更为重要的,这项研究工作不是组织的安排,没有人会付报酬,没有人来检查、督促,也没有领导鼓励支持,研究过程是一个自组织过程。研究过程有探讨、有争吵、有启发、有欣赏,他们创作的唯一动力来自内心的志趣,在一个共同信念指引下完成了自我赋能,他们构造了一种创作讨论文化,这种文化的精髓就是在痛苦艰辛的创作中寻求并享受一种成就感,为了享受这种文化,他们愿意付出、分享、参与共创,他们自我激励、自我驱动、自我督促。

在我看来《三体智能革命》创作、出版过程是与众不同的,它最大的不同是以“智能”的方式“生产”的,它诞生的过程生动地阐释了知识产品创造过程如何“走向智能”,这种方式的核心是“自组织”,这是人类迈向智能社会新的组织形态。《三体》创作过程本身就是对“智能”最好的阐释。

谢谢大家!


主持人谢谢神秘嘉宾安博士的感言。作为本书学术顾问,也是本书的观察者、见证者,从一个独特的角度去横看这边书的创作过程、人员组织与自组织方式,给我们耳目一新的感觉。


(网友提问异常踊跃,将与其后收集的问题统一作答,后续发布)


敬请移步  《三体智能革命》:激荡第四次浪潮——朋友圈万人直播图书发布会实录(上)


参与直播的微信群

主群《三体智能革命》雅读汇、走向智能论坛读书汇、工业4.0俱乐部工业大数据群

(排名不分先后)同步直播群:工业4.0俱乐部智能制造群、工业4.0俱乐部深圳群、中国制造IM China、智能科技创新交流群、精益自主研协会群(01群、03群、04群)、工业4.0读书会上海群、IT高管读书会群(一群、二群以及线上读书分享群)、人工智能高峰论坛群、工业4.0与互联网+俱乐部、创新智造中国2025群、创新智造中国2025二群、清华大学先进制造同学会、清华大学先进制造同学会2群、中国《现代物流》杂志群、IINHA智能工业南华会专业群、企业管理万宇群、极创者创新创业中心工作群,技术创新与发明原理群,常州TRIZ中级班群,常州高校TRIZ教师培训班群,重庆创新方法群,智造家-智能课堂CPS社群、工业4.0商业共同体主群、工业4.0商业共同体浙江群、工业4.0商业共同体北京群、工业4.0商业共同体青岛群、建功兄弟群、研究生-印机检测与创新设计、研究生-机械检测与创新设计、全国创新教育名校联盟、2015创新方法培训班、2016省创新方法培训班、重大仪器创新培训、山西创新方法软件应用、西南精益智造联盟、中国智能制造百人会年会、工业互联网行业交流群、慧玩创新知本家俱乐部、山西装备制造之家群、众造工场群、2016供应链优化群、2016精细管理与现场改善群、卓越绩效模式培训群、企业制造成本控制群、拓智精益研讨会、架构师高级群、和系工业4.0&工业机器人交流群、智友会(01群、02群、03群)、国家纺织商会工业4.0中心群、新知荟跨界知识学习群、女先生私董会、西安交大饮水思源校友群等等。


《三体智能革命》图书简介

《三体智能革命》是第一本旨在反映智能科技革命成果、预测新工业革命趋势、探讨智能社会基本原理的未来学著作,也是第一本帮助中国改革者、创业者提高科学素养与成功率的创新方法指导类图书。

本书首次将物理世界、生命世界与数字世界的智能现象开展“打通”研究,提出了三体智能模型、人造智能、数字虚体、认知引擎等新理念,介绍了智能研发、智能设计、智能制造等新成果,揭示了互联网+诱发创新、三体化一走向智能等新趋势。


走向智能论坛简介

智能化中国首个综合创新类智库

非官方、非营利性科技与产业类智库,专注于工业智能、数字智能、智能机器人、城市智能、商业智能等一切智能化创新现象的高端产学研跨界研究平台。


声  明

本次活动由走向智能论坛联合多个社群共同发起,本文部分内容参考新书《三体智能革命》(胡虎、赵敏、宁振波、郭朝晖、陈志成、朱铎先、颜强、张驰、苏明灯著),文章版权归原作者。本文授权《走向智能论坛》微信原创首发。欢迎原文原版转载,并注明原作者姓名以及“来源:《走向智能论坛》微信订阅号”



 




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