赵敏ღ◈★、宁振波ღ◈★、郭朝晖是走向智能研究院资深专家ღ◈★，《三体智能革命》编委会中三位重要作者ღ◈★。他们从去年5月起多次参加了中国工程院主持的“中国智能制造发展战略研究报告”的研讨ღ◈★、评审与修订工作ღ◈★，对该报告的形成过程ღ◈★、研究主旨和详细内容有比较深入的了解和心得ღ◈★。
赵敏ღ◈★、宁振波ღ◈★、郭朝晖是走向智能研究院资深专家ღ◈★，《三体智能革命》编委会中三位重要作者ღ◈★。他们从去年5月起多次参加了中国工程院主持的“中国智能制造发展战略研究报告”的研讨ღ◈★、评审与修订工作ღ◈★，对该报告的形成过程ღ◈★、研究主旨和详细内容有比较深入的了解和心得ღ◈★。
这是三位资深专家第二次联袂撰文解读该报告ღ◈★，以三体模型的视角阐述他们对智能制造以及三个范式的深刻认识ღ◈★。内容非常丰富ღ◈★，视角比较独到ღ◈★，值得认线日ღ◈★，中国工程院周济院长在南京“世界智能制造大会”上发表了题为《关于中国智能制造发展战略的思考》的报告ღ◈★，今年1月周院长在工程院再次做了题为《新一代智能制造--新一轮工业革命的核心驱动力》的更详细同主旨报告ღ◈★，系统阐述了我国发展智能制造的战略ღ◈★，提出了智能制造三个范式（图1）ღ◈★，引发了社会上极大关注和热烈反响ღ◈★。鉴于“走向智能研究院”的“《三体智能革命》写作组”曾多次受邀参与该报告多个版本讨论ღ◈★，笔者三人的部分观点和建议也纳入了该报告中ღ◈★，业界朋友提出ღ◈★，希望笔者能够给出一些对该报告的解读以及更详细的第三方观点ღ◈★。
在上月写过一篇解读文章的基础上ღ◈★，笔者尝试在本文中ღ◈★，以“三体智能模型”基本视角ღ◈★，对智能和智能化做一个多角度ღ◈★、多阶段的梳理ღ◈★，试图探讨智能的要义以及人造系统走向“智能化”的演变过程ღ◈★，加深对智能制造发展战略中的“智能化”的理解ღ◈★，同时对中国工程院提出的智能制造三个范式给出了进一步的解读与优化建议ღ◈★。关于什么是智能或智能的本质ღ◈★，很多文章ღ◈★、专着都做过论述ღ◈★。有的从生命的角度去理解ღ◈★，有的从控制论的角度去理解ღ◈★，有的从人工智能的角度去理解ღ◈★。但是ღ◈★，目前尚无对智能的共识性的理解ღ◈★，也没有形成统一的定义ღ◈★。既然是以“三体智能模型”来解读智能制造的三个范式ღ◈★，那么笔者首先简介《三体智能革命》的若干基本概念ღ◈★。《三体智能革命》是第一本旨在反映智能科技革命成果ღ◈★、预测新工业革命趋势ღ◈★、探讨智能社会基本原理的未来学着作ღ◈★。该书首次将物理世界ღ◈★、生命世界与数字世界的智能现象开展“打通”研究凯发k8真人ღ◈★，提出了三体智能模型物理实体ღ◈★、意识人体ღ◈★、数字虚体ღ◈★，介绍了智能研发ღ◈★、智能设计ღ◈★、智能制造等新成果ღ◈★，揭示了“互联网+”诱发创新ღ◈★、三体化一走向智能等新趋势ღ◈★，并在2015年就正式提出了“人类社会必将走向智能社会”的重大判断ღ◈★。该判断与“十九大”报告上的判断完全一致ღ◈★。三体智能模型如图2所示ღ◈★。
在图1中ღ◈★，物理实体是自然界物质以及基于物理实体材料而构建的人造系统ღ◈★；意识人体是包括了“人体”ღ◈★、“人脑”和人脑中的“意识”的生物系统ღ◈★，是“社会人”的统称ღ◈★；数字虚体是存在于电脑和网络设备之中的用来驱动软硬件设备的高级数理逻辑系统ღ◈★，是人类智能的承载与延伸ღ◈★。三体交汇融合后产生了三个界面ღ◈★：物理实体-意识人体系统PCS（Physical-Conscious Systems）界面ღ◈★；物理实体可以简称物或P（Physical）ღ◈★；意识人体简称人或C或Hღ◈★，如笼统强调人则用H（Human）ღ◈★，如强调意识则用C（Conscious）ღ◈★，笔者倾向于使用C（Conscious）ღ◈★；数字虚体简称为数或C（Cyber）ღ◈★。尽管在这里有两个简称都是Cღ◈★，但是其含义完全不同ღ◈★。《三体智能革命》在书的开篇对智能做了高度概括ღ◈★：智能本质是一切生命系统对自然规律的感应ღ◈★、认知与运用ღ◈★。这是一种最大限度覆盖了各种智能现象的广义定义ღ◈★。作者提出的生命系统ღ◈★，泛指包括地球上和宇宙间的一切具有生命周期的事物ღ◈★，实际上就是高度抽象概括的三类“体”ღ◈★，即自然界中的一切物理实体ღ◈★、生物界有着充分自由意识的人体和由人借助计算机技术所创建的数字虚体ღ◈★。笔者三年前写书时就试图把智能的含义说得通俗一些ღ◈★：按照人所期望的“场景”ღ◈★、以符合自然规律的方式来实现人造系统的功能ღ◈★，让功能价值最大化ღ◈★。书中以通俗话语写到ღ◈★：人造系统的功能是“遂人愿ღ◈★，知人意”ღ◈★，即希望功能发生时就一定发生ღ◈★，不希望发生时就保持原状ღ◈★。这种通俗的智能释义ღ◈★，与“自动化”有很大的不同ღ◈★。所谓自动化是指系统一旦启动ღ◈★，就会按照既定的程序一直执行下去ღ◈★，直到程序走完而结束ღ◈★，期间并不会根据外部条件的变化（即不同的场景）而做出超出规定程序步骤的自主选择ღ◈★。而智能化是系统会根据外部条件（场景）的变化（不确定性）而自动做出最恰当选择ღ◈★，这种选择使得系统能够在正确的时间ღ◈★、以正确的方式ღ◈★、发出正确的动作ღ◈★、获得正确的结果（即精准执行）ღ◈★，以实现最大化的功能价值ღ◈★。有了以上研究结论后ღ◈★，笔者又发现J. S. Albus和A. M. Meystel在2001年他们合着的《智能系统ღ◈★：架构ღ◈★，设计ღ◈★，控制》一书中写到ღ◈★：“我们将智能定义为系统在不确定环境中恰当行为的能力ღ◈★，这里恰当行为是指最大限度地获得系统目标成功的可能性ღ◈★。” 更早还有人说过ღ◈★：“智能是在一个巨大的搜索空间中迅速找到较优解的能力ღ◈★。”其实ღ◈★，巨大的搜索空间（很多歧路）就意味着高度的不确定性ღ◈★，迅速找到就意味着“最大限度地获得系统目标成功的可能性”ღ◈★，较优解意味着“给定场景“的最大化功能价值ღ◈★。由此可见ღ◈★，国际上不少研究智能的专家ღ◈★，在不同的时代和专业中ღ◈★，以殊途同归的方式ღ◈★，给出了基本一致的结论ღ◈★。习近平主席也曾经睿智地阐述过智能的本质ღ◈★：“让信息多跑路ღ◈★、让群众少跑腿ღ◈★。” 笔者把这段话借鉴到智能系统的特征上ღ◈★，可以引申解读为ღ◈★：数据多跑路（人少跑腿）ღ◈★、计算机多动脑（人少动脑）ღ◈★、机器多干活（人少干活）天生赢家一触即发ღ◈★，ღ◈★，相当于在巨大的搜索空间中按照人的意愿优化匹配资源ღ◈★，快速获得最优解而背后的驱动力是业务复杂ღ◈★、时间紧迫ღ◈★、劳动力成本上升ღ◈★，导致上述三个特征的价值呈数量级增加ღ◈★。智能制造就是在考虑技术和经济可行性的前提下ღ◈★，让机器把人做的事做了ღ◈★，并做得比人更好ღ◈★，甚至把人“想不到ღ◈★、做不到”的事情也都做到做好ღ◈★，真正给企业和社会带来价值ღ◈★。系统的智能程度ღ◈★，与系统的“自主选择”（或适应/搜索）能力有关ღ◈★，系统可以自主选择的场景越多ღ◈★，其适应外部条件变化（不确定性）的能力就越强ღ◈★，智能化水平就越高ღ◈★。1948年ღ◈★，诺伯特维纳（Norbert Wiener）创立了《控制论ღ◈★：动物与机器中的控制与通讯》（Cybernetics: Control and communication in the animal and the machine）ღ◈★。维纳认为ღ◈★，无论是人造系统还是生物系统ღ◈★，其基本逻辑和思想是一致的ღ◈★，即“人是一个控制和通讯的系统ღ◈★，自动机器也是一个控制和通讯的系统ღ◈★。Cybernetics含义丰富ღ◈★，具有控制ღ◈★、反馈ღ◈★、通信ღ◈★、人机交互等多重含义ღ◈★，译成中文时曾经有人建议翻译为“机械大脑论”ღ◈★。后来几经讨论和折衷ღ◈★，取其丰富的含义之一ღ◈★，翻译为“控制论”ღ◈★。维纳最初的想法ღ◈★，是着眼于人（动物）与机器机制的差异ღ◈★。他发现人（动物）的能耐是主动感知和适应外部的变化ღ◈★。首先要获得外部发生状态变化的信息ღ◈★，然后根据所获得的信息做出相应的动作ღ◈★，并在执行过程中不断调整优化动作ღ◈★。控制论强调一个系统的控制主要在于这个系统的内部ღ◈★。面对不确定的外部环境ღ◈★，通过学习而主动适应变化ღ◈★，不断自我修正ღ◈★，建立控制机制ღ◈★，通过信息的传递ღ◈★、变换和反馈作用ღ◈★，把感知ღ◈★、决策和执行统一起来ღ◈★，使系统能自动按照预定甚至是不断变化的场景和程序运行ღ◈★，最终达到最优目标ღ◈★。这个过程用任何技术实现都可以ღ◈★。在《三体智能革命》书中ღ◈★，作者以非常简明的“20字箴言”ღ◈★，描述了一个智能系统所具备的五个基本特征ღ◈★：状态感知ღ◈★、实时分析ღ◈★、自主决策ღ◈★、精准执行今日刚开传奇ღ◈★、学习提升ღ◈★。判断这些特征的对象可以是物理实体ღ◈★、意识人体和数字虚体ღ◈★，这是对维纳控制论观点的继承和发展ღ◈★。具备“状态感知ღ◈★、效应决策ღ◈★、即刻执行” 三个特征的是初级智能系统ღ◈★；具备前四个特征的是“恒定智能系统”ღ◈★；具备所有五个特征的人造系统是高度智能凯发k8真人ღ◈★、有一定认知能力的“开放智能系统”ღ◈★，换言之系统具备了人工智能ღ◈★。这个可以用任何技术实现的“感知-分析-决策-执行”的闭环控制过程ღ◈★，是一个典型的“智能环”ღ◈★。如图3所示ღ◈★。
智能系统ღ◈★，没有那么神秘ღ◈★，只要满足以上三个特征并且能形成智能环的系统ღ◈★，就是初级智能系统了ღ◈★。初级智能系统早在工业革命初期就出现了ღ◈★，并不需要数字化技术ღ◈★。即使是物理实体ღ◈★，诸如自然界的石ღ◈★、木ღ◈★、山ღ◈★、水等生态系统ღ◈★，乃至一个星球ღ◈★，它们都可以在科学现象/效应的支配下ღ◈★，遵循自然规律ღ◈★，感应外界信息ღ◈★，交换物质能量ღ◈★，有序耗散运行ღ◈★。因此ღ◈★，物理实体系统也可以定义为是一种原始智能系统k8凯发国际登录ღ◈★。物理实体所形成的实体智能是万万不可忽略的ღ◈★。当人们在今天深入研究智能现象ღ◈★、言谈话语不离智能时ღ◈★，绝对不应该忘记已经在工业界应用百年ღ◈★、今天仍然在蓬勃发展的实体智能（也称工业智能）ღ◈★。实体智能以科学效应的方式体现出来ღ◈★。科学效应（也称科学现象）是几何效应ღ◈★、物理效应ღ◈★、化学效应ღ◈★、生物效应的统称ღ◈★，是不同物质属性之间的相互作用结果ღ◈★，是自然界的客观规律ღ◈★。恩格斯在《自然辩证法》一书指出ღ◈★：“相互作用是事物的真正的终极原因ღ◈★。”
瓦特在第一次工业革命时期发明的蒸汽机转速调节器中就利用了离心力和重力这两个物理效应ღ◈★，当蒸汽机转速增加时ღ◈★，离心力让飞球克服重力升高ღ◈★，带动气阀开口减小ღ◈★，蒸汽机转速随之降低ღ◈★；反之ღ◈★，蒸汽机转速降低时ღ◈★，重力让飞球下降使得气阀开口变大ღ◈★、蒸汽机的转速便随之提升ღ◈★。依靠这样的反馈机制ღ◈★，蒸汽机转速就能保持基本恒定ღ◈★。如图5所示ღ◈★。
新材料代表着实体智能的发展方向ღ◈★。近十年来ღ◈★，智能材料获得了工业界的高度重视ღ◈★。例如智能纤维是指能够感知外界环境（机械ღ◈★、热ღ◈★、化学ღ◈★、光ღ◈★、湿度ღ◈★、电磁等）或内部状态所发生的变化ღ◈★，并能做出响应的新型纤维ღ◈★。韩国首尔大学开发的具有很大伸缩性的人造智能皮肤ღ◈★，用超薄膜聚酰亚胺（PI）和单晶硅纳米透明材料制成ღ◈★，内置可感知温度ღ◈★、湿度ღ◈★、压力ღ◈★、变形等触觉的装置ღ◈★，以及为皮肤加热的纳米发热体ღ◈★。这些智能材料都应用了某种科学效应ღ◈★，在行为上符合初级智能系统基本定义ღ◈★：状态感知ღ◈★、效应决策ღ◈★、即刻执行ღ◈★。这样的自动化调节机构完全替代了过去由人来做甚至人做不到的随时调节工作ღ◈★，遂人愿ღ◈★，知人意ღ◈★，根据特定的场景自动实现设定的功能ღ◈★。物理实体之间的相互作用是工业界常态ღ◈★。形形色色物理实体（特别是新材料）的组合构成了无数的制造装备与产品ღ◈★。绝大部分产品在执行器实现功能时ღ◈★，都是由实体智能完成ღ◈★。人类在几十万年不断的劳动进化过程中ღ◈★，在对自然界持续的认知过程中ღ◈★，已经发展出了发达的大脑ღ◈★，具有了与生俱来的智能ღ◈★，处于了地球生物链的顶端ღ◈★。我们把人所具有的智能叫作人类智能（人类智能是生物智能的杰出代表）ღ◈★。现在人们所说的机器智能ღ◈★，其实都是用人造系统对人类智能的模仿ღ◈★、拓展和超越ღ◈★。人用五官感知外界信息ღ◈★，用生物本能对外界刺激做出下意识甚至是无意识反应ღ◈★，或者用大脑做出有意识思考ღ◈★，并指挥人的肢体发出恰当的动作来实现各种操作与控制行为ღ◈★。如图6所示ღ◈★。
意识人体之间的相互作用是社会常态ღ◈★，决定了人类生活的基本内容ღ◈★。人与人的互动与协作构成了组织ღ◈★、圈子与人际关系ღ◈★。思维的碰撞可以产生无数的思想火花ღ◈★。基于二进制的电子管计算机拉开了机器以比特处理数据的序幕ღ◈★，打破了由人进行计算ღ◈★、处理数据时所遇到的瓶颈ღ◈★，让人类跨入了电子计算机时代ღ◈★。随后晶体管集成电路替代了电子管ღ◈★，进而发展到微处理器ღ◈★，让芯片以摩尔定律的规律飞速提高计算机运算能力ღ◈★，数字虚体世界开始爆炸性扩张ღ◈★。数字虚体由计算机软件ღ◈★、硬件和网络组成ღ◈★，天生就具有数体智能（也称计算智能）ღ◈★。电脑通过键盘ღ◈★、鼠标ღ◈★、摄像头ღ◈★、麦克风等外设进行状态感知和数据采集ღ◈★，并传送到电脑处理器中ღ◈★；电脑对输入的信号ღ◈★、语音ღ◈★、图像ღ◈★、文字等进行实时分析和加工筛选ღ◈★；根据分析结果来自主决策ღ◈★，决定数据的取舍以及是否进行相应的其他处理ღ◈★；如果需要进行进一步处理则电脑下达指令ღ◈★，自动地精准执行相关命令ღ◈★，如存储数据ღ◈★、抓拍图像或者反馈控制摄像头的角度等ღ◈★；电脑在初级阶段主要计算和存储数据ღ◈★，在智能计算阶段ღ◈★，电脑每次可以自动选择存储和学习历史数据ღ◈★，经过分析后形成知识体系和相应的判断性结论ღ◈★。如图7所示ღ◈★。
数字虚体之间的相互作用是赛博空间（或数字世界）常态ღ◈★。计算机软件ღ◈★、硬件和网络之间的互动构成了数亿条代码写成的大型软件ღ◈★、工业互联网平台ღ◈★、工业云等复杂而庞大的数字世界ღ◈★。数体智能是实现智能制造第一范式“数字化制造范式”的技术要素ღ◈★。其发展演进后的高级状态ღ◈★，是在特定算法的支持下ღ◈★，逐步演进到人工智能ღ◈★。从前面图示中所展示的实体智能ღ◈★、生物智能和数体智能ღ◈★，在系统逻辑上是一致的ღ◈★，在“算法”上是类似的ღ◈★。实体智能成就了传统制造和现代制造ღ◈★，即使发展到了智能化的今天ღ◈★，在实体智能方面仍然有无数的技术难题需要攻克ღ◈★，各种新材料ღ◈★、超材料ღ◈★、智能材料就是发展方向ღ◈★，实体智能虽然广泛应用ღ◈★，但是往往呈现出高度的“刚性”并伴随一定的“不精确性”（例如变色镜片的变色时间）ღ◈★；在生物智能方面人与动物各有千秋ღ◈★，但是人具有独特的智慧ღ◈★；而数体智能因为算法ღ◈★、算力的改进现在异军突起ღ◈★，具有学习能力的人工智能ღ◈★，在单点上正在追赶和超越人类智能ღ◈★。数体智能与其他“体”的智能的交互与融合ღ◈★，将形成更先进和复杂的新一代人工智能ღ◈★。人类智慧的来源也就是在人类劳动中产生ღ◈★。在刀耕火种的时代ღ◈★，人们就知道了用“石头相互碰撞来点火”凯发天生赢家一触即发ღ◈★，即意识人体学会并指导了物理实体之间的相互作用ღ◈★。人在不断学习自然ღ◈★、改造自然ღ◈★、创造或优化更好的“产品”和自身生存环境ღ◈★。可以说ღ◈★，人类的发展史就是意识人体对物理实体的认知ღ◈★、开发ღ◈★、创新改造的历史ღ◈★。如图8所示ღ◈★。
意识人体不仅通过体力和脑力劳动创新优化物理实体ღ◈★，同时人在学习领悟大自然的过程中ღ◈★，还在两体交汇中产生了非实体“产品”知识ღ◈★。知识积累于人脑ღ◈★，形成了人的智能（“人智”）ღ◈★，同时ღ◈★，人也把知识固化在了自己创造的物理实体产品上ღ◈★，例如一只6000年前的彩陶罐ღ◈★，隐含固化了诸多当时的制作知识ღ◈★。人脑中的知识和固化在产品上的知识是隐性知识ღ◈★，而以图文形式记录在某种介质（往往纸介质）上的知识是显性知识ღ◈★。在物理实体机器时代ღ◈★，是显性知识不断发展的时代ღ◈★。人类制造蒸汽机的秘方在200年前就见诸文字了ღ◈★，大量的工程图纸ღ◈★、设计与使用说明书和培训教材成为各种显性知识的载体ღ◈★。越来越先进的机器所形成的“机力”不断替代人力ღ◈★。钟义信教授在他的文章“信息转换原理: 信息ღ◈★、知识ღ◈★、智能的一体化理论”中指出ღ◈★：“因为知识的外部生态规律就是智能的生成机制ღ◈★，阐明知识的生态学规律不仅对认识知识本身的发展规律具有重要指导意义ღ◈★；而且对认识智能的生长规律具有决定性的贡献ღ◈★。”该观点说明ღ◈★，知识与智能有着密切关系ღ◈★，基于知识实现智能ღ◈★，没有知识就没有智能ღ◈★。无论是人脑中的和固化在产品上的隐性知识ღ◈★，还是写在纸面上的显性知识ღ◈★，因为知识载体的不易传播性ღ◈★，受到了时空的严重限制ღ◈★。这种两体作用模式属于典型的“人体/人脑在回路”即实现系统控制的智能环ღ◈★，人体ღ◈★、人脑和物理设备一直是作为主要的系统要素而存在ღ◈★。但在比例上ღ◈★，人力不断减少凯发,凯发k8,K8ღ◈★，ღ◈★，“机力”不断增加ღ◈★。推进智能化的目标之一ღ◈★，是让人与计算机的交互更加方便准确ღ◈★。意识人体与数字虚体的交互方式有软件中介ღ◈★、脑机接口凯发k8真人ღ◈★、芯片植入和行为感知等多种方式ღ◈★。软件中介让“人智”以软件形式转化为“机智”ღ◈★。显性知识是机器智能的主要来源ღ◈★。将意识人体的隐性知识显性化ღ◈★，把知识嵌入软件ღ◈★，再把软件嵌入硬件ღ◈★，由此而让一个数字虚体具有人类思考推理的知识ღ◈★。脑机接口近年来ღ◈★，利用数字化赛博系统提取人的大脑意识信息（脑电波）来进行可视化观察的试验层出不穷ღ◈★，意识通过数字系统来控制物理实体已经实验成功ღ◈★。脑机接口ღ◈★、机脑接口ღ◈★、脑脑接口的技术都已经有了比较成熟的实验结果ღ◈★。芯片植入芯片植入人脑是一种侵入式的连接方式ღ◈★，已有成功先例ღ◈★。未来ღ◈★，植入人脑的超级芯片可以实现人脑意识之间的脑际互联网ღ◈★。行为感知人的动作表征了意识ღ◈★。通过各种传感器ღ◈★，来捕捉人的语言ღ◈★、面部表情ღ◈★、肢体动作等信息而把人的意识转变成数字化信息ღ◈★，进入到数字虚体来处理ღ◈★。例如微信可以看作是行为感知和软件中介的结合体ღ◈★，通过语音或触屏输入转换成文字ღ◈★，随时ღ◈★、随地把人的意识以比特化知识的形式传播给任何人ღ◈★。
由于“人脑在回路”ღ◈★，而人脑的思考机制一直没有被彻底揭示ღ◈★，因此脑科学一直是科学界重点研究但是难以突破的领域ღ◈★。该种两体作用的结果是ღ◈★：意识人体中的隐性知识不断被显性化ღ◈★，而显性化的知识成为了系统智能的关键要素ღ◈★，即“人智”（从人脑中提炼出来的知识ღ◈★、规则和算法）不断进入数字虚体ღ◈★，转化为“机智”（电脑ღ◈★、机器等人造系统的智能）ღ◈★，“机智”改变了知识发生学ღ◈★，形成了强大的硅基知识生产力ღ◈★。数字虚体与物理实体的交互融合形成了CPS（赛博物理系统）ღ◈★。CPS的面世具有里程碑意义ღ◈★。因为从上个世纪90年代初到本世纪初ღ◈★，日本的第五代计算机项目和“IMS（智能制造系统）”项目失败ღ◈★，人工智能陷入第二次低谷ღ◈★。人们开始寻求一种新的科技手段来构建智能系统ღ◈★。于是在2006年ღ◈★，海伦吉尔提出了CPS的构想ღ◈★，并且随后得到了德国等工业国家的响应凯发k8真人ღ◈★。CPS是工业4.0ღ◈★、智能制造ღ◈★、工业互联网等落地的“最大公约数”和关键使能技术ღ◈★，甚至可以说ღ◈★，未来世界的形式是CPSღ◈★。《三体智能革命》的研究成果显示ღ◈★，“20字箴言”很好地表达了CPS基本内涵ღ◈★，已经成为工信部电标院发布的《CPS白皮书》中的一个主要观点ღ◈★。从常理和表面上来理解CPS是一种典型的两体相互作用ღ◈★，但是实际上ღ◈★，由于经过优化筛选的显性知识不断积累ღ◈★，“人智”不断以知识的形式转化到人造系统中形成“机智”ღ◈★，在比例上ღ◈★，“机智”日益增多ღ◈★，其结果是人脑逐渐从系统回路中撤出ღ◈★，最终不在系统回路中出现ღ◈★，但是“人智”仍然以软件的形式驻留在人造系统中ღ◈★，一直在系统回路中作为知识引擎来驱动智能系统（如智能制造）的实现ღ◈★。CPS智能如图10所示ღ◈★。
在意识人体对CPS影响的判断上ღ◈★，中国人的理解已经超越了美国ღ◈★、德国对CPS的理解ღ◈★。笔者认为ღ◈★，即使人脑离开系统回路ღ◈★，但是人会以更合理的分工方式专业从事知识生产ღ◈★，未来“人智”会源源不断进入数字虚体而促成越来越多的“机智”产生ღ◈★。貌似两体融合的CPSღ◈★，实质上还是一种三体融合的结果ღ◈★。可以认为ღ◈★，人的影响力从未离开CPSღ◈★，并且一直牢牢地主导着CPS的形成与发展ღ◈★。“人智”是智能制造的主导（该观点与中国工程院的HCPS内涵基本一致）ღ◈★。CPS是构建 “智巧化制造（Smart Manufacturing - SM）”的核心技术ღ◈★，德国工业4.0组件参考架构模型（RAMI 4.0）给出的CPS基本结构由物理层ღ◈★、集成层ღ◈★、通信层ღ◈★、信息层ღ◈★、功能层组成ღ◈★，核心技术是数字化ღ◈★、网络化技术ღ◈★。RAMI 4.0详述了管理壳是一种包含了通讯层ღ◈★、信息层ღ◈★、功能层内容的“承上启下”的软件ღ◈★，是一种兼容工业4.0标准的数字虚体ღ◈★。当一个物理实体设备作为“物件”加上管理壳之后ღ◈★，就形成了CPS（工业4.0组件或由此组成的更大的管理区块）ღ◈★，恰好与三体智能模型中指出的物理实体与数字虚体的两体作用完全对应ღ◈★。如图11所示ღ◈★。
软件是数字虚体的重要载体ღ◈★。软件在硬件许可的范围内ღ◈★，可以定义很多新规则和新事物ღ◈★。而“人智”恰恰就是以数字化知识的形式驻留在软件中ღ◈★，定义了软件的推理与判断规则ღ◈★。以管理壳软件的形式实现“人智在回路”ღ◈★，是CPS的主要特点之一ღ◈★。物理实体中的形ღ◈★、态ღ◈★、质ღ◈★、色等信息ღ◈★，不断进入到赛博空间成为数字虚体ღ◈★，而数字虚体也以软件的方式进入到物理实体ღ◈★，形成“数字孪生”ღ◈★，形成全球化的CPS网络（工业互联网/工业物联网）ღ◈★。在互联ღ◈★、互通ღ◈★、互操作的基础上ღ◈★，物理端有越来越多的“以P融C”ღ◈★，而在数字端有越来越多的“以C测P”ღ◈★、“以C控P”ღ◈★，从而实现精准控制ღ◈★。三体交汇融合是一个非常复杂的“系统的系统”ღ◈★，根据每一体所占比例的不同ღ◈★，而具有无穷多的复杂应用场景ღ◈★，当然也有无限多的创新可能性ღ◈★。其基本的模式如图12所示ღ◈★。
目前第三次工业革命的绝大多数场景ღ◈★，都是三体交汇的结果ღ◈★，即在一个企业的产品研发ღ◈★、制造ღ◈★、服务等不同的业务场景中ღ◈★，物理实体ღ◈★、意识人体ღ◈★、数字虚体都参与其中ღ◈★，系统要素之多ღ◈★，彼此交汇之频繁ღ◈★，细节情况之复杂ღ◈★，不确定性之高ღ◈★，都超出了人们的想象ღ◈★。很多的场景已经是人力所不能及ღ◈★。因此在管理上形成了具大的挑战ღ◈★。前文已经述及ღ◈★，智能就是要把人“想不到ღ◈★、做不到”的事情做到做好ღ◈★。例如面对高铁站熙熙攘攘的进站人流ღ◈★，数字闸机发挥着巨大的分析ღ◈★、统计和控制作用ღ◈★。在一两秒之内ღ◈★，乘客就可以刷票进站ღ◈★，与此同时ღ◈★，关于乘客的所有信息（起始/终点ღ◈★、身份ღ◈★、车次ღ◈★、总人数等）就在乘客进站瞬间由数字闸机中的数字虚体统计完成ღ◈★。这在过去的人工手动检票时代是不可能完成的工作ღ◈★。而数体智能让过去的不可能变成了可能ღ◈★，人体ღ◈★、人脑都可以退出“检票”这个业务活动的系统回路ღ◈★。在该系统中ღ◈★，CPS智能驱动了系统的运行ღ◈★。更先进的三体融合的设备例子是自动驾驶汽车ღ◈★。不少品牌的汽车已经在绝大多数情况下实现了有人监管的自动驾驶ღ◈★，甚至个别实现了无人驾驶ღ◈★。人体ღ◈★、人脑已经逐步退出了“驾驶员”的位置ღ◈★，而“人智”登堂入室ღ◈★，以悄然无形的方式ღ◈★，替代驾驶员来驾车前行ღ◈★。在自动驾驶系统中ღ◈★，是更先进的基于驾驶场景大数据的人工智能驱动了系统的运行ღ◈★。这种智能系统不仅实现了“感知-分析-决策-执行”的智能环ღ◈★，而且已经具备了“学习提升”的能力凯发官网入口首页ღ◈★，ღ◈★。未来的高级智能是人机混合智能ღ◈★。代表性例子是美国Psibernetix防务公司开发的“阿尔法”人工智能软件在模拟环境中已经完胜美军飞行员ღ◈★。人类飞行员在12000多米高度ღ◈★、时速2400公里的超音速战机上飞行作战ღ◈★，犯错几率较大ღ◈★、代价极高ღ◈★。“阿尔法”可有效增加容错率ღ◈★，随时在动态环境中考虑和协调最佳战术计划ღ◈★，并做出比人快250倍的精确响应ღ◈★。它不仅接受语言控制今日刚开传奇ღ◈★，而且一旦安装在电脑上ღ◈★，会自动学习安装在其它地方ღ◈★、其它版本的“阿尔法”ღ◈★，并获得最强的性能ღ◈★。如果小结一下的话ღ◈★，不难看出ღ◈★，单体具有智能ღ◈★，两体综合智能ღ◈★，三体高度智能ღ◈★。若以初级智能系统作为起始与发端ღ◈★，智能化过程已经走过了两百多年的漫长历程ღ◈★。因此ღ◈★，当我们谈及智能制造的时候ღ◈★，实际上从两百多年前的实体智能时代就开始了初级智能ღ◈★，现在正在向人工智能进发ღ◈★，未来将发展到更先进的混合智能ღ◈★、群体智能等ღ◈★。实体智能系统虽然出现早ღ◈★，但在操控上不易精准化ღ◈★，在技术上很难通用化ღ◈★。例如在瓦特时代是用机械感知信息ღ◈★、并转化为机械动作ღ◈★，不具备通用性ღ◈★；在维纳时代可以用电感知信息ღ◈★、驱动电机和机械ღ◈★，打通了信息和物理两界ღ◈★，大大促进了通用性ღ◈★。但是在维纳时代ღ◈★，受到手段的限制ღ◈★，一般只能针对用微分方程组描述的简单对象进行控制ღ◈★。系统智能一直局限于实体智能ღ◈★。计算机领域技术的发展ღ◈★，数体智能的增强和CPS智能的应用ღ◈★，才逐步以数字化ღ◈★、网络化的形式推广到更加一般性的复杂对象的控制ღ◈★，即人造系统的智能升级进化了ღ◈★。笔者从人造系统组成要素的发展演变来考察系统智能的进化ღ◈★。人造系统是“由相互作用ღ◈★、相互联系的元件与运作所组成的ღ◈★、实现某种功能事物的集合”ღ◈★，如机器ღ◈★、设备ღ◈★、产品ღ◈★、零部件ღ◈★、厂房ღ◈★、企业等ღ◈★。任何人造系统不管其组件多少ღ◈★，都事实上归类为四个基本装置（子系统）ღ◈★，如图13所示ღ◈★。
“执行装置”（即执行器）负责发出动作ღ◈★，执行系统的预定功能ღ◈★；“动力装置”负责产生ღ◈★、转化能量ღ◈★；“传动装置”负责传递能量ღ◈★；“控制装置”负责调控各个子系统的运行参数ღ◈★，让执行装置尽量精确地做出所需动作ღ◈★。当人造系统实现预设功能时ღ◈★，“动力装置ღ◈★、传动装置ღ◈★、执行装置ღ◈★、控制装置”必须同时存在ღ◈★，完整无缺ღ◈★，协调作用ღ◈★，才能实现人造系统预设功能ღ◈★。百年来工业革命之所以不断发生今日刚开传奇ღ◈★，其根本原因就是人造系统的技术要素在不断地演变进化ღ◈★，以新机器ღ◈★、新工具ღ◈★、新设备的形式ღ◈★，持续造成生产力的解放与喷发ღ◈★。人造系统中的四个基本装置也在不断地发展演变ღ◈★，例如执行装置一直在以新结构ღ◈★、新材料的形式发展ღ◈★，其进化态是发展出实体智能（如智能纤维ღ◈★、记忆合金ღ◈★、超材料等）ღ◈★。近几十年人造系统中发展最快的是控制装置ღ◈★，CPS的技术形态与其密切相关ღ◈★。控制装置在核心技术上今日刚开传奇ღ◈★，按照TRIZ发明方法论中的人造系统的进化趋势ღ◈★，走过了一条“机械机电数字软件云”的技术发展路径ღ◈★，新技术要素不断加入控制系统ღ◈★，最终进化成为CPS凯发国际官网首页ღ◈★，ღ◈★。如图14所示ღ◈★。
上图中控制装置的最终进化结果ღ◈★，恰恰是在前面提到RAMI 4.0中所描述的管理壳软件与物理设备的融合与集成ღ◈★，当一个物理设备作为“物件”加上管理壳之后ღ◈★，就形成了CPSღ◈★。研发制造的各种“场景”为智能制造的发展提供了强劲的需求ღ◈★：随着网络的飞速发展并与制造业的深度融合ღ◈★，需要快速有效协同的工作越来越多ღ◈★、工况也越来越复杂ღ◈★。如果不采用新的控制策略ღ◈★，日趋复杂机器可能超出人类的掌控能力ღ◈★。于是ღ◈★，CPS技术水到渠成ღ◈★，CPS智能脱颖而出ღ◈★，在最近几年以及今后很长的一段时间内ღ◈★，都将成为智能制造ღ◈★、工业4.0ღ◈★、工业互联网的“当家”使能技术ღ◈★。构成了智能制造第二范式ღ◈★。今天ღ◈★，智能制造已经开始向一个新的高地攀登基于新一代人工智能的智能制造ღ◈★。传统的人工智能被定义为是计算机学科的一个分支ღ◈★，研究如何使用计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为ღ◈★，其智能范围仅限于基于数字虚体的单体智能ღ◈★。而“新一代人工智能”ღ◈★，是指在原有数体智能上扩展出来的大数据智能ღ◈★、群体智能ღ◈★、跨媒体智能ღ◈★、人机混合增强智能ღ◈★、自主智能ღ◈★。这些新的人工智能技术都比传统的人工（数体）智能在“体”上更多样ღ◈★，在内容上更丰富ღ◈★，在领域上更广泛ღ◈★。如大数据智能源于物理实体设备的运行信息ღ◈★，人脑不可能计算处理这些高频数据ღ◈★，更不可能识别其中所蕴含的特征模式和内在规律ღ◈★，需要三中“体”的紧密协作ღ◈★；群体智能发生在不同的“体”之中ღ◈★，远远超越了数体智能的范畴ღ◈★，很难断定谁是群体中的主控体ღ◈★、谁是受控体等ღ◈★。如果仅仅以传统的人工智能来进入制造业ღ◈★，并不足以发展出智能制造的第三范式ღ◈★，因为这种做法与20多年前日本人未成功的项目没有什么两样ღ◈★，既无法定义新的范式ღ◈★，也看不到必然成功的希望ღ◈★。只有着眼于今天的新一代的人工智能技术ღ◈★，才有可能发展出来“新一代的智能制造范式”ღ◈★，才有可能在站在智能制造的全球制高点（周院长一直强调的要点）ღ◈★。尽管有五种新一代的人工智能技术ღ◈★，但是根据笔者的调研和观察ღ◈★，能够在当前与制造业紧密结合ღ◈★、取得实验性应用成果的ღ◈★，只有大数据智能ღ◈★，即新一代人工智能进入制造业的“当前入口”在于工业大数据ღ◈★。从工业大数据中获取的模式与洞察ღ◈★，在某些环节上ღ◈★，超越了过去基于简明的公式ღ◈★、清晰的模型ღ◈★、有限的关键数据而获得的物理设备的信息ღ◈★。工业大数据近乎于是一种“全息”数据样本ღ◈★，当设备运行时ღ◈★，很多可测量的物理信息会源源不断地被采集到（例如一台航空发动机就有近2000个传感器采集其各种工况信息）ღ◈★，并且通过传感器将物理信息转化为计算机可以处理的比特数据ღ◈★。在这样的高频大数据中ღ◈★，实际上蕴含了人无法靠经验识别的某些机器信息和运行特征ღ◈★。大数据智能ღ◈★，如同一种“工业CT”或“心电图”设备ღ◈★，对这些大数据进行识别ღ◈★、分析和特征模式的提取与利用ღ◈★，是一种由人主导但是某种程度上超越了人的能力的特殊智能行为ღ◈★，有着重要的现实意义ღ◈★。无论以何种方式ღ◈★、在何种工业场景ღ◈★，只要用传感器ღ◈★、摄像头ღ◈★、雷达ღ◈★、设备CT或“心电图”等视觉ღ◈★、听觉ღ◈★、嗅觉ღ◈★、感觉系统能够获得足够的物理实体机器的运行信息ღ◈★，并且将其转换成具有时间标签的工业大数据ღ◈★，加之有适用的算法ღ◈★、足够的算力ღ◈★，以及智能系统不断地“深度学习”ღ◈★，就能通过计算与学习ღ◈★，分析出这些数据背后所蕴含的特定的工况模式和特征（知识）ღ◈★，并且根据这些知识来进行设备的预测式维护凯发k8真人ღ◈★，优化调整设备的运行参数或改进设备的设计ღ◈★。本月17-18日ღ◈★，笔者在工程院参会并听取“新一代智能制造近期突破重点项目汇总”介绍时ღ◈★，基本上了解到了当前国内不同行业ღ◈★、不同专业领域的企业涉及到的智能制造第三范式的项目ღ◈★。听了不少的项目介绍ღ◈★，但是真正具有第三范式的新一代智能制造的项目寥寥无几ღ◈★。大多数项目ღ◈★，还都是在基于CPS智能的第二范式ღ◈★，或者刚刚准备用传统人工智能技术做点事情ღ◈★。因此可知ღ◈★，第三范式的智能制造还处于试验阶段ღ◈★，距离技术成熟有很长的路要走ღ◈★，距离在工业界推广应用ღ◈★，基本上还看不到经济前景ღ◈★。客观地说ღ◈★，尽管人工智能已经进入了不少的服务领域ღ◈★。但是在制造业ღ◈★，目前可以应用的场景还极少ღ◈★，实用的场合还没有ღ◈★；在产品研发方面人工智能还没有进展ღ◈★，在制造方面刚刚有所应用ღ◈★，在维修服务方面的案例开始增加ღ◈★。笔者毫不怀疑ღ◈★，人工智能技术未来会在制造业推广应用ღ◈★。但是还有诸多问题需要研究和观察ღ◈★，例如在什么时候真正能用上ღ◈★，要看技术的发展速度ღ◈★；在多大范围内用上ღ◈★，要看技术的专业适应度ღ◈★；用了以后效益到底怎么样ღ◈★，要看技术的实用度和成熟度ღ◈★；企业是否真正用得起ღ◈★，要看技术的经济性ღ◈★；等等ღ◈★。清晰地界定智能制造和人工智能的过去ღ◈★、现在以及未来的关系凯发k8真人ღ◈★，显得十分必要ღ◈★。根据笔者的观察ღ◈★，目前来看ღ◈★，过去基于实体智能的智能制造凯发k8真人ღ◈★，现在基于数体智能和CPS智能的智能制造ღ◈★，与人工智能暂时没有太大关系ღ◈★，可以认为为现有系统打好了智能升级的基础ღ◈★。未来ღ◈★，人工智能作为一种新的技术要素来加速智能制造的深化与提升ღ◈★，让智能制造升级到全新的第三范式上ღ◈★，是有着巨大的发展前景的ღ◈★。即便如此ღ◈★，现在断言“智能制造中的智能就是人工智能”还是显得言之过早ღ◈★，这样说既不符合历史事实ღ◈★，也不适用于当前智能制造的推广与普及ღ◈★，这对制造业来说还是“未来时”ღ◈★，尚处于规划研究之中ღ◈★。在没有打好基于CPS智能的第二范式的牢固基础时ღ◈★，过早地把企业的精力ღ◈★、财力和物力都误导到追求基于新一代人工智能的第三范式上ღ◈★，明显是建造“空中楼阁”ღ◈★。如果把未来的远景当成现实来讲ღ◈★，把空中的楼阁当成基础来用ღ◈★，会把想象中的高楼盖成什么样子可想而知ღ◈★，不仅企业界难以接受ღ◈★，对整个智能制造的推广工作和战略部署也是不利的ღ◈★。中国工程院提出的智能制造“两阶段三范式”的范式演进图中（图1）ღ◈★，对智能制造的三个范式采用了“数字化”ღ◈★、“数字化网络化”ღ◈★、“数字化网络化智能化”（或“新一代智能制造”）的命名方式ღ◈★。笔者认为三个范式的划分是比较合理的ღ◈★，赞同并专门撰文予以解读今日刚开传奇ღ◈★。唯感不足的是ღ◈★，在三个范式命名上采用了添加多定语的“贴标签”方式让人感觉重复ღ◈★，读来拗口ღ◈★；更重要的是ღ◈★，在理解上并不因为多贴了标签而感觉更清晰ღ◈★；另具争议的是ღ◈★，把“智能化”作为一个要素单独给予了第三范式ღ◈★，从而造成理解上的含混ღ◈★，既然前两个范式都属于“智能制造（默认带有智能化的性质）”ღ◈★，而又阐明在第三范式时才以“智能化”要素作为判断特征ღ◈★，让人不知道是应该确认前两个智能制造范式不太“智能化”ღ◈★，还是确认只有第三范式才是“智能化的智能制造”？无论怎么理解ღ◈★，都感觉有点繁复与违和ღ◈★。如前所述ღ◈★，智能化是一个漫长发展过程ღ◈★。所有能够实现“感知-分析-决策-执行”的闭环控制系统都是智能系统ღ◈★，并不能说只有应用了人工智能技术的系统才能冠之以“智能化“的命名ღ◈★。在学习领会中国工程院智能制造三个范式的基础上ღ◈★，笔者也考虑了对三个范式的命名改进与和其中要素的补充优化ღ◈★。给出如图16所示建议ღ◈★。
1ღ◈★、实体智能是工业发展中不能忽略的必经阶段ღ◈★，国内很多中小企业的现状还大约处于工业2.0的发展阶段ღ◈★，甚至缺乏稳定的工艺ღ◈★，当然也缺乏有效的数字化ღ◈★、网络化的手段ღ◈★。补上该阶段能凸显智能制造三个范式对转型升级的重要性ღ◈★，而且基于实体智能的新材料也在蓬勃发展中ღ◈★；2ღ◈★、对三个范式的要素补充ღ◈★，三个范式的驱动要素分别是数体智能ღ◈★、CPS智能和人工智能ღ◈★，第二范式不仅应该强调“互联网+”的网络化ღ◈★，还应该强调以CPS智能来作为技术要素和判断特征ღ◈★；3ღ◈★、对三个范式的命名改进ღ◈★，第一范式命名为“数字化智能制造”ღ◈★，基本无争议ღ◈★；第二范式建议命名为“智巧化智能制造（Smart Manufacturing - SM）”ღ◈★，关键在于CPS技术的应用ღ◈★；第三范式建议命名为“AI化智能制造”或“新一代智能制造（Intelligent Manufacturing- IM）”ღ◈★，关键在于AI技术的应用ღ◈★。如此ღ◈★，“智能化”的阶段划分疑问随即消除ღ◈★。“数字化ღ◈★、智巧化ღ◈★、AI化”ღ◈★，既凸显了主要的技术构成要素ღ◈★，也是阶段划分的标志ღ◈★，而“智能化”主线则贯穿始终ღ◈★。如果作为大家口头频繁使用的界定术语ღ◈★，可以简明地用“数字化ღ◈★、智巧化ღ◈★、AI化”来划分智能制造的三个阶段ღ◈★。本文以“三体智能模型”作为理论依据ღ◈★，梳理了三个高度抽象的“体”在单体作用ღ◈★、两体作用和三体作用下构建智能系统的机理ღ◈★、要素和内涵ღ◈★。单体具有智能ღ◈★，两体综合智能ღ◈★，三体高度智能ღ◈★，并指出“智能化”是一个漫长的发展过程ღ◈★。人造系统逐渐智能的基本机理是ღ◈★，“人智”不断以知识的形式转化到人造系统中来成为“机智”ღ◈★。伴随“机智”日增ღ◈★，人脑逐渐撤出系统回路ღ◈★，但是“人智”仍然以软件的形式驻留在人造系统中ღ◈★，作为知识引擎来驱动智能系统（如智能制造）的实现凯发k8真人ღ◈★，目前最可行ღ◈★、最普遍的落地形式是CPSღ◈★。深化第一范式ღ◈★、追求第二范式ღ◈★，是绝大多数企业的智能制造目标ღ◈★。智能系统的核心技术从量变到质变ღ◈★，不断升级ღ◈★，从实体智能ღ◈★、数体智能ღ◈★、CPS智能等ღ◈★，逐渐发展到人工智能ღ◈★，以及未来更先进的混合智能ღ◈★、群体智能ღ◈★。在这样一个漫长的“智能化”演变过程中ღ◈★，建议将智能制造三个范式命名为ღ◈★：以数体智能技术为主的“数字化智能制造”ღ◈★，以CPS能技术为主的“智巧化智能制造（Smart Manufacture - SM）”ღ◈★，以人工智能技术为主的“AI化智能制造（Intelligent Manufacture - IM）”一触即发ღ◈★。ღ◈★。
