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宇宙“三体”,通往未来智能化空间的大门
来源:机器人圈   发布时间:2016-12-26 13:28:15
  “2016中国信息产业经济年会20161223日在北京香格里拉饭店举行。本届经济年会以数字经济与新动能为主题,针对热点话题进行深入探讨。在本次大会上,《三体智能革命》主编胡虎以物、人、网三体融合的前沿科技思维,从科学的角度为人们展现了智能化时代不一样的世界观。

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  《三体智能革命》刚上市的时候,曾受到人们的误解,大家认为这本书是我们为《三体》这本科幻著作写的续集,然而此“三体”非彼“三体”。《三体》是一本很有名的科幻著作,它的概念来自于天体力学,书的本意是在讲某外星文明有三颗太阳,由于相互引力的作用,其轨迹无法预测,高度混沌,由此把三体文明创造并毁灭高达200多次,意思大约相当于混沌、复杂、难解。《三体智能革命》着重概括了宇宙三类智能体,物理实体意识人体和数字虚体。

  新的世界观

  我们对宇宙三类智能体有着具体的定义。物理实体:由自然界以及人类所创造的各种实体设备、人造材料所构成的物理与材料世界。意识人体:人乃地球上所有生物的杰出代表,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。数字虚体:存在于计算机和网络设备中的所有的数字代码集合体,基于计算机而实现,由于网络而增强。

  我们认为,宇宙三类智能体将会是一种新的世界观。

  三体的概念从哪来的呢?哲学界和科学界很早就开始思考三个世界的含义。古希腊时期,伯拉图就提出了具体世界、理念世界和灵魂世界的概念,哲学家波普也提出世界分为三个形式,物理、精神和知识,还有一些先知也提出过类似的概念。这其中,波普的物理、精神和知识最为出名,但是很遗憾的是波普去世的时候,互联网刚刚普及,他也错过了最精彩的互联网世界。很显然,当代理论的基本共识,包括物理世界、心理世界以及数字世界。

  我们的观点:世界是三界的,也是三体的,三体是把握世界的技术方式。过去,专家们强调三体是一个哲学概念,而我们认为三体是一个科学的概念,是可以工程化的语言。为什么要命名为三体?从哲学看,跨越了主体与客体;从尺度看,跨越了微观与宇观;从逻辑看,跨越了物理、生理、心理与数理;从智能看,跨越了非智能与智能。这也就是说,三体并非生而智能,它是本体原生态像智能态的跨越。比如,人类发明了语言,成为了智慧生物,河流经过改造变成了发电站等。事实上,从手机、首饰、家电开始,我们身边的各种人造物、人造系统都已经开始从不智能到半智能,最终走向智能。智能化是三体演化的必经之路,从客体向主体飞跃,也是三体的共同归宿。

  三体之中最具创造性的一个概念是什么呢?是数字虚体。作为客体,它是人体智能的一个投射与延伸,作为主体,是未来数字智能体的前身。随技术的进步,数字虚体将进一步发展出独立自我意识,乃至数字人格,平行于人类的新智能体就会诞生。通过嵌入芯片,建立GPS赛博物理系统,实现更智能的动作、运行与控制,未来将诞生智能机器人,他们的实质是数体智能与实体智能的合体,会在很多能力上反超人类。

  智能制造、泛智能、人造智能

  《三体智能革命》也曾被认为是一本介绍人工智能(以下简称“AI”)的书,虽然我们的团队中拥有AI和机器人的专家,但研讨AI不是我们的目的,我们想谈论智能制造、泛智能、人造智能。

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  现在,AI概念被不断扩散,这归功于计算机智能。因为计算机在模拟人的思维方面具有优势,所以AI成为一门使用计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为的学科。我们认为,尽管广义AI包括“像人的”机器智能,但无论是社会还是业界,都把AI视为计算机科学的分支。因为计算机是模拟人的思维过程最有效的工具,AI并不研究实体领域的全部智能现象。

  虽然AI的概念被引爆,但是与聊天AI、扫地AI、下棋AI相比,今天人们更熟悉智能手机、智能硬件、智能家居这些事物。它们包括一部分传统的AI,但其创新的核心并非AI,我们力图从一个更广阔的范围来考察智能,并总结其特征。就目前而言,业界普遍认为创新点还集中在科技和工程阶段,AI并没有大规模实现。但实际上在智能制造领域,智能技术已经大规模被应用。

  今天,AI已经诞生60周年了,业界大佬们认为AI将会是互联网的下半场,决定着未来互联网发展的方向。但通过我们对AI发展60年的重要成果的梳理发现,AI的发展存在着一定的缺陷。感知智能发展最快,决策智能有所突破,动作智能进展不大。

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  感知智能方面,由于深度学习近十年突飞猛进,图像识别、语音识别、情感交互等方面成果突出。例如谷歌HOME(智能家居产品)、扎克伯格小管家。

  决策智能方面,目前还处在一个较低的水平。比如谷歌搜索智商接近人类6岁儿童。百度大脑智力相当于3~4岁孩子。谷歌无人车行驶超过300万公里后路线改变路线装上了方向盘和刹车,不管这是一种商业选择还是技术缺陷,我们都能看到AI的决策发展是有局限的。

  动作智能方面,进展更是缓慢。虽然我们看到机器人展会上有许多的机器人可以写字,可以跳舞,可以打羽毛球,但是AI的专家们普遍有一个共识,那就是在动作方面,机器人还存在很大的缺陷。

  AI的现状是以科研模型与工程样品为主,成熟产品很少,与工业应用不搭。中科院副院长谭铁牛对AI这样评价,“有智能没智慧、有智商没情商、有计算不会算计”。从他的角度看,专用人工智能需要突破,通用人工智能发展尚早,深层智能发育不足。其中,能够实现交互的智能更是欠缺。举个例子,2015年美国举行的年度机器人挑战赛上,有一个机器人开门的基本动作,但很多的参赛机器人在开门的过程中把自己的手臂折断了。我们发现了什么现实呢?AI技术是不可能支撑智能制造的,或者说目前是不能支撑智能制造的。

  三体智能模型

  那么,支撑智能制造的这个智能到底是什么东西?业界一直都没有给出明确的答案。

  我们认为,支撑智能制造的实际是一种三体融合的智能。其中,包括人体智能技术、数体智能技术和实体智能技术。在三体智能理论看来,智能现象三体均有,智能技术发展的目的是加速智能在生物世界、数字世界以及物理世界流动。智能制造所用到的智能技术,本质是三体智能支撑下的人工智能。

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  我们做出了一个三体智能模型,我们认为对智能现象和智能技术的认识,应该有一个更大的时间和空间的跨度。我们回顾了早期育种系统的智能,把非生物系统感应外界变化产生的科学效应,认为是一种初级的智能。生物智能包括感知、认知以及控制,自我意识和学习能力。数体智能就是数字虚体获得感知、认知的能力,并且发展出独立自我意识。智能的本质是一切具有生命周期的系统对自然规律的感应、认知与运用。

  支撑智能制造的三体融合的智能是一种人造智能,它是由人体智能、数体智能和实体智能共同支撑的。因此,我们对智能制造有了一个新的定义。智能制造是大规模、多维度采用人造智能的新制造范式,其实质是基于智能交互、智能供给、智能交付、智能作业等革命性技术,来实现人类智能在制造环节中的优化与解放。

  一切皆智能

  那么,人造智能和人工智能到底有什么根本的区别?我们认为,人工智能是一个学科性的概念,而人造智能包含三体智能,是一个学科大融合、产业大融合的概念。智能制造所指的智能,已经内在包含三体智能,特别是工业领域自身的实体智能具有重要的意义。不能被误解为人工智能在制造业的应用。

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  《三体智能革命》中概括了我们身边的各种智能现象,一切都在走向智能。我们也提出了一个观点:认识智能化,把握智能化,引领智能化,是今天个人和企业生存发展的大逻辑。我们想要告诉大家,智能化的本质是三体智能加速转化。智能技术在任意两体间交互与转化,都推动智能化发展。

  今天,智能化出现了一些什么样形式新变化呢?我们认为,智能化创新的核心就是智能融合在加快。这种变化在三个方面有所体现。首先,人类知识大规模数字化。人体接纳数体,知识融入数体。其次,数字虚体加速认知化。这意味着数字虚体正在从客体和工具向主体甚至半主体进化,使得认知具备了双重属性。最后,物理系统与材料赛博化。各种实体系统,通过嵌入芯片,引入CPS赛博物理系统,构建起连接三体智能的新系统。这就是智能设备、智能产品、智能材料不断涌现的本质的特征。

  举一个例子,脑控汽车。德国柏林自由大学人工智能应用AutoNOMOS小组成功研制出一种由大脑意识操控汽车的装置,是一种典型的PCS技术。驾驶者戴上神经头盔,能够感知并接收大脑的脑电波,传感器通过无线技术与汽车的电子元件建立联系,实现意念驱动汽车。为什么不用我们的手直接操控呢?技术研发的方向是希望三体融合的力度、程度更深,甚至像大脑指挥我们的双手,再由双手控制方向盘这样的过程都被省掉。

  人类历史第四次浪潮

  我们有一个最核心的观点,“认识智能化将是人类历史第四次浪潮”。当专家和企业家还在单个技术领域或产业框架下,讨论人工智能和智能制造的时候,《三体智能革命》独辟蹊径,在学术上首次打通研究各种“智能”现象,运用新技术革命的浪潮理论,把研究对象锁定在智能化浪潮。

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  说到第四次浪潮,无法回避的一本书是阿尔温?托夫勒的《第三次浪潮》。他认为,人类文明有三次浪潮,农业文明、工业文明和信息社会。他的浪潮理论最大的贡献是系统地、整体地看待新技术革命与新产业革命,而不是跟着热点技术跑,今天云计算,明天大数据,后天物联网。

  我们想看看,今天的学术界对物质生产技术是否出现整体性变革有一个什么样的观点。施瓦布教授在《第四次工业革命》中提出一个新工业革命的概念,但是他对新工业革命的概念特征并没有进行总结,而是强调它是组合创新和系统创新。我们列出了他提出的代表性技术,包括可植入技术、数字化身份、物联网、3D打印、无人驾驶、人工智能、机器人、区块链、大数据、智慧城市等,其中无一例外都包含了智能技术。《三体智能革命》中提出智能技术系统的大规模普及和发展,将构建一个崭新的大自然系统,一个产品知人意、遂人愿的智能时代即将到来。

  为什么我们要用第四次浪潮来说明这个智能化?其实这是有原因的。现在,中国官方已经开始接受了新工业革命的概念。随着智能技术的不断涌现,系统智能加速提升,科技与产品的智能化创新正在以集体爆发的形式显现。以智能化为核心的“新一轮科技革命和产业变革”的判断是准确的,新一轮工业革命正在路上,我们将这种介乎于科技革命与产业革命之间的创新现象称之为第四次浪潮。

  20字箴言

  智能化将是继信息化之后,又一次搅动中国乃至世界浪潮。这一浪潮的目标,就是让机器、组织、供给乃至身边的一切事物拥有与人接近的智能。在《三体智能革命》中,对智能化的五个特征进行了概括和总结。第一个叫状态价值;第二个叫实时分析,第三个叫精准执行,第四个叫自主决策,第五个叫学习提升。它最初是由宁振波与中航工业信息技术科研团队集体提炼,赵敏增补,对这五个特征进行准确定义、系统总结、完整阐述。如今,这个“20字箴言”已经流传于业界。

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  初级的智能化系统,是由状态感知到自动决策再到即刻执行依次循环的。比如,利用光敏传感器自动开启和调光的“智能路灯”,宾馆/会场的消防自喷淋系统,数控车床防撞刀装置等。这些都是基于科学效应,能够实现状态感知,自动可决策和即可执行,我们就视为有初级的智能。而且它具有一个特征,那就是无需嵌入计算系统,当然嵌入计算会更优。

  中级智能化系统,是恒定的智能化系统。它已经能够从自动决策升级到自主决策,同时增加了实时分析环节。当我们计算内核植入的时候,一个智能系统趋于恒定。比如具有感知衣料特性并自行决定洗衣决策的智能洗衣机,自动设定通行时段的智能交通灯等等。

  高级智能化系统,基于人工智能而构成,是一个开放的智能系统。它在中级智能系统的特征上又增加了学习提升的能力,能够适用人工智能或计算技术对大数据进行分析与处理,不断积累很创造知识,所以它适用一切的智能设备。

  所以,我们能够看到,“二十字箴言”普遍适用一切智能系统。我们希望从人工智能、工业职能、生物智能、组织智能中抽取它们的共同特性。那么,抽取这种特性,给制造和服务企业能够到底带来什么价值?它是一个我们本土原创的智能化的模型,我们希望通过这个模型打通多学科的智能定义,用同一把尺子去度量各领域的智能化。

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  它在实践上的价值是什么呢?《以信息化培育新动能》里提到,人类社会已经进入跨行业、跨领域协同创新的大科技时代。基础研究、技术开发和产业化的边界日趋模糊,创新发展正在从过去单一学科、单一领域走向跨学科、跨领域。中国要实现《中国制造2025》,最大的难题是统一语言与跨专业协同,这至少需要机械、电子、自动化、IT工程师、软件开发、大数据专家,与行业业务和流程专家的紧密协同。同时,各领域专家们对智能技术的理解和定义的差别也不同。比如互联网界的人士在忧虑,消费大数据的技术,迟迟不知道怎么为制造业服务。

  信息化行业有一个多年没有改变的现象,就是两化融合不到位。我们在学术模型的工程化和工程样品产业化之间还存在巨大的鸿沟,这些问题都提示着我们缺乏一个统一的概念体系。

  新工业革命的前提是产业协作,产业协作前提是统一工作语言。事实上,不仅中国在寻找这种统一工作的语言,德国的工业4.0平台参考模型,美国的工业互联网参考模型架构,都是希望让不同行业的人在同一个工程体系下面能够对接,能够协同工作。今年9月份,中国、德国和美国已经启动了三大智能制造体系的参考架构互认,一种全球通用的智能化语言正在成型。

  迎接智能化挑战三原则

  《三体智能革命》中定义了企业迎接智能化挑战的三原则。原则一,智能化起步,先问数字化基础牢不牢;原则二,智能化发展,主要看大数据认知灵不灵;原则三,智能化要打赢,关键看赛博物理系统(CPS)强不强。这三个原则能为企业带来什么样的应用价值呢?

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  第一原则,首先要问数字化基础牢不牢的问题。我们知道数字化、网络化是智能化的基础,智能化是一个更突出鲜明的特征。智能制造是才主攻方向,数字化、网络化是智能化的基础,智能化是更突出鲜明的特征。事实上,现在人们谈论网络化、智能化太多,经常把数字化忘了。

  软件是最重要的数字化工具。“智”的过程包括实体运行和意识活动如何规律化,规律模型化,模型算法化,算法软件化,软件优化物理世界,软件支撑和定义着各种知识、行为、业务进入数字世界。人的智慧沉淀为算法和知识,把算法和知识嵌入软件,把软件嵌入硬件,把硬件嵌入物理实体设备,这是我们走向智能最主要的途径。

  一直以来,国外有很多工业公司成为工业软件公司的例子,而中国制造2025的难点和焦点恰恰是我们缺乏自身的工业软件。我国大量的软件公司都是所谓的大中华管理软件公司,而真正的业务型的软件可以说是少之又少。目前对企业而言,人的全面数字化,最大的难点在于能力的软件化。现在,很多人都在谈论互联网消费大数据,其实人类的消费行为是非常容易数字化的。而数字化最大的难点,在于人类知识创造的活动,日常的业务活动,复杂的制造系统,依然没有充分的数字化。这里用工信部关于“新四基”的定义来强调数字化的基础,事实上除了软件化之外,还包括一软、一硬、一网、一云,每个环节都要夯实,而软件是其中的核心。

  第二原则,智能化发展的阶段,重点要考察我们的大数据认知技术灵不灵。对认知技术的考察主要是来自于人类智能的主要能力,如理解、关联、推理、想象,主要都是我们意识人体处理大数据或复杂信息的认知能力。

  过去关于智能金字塔理论有一个重要的趋势,就是智能趋势。我们认为认知就是建模,人脑从信息中感应到规律,发现到规律,并且把它格式化下来,就是认知。我们对比两体,发现知识产生的规律正在变化。意识人体直接认知多数非格式化、非数字化信息,并在大脑中产生知识。数字虚体只能识别比特化信息,并借助算法工具,从大数据认知中产生知识。

  举一个例子,IBM的认知机器人WOTSON将一份日本高龄病人的病历与2000万份文献、病历查询比对,仅用10分钟。目前IBM已经签约了25家三甲医院,使用这款机器人为癌症诊断与监测服务。IBM认为它是认知计算,这中间的区别在于他们所实现的这个技术路线是人脑智能与数体智能的一个高度的协同。

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  第三原则,智能化要打赢,要害在CPS强不强。CPS是最核心的一个概念,另外赛博是数字虚体加上电磁光等物理场。为什么CPS往往被翻译成信息物理系统?这是人们的一个误解,误把信息作为一个被控制的对象,放弃了它的控制结构和控制机制。事实上,赛博起源于遥控,本身就是控制技术。《三体智能革命》中全面的解释了CPS,它就是数字虚体和物理实体融合控制系统。美军从2014年11月已经提出和实践智能战,其核心的理论基础就是信息可以调动物质与能量,核心战场是赛博空间,作战平台是赛博物理系统,技术基础是智能化的作战平台,智能化的武器装备和智能化的机器决策系统。

  企业在智能化时代应该如何迎接终极挑战?我们有两个建议,向赛博要战斗力!向赛博要生产力!未来得对抗是基于三体的商业智能对抗,未来商战如同现代空战,就是包括人在内的三体智能系统,人类的转型必须基于赛博模型能力的转型。在虚拟中映射现实,在现实中一次做对,一次做成,实现精确制造,精确打击。在书中提供了一个新飞豹战机的例子,研制成型仅一年,就是用了赛博系统。

  总之,大道至简。人体全面数字化,数字虚体认知化,以及物理系统赛博化将是智能化三部曲,它们将真实地演绎物理实体、意识人体和数字虚体的三体交融的过程。

  文章来源胡虎 《三体智能革命》主编

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