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郭朝辉:从自动化到智能化

2021/5/17 2:59:36 分类:热点聚焦 
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我们知道,自动化系统的控制器,一般被抽象为输入输出系统。输入是信息的感知,中间的处理过程是算法,输出是控制指令。其实,这种抽象的架构适合自动化系统,也适合信息化、智能化系统。

最近我见到一篇文章,谈智能化与自动化在算法上去的区别。我的感觉是文章有点舍本取末了:自动化和智能化首先是针对问题的区别,其次才是方法的区别。这就好比,走路和开车的方法有区别,首先是因为他们是两种不同的活动。


我们先看应用场景的差异。


自动化系统往往是小系统、相对稳定和封闭的系统;而信息化、智能化系统往往大系统、稳定性相对较差、开放性强的系统;自动化往往针对相对正常的工作,智能化往往针对异常的处置。比如,自动化系统往往针对一个阀门、一台设备;而信息系统针对的是一个车间、一个工厂;自动化往往针对某种工作模态,智能化往往针对工作模态的转化。


场景的差异,才导致方法的差异。


比如,自动化系统一般是机器自动决策,而信息系统是人决策,因为问题复杂多了。智能化往往针对传统上难以自动化的问题。比如传统上需要人类处理的问题。


我经常说:智能化就是让计算机多干活。从某种意义上说,智能化的重要工作,是提高信息化系统的计算机决策程度。“知己知彼百战不殆”:决策的关键是“知”,即获得知识和信息。传统上人类靠电话、感觉器官获得信息。现在要让计算机更多地参与决策,就要推进知识和信息的数字化,变成能被计算机读懂的信息,并通过互联网、物联网传给计算机。


我曾经多次谈到:从自动化到智能化的关键是感知到认知。在传统的自动化系统中,能够做到“感知等于认知”。例如,15mA的电信号,代表150度;某个光电管开关一次,代表某个物料到来、需要加工。而在智能化系统中,往往针对那些“感知不等于认知”的场景。大系统、复杂系统、开发性强的系统,往往有些问题做不到“感知等于认知”,而是需要特殊的算法。比如,根据某些信号计算出设备状态,根据图像判断产品质量等。


与自动化相比,智能化更多应用“碎片化”的“知识”而不是“完整性”的“模型”。形象地说,智能化强调规则“IF  THEN”,而自动化经常与X’=F(X)这样的公式;智能化系统常常用软件实现,而自动化系统则不太怎么强调软件。


自动化系统往往针对相对较小的系统。在这类系统中,输入输出关系是相对明确的。比如,阀门开度对流量的影响清晰,可以建立相对准确的模型。而复杂系统则往往难以建立模型,只能建立分级的标准体系,比如,产品标准、工艺标准、控制标准、操作标准。标准的建立要考虑很多因素,如对质量、效率、能耗的影响,机器的功率和加工能力等。所谓的知识是:只要按标准操作,就能达到控制要求;只要达到控制要求,就能达到工艺标准;只要达到工艺标准,就能满足产品标准。注意到:这种知识并不是传统的数学函数。比如,人们未必知道某个工艺参数对产品质量的影响,只是知道按标准工作。智能化的工作往往是处置异常。比如,工艺参数不合格时,把产品降级、按照另外的标准生产。于是,智能化往往就成了“吴淑珍式的智能”。


当然,智能化系统不排除数学模型。数学模型的一个重要用途,是用来计算那些无法直接测量的参数,即软测量。智能化系统经常要解决系统的状态变化时的问题。例如,从一种工作状态切换到另外一种工作状态。这个时候,往往需要用软件的形式来描述处理方式。


另外,智能化系统常常需要面对系统参数漂移、数据采集误差变化等问题。所以,智能化系统常常需要一定的自适应、自学习功能。

总之,从自动化到智能化,首先要看到问题和应用场景的不同。在此基础上自然就容易理解方法的差异了。智能化时代,传统的自动化还是大有用武之地的。这就好比,买了汽车的人,不等于双脚就没用了。

郭朝晖
作者:郭朝晖(工学博士,教授级高工。企业研发一线工作20年;优也科技信息公司首席科学家;东北大学、上海交大等多所院校兼职教授。国内知名智库、走向智能研究院的发起人之一。原宝钢研究院首席研究员)

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