工程院院士李培根：在數(shù)字空間超越傳統(tǒng)制造

       作為第四次工業(yè)的重要基石，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一頭連著傳統(tǒng)工業(yè)制造業(yè)，一頭連著新一代信息技術(shù)，不僅是實現(xiàn)工業(yè)經(jīng)濟全要素、全價值鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈全面連接的新型基礎(chǔ)設(shè)施，也是推動我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的重要發(fā)力點。

　　5月24日，在“金磚工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字制造發(fā)展論壇”――“制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的機遇與挑戰(zhàn)”專題論壇上。工程院院士李培根做了《在數(shù)字空間超越傳統(tǒng)制造》主旨演講，詳細(xì)解讀如何踐行孿生、協(xié)同、自主、超越。

　　在李培根看來，新一代制造的最大特點是數(shù)字孿生，數(shù)字孿生的關(guān)鍵在于和物理生命體的“共生”，所謂共生就是全生命周期，數(shù)字孿生體是和物理實體應(yīng)聯(lián)系在一起。數(shù)字孿生體是描述物理對象在其全生命周期中與其系統(tǒng)動態(tài)過程“共生” 的數(shù)字化模型。數(shù)字孿生模型的信息包括幾何、物理、環(huán)境、過程。李培根將數(shù)據(jù)比喻成物理生命體的“血液”，數(shù)據(jù)及智能賦予物理實體以“生命”，而數(shù)字孿生是智能裝備的“靈魂”。

　　“數(shù)字孿生涉及的單元技術(shù)早已有之，反映物理實體的很多數(shù)字模型似乎均可視為數(shù)字孿生模型的組成分。如：以前的虛擬樣機與物理機器并無‘共生’現(xiàn)象，以前的各種單元數(shù)字技術(shù)不是在整體上，不是在全生命周期上，也不是在‘共生’意義上?！崩钆喔f。

　　李培根說，比如說風(fēng)機上面裝一些傳感器搜集很多數(shù)據(jù)，除了機器本身的數(shù)據(jù)外還有風(fēng)廠的數(shù)據(jù)，風(fēng)力、風(fēng)向等等，這些數(shù)據(jù)搜集之后，這個數(shù)據(jù)孿生模型進(jìn)行仿真，仿真的目的是將葉片的角度調(diào)整一下，使發(fā)電的效率更高，這就非常有意義。

　　“這個過程是實時的。所以數(shù)字孿生體和它物理實體也就是和物理裝備共生的意義就在這里。以后的智能裝備發(fā)展方向很重要也在于這一點。”李培根說。

　　“協(xié)同表現(xiàn)在很多方面，比如產(chǎn)品的時候，設(shè)計過程中設(shè)計者和軟件系統(tǒng)之間可以協(xié)同?！崩钆喔硎?，人和智能系統(tǒng)協(xié)同、迭代，這樣生成最滿意的設(shè)計。人和機器共融是機器人未來發(fā)展很重要的一個趨勢。在同一自然空間內(nèi),充分利用人和機器人的差異性與互補性,通過人機個體間的融合、人機群體間的融合、人機融合后的共同演進(jìn),實現(xiàn)人機共融共生、人機緊密協(xié)調(diào),自主完成感知與計算。實現(xiàn)人機共融后,機器人與人的感知過程、思維方式和決策方法將會緊密耦合。

　　自主方面，李培根表示，自主技術(shù)的發(fā)展包括機器人技術(shù)的發(fā)展，開始逐步要面向世界。機器人的應(yīng)用范圍不再限于企業(yè)內(nèi)，而是已經(jīng)可以應(yīng)對各種操作條件、人口稠密的空間甚至其他自動化設(shè)備。自主移動技術(shù)，基于地圖定位技術(shù)，運用該項技術(shù)的自主移動機器人（AMR），通過掃描作業(yè)環(huán)境并自主更新地圖，因此無需輔助固定信標(biāo)，對工作場地幾乎沒有改造需求，實現(xiàn)“即到即用”的效果。 

　　AMR還融合了激光雷達(dá)、深度攝像頭、超聲波雷達(dá)等多項感知技術(shù)，可全面感知周圍環(huán)境，擁有智能的決策能力，從而實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)境中靈活、自主的避讓，很好地實現(xiàn)人機協(xié)同，非常適合署在復(fù)雜、動態(tài)的生產(chǎn)場景中。“機器人走出以往的受控倉儲和制造環(huán)境，為各行各業(yè)帶來發(fā)展機遇。自主移動技術(shù)非常重要，以后在制造環(huán)境里面用的會越來越多?！崩钆喔硎?。

　　對企業(yè)來說最重要的融合是制造商與客戶的融合。李培根說，融合時代還需要超越，人工智能超越科學(xué)認(rèn)知和傳統(tǒng)文化。

　　李培根強調(diào)，超越還包括超越時空意識，比如通過AR技術(shù)、MR技術(shù)的應(yīng)用，AR頭戴裝置可以直接將虛擬控制面板投射到產(chǎn)品上，用戶可以只用手勢和聲音指令進(jìn)行控制。

　　“超越也包括傳統(tǒng)的‘問題’、模式?！崩钆喔e例說，人在操作機床面板，但是是虛擬的面板，而且可以同時操作多臺機床，實際上在辦公室里也可以操作，這就超越了傳統(tǒng)的空間。制造業(yè)里搞自動化，總是希望它替代人的體力，隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在希望它不僅是替代體力，而且分替代人的腦力。以前傳統(tǒng)自動化主要是解決確定性的、有固定模式的東西，現(xiàn)在不一樣，通過數(shù)字技術(shù)、人工智能技術(shù)可以解決一些非模式、非固定模式的、非結(jié)構(gòu)化、不確定性的問題。

　　“有的科學(xué)家講在大數(shù)據(jù)時代最大的轉(zhuǎn)變就是放棄對因果關(guān)系的苛求，取而代之關(guān)注相關(guān)關(guān)系。意思是不能只關(guān)注因果關(guān)系，工程里面當(dāng)然要講因果關(guān)系，但是你僅僅只關(guān)注因果關(guān)系是不行，還要關(guān)注相關(guān)關(guān)系?！崩钆喔硎?，所以還需超越常規(guī)的因果關(guān)系與相關(guān)關(guān)系，體現(xiàn)更多批判性思維與整合思維等。

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