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第四届(2022)数字孪生体挑战赛筹备启动了

      2022年3月28日,工业4.0研究院召开了第四届(2022)数字孪生体挑战赛(DTC 2022)筹备会,邀请行业专家及数字孪生体联盟部分成员代表参与了交流,对DTC 2022的定位和主题做了交流,决定启动相关筹备工作。

      在DTC 2022筹备会上,工业4.0研究院人工智能研究中心副主任李心悦做了《DARPA下一代人工智能》主题分享,介绍了DARPA“物理世界的人工智能”“可解释的人工智能”等项目,同时还对DARPA正在开展的开源项目做了分析。

第四届(2022)数字孪生体挑战赛

      自2019年工业4.0研究院举办第一届数字孪生体挑战赛以来,一直坚持颠覆性创新的定位,通过选择“高风险高回报”的项目,吸引行业具有创新能力的团队参与,虽然每届比赛参与团队数量并不庞大,但在不断吸取经验基础上,每届数字孪生体挑战赛均有可圈可点的创新出现。

      2022年将举办第四届数字孪生体挑战赛,继续围绕数字孪生体关键技术,立足应用场景实际需求,利用产业资本力量,孵化具有核心竞争力的团队或创业企业,推动形成多赢的数字孪生技术生态。

      跟过去历届数字孪生体挑战赛不同,DTC 2022将引入“数字孪生太空”项目,初步计划在2022年孵化为一家公司,并以此为基础在参赛团队中吸纳创业合伙人,探索GIS、虚拟现实、机器学习、大数据等相关技术的应用。

      目前工业4.0研究院正在跟相关单位及企业洽谈,拟寻找一家投资单位、两家用户企业和N支技术创新团队(简称“1+2+N”模式),欢迎具有颠覆性创新意识或拥有相关资源的企事业单位参与,成为“颠覆者2022”(Disruptor 2022) 。

 

为数字孪生体产业长期低速发展做好准备

      数字孪生体是一个热门话题,不少“投机分子”进入之后,并未获得预期的回报,然后悄然放弃和离开了。工业4.0研究院判断,数字孪生体产业在未来3年将呈现低速发展态势,希望引起数字孪生体联盟成员的注意。

      近期数字孪生体联盟组织了部分成员单位,围绕“数字孪生体产业发展趋势”做了交流讨论,参与单位包括天海防务、亮道智能、华电力拓、德睿科技等,大家提供了非常丰富的素材,对判断数字孪生体产业发展趋势有较大帮助。

      影响一项新技术及产业有多重因素,工业4.0研究院针对数字孪生体产业,列出以下几条:

      第一,概念体系,范式的发展至关重要。国内暂时不具备这样的科研能力。

      近期一个国家级协会负责人联系数字孪生体联盟,希望推荐一名或几名在数字孪生体领域有建树的院士,最终实在找不到有研究成果的院士,只好作罢。

      美国对数字孪生体有明确判定,它是一门新学科、新范式,不是简单的技术叠加或改进,这一点跟国内大部分行业人士的认识不同。

      第二,技术验证,选择具有普遍意义的场景非常关键。国内数字孪生体应用以智慧城市为主,缺乏工业级的通用场景,主要原因是缺乏技术研发的创新和投入。

      数字孪生体技术是一种颠覆性技术,这意味着研发有非常大的风险,不适合大型企业开展。美国国防部、DARPA、能源部和FDA等单位的资助,明确要求参与单位为中小企业,就考虑到大型企业参与颠覆性创新的弊端。

      第三,产业生态,专业化分工是其蓬勃发展的基础。

      数字孪生体联盟作为全球第一家专注数字孪生体的行业组织,采取了“包容”和“开源”的运行方式,虽然遇到的困难很多,但坚持聚焦颠覆性创新,力求突破数字孪生体的关键技术,为专业化分工提供条件。

      第四,专业资本,这需要颠覆传统的随大流逻辑。国内资本环境不利于颠覆性技术发展,这跟上个世纪德国和日本面对美国提出数字设计革命的反应类似,虽然部分行业人士认识到这个机会,但本地资本无法看懂,从而白白错失了一个时代。

      美国长期以开拓“无人区”为傲,使之对不确定性有很好的适应能力,美国部分资本以投资颠覆性技术为主,具有很好的抗风险能力,部分资本获得了非常高的回报,反过来强化了对颠覆性技术投资的认同。

      从国内已有的几个较大规模投资案例来看,大都投入到可视化应用或仿真软件的领域,并未涉及数字孪生体的主战场。

      以上提到的四个方面,除了数字孪生体联盟一直坚持推进专业化分工发展,其他三个方面的问题暂时没有好的解决办法。

      作为第四次工业革命的通用目的技术,数字孪生体在美国逐渐发展成熟,特别是美国国防部承担了大量的技术验证和资金投入,解决了不少不确定性带来的风险,而且通过军民融合实现了新产业的孵化,体现了美国在新技术新产业方面的独到方法。

      正如工业4.0研究院所讲,数字孪生体是继互联网以来的最大产业机会,中国自然不能缺席,但各位成员单位应认识到国内的实际情况,恰当安排资金和资源投入,立足“未来3年存活,5年技术有突破”的战略部署。

      欢迎数字孪生体联盟成员在微信群提出问题,继续探讨数字孪生体产业的发展挑战。

 

作者:胡权,工业4.0研究院院长,数字孪生体联盟理事长

 

 

工业4.0研究院引入美军人工智能标准课程

      为了帮助全体员工掌握现代人工智能技术,工业4.0研究院决定引入美军人工智能标准课程,该课程是美国军官必须掌握的知识体系,主要分为四个层次,分别为入门、应用基础、应用和主题应用。

      本系列课程将对外公开,以吸引创新人才加入工业4.0研究院。课程内容将采用延迟的方式对外公开,即内部人员或实习生将提前获得原始资料(包含视频),对外公开资料是经过编辑的资料。

      率先公开的美军人工智能课程为“认识未来战场上的人工智能”(Understanding AI in the Future Battlefield),涵盖人工智能基础知识、战略、战术应用以及作战影响等内容。

认识未来战场上的人工智能

      工业4.0研究院建立了完善的培训体系,主要以麻省理工学院和哈佛大学的教材为基础,标杆DARPA及美国国防部的研发创新,面向工业4.0研究院的70%主攻方向,力求解决未来影响巨大的的颠覆性技术难题。

      “认识未来战场上的人工智能”课程分为22讲,初步计划每周一课,通过“数字孪生体挑战赛”公众号发布,相关疑问的解答将在同名微信群开展。如果需要加入,请联系公众号文章后面列出的联系人零点壹。

      按照计划,该课程将由工业4.0研究院人工智能研究中心负责,将由胡权署名。数字太空实验室主任刘继业、中科院大学教授徐俊刚等作为专家将加入课程导师团,解答读者在公众号文章后面留下的疑问。

      即日起,工业4.0研究院人工智能研究中心启动实习生招聘,要求为本科高年级或研究生(包括硕士及博士),每周3天*连续3个月以上的时间保障,计算机及相关专业为主。实习生将由导师团指导,参与具有挑战的项目研发工作。

      附:认识未来战场上的人工智能提纲

      课程1:什么是人工智能?

      自1950年代出现人工智能以来,该领域获得了稳步进展,得益于超高速微处理器、大数据的可用性以及我们对自动化人类认知任务的至高需求,人工智能的发展和应用进入了新的时代。

      课程2:自动化

      自动机是可以比人类更快更好地完成工作的机器。传统自动机可能具有自适应反馈,但它们不会学习新功能。人工智能通过提供学习新功能的自动机来改变自动化。

      课程3:基于规则的演绎算法

      专家系统是第一批旨在学习专家技能的机器之一。它们将专家描述的规则编码为数据库中的逻辑公式,以便机器可以遵循相同的逻辑并解决相同的问题。然而,由于人类专家采取的行动不能被描述为规则,因此没有专家系统软件成为专家。

      课程4:监督学习

      识别图像中的人脸是一种人类功能,我们不知道如何用规则来描述。借助包含1亿张标记图像的数据库,我们可以教人工神经网络在显示图像时为人脸命名。然而这些网络无法解释它们的作用,并且对图像中小的像素级变化非常敏感。

      课程5:无监督学习算法

      足以训练神经网络的大型高质量数据集很难找到或成本太高。人类社会有办法让机器成为国际象棋或围棋大师,通过相互对战数百万场比赛并奖励自己获胜。不需要对学习进行外部监督,能转化为其他人工智能吗?

      课程6:人机交互人工智能

      当IBM人工智能在1997年获胜时,国际象棋大师卡斯帕罗夫发明了一种由人机团队下的新型国际象棋。团队击败了最好的机器。寻找使用机器来增强而不是取代人类智能的方法是人工智能的核心问题。

      课程7:人工智能的前景

      能够进行智能对话、思考、理解、创造、关心、自我意识或有感知的机器远远超出了我们目前的理解。这种愿望激发了寻找智能机器的毅力。我们近期最好的赌注是专注于与人类合作、增强和放大我们的机器。

      课程8:安全性和对抗性人工智能

      通过使用生物识别技术并监控用户行为与授权用户资料的偏差,人工智能增强了网络安全性。但新的人工智能工具存在我们尚不了解的漏洞,例如当停车标志图像的几个像素发生变化时,神经网络会将停车标志误认为是限速标志。对抗性人工智能会变得如此出色,以至于没有人可以依赖人工智能工具进行军事行动吗?

      课程9:数据科学与人工智能

      在大型数据集中发现模式和趋势的统计推断工具非常有用。从我们不断增长的物联网中理解大量传感器数据需要巨大的计算能力。协同工作,数据科学提供了提高训练数据质量的方法和帮助人工智能从数据中学习的新算法。

      课程10:人工智能项目管理

      当对软件的需求稳定时,用于生产软件系统的传统模型效果相对较好。当系统结合人工智能时,由于数据在这些系统中的核心作用,需求可能会发生快速变化。在这种情况下,必须拥有一支强大的团队,其专业知识涵盖软件中的所有内容,现在包括人工智能。

      课程11:计算机视觉和人工智能

      自动识别图像中的人和物体一直是1950年代的长期追求。关于特征提取已经了解了很多——边缘和区域的模式组合成可识别的对象。这与“卷积神经网络”相结合以提供复杂的图像识别。

      课程12:人工智能的开发运营周期

      大型软件系统开发的最大挑战是系统由多人开发,以服务多个版本的多个用户。近年来,软件开发人员已经转向能够快速适应不断变化的需求的“敏捷”团队。这个过程称为DevOps,被描述为连接开发人员和用户的不断循环演进。

      课程13:物流与人工智能

      将材料从供应商转移到接收者是所有部门、民用、政府和军事部门长期关注的问题。军事供应网络不断变化,并不断受到威胁。人工智能规划工具正在进入物流领域,它们可以帮助规划路线、指定库存和仓库,并预测在不久的将来需要供应的地方。对于不断变化和演变的现代供应网络,它们正变得不可或缺。

      课程14:自然语言和人工智能

      寻找计算机可以理解文本和语音并在语言之间进行翻译的方法一直是计算领域的一项长期任务。进展缓慢但稳定。我们现在只有有限的人工智能工具,例如Alexa和Siri,作为我们与计算机、语言翻译器、听写记录器和语言之间的实时语音翻译的接口。

      课程15:机器人和人工智能

      早在电子计算时代之前,机器人就已经让人类着迷。您可能还记得机械土耳其人的著名故事,它是1770年发明的下棋机器人,最终它被揭露为一个骗局——柜子里藏着一个人类棋手。但即便如此,它还是激发了人们对是否可以建造国际象棋机器人的兴趣。人们花了200年的时间,才对这个问题做出了肯定的回答。

      课程16:道德与人工智能

      人工智能引发了许多伦理困境。当人工智能机器出现故障并造成伤害时,谁来负责?是否应该允许武器系统全自动,在不咨询人类的情况下做出杀伤决定?军事行动中使用的人工智能工具的程序员是战斗人员吗?在不知道我们可以控制它们的情况下寻找智能机器是否明智?

      课程17:人工智能、战略和权力

      军事战略涉及在技术和地缘政治背景下制定指导方针,以最大限度地减少战争的可能性,但在战争发生时最大限度地提高获胜的机会。人工智能在大国竞争的背景下发挥了核心作用。什么样的人工智能最有用?

      课程18:美国国防部人工智能战略

      出于对现实应对新兴大国竞争的关注,美国国防部发布了各种人工智能研究、实施和产业合作战略文件。国防部设立了哪些办公室和项目来加速人工智能技术的采用?

      课程19:人工智能系统的风险

      人工智能可能具有诱人的吸引力,因为它可以完成超出人类能力范围的某些工作。它也可能令人震惊地没有吸引力,因为它可以如此迅速地犯严重错误,以至于没有人可以干预。我们在本课程中讨论的各种人工智能的风险在哪里?

      课程20:对人工智能的偏见和信任

      当今地缘政治冲突的性质是采取行动为侵略者占得先机,但没有发动战争。计划和执行行动的决策系统越来越依赖人工智能。如果受到对手的攻击,如果对包含看不见的偏见的数据进行训练,或者如果依赖于脆弱的人工智能技术,人工智能系统可能会犯严重错误。值得信赖的人工智能不仅对于成功至关重要,而且对于避免引发战争的错误至关重要。

      课程21:人工智能驱动的战场

      1979年,约翰·基根出版了一本书,《战斗的面孔》,他在书中分析了战斗的实际机制以及它们如何影响结果,而不是战略。人工智能正在从根本上改变指挥官和作战人员可用的可能性空间。它强调大型平台上的小型、网络化、分布式、蜂群、自治代理。人工智能还增加了一个新维度,代理人拥有自己的决策权。

      课程22:对人工智能的总体结论

      本课程试图通过揭示AI的基本原理来消除AI炒作。虽然我们目前没有智能机器,但我们确实有六种机器可以快速学习完成复杂的人工任务。这些机器在视觉、机器人、自然语言处理和网络安全等重要领域产生了重大进步和漏洞。

 

 

工业4.0研究院2022年主题:AI+数字孪生体

      自2013年成立以来,工业4.0研究院每年都会发布一个主题,帮助院内同事以及合作伙伴了解我们的工作重点,便于工作开展和合作探讨。经过研究决定,工业4.0研究院2022年的主题设为“AI+数字孪生体”(AI+Digital Twin)。

      经过10多年的发展,数字孪生体技术已经进入了新的发展阶段,它拥有的开放架构开始发挥“神力”,成为加速机器学习和深度学习的利器。

      斯坦福大学人工智能研究中心的李飞飞在二维图片深度学习上取得了巨大的成功,2018年她提出在3D图像上继续开拓,以建立三维图像的深度学习体系。然而经过4年时间,该项目进展不大。

AI+数字孪生体

      工业4.0研究院认为,比葫芦画瓢,把二维图片的深度学习方法照搬到三维图像上来,不是最佳的技术路径,应引入数字孪生体方法,才可能实现物理世界的机器学习。

      在2017年推出“人工智能”主题的时候,工业4.0研究院就意识到数字孪生体的价值,于是开展了系列研究,经过近5年时间的努力,我们认为“AI+数字孪生体”的应用时机到了。

      结合到数字孪生体自身所蕴含的全局机制,能够通过物理数据补偿传统深度学习对计算机数据的依赖,从而降低计算量,提高数据分析的精度和准确度,这为物理世界的各种智能化推进提供了一套技术方法,具有较高的可行性。

      依托工业4.0研究院下属达钯科技发展中心(DAPA,Digital Advanced Projects Accelerator),聚焦无人系统的研发,突破无人系统装备、数字太空和数字孪生战场等多个场景,为国防和产业发展提供颠覆性创新解决方案。

      借助正在举办的第三届数字孪生体挑战赛和即将举办的第四届(2022)数字孪生体挑战赛,DAPA将围绕合作方的应用需求,设计相关的技术研发创新方案,邀请行业具有创新能力、愿意创新的团队参与,为我国颠覆性创新探出一条可行的道路。

      “AI+数字孪生体”还有不少难点,这需要在落地实施的时候敢想敢干。

      利用工业4.0研究院跟麻省理工学院(MIT,Massachusetts Institute of Technology)和卡耐基梅隆大学(CMU,Carnegie Mellon University)的联系,基于他们在数字孪生体技术方面的成果,结合到项目的实际需要,设计出适合落地实施的解决方案。

      工业4.0研究院和DAPA全体同仁,将按照拟定的书目和资料,认真学习和讨论,为“AI+数字孪生体”在国防和产业场景的应用找出突破方法。同时,继续坚持包容和开源的核心价值观,不分观念异同,向行业专家学习,特别是我国在人工智能已有建树的企业或机构请教。

      正如我们践行颠覆性创新的做法,工业4.0研究院和DAPA同仁应先去“拥抱”,然后才有能力“接纳”,任何颠覆性创新,都来自“深入其中,方知其妙”。

 

作者:胡权,工业4.0研究院院长,达钯科技发展中心主任

 

 

2022新年寄语:接纳颠覆性创新的一切

      颠覆性创新是工业4.0研究院的基因。

      在中国做颠覆性创新的难处很多,既有观念上认可的挑战,又有资源缺失的不足,还有安稳不断吸引你。这些因素使得真正的颠覆性创新难能可贵。

      工业4.0研究院经过长期探索,已经意识到,我们要接纳颠覆性创新的一切。

      颠覆性创新,接纳它的人肯定不多,我们必须承认这个事实。

      颠覆性创新,不少好的想法遭遇失败,我们应该包容自己。

      颠覆性创新,短期内没有商业模式,我们必须坚持下去。

      即便有这么多“负面”的结果,我们仍然坚持做颠覆性创新,因为“高风险高回报”,这是美国DARPA一直坚持做颠覆性创新的动力。

      经过多年的探索和实践,我们掌控了开展颠覆性创新的方法,开始进入颠覆性创新的佳境。

      2017年,在工业4.0研究院的基础研究中,我们发掘了第四次工业革命的通用目的技术,包括数字孪生体、人工智能、数据科学和物联网等新一代数字技术。

      然而深入开展研发之后,我们感受到数字孪生体才是王中之王。

      2019年,工业4.0研究院发起了全球第一家数字孪生体联盟,那个时候,我们意识到美国很快就会设立美国版的数字孪生体联盟。

      颠覆性创新需要耐心,也需要先行者,更需要同行者。

      为了构建有利于颠覆性创新的发展环境,工业4.0研究院建议合作方安世亚太设立“数字孪生体实验室”,并担任指导顾问,推动编写了《数字孪生体技术白皮书》。

      对于颠覆性创新,美国自然不会缺席。

      在中国数字孪生体联盟成立7个月之后,美国空军研究实验室支持OMG发起了美国数字孪生体联盟。

      2020年,工业4.0研究院支撑国家发改委和中央网信办提出了“数字孪生创新计划”,写入了《关于推进“上云用数赋智”行动 培育新经济发展实施方案》,我们充分发挥了体制的优势。

      依靠长期的研究积累,工业4.0研究院从26家竞标单位中脱颖而出,获得了中央军委装备发展部的数字孪生体研究课题。

      看来国家需要颠覆性创新了。

      2020年底,工业4.0研究院编写了《数字孪生体报告(2021)》,提出要建设“D加速器”,这是以颠覆性创新为目的的平台。

      通过“D加速器”,工业4.0研究院帮助数字孪生体联盟多家成员进入数字孪生体领域。

      接近2021年底,工业4.0研究院决心把颠覆性创新做到底。通过升级“D加速器”,设立“达钯科技发展中心”(DAPA,Digital Advanced Projects Accelerator),迎接2022年的到来。

      今天下午,有好友问我2022年有什么愿望?

      我说,2022年,工业4.0研究院希望运行好中国的DAPA,帮助更多支持颠覆性创新的合作方为未来做好准备。

 

作者:胡权,工业4.0研究院院长,达钯科技发展中心主任