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徐志磊:智能系统 创新设计

 10 月13日开幕的「新兴实践」中文会议是国内学术界重量级的「思享盛宴」。众多高校的学术领袖围绕大会主题进行主旨演讲,并针对「设计教育」「设计研究」展开平行会场的讨论。主办方同济大学设计创意学院为大家带来一场高水准的学术分享。10 月13 日的中文会议亦同时开启为期10 天的「2016 同济设计周」

小编将按演讲顺序陆续放送设计周期间嘉宾带来的精彩分享,以下为中国工程院院士徐志磊在「新兴实践」会议第一天上午主题为「智能系统 创新设计」的报告

 

 

 

徐院士的报告用“智能系统设计”作为案例,阐明了智能连结产品和服务的要义和内容、智能系统和物联网的相关性、创新设计的概念和内容。报告对推动本次大会的主题——复杂系统设计实践,有实际的参考价值。

 

徐院士报告简介

 

什么是智能?

从智能手机开始,智能这个词已经泛化了。智能手机出现,智能生产、智能制造、智能产品、智能手表等等都涌现出来……今天我们需要重新理解“智能”一词。我把跟智能相关的概念分成三块,分别是自动化智能化人工智能

 

 

 

自动化

Automation,用机器代替人工完成工作任务。

近十年以来,过去由人工执行的大量常规任务能够容易被计算机和算法、软件模仿的工作,都可以由机器来完成。现在很容易被计算机所代替。特别是计算机的算法,与其说是计算机,还应该说是计算,computing,计算、算法、软件,来模仿人的工作,这样就可以由机器来完成。这个机器实际上就是指的计算机,但也不是宏观的计算机,而是一个计算机的有内涵的东西。

从西方国家来看,用机器代替人工劳动的现象被称为资本主义中的颠覆性创新。这话不简单,虽然几十年以前就自动化了,但是今天的自动化跟过去的自动化完全不一样。由于自动化以后,经济时代将从后工业时代转移到自动工业时代,这是他们的观点。这个观点也就带来了新的发展方向,就是说,Knowledge Work Automation,知识工作自动化,就是使用计算机来完成复杂的分析、精细的判断和创新问题的解决

机器人肯定是我们理解的自动化,有制造自动化的装置,或者有代替人工的一些,或者增强人工的一些制造。那么使用的场合是容易标准化的,可以重复的工作、力气大和扭矩大的工作。要开发一些新的程序和重新构造人-机组合的团队,需要有高精度。

为什么自动化那么被重视?

自动化使制造业从后工业时代进入自动工业时代,以人工智能、机器人为特征,体现在提高生产率、降低人工成本、提高质量、更便宜、更快捷、更柔性化、可定制等方面,有很大的发展前景。我们这个时代,就可能变成一个自动化的时代。

代替人工重复性劳动的实现可行性基于:

  • 计算机性能的提升、价格的下降;

  • 大数据、云计算、移动终端;

  • 网络化技术,互联网、物联网、智能化技术、人工智能技术等,这些技术出现以后,特别是近十年以来,自动化的需求达到一个相当高的需求。

这个定义还是这样,自动化使机器可以代替人的工作,应该有常规的工作,routine work,或者是有标准化模板的,或者是有标准程序的。

现在有很多工作还不能被自动化来代替,至少到现在为止是这样的。主要是创新设计的过程,我们搞设计的人往往担心自动化了以后,是不是设计也不要了也是自动化?看来是不太可能。特别是设计想象力,那更不可能。科学实验的过程高级的脑力劳动,还有复杂问题的解决,还有预测未来、突变性的预测

还有很多蓝领工作也不可能被代替,手工精巧工作,比如说理发师、化妆师、厨师,计算机大概还不好办。现在还没有一个机器理发师能帮你理发得那么好。

 

智能化

为什么加一个“化”?因为智能两个字是一个名词,不能代表一个事情,不能代表一个问题,所以加一个“化”字。

智能化的定义,特别是智能化产品的定义,这是西方的语言,西方的名词。这个名词其实很有意思,这个智能化是叫Smart。为什么叫Smart?因为smart是副词,可以加ness成为名词。因为Smart是可以加ness,这是一个名词。

智能化产品,比较明确的就是Smartness of A Product。中国现在大多数所谓智能后面的这个东西,在西方都叫Smart,并没有叫Intelligent。

在一定程度上拥有较多或者较少的以下的功能维度的,叫智能化产品。

下面有哪些呢?自治,自适应,自反应,多功能,产品拟人交互功能,有能力与其他装置合作,还有自监控、自修复、自维修、自操作。不是所有的都要,其中有一定的因素在里面的我们有把它叫做智能产品。

 

人工智能

Artificial Intelligence 是指让机器能像人那样认知、思考和学习,即用计算机模拟人的智能。

AI的典型应用领域包括:

  • 机器定理证明

  • 机器翻译(自然语言理解)

  • 专家系统(问题求解和知识表达)

  • 博弈(树搜索)

  • 模式识别(多媒体认知)

  • 机器人和智能控制(感知和协同)

  • 深度学习和神经网络

  • 优化的知识管理

  • 不同过程需求的自适应环境变化

  • 有人介入的拟人智能

后面三条是我加上的,一条是优化的知识管理,这个就跟Smart有区别的一个问题,它是一个具有优化的功能的,就叫人工智能。

第二是不同程度上自适应环境的变化不同过程需求的自适应环境的变化,有这种能力的话就叫人工智能。

第三点,有人介入的拟人智能,跟人能对话,执行人的命令,有思想互通、对话,这样就叫人工智能。

 

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什么是智能化系统?

我们的定义叫做Smart System,不能叫Intelligent System。

先讲一个输入的概念,机器(不是一般的机器,是计算机),人,视频系统,地图,还有新闻、传感器等,把这些东西都数码化,变成Digital,并放到网络中间去。

输入集成到系统里面以后,还要连接到人、装置、商业过程,使之有集体的意识,这个定义就叫做智能化系统。

 

智能连接产品的设计

不叫智能产品,而是叫Smart Connected Products,智能连接到产品里面去,这在中国的语境里面就是智能产品。实际上他们的语境跟我们某种含义上是有区别的。

首先要讲信息技术的三次转变。

第一次转变,1940年代到1970年代,计算机应用到产品设计当中去,仅仅是个体的活动。计算机辅助设计(CAD)和辅助制造(CAM)、辅助生产计划(MRP),使生产率大大增加。

第二次是1980年代到1990年代,互联网使协同和智能连接到产品,改变了传统产品的边界,改变了产品的特性,颠覆性的价值链改变,提供了指数式的经济增长机遇。到1990年代为止,产品本身的结构和功能还没有改变

第三次,2000年到现在,IT成为产品自己集成的部分,嵌入式传感器、处理器、软件连接到产品,实际上计算机已经放入产品内与产品耦合,产品数据被储存、分析和运行,戏剧性地改进了产品功能和性能。第三次IT驱动转变的潜能是最大的,比前两次更多创新,更多的生产率增益。

智能连接到产品,它的整个设计原理是完全不一样的,将来会有很大的变化,特别是有了软件,绑到产品以后,这个变化就很大。

 

全新的设计原理:

  • 通过软件为基础的用户定制化,硬件标准化,设计使能个性化;

  • 设计合作有能力不断进行产品升级;

  • 设计有能力预测、增强或遥控服务;

  • 系统工程专门知识,敏捷化软件开发,主要用于产品硬件,电子学软件操作系统和连接部件;

  • 设计要适应协调后期和售后设计改进、快速和有效;

  • 公司需要硬件和软件开发同步性适应不同的时钟速度;

  • 软件开发团队需要创造一种能力,如硬件在运作中产生一个新版本,软件需要10次的应用迭代。

 

今天的产品制造、销售和服务,在全球化的背景下,发生了重大变化。先进的制造必需和服务相连结产品-服务-创新成为主要的发展方向。

 

第一个结论:服务特别重要。

创新设计要关注以下的问题

为制造的服务业;

为服务的制造业;

非制造的服务业。

 

第二个结论:智能接入产品改变了服务的模式,服务有了很大的变化。

通常而言,产品的物理部件智能化,价格昂贵。软件的智能连结产品是产品性能的多样化,价格较便宜。产品智能服务使产品性能有巨大提升,市场竞争力加强,获得更多的附加价值。举一个例子,外国公司卖发动机给你,里面装了很多传感器。用户的使用情况都可以得以记录。他们的产品里面绑定了软件,也就绑定了数据化。通过将获得的数据应用到产品中,就会产生一个新的服务模式。在中国这种小型的智能系统也已经出现了,比如一个电动自行车,它里面绑定一个芯片,芯片有GPS的功能,可以准确定位车的位置,偷也偷不了。电池什么时候用完了,什么时候需要修了,都会记录在这个小小的芯片里。

我们的时代已经到了智能化接入到产品的时代。我们手机里面的传感器等配件,在深圳都可以买到,将配件组装就可以得到一个智能化的东西。另外智能连接产品达到了从根本上的转移,将用户的需求以及使用产品中的信息反馈应用到产品中去,用户就可以获得更好的使用体验。

 

第三个结论:服务的三个关键元素——

  • Meta  Value 隐形价值

  • Model 服务模式

  • Market 市场激励

技术、产品、服务、用户满意驱动创新循环,增强超过通常产品的价值。

隐形价值,我们搞设计一定要很好的理解什么是价值,价值在哪里。

另外是服务的模式也是千变万化,多得不得了。

商业竞争的角度来说,为用户服务比产品更重要。经济价值快速移动,市场和品牌切换,这一点也很重要,这是什么意思?如果你这个产品没有绑定很多的用户。你就被切换掉了。别人用更好的服务来代替你,这就要叫切换,这个切换也很重要。对于一个企业来说,被切换了就糟糕了。企业忠诚度的改变是企业关注的问题,同时也是创新设计需要解决的问题。

 

 

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