中国人工智能学会

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CCAI 2022 演讲实录丨廖湘科院士：智能制造时代的基础软件

发布时间：2022-11-03

10月29-31日，2022中国人工智能大会（CCAI 2022）在长沙成功举办。在10月30日举办的大会主论坛上，中国工程院院士、国防科技大学研究员廖湘科院士为我们带来了题为《智能制造时代的基础软件》的精彩演讲。

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廖湘科

中国工程院院士

国防科技大学研究员


以下为廖湘科院士演讲实录：

今天浅谈一下基础软件在智能制造时代的发展趋势。 

首先我们来讲一下软件技术的平台化演进过程。操作系统的三大任务，一是管硬件的资源，二是为上层软件提供共性的基础服务，三是为用户提供友好易用的人机交互手段。这三个任务一直没有变，但是随着计算的硬件平台的升级、随着应用场景越来越多，从以前的大型计算机只是在银行等场景使用，到了现在PC机办公普及，手机的日常使用，以及智能制造时代整个工业系统的普及，应用场景在不断变化。另一个是人机交互界面的变化。由于计算机的硬件越来越复杂，应用场景越来越多，一些共性的支撑慢慢沉淀，变成了操作系统的组成部分，操作系统呈现出平台化的演进，从“单个产品”的操作系统演进成为“软件体系基石”的基础软件平台。


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软件商业形态的演进。最开始的软件就是公开源代码，并不是独立产品，直到比尔·盖茨提出许可证概念，源代码不再公开，拥有源代码就成为了核心竞争力。购买许可证的商业模式将我们推进到独立软件产品时代。这时就出现了开源和闭源之争，Windows系统的成功是这一时期的代表。当软件成为服务时，运营就成为了核心竞争力。在这一时期，得益于中国的人口优势与文化特色，我国的数字平台公司也快速兴起，例如BAT，进入世界领先行列。这一时期商业模式的精髓，就是营造巨大通用市场、经营掌控生态链、跨界竞争获取蓝海效益。


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智能制造时代，它的本质就是IT和OT的结合。人工智能其研究之深、应用之广，既是深科技又是广科技，包括美国的工业互联网、德国的工业2.0，反映的都是工业软件化，利用软件智能技术提升工业能力，所以从事软件的人喜欢把现在叫做软件定义时代。软件和硬件最大的区别在于软件具有丰富的表达能力和灵活的变化能力，这是硬件所不具备的特征。过去产品一旦生产好，要改变其功能非常困难，而现在只需要换一个版本的软件就可以了。在数字世界中，一代软件就是一代产品，而软件又是天天可成长、天天可演化，进化速度非常快。以前需要用硬件实现的，现在可以用软件实现，这就是软件定义的威力所在，就是IT和制造业融合的巨大红利。


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借助中国的人口优势、文化特点和社会主义制度，我们培育出了可以与美国企业比拼的优秀的数字平台企业。尽管与美国、欧洲发达国家存在差距，但在制造业、IT融合的背景下，中国工业体系是中国经济最具核心竞争力的部分，软件定义是推动中国工业体系高质量转型的强力引擎，我们抓住IT与制造业融合的机遇，也一定会诞生世界一流的企业。

通过无所不在的感知技术把真实世界的东西数字化到虚拟世界，再通过大数据的关联分析和人工智能的处理让其不断地迭代进化，再反馈回真实世界，形成一个闭环。无处不在的感知，跨域多维的关联，超越人脑的智能，虚拟和真实世界的交融，这是IT与OT融合时代的技术发展趋势。

无处不在的感知。人类对世界的感知能力是有限的，而技术进步则可以帮助人类扩大对世界的感知能力。未来的超级传感器是IT和工业结合的新引擎，拥有一个统一计算平台是能否形成巨大通用市场的前提。


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跨域多维的关联。平行世界分为物理世界和数据世界。以前我们都是用还原论来研究问题，缺乏处理事物之间复杂联系的科学手段，但现在可以用数据科学的方法，通过对现实世界进行大量数据的采集，用算力训练出算法模型，利用这个模型来达到处理问题的效果。


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超越人脑的智能。科学已经经历了四个重大范式转变，实验科学、理论科学、计算科学、大数据驱动科学。目前我们已经进入“加速发现阶段”，我们可以对科学发现中的部分过程实现自动化。脑科学的进步使得人类对大脑的活动可以进行精细扫描，有可能给人脑仿生计算技术带来新的方法、质的飞跃。


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虚拟世界和真实世界的交融。这一部分以虚拟现实、增强现实、混合现实，动力外骨骼计划、脑控假肢、人造皮肤，基于数字孪生的精准制造等方面来体现。

基于这样的情况，未来时代的软件栈，就可以用软件来定义设备、控制、生产、供应链和制造业。以往计算机领域的成功，就是在PC领域、手机领域、服务器领域打造了统一的基础软件平台。而未来的基础软件统一平台，需要支持物理世界的数据观察进入虚拟世界里判断决策，并且通过行为控制反馈到物理世界，形成一个闭环。

这个时代呼吁IT-OT融合的新基础软件平台。这个新的基础软件平台，在IT领域体现为一个软件框架，它将把计算机里的关键、共性问题，包括架构设计、可信保障、互连通信、实时、大数据处理、AI支撑等，用框架来解决。这个新的基础软件平台，在制造业领域的体现，就是框架中的插件，将各领域的问题求解方法做成插件，融入这个框架。这个新的基础软件平台，应该支持完整的OODA（观察－判断－决策－行动控制）闭环行为链，支撑拥有完整价值体系和经济闭环的物理世界与虚拟信息世界的融合空间。


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面对未来发展，第一要把做计算机的互联网思维和制造业的工匠精神结合。IT的互联网思维是硬件追求性能、软件追求规模、产品追求用户体验，然后通过掌控生态和跨界颠覆来实现商业利润。而制造业的工匠精神就是积累、积累再积累；求精、求精再求精。今后，我们的大型平台企业，就是要把经营生态链做到极致，我们的专精特新企业，就是要在某个细分领域做到极致。我国拥有完整的制造业门类，拥有一流的IT企业，只要融合IT的互联网思维和制造业的工匠精神，补齐国产工业软件的短板，大有可为。

第二，智能制造领域、工业领域要学习互联网的产业思维，例如小米生态链体系。互联网产业思维是掌控标准、掌控数据、掌控流程，把广大的专业化、中小企业变成其生态链上的一份子。未来最有核心竞争力的企业，就是通过把高端制造、数据与软件、技术标准等生态产业链命门掌握在自己手上，构建基于全球、全国优势资源配置的产业供应链、服务链。

第三是积极拥抱IT新技术。云计算使得计算资源随手可得。越来越强大的计算能力，越来越庞大的数据集合，不断演进和优化的模型算法成为人工智能的支柱。


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再就是应对软件工程的新挑战。今天是软件赋能的变革时代，今后社会的主要基础设施，都依赖于软件系统，这个系统的复杂性，是在不断演进不断组合的。未来的软件系统，不仅把物理世界纳入管理范围，还会把智能体、把人也纳入软件系统运行管理的一部分。这种巨复杂又不断迭代升级的系统，对于软件工程技术是很大的挑战。

做软件一定要追求极致的用户体验，要高度重视平台化、好用性设计。基于数字孪生的精准制造，类似于当年Office软件排版的所见即所得。


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最后要讲的是大力加强协同创新。计算机软件和工业软件差距很大，智能制造的本质是“软件定义”，核心是工业软件，智能都是用软件来实现的，智能制造软件的本质属性是知识。软件已经成为学科交叉的平台，成为知识的载体。今天，各行各业的知识只有能够通过软件来表示，才进入了数字世界，才能获得数字世界迭代更新的进化速度。


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未来的智能制造时代，就是计算机和工业结合的时代，不懂工业知识的人做不好软件，不懂软件技术的人也成不了工业领域的领先者。

谢谢大家。

CAAI原创 丨 作者廖湘科院士

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