人機物三元融合 萬物智能互聯
http://www.199rrr.com 2021-12-21 16:56 來源：中國自動化學會專家咨詢工作委員會
隨著物聯網和人工智能等高新技術的發展和應用，人機物融合的相關研究引起世界普遍關注。習近平總書記在兩院院士大會中國科協第十次全國代表大會上指出，以信息技術、人工智能為代表的新興科技快速發展，大大拓展了時間、空間和人們認知范圍，人類正在進入一個人機物三元融合的萬物智能互聯時代。“十四五”規劃對我國人工智能的核心技術突破、智能化轉型與應用等多個方面作出了部署。本期特邀專家深入探討。
嘉 賓
中國大數據應用聯盟人工智能專家委員會主任 劉 鵬
海南大學計算機科學與技術學院教授 楊天若
中國機器人峰會工作委員會秘書長 張歡喜
主持人
經濟日報社編委、中國經濟趨勢研究院院長 孫世芳
三元融合以人為中心
主持人：作為更深層次的人工智能模式，人機物三元融合將給行業產業的生產方式、社會生活方式帶來怎樣的改變？實現目標和技術途徑是什么？
劉鵬：人機物三元融合強調的是物理空間、信息空間和社會空間的有機融合，物理空間分別與信息空間、社會空間源源不斷地進行信息交互，而信息空間與社會空間則進行著認知屬性和計算屬性的智能融合。人機物三元融合的核心是人工智能，人機關系是三元協同的關鍵所在，當兩者認知貼合并能協同有效地開展工作時，好比為三元融合添加“馬達”，在智慧大腦的引領下推動其有序而良性地向前發展。
物聯網、大數據、人工智能等技術的深度應用和高度融合，將進一步推動人類、機器、自然三者高效協作。生產方面，三元融合增強了機器的感知、共情、行為、應變能力，實現了機器與人類的能力互補，從而提升了生產效率和產品質量；生活方面，三元融合消除了更多的理解偏差與交互限制，機器可以充分利用物理世界與自然資源，根據人類的需求量身定制更多個性化的產品和服務，帶來高品質生活。
實現人類、機器與自然的和諧共生，實現智能化、精細化和動態管理，打造新型社會生態，是一項浩大的工程，真正實現這一目標需要時間，甚至需要幾代人的努力。因此，人機物融合的近期目標是助力機器智能水平的提升，大幅提升機器的感知、應變能力，推進人機關系的發展。需要著力建設人工智能系統，在已有的語音識別、機器視覺、執行器系統研發基礎上，重點突破認知行為系統的研發，實現由語音助手、搜索引擎、導航系統等弱人工智能到具有人類思維和心智的強人工智能的發展，讓機器更好地理解外部世界。
楊天若：人機物交互的樞紐是“信息”，“機器”雖然能夠高效地從物理環境中捕獲與存儲信息，但無法自主地分析信息。而人能從更高層次感知物理環境，提取有用信息，從而在人機交互過程中將感知的信息傳遞給機器，使得機器在作用于物理環境過程中體現人類的真實意圖和智能屬性。隨著機器自主智能性的提高，人機物關系則會演變為“共生關系”，三者相互合作，共同創造智慧社會。從近期目標來看，在人機物智能技術的推動下，將通過利用各種信息資源使人類社會、信息空間、物理空間聯動互通、數字孿生、動態耦合、虛實交融，形成以人為中心的人機物三元融合的智能化新社會形態，在創新創業、休閑娛樂、醫療健康等方面提供更主動、更精準的智慧化服務。
張歡喜：人機物三元融合必須深度綜合物聯網、通信等技術，使物與物、物與人之間實現互聯，將智能融入萬物實現無縫對接、協同計算。特別是“互聯網+”時代的產業互聯網正催生著人機物融合網絡空間的形成和發展，呈現出大融合、大數據、智能化和虛擬化特征。
人機物三元融合技術的應用和發展，將給我們的生產、生活帶來很多改變。廣泛的連接產生海量的數據，這些數據高度匯集將實現跨行業跨區域流動，繼而催生更多的新模式新業態。如果說互聯網對社會經濟產生革命性影響的上半場屬于消費互聯網，那下半場則屬于工業互聯網。工業互聯網是新一代信息技術與生產技術深度融合的產物，它通過人、機、物深度互聯，全要素、全產業鏈、全價值鏈的全面鏈接，推動新的工業生產制造和新的服務體系。人機物融合計算的關鍵是如何有效提取和融合人、機、物三元信息，并提供普適服務有效融合和利用“人”的價值，一方面提取并利用人的特征和能力，另一方面做到以人為本的計算和服務。
一些技術問題亟需解決和優化
主持人：我國人機物三元融合研究的現狀如何？當前面臨哪些關鍵挑戰？
楊天若：隨著物聯網和人工智能等高新技術不斷發展與涌現，人機物三元空間的深度融合已引起世界各國的關注。其中，數字經濟、智能工廠、智慧城市等都是人類社會向人機物智能融合型社會邁進這一歷史進程的階段性典型應用。近年來，我國相繼出臺了一些戰略規劃，積極推動人機物三元空間融合研發進程。從國家科技發展層面看，2017年國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，將知識驅動的人機物三元協同理論作為新一代人工智能基礎理論體系和重點任務。從社會應用層面看，人機物三元融合已廣泛應用到智能家居、智慧交通、智慧醫療等多個方面。從技術層面看，政府與科研機構一直致力于社會的智慧化建設，從早期的云計算、物聯網、大數據，到最近的邊緣計算、數字孿生、“互聯網+”，均為人機物智能奠定了堅實的理論和技術基礎。
不過，目前仍缺乏對人機物三元融合科學理論、系統結構和實踐應用等方面的綜合研究。一是缺乏通用的人機物系統設計方法。現有的系統設計方法大都針對特定的應用，沒能綜合地考慮多種設計因素，尤其是人的社交關系，缺乏通用性，不能很好地滿足日益增長的、互聯互通的智慧應用需求。二是缺乏人機物大數據的統一分析平臺。人機物系統產生的大數據具有多源異構、跨空間、跨平臺、高階、海量、時序等特點，尚缺乏統一表示、融合、計算、分析和處理人機物大數據的方法和平臺。三是缺乏自動進化的人機物系統設計模型。現有的設計模型往往是靜態模型，不能隨著用戶需求和環境的改變而自適應地優化和迭代。
劉鵬：早在2009年，中科院發布《中國至2050年信息科技發展路線圖》，提出了人機物三元世界和信息技術普惠大眾的思想。中國信息通信研究院發布的《中國數字經濟發展白皮書(2021)》顯示，2020年我國數字經濟規模達到39.2萬億元，占GDP比重為38.6%。以信息技術為引領的人機物融合正在大踏步向前。
然而縱觀當前實際情況，人機物三元融合仍面臨著一些棘手的技術問題亟需解決和優化。其一，人工智能系統并未達到強人工智能水平，無法完全獨立工作，比如汽車制造環節，遇到故障、網絡入侵等意外事件，仍需人工控制；機器人在智能、柔性和靈活方面還有所欠缺，部分裝配工作仍需人工干預等。其二，人機物融合應用還較為零散，好比產業鏈的上下游，如何打通仍然是問題所在。同時，如何在保護隱私的前提下，上下游共享數據，根據共享態勢做出科學預測，實現精細化管理，也是人機物三元融合研究題中應有之義。
邁向人機物智能融合型社會
主持人：從概念到實現廣泛應用，人機物三元融合目前有哪些典型應用場景？如何推動有效協同與融合發展，使其成為解決國家重大需求的有力支撐？
楊天若：人機物智能是當前信息社會的一次重大變革，各種高新人工智能技術的快速發展與涌現，有效協同與融合了人機物異質要素，典型的應用場景包括智慧家庭、智慧社區、智慧經濟圈等。當前可從以下幾方面深化研究：一是探索人機物內在協同規律和交互機制；二是構建新型智能計算與服務系統；三是加強人機物自適應系統頂層設計；四是突破人機物數據分析關鍵技術；五是實現數據與系統的安全保障。
促進人機物三元空間的深度融合與和諧發展，政府需大力支持以人機物智能技術為代表的新型城市基礎設施與公共服務平臺的建設，讓人機物智能技術持續為新型智能化城市賦能。同時，創新地運用人工智能技術手段，改變人機物智能應用開發模式，突破人機物智能普惠瓶頸，構建高質量、開放型的基礎軟件生態。
劉鵬：人工智能飛速發展，人類社會正向人機物三元智能融合型社會邁進，無人碼頭、無人工廠、智慧城市等都是典型應用場景。以無人工廠為例，大部分汽車生產流程都是自動化的，一些技術上不成熟、計算機無法完成的工作，比如集成面板的檢測交由人工完成，人、機、物相互協作，形成了高效的運轉生產環境。
推動人機物有效協同與融合發展，一方面應大力建設強人工智能，提升人工智能水平；另一方面，著眼全局，共享行業數據，通過對人、機、物的全面連接，構建起覆蓋全產業鏈、全價值鏈的全新體系，實現由局部融合到行業融合直至社會融合，最終實現社會一體化。對此，諸多技術、政策方面的問題仍需要政府、社會等方面的高效協調與大力支持。技術上，開展數據治理，解決數據沖突，保證數據的真實性、客觀性和安全性；基于全局優化策略，開展科學預測，為人機物融合提供前瞻指導；啟動故障機制，在出現問題時進行自適應調整。政策上，亟需制定并推進相應的上下游銜接標準、法規和政策，明確共享和開放的數據內容以及開放的范圍與權限，做到有效銜接和適度、適量開放。
張歡喜：隨著物聯網、大數據和人工智能技術的快速發展與加速融合，智能物聯網（AIoT）正成長為一個具有廣泛發展前景的新興前沿領域。智能物聯網首先通過各種傳感器聯網實時采集各類數據，進而在終端設備、邊緣設備或云端通過數據挖掘和機器學習方法來進行智能化處理和理解。近年來，智能物聯網應用已逐步融入到國家重大需求和民生各個領域，如智慧城市、智能制造、社會治理等。一個典型的例子是工業互聯網技術的發展和應用，它通過人、機、物的全面互聯推動了全新的工業生產制造和服務體系構建。
智能物聯網是海量人、機、物融合的主體，人機物協同融合成為新的發展趨勢，也將推動新一代群智感知計算的產生。人機物融合群智計算面向物聯網和普適計算領域國際學術前沿，探索異構群智協同的基礎理論創新，通過關鍵技術突破推動人、機、物要素的有機連接、協作與增強，構建具有自組織、自學習、自適應、持續演化等能力的智慧空間，對促進智慧城市、智能制造等國家重大需求領域新模式和新業態形成，推動新一代智能物聯技術發展變革等具有重要意義。
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