作為計算機科學(xué)的一個分支，人工智能AI是通過了解和學(xué)習(xí)智能的實質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機器，該領(lǐng)域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能從誕生以來，理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，可以設(shè)想，未來人工智能帶來的科技產(chǎn)品，將會是人類智慧的“容器”。
人工智能的定義可以分為兩部分，即“人工”和“智能”。“人工”比較好理解，爭議性也不大。有時我們會考慮什么是人力所能及制造的，或者人自身的智能程度有沒有高到可以創(chuàng)造人工智能的地步等等。但總的來說，“人工系統(tǒng)”就是通常意義下的人工系統(tǒng)。
人工智能是研究使計算機來模擬人的某些思維過程和智能行為（如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等）的學(xué)科，主要包括計算機實現(xiàn)智能的原理、制造類似于人腦智能的計算機，使計算機能實現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。人工智能將涉及到計算機科學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)和語言學(xué)等學(xué)科。可以說幾乎是自然科學(xué)和社會科學(xué)的所有學(xué)科，其范圍已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了計算機科學(xué)的范疇，人工智能與思維科學(xué)的關(guān)系是實踐和理論的關(guān)系，人工智能是處于思維科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用層次，是它的一個應(yīng)用分支。配合工業(yè)4.0時代的智能化制造及智慧工廠的要求，人工智能AI必須要在復(fù)雜多變的制造、物聯(lián)、遠(yuǎn)程分析及大數(shù)據(jù)處理上發(fā)揮更大的功用，協(xié)助人類完成更精確的計算和操作。有科學(xué)家預(yù)測，真正的工業(yè)4.0時代是AI時代，而通用電氣公司對此率先做出強力回應(yīng)。
在世界級別的大公司中，通用電氣作為運營時間超過125年歷史的的公司榜上有名，排名第40。作為向高科技企業(yè)轉(zhuǎn)型的一部分，從科學(xué)家開始，它將人工智能貫穿整個運營過程中。2011年，Jason Nichols加入了通用電氣（General Electric簡稱：GE）全球研究公司。很快他就在加州大學(xué)伯克利分校完成有機化學(xué)博士后工作，并期望在化學(xué)研究方面能有一個長期的職業(yè)生涯。不過，在連續(xù)四年做了為處理工業(yè)廢水創(chuàng)造材料和系統(tǒng)的工作后，Nichols搬到了公司的機器學(xué)習(xí)實驗室。今年，他開始研究增強現(xiàn)實（AI)，工作角色有了變化，可以說既是化學(xué)家，又是半個數(shù)據(jù)科學(xué)家。Nichols的這種職業(yè)角色正是典型的混合型員工，對于一個致力于將人工智能注入其機器和工業(yè)過程的公司未來的GE來說，無疑至關(guān)重要的。
15年前，通用電氣的機器操作人員和技術(shù)人員，通過聽機器的當(dāng)啷聲，震動聲和儀表檢查來監(jiān)控其飛機發(fā)動機、機車和燃?xì)廨啓C。如今，公司用人工智能技術(shù)來做相同的事情，甚至可以提前預(yù)測失敗。
人工智能的定義可以分為兩部分，即“人工”和“智能”。“人工”比較好理解，爭議性也不大。有時我們會考慮什么是人力所能及制造的，或者人自身的智能程度有沒有高到可以創(chuàng)造人工智能的地步等等。但總的來說，“人工系統(tǒng)”就是通常意義下的人工系統(tǒng)。
人工智能是研究使計算機來模擬人的某些思維過程和智能行為（如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等）的學(xué)科，主要包括計算機實現(xiàn)智能的原理、制造類似于人腦智能的計算機，使計算機能實現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。人工智能將涉及到計算機科學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)和語言學(xué)等學(xué)科。可以說幾乎是自然科學(xué)和社會科學(xué)的所有學(xué)科，其范圍已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了計算機科學(xué)的范疇，人工智能與思維科學(xué)的關(guān)系是實踐和理論的關(guān)系，人工智能是處于思維科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用層次，是它的一個應(yīng)用分支。配合工業(yè)4.0時代的智能化制造及智慧工廠的要求，人工智能AI必須要在復(fù)雜多變的制造、物聯(lián)、遠(yuǎn)程分析及大數(shù)據(jù)處理上發(fā)揮更大的功用，協(xié)助人類完成更精確的計算和操作。有科學(xué)家預(yù)測，真正的工業(yè)4.0時代是AI時代，而通用電氣公司對此率先做出強力回應(yīng)。
在世界級別的大公司中，通用電氣作為運營時間超過125年歷史的的公司榜上有名，排名第40。作為向高科技企業(yè)轉(zhuǎn)型的一部分，從科學(xué)家開始，它將人工智能貫穿整個運營過程中。2011年，Jason Nichols加入了通用電氣（General Electric簡稱：GE）全球研究公司。很快他就在加州大學(xué)伯克利分校完成有機化學(xué)博士后工作，并期望在化學(xué)研究方面能有一個長期的職業(yè)生涯。不過，在連續(xù)四年做了為處理工業(yè)廢水創(chuàng)造材料和系統(tǒng)的工作后，Nichols搬到了公司的機器學(xué)習(xí)實驗室。今年，他開始研究增強現(xiàn)實（AI)，工作角色有了變化，可以說既是化學(xué)家，又是半個數(shù)據(jù)科學(xué)家。Nichols的這種職業(yè)角色正是典型的混合型員工，對于一個致力于將人工智能注入其機器和工業(yè)過程的公司未來的GE來說，無疑至關(guān)重要的。
15年前，通用電氣的機器操作人員和技術(shù)人員，通過聽機器的當(dāng)啷聲，震動聲和儀表檢查來監(jiān)控其飛機發(fā)動機、機車和燃?xì)廨啓C。如今，公司用人工智能技術(shù)來做相同的事情，甚至可以提前預(yù)測失敗。
依靠這項技術(shù)，GE希望在2020年之前成為世界頂級軟件供應(yīng)商之一。事實上，2011年GE就加大了在這一領(lǐng)域的探索成本，該公司花費10億美元主動收集和分析來自機器的傳感器數(shù)據(jù)。通過AI創(chuàng)建更智能的模型是公司戰(zhàn)略的下一步，以此希望能夠給自己帶來比長期競爭對手，如西門子、軟件巨頭IBM等更大的優(yōu)勢。目前，IBM的業(yè)務(wù)擴(kuò)展到了工業(yè)分析領(lǐng)域。
當(dāng)然，將人工智能整合到一個成立于1892年的組織是一項艱巨的任務(wù)。首先得從培訓(xùn)公司的技術(shù)人才開始，全球各地加起來共有30萬人。Jason Nichols的工作地點通用電氣全球研究機構(gòu)（GE Global Research），正在建立在線教程，教授機器學(xué)習(xí)和專題研討會，以便科學(xué)家們可以探索新的角色。目前為止，近400名員工已經(jīng)完成了GE數(shù)據(jù)分析認(rèn)證項目，約50名科學(xué)家加入了Nichols所從事的數(shù)字分析工作。
雙重職業(yè)
這些雙重身份的科學(xué)家，很多可以幫助制作GE的云托管軟件模型，既節(jié)省了資金，又能提高客戶的安全性。利用從機器傳感器收集的信息，GE構(gòu)建這些“數(shù)字雙胞胎”（digital twins)，再輔以基于物理的模型、AI、數(shù)據(jù)分析、其科學(xué)家和工程師的知識。
雖然數(shù)字雙胞胎主要是軟件代碼，最精細(xì)的版本看起來像三維計算機輔助設(shè)計圖紙，包含交互式圖表、圖表和數(shù)據(jù)點。但這些足以使GE用傳感器數(shù)據(jù)來追蹤飛機發(fā)動機、機車、燃?xì)廨啓C和風(fēng)力渦輪機的磨損情況，從而更容易預(yù)測何時需要維護(hù)，而不是用假設(shè)或估計的方法。例如，飛過美國的飛機引擎，可以在加利福尼亞州的GE計算機服務(wù)器上設(shè)置一個數(shù)字雙胞胎來確定其部件的最佳服務(wù)時間表。
除了預(yù)測機器壽命，虛擬模型還能夠使GE優(yōu)化其產(chǎn)品的運行。通用電氣表示，數(shù)字雙胞胎使得風(fēng)力發(fā)電廠產(chǎn)生的電力增加了20%。其中一臺機車一年的燃料消耗和碳排放量分別減少了32000加侖，17.4萬噸。目前，超70萬臺模型已交付給客戶，到今年年底可能會超過100萬。
該技術(shù)依賴于人工智能技術(shù)的不斷更新。此外，如果數(shù)據(jù)被破壞或丟失，公司會借助機器學(xué)習(xí)來填補空白。這是一種允許計算機學(xué)習(xí)而不進(jìn)行明確編程的人工智能，通用電氣全球研究機構(gòu)軟件研究副總裁Colin Parris說。Parris表示，GE將計算機視覺與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合，這種AI尤其擅長識別模式和強化學(xué)習(xí)。它另一個最新的進(jìn)步是，使機器能夠優(yōu)化操作，使攝像機能夠在臟的、灰塵滿滿的金屬渦輪葉片上找出微小的裂縫。
雖然數(shù)字雙胞胎主要是軟件代碼，最精細(xì)的版本看起來像三維計算機輔助設(shè)計圖紙，包含交互式圖表、圖表和數(shù)據(jù)點。但這些足以使GE用傳感器數(shù)據(jù)來追蹤飛機發(fā)動機、機車、燃?xì)廨啓C和風(fēng)力渦輪機的磨損情況，從而更容易預(yù)測何時需要維護(hù)，而不是用假設(shè)或估計的方法。例如，飛過美國的飛機引擎，可以在加利福尼亞州的GE計算機服務(wù)器上設(shè)置一個數(shù)字雙胞胎來確定其部件的最佳服務(wù)時間表。
除了預(yù)測機器壽命，虛擬模型還能夠使GE優(yōu)化其產(chǎn)品的運行。通用電氣表示，數(shù)字雙胞胎使得風(fēng)力發(fā)電廠產(chǎn)生的電力增加了20%。其中一臺機車一年的燃料消耗和碳排放量分別減少了32000加侖，17.4萬噸。目前，超70萬臺模型已交付給客戶，到今年年底可能會超過100萬。
該技術(shù)依賴于人工智能技術(shù)的不斷更新。此外，如果數(shù)據(jù)被破壞或丟失，公司會借助機器學(xué)習(xí)來填補空白。這是一種允許計算機學(xué)習(xí)而不進(jìn)行明確編程的人工智能，通用電氣全球研究機構(gòu)軟件研究副總裁Colin Parris說。Parris表示，GE將計算機視覺與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合，這種AI尤其擅長識別模式和強化學(xué)習(xí)。它另一個最新的進(jìn)步是，使機器能夠優(yōu)化操作，使攝像機能夠在臟的、灰塵滿滿的金屬渦輪葉片上找出微小的裂縫。
拿起這個比火柴盒車略大一點的小機器人，使用AI技術(shù)，它可以在緩慢移動的風(fēng)扇葉片頂部找尋飛機發(fā)動機內(nèi)的裂縫。
類似的技術(shù)也可以應(yīng)用在無人機上，可在200英尺高的火炬堆上發(fā)現(xiàn)腐蝕，從而燒掉由石油和天然氣生產(chǎn)基地釋放的多余氣體。
GE科學(xué)家?guī)资陙硪恢痹谘芯亢瓦m應(yīng)變化中的技術(shù)。在1968年4月18日的這張照片中，一位GE系統(tǒng)工程師負(fù)責(zé)雪城大學(xué)學(xué)生回應(yīng)系統(tǒng)的電傳鏈接。計算機分析了學(xué)生對多項選擇問題的回答，并將其回傳給老師。
并非一時的狂熱
為了開發(fā)和使用這些系統(tǒng)，GE研究人員需要了解機器的物理和AI算法。
“這是一個，分子生物學(xué)家會和機器學(xué)習(xí)專家坐在一起，控制理論人才會和懂材料科學(xué)的人坐在一起，進(jìn)行探討的地方。”GE全球研究分析技術(shù)總監(jiān)Mark Grabb說，“這種合作非常強大，但沒有比同樣的信息在同一個大腦里更強大的了，它就是超高效。”
譬如Matt Nielsen的大腦，他在獲得物理博士學(xué)位后于1998年加入通用電氣全球研究機構(gòu)。在2015年全面投入到公司的數(shù)字化領(lǐng)域之前，Nielsen開發(fā)了光子學(xué)，并在電動汽車軟件方面開展工作。如今，他領(lǐng)導(dǎo)了一個數(shù)字雙胞胎開發(fā)人員團(tuán)隊，并幫助構(gòu)建了基于物理的模型，可以結(jié)合機器學(xué)習(xí)算法。
類似的技術(shù)也可以應(yīng)用在無人機上，可在200英尺高的火炬堆上發(fā)現(xiàn)腐蝕，從而燒掉由石油和天然氣生產(chǎn)基地釋放的多余氣體。
GE科學(xué)家?guī)资陙硪恢痹谘芯亢瓦m應(yīng)變化中的技術(shù)。在1968年4月18日的這張照片中，一位GE系統(tǒng)工程師負(fù)責(zé)雪城大學(xué)學(xué)生回應(yīng)系統(tǒng)的電傳鏈接。計算機分析了學(xué)生對多項選擇問題的回答，并將其回傳給老師。
并非一時的狂熱
為了開發(fā)和使用這些系統(tǒng)，GE研究人員需要了解機器的物理和AI算法。
“這是一個，分子生物學(xué)家會和機器學(xué)習(xí)專家坐在一起，控制理論人才會和懂材料科學(xué)的人坐在一起，進(jìn)行探討的地方。”GE全球研究分析技術(shù)總監(jiān)Mark Grabb說，“這種合作非常強大，但沒有比同樣的信息在同一個大腦里更強大的了，它就是超高效。”
譬如Matt Nielsen的大腦，他在獲得物理博士學(xué)位后于1998年加入通用電氣全球研究機構(gòu)。在2015年全面投入到公司的數(shù)字化領(lǐng)域之前，Nielsen開發(fā)了光子學(xué)，并在電動汽車軟件方面開展工作。如今，他領(lǐng)導(dǎo)了一個數(shù)字雙胞胎開發(fā)人員團(tuán)隊，并幫助構(gòu)建了基于物理的模型，可以結(jié)合機器學(xué)習(xí)算法。
GE使用AI持續(xù)創(chuàng)建其機器的數(shù)字表示法-法國貝爾福的工廠里的這個燃?xì)廨啓C，9HA。
噴氣發(fā)動機的數(shù)字副本，幫助GE的航空客戶通過預(yù)測何時需要維護(hù)來節(jié)省資金。
Sahika Genc是另一位雙重科學(xué)家，在GE機器學(xué)習(xí)實驗室工作之前，她開發(fā)了ICU報警系統(tǒng)�，F(xiàn)在她是一名機器學(xué)習(xí)科學(xué)家，通過深入學(xué)習(xí)和強化學(xué)習(xí)，使GE的能源管理系統(tǒng)更加高效。她最近的一個項目就是應(yīng)用機器學(xué)習(xí)和傳熱理論來確定建筑能量如何消散和儲存。預(yù)測將有助于GE客戶降低能耗。
這些混合研究人員，可能是GE與另一個世紀(jì)分保持相關(guān)性的最佳方法。因為GE想在渦輪機、噴氣發(fā)動機和機車等充滿競爭與成熟的行業(yè)中尋找增長機會。
可以看到，未來人工智能的完美融合應(yīng)用和飛速發(fā)展將不斷發(fā)展前行，不斷提高人在工業(yè)生產(chǎn)與決策過程中的價值和可靠性，只要我們擁抱AI，人類就不會在工業(yè)4.0時代孤獨前行。
