智能+：離不開智能定義與分級！

發(fā)布時間：2021-12-31作者來源：金航標瀏覽：2147

今年“兩會”的《政府工作報告》高度關(guān)注制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。報告明確提出，“打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，拓展“智能+”，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級賦能”。“智能+”的新提法，既是今年制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的政策動力，也是高層對過去提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”在制造業(yè)的糾偏。

當制造業(yè)“智能+”發(fā)展戰(zhàn)略一出現(xiàn)，有些專家就立即把這里的“智能”解讀為“人工智能”了，這顯然是不恰當?shù)摹＿@種把“智能”唯一化地理解或者刻意地解讀為“人工智能”的做法，是對智能的本質(zhì)性的誤解，這會把“智能+”的一本好經(jīng)念歪，把企業(yè)界帶入溝里。

如果業(yè)界沒有智能定義，缺乏智能分級，則很難有效地開展“智能+”活動。

一．何謂智能，需要澄清

智能，對我們來說是一個既熟悉、又陌生的詞匯。熟悉的是，智能天天在我們身邊和身上發(fā)生；陌生的是，我們?nèi)绾蝸頊蚀_地定義它、衡量它，以及有效地使用它來構(gòu)建智能系統(tǒng)，并讓智能系統(tǒng)造福于人類。

筆者認為，智能是一個系統(tǒng)或者一個主體所具有的生存與發(fā)展能力。它孕育于古老的自然界，發(fā)端于一切生命系統(tǒng)的本身，也一直被人類用來作為一種認識自然、改造自然，優(yōu)化生存、造福世界的能力，只不過這種應(yīng)用，過去是隱含、模糊、非特定追求式的應(yīng)用，而今天是明確、清晰、主動追求式的應(yīng)用。

如何把不同領(lǐng)域、不同主體、不同系統(tǒng)的“智能”打通研究，得出一個具有共識的智能定義，仍然是一個需要付出很多研究的工作。各界研究者已經(jīng)做了海量的努力，取得了大量的成果。

何謂智能？

2016年，由“走向智能從書”的創(chuàng)始策劃編委胡虎、趙敏、寧振波等九位專家合作撰寫的《三體智能革命》一書指出：“智能本質(zhì)是一切生命系統(tǒng)對自然規(guī)律的感應(yīng)、認知與運用（能力）。”（P006）

2018年，工信部原副部長、北京大學(xué)教授楊學(xué)山在其所撰寫的《智能原理》一書中指出：“智能是主體適應(yīng)、改變、選擇環(huán)境的各種行為能力。”（P129）

在反復(fù)讀了《智能原理》一書的核心內(nèi)容后，筆者認為這是到目前為止能看到的中國學(xué)術(shù)界對智能所做的最詳盡的闡述。可以說，《智能原理》和《三體智能革命》兩本書各有特點：《智能原理》高屋建瓴，縱橫跨界，融會貫通；《三體智能革命》聚焦模型，中西合璧，簡明實用。兩本書從不同的視角和方法論上，共同構(gòu)成了中國人自己的智能理論體系。

如果簡要對比兩本書對智能的定義，可以從語義上進行分析。如表1所示。

表1 智能定義對比
	《三體智能革命》	《智能原理》
主語	生命系統(tǒng)	主體
謂語	感應(yīng)、認知與運用	適應(yīng)、改變、選擇
賓語	自然規(guī)律	環(huán)境
強調(diào)	（能力）	行為能力

《三體智能革命》認為：“可以感知系統(tǒng)外部狀態(tài)，實時分析計算，自主做出決策，[敏感詞]控制其它物理設(shè)備來執(zhí)行動作。具備認知能力的人造系統(tǒng)，一定是智能系統(tǒng)。”（P006）“狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行、學(xué)習(xí)提升”是判斷智能系統(tǒng)的基本判據(jù)。

《智能原理》認為：“無論是否采用邏輯推理和算法，主體的行為都屬于智能范疇。”（P130）

二．智能來源，組成要素

智能來源

《三體智能革命》認為：“人類在幾十萬年不斷的勞動進化過程中，在對自然界持續(xù)的認知過程中，已經(jīng)發(fā)展出了發(fā)達的大腦，具有了與生俱來的智能。”（P008）“人造智能是人造系統(tǒng)所具有的一種模仿、拓展和超越人類智能的能力。”（P007）

《智能原理》認為：“人的智能顯然是生物進化的結(jié)果。”（P005）“智能主體是進化和發(fā)展的。現(xiàn)代人的智能源自幾十億年前的原始生命體，非生物智能源自人類智能”（P131）

表2顯示了兩書對智能來源的對比。

表2 智能來源對比
	《三體智能革命》	《智能原理》
智能源頭	人類	人類
形成過程	進化	進化
智能主體	人，動物，人造系統(tǒng)	生物系統(tǒng)，非生物系統(tǒng)
作用模式	人造系統(tǒng)模仿人、動物，強化人的能力	非生物系統(tǒng)模仿生物系統(tǒng)，強化生物系統(tǒng)能力

《三體智能革命》與《智能原理》都認為智能源頭來自人類，是進化的結(jié)果。二者的區(qū)分僅僅在于，生物系統(tǒng)與非生物系統(tǒng)偏向于宏觀劃分；人類與人造系統(tǒng)偏向于具體劃分。而生物智能與非生物智能，是《智能原理》中的最重要的兩大基本概念，幾乎所有的內(nèi)容都圍繞著這兩個概念展開論述。

智能要素

《三體智能革命》認為：“人造系統(tǒng)是具有相互聯(lián)接的元件和運作所組成的實現(xiàn)某種功能的事物的集合。元件由各種天然或人造的物理材料制成，運作由人根據(jù)需求來設(shè)定。”（P007）

《智能原理》認為：“決定智能發(fā)生發(fā)展的有三個要素和當時的環(huán)境。這三個要素是主體、功能和信息。”“三要素呈現(xiàn)如下關(guān)系：主體擁有并控制、調(diào)用功能和信息。功能實現(xiàn)智能行為過程，所有控制和操作。信息是指智能行為全部問題范圍內(nèi)的信息及其表征、結(jié)構(gòu)。”（P134）

表3顯示了兩書對智能要素的對比。

表3 智能要素對比
	《三體智能革命》	《智能原理》
智能主體	人，動物，人造系統(tǒng)	生物系統(tǒng)，非生物系統(tǒng)
組成要素	元件，運作	主體，信息，功能
目的	功能行為	智能行為
外部因素	環(huán)境，超系統(tǒng)	環(huán)境

在智能要素的認定上，《三體智能革命》與《智能原理》有一點差異。但是這種差異并不影響對智能的識別和水平判斷。

三．智能主體，形式多樣

《三體智能革命》認為：“不僅人具有智能，其他生物也具有某種特殊的生存智能。”“物理實體系統(tǒng)也可以定義為是一種原始智能系統(tǒng)。”“本書定義的人造智能，包含了所有由人開發(fā)和建立的人造系統(tǒng)的智能，例如源于信息技術(shù)領(lǐng)域的人工智能、認知計算、黑暗森林、互聯(lián)網(wǎng)大腦等，以及源于制造技術(shù)領(lǐng)域的基于傳感器和自動化技術(shù)的工業(yè)智能。”（P007-008）

《智能原理》指出：“定義中的主體包括生物體和非生物體。并非所有的非生物體都具有智能，只有具備實現(xiàn)定義規(guī)定的行為的，才是智能主體。因此，簡單工具和人操作的機械，與人一起構(gòu)成主體，不是獨立的主體。數(shù)字機械、自動化生產(chǎn)線、人工智能系統(tǒng)、機器人等能夠獨立完成一定行為的，是沒有自我的主體，本書稱之為非生物主體。”（P129-130）

表4顯示了兩書對智能主體與類型的對比。

表4 智能主體與類型對比
	《三體智能革命》	《智能原理》
智能主體	人，動物，人造系統(tǒng)	生物系統(tǒng)，非生物系統(tǒng)
智能類型	人類智能，生物智能，人造智能	生物智能，非生物智能

一個能夠具有某種智能行為能力的主體或系統(tǒng)，稱之為智能系統(tǒng)或智能主體。它可以是生物系統(tǒng)，也可以是非生物系統(tǒng)，或者是二者的復(fù)合系統(tǒng)。
圖1 智能主體類型及組合關(guān)系

由圖1看出，生物智能、非生物智能以及二者所形成的組合智能，為我們展示了一幅廣闊的智能體畫面，共有16種不同特征的智能體：其中生物體6種，分別是原始生命體、單細胞生命體、無神經(jīng)系統(tǒng)生物、有神經(jīng)系統(tǒng)生物、哺乳動物和人；非生物智能體6種，分別是簡單工具、機械系統(tǒng)、數(shù)字機器、自動化系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)、非生物智能體；組合智能主體4種，分別是以人為主并使用非生物智能體、人際群體、非生物智能體為主并有人參與、非生物智能體群體（這四種組合智能主體未在圖1單獨標出）。

從簡單工具、機械系統(tǒng)、數(shù)字機器一直到最復(fù)雜的生物體人，都可以作為智能主體而出現(xiàn)，都可以為我們所賴以生存的客觀世界帶來豐富多彩的智能，人工智能系統(tǒng)只是這16中智能主體中的一種而已。由此可見，那種認為說到“智能+”就理解為“人工智能+”的觀點，是一種狹隘的觀點，是對智能本身的多樣性缺乏充分認識的表現(xiàn)。

四．智能行為，應(yīng)成閉環(huán)

在《三體智能革命》書中，作者以非常簡明的“20字箴言”，描述了一個智能系統(tǒng)所具備的五個基本特征：狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行、學(xué)習(xí)提升。判斷這些特征的對象可以是物理實體、意識人體和數(shù)字虛體，這是對維納控制論觀點的繼承和發(fā)展。

將智能系統(tǒng)分成三類：

初級智能系統(tǒng)具備三個基本特征：狀態(tài)感知、自主決策、即刻執(zhí)行，即有感知，自決策，善動作。其決策依據(jù)通常依靠科學(xué)效應(yīng)來實現(xiàn)（例如利用光敏傳感器自動開啟和調(diào)光的智能路燈，數(shù)控車床防撞刀裝置等），由工業(yè)智能實現(xiàn)，無需嵌入計算系統(tǒng)；

恒定智能系統(tǒng)具備四個基本特征：狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行。這類系統(tǒng)效率極高，可自主工作，但是智能水平在構(gòu)建時預(yù)先設(shè)定，難以改動（例如具有感知衣料特性并自動決定洗衣策略的智能洗衣機）。這樣的系統(tǒng)必須嵌入計算內(nèi)核，嵌入軟件和知識，以工業(yè)智能為主，在自主決策環(huán)節(jié)引入少量人工智能；

開放智能系統(tǒng)具備五個基本特征：狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行、學(xué)習(xí)提升。具備這五個特征的人造系統(tǒng)是高度智能、有一定認知能力的系統(tǒng)，具備了自我改善、學(xué)習(xí)提升的持續(xù)發(fā)展能力（例如具有深度學(xué)習(xí)能力、可借助網(wǎng)絡(luò)共享知識，并自主更新和優(yōu)化程序的智能機器人）。這樣的系統(tǒng)具備強大的計算能力，需要使用人工智能技術(shù)或認知計算技術(shù)，可以實現(xiàn)對大數(shù)據(jù)的分析與處理，能不斷應(yīng)用、積累和創(chuàng)造知識。

以上三種智能系統(tǒng)都具備了“感知-分析-決策-執(zhí)行”的閉環(huán)控制過程，這個過程可以稱為“智能環(huán)”。如圖2所示。

圖2 三個級別的智能系統(tǒng)的特征對比

《三體智能革命》認為，最少滿足以上三個特征并且能形成智能環(huán)的系統(tǒng)，都是智能系統(tǒng)。這些判斷準則與《智能原理》中的要素非常類似。

五．初級智能，仍唱主角

自然規(guī)律，就是不以人的意志為轉(zhuǎn)移、一直在我們身邊起作用的科學(xué)效應(yīng)。如汽車轉(zhuǎn)彎必然產(chǎn)生離心力，摩擦必然發(fā)熱或起電，酸堿相遇必然中和，還有蒸發(fā)、冷凝等等。科學(xué)效應(yīng)的特點是，只要達到條件，就必然自動發(fā)生，由此而實現(xiàn)產(chǎn)品的功能。

世間所有產(chǎn)品功能，分解到最后，就是某種科學(xué)效應(yīng)。最讓人感到踏實的是，只要太陽還正常發(fā)光，只要人類雙腳還站在地球上，上述自然規(guī)律就不會發(fā)生任何變化。

人類在自然規(guī)律的啟發(fā)下，巧妙地利用科學(xué)效應(yīng)，做出了無數(shù)工業(yè)智能設(shè)備，減少了人工干預(yù)，產(chǎn)生巨大生產(chǎn)力。利用科學(xué)效應(yīng)的初級智能構(gòu)成了工業(yè)智能的主體。海量的工業(yè)智能裝置在各式各樣的企業(yè)中、在社會的各個角落里，正在發(fā)揮著智能作用，如果仔細分解任何一臺機器設(shè)備，其中每一個關(guān)鍵子功能都是由科學(xué)效應(yīng)實現(xiàn)的，例如汽車發(fā)動機靠爆燃推動活塞產(chǎn)生動力，洗衣機靠離心力脫水甩干，空調(diào)靠相變制冷，新型飛機玻璃靠電致變色調(diào)光燈。賓館、飯店、會場上方的消防噴淋頭，上面的細管里是紅色水銀化合物，當其下方溫度達到68℃就炸裂，開始自動噴水。不同顏色的玻璃管的動作溫度是不一樣的，如橙-57℃，紅-68℃，黃-79℃，綠-93℃。這實際上已經(jīng)是一種“智能”裝置，遂人愿，知人意，無人監(jiān)管，長期值守，一旦條件成熟，功能必然發(fā)生。

科學(xué)效應(yīng)：效應(yīng)物質(zhì)在外部物質(zhì)屬性輸入作用影響下所形成的屬性輸出的特定因果現(xiàn)象。例如，離心力、相變、熱膨脹、雙金屬結(jié)構(gòu)、形變、電場、磁場、電磁場、電致伸縮、磁致伸縮、電致變色、磁流體、壓電效應(yīng)、傳導(dǎo)、對流、輻射、毛細管、衍射、電解、爆炸、磁熱效應(yīng)、超導(dǎo)、多普勒效應(yīng)、馬格努斯效應(yīng)、珀耳貼效應(yīng)、韋森堡效應(yīng)等（了解更多的效應(yīng)，可參閱筆者2016年1月出版的《TRIZ進階及實戰(zhàn)》一書）。

中小企業(yè)未必需要引進“高大上”的智能技術(shù)，尤其是未必需要引入尚不成熟的AI技術(shù)（事實上現(xiàn)在也沒有多少可以推廣的AI工業(yè)應(yīng)用），在現(xiàn)有的數(shù)字化工作基礎(chǔ)上，把基于科學(xué)效應(yīng)的工業(yè)智能用上、用好，就可以解決很多現(xiàn)實問題，讓設(shè)計與制造活動進入初級智能狀態(tài)，仍然可以有一番“智能+”的作為。

六．智能分級，有序演進

綜上所述，智能一直以不同的系統(tǒng)展現(xiàn)出來，有不同的表現(xiàn)形式和不同的級別與水平。對智能的分級是當前十分重要的工作。

筆者經(jīng)過近兩年的思考，繼承了《三體智能革命》的三級智能劃分，結(jié)合中國工程院智能制造三個基本范式，并以智慧作為[敏感詞]智能，重新梳理排序后，提出了一種五級智能劃分體系，并給出了各級別命名、

判據(jù)如下表5所示：

表5 五級智能劃分體系
智能級別	技術(shù)描述	判據(jù)
智效 Effect	以物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、幾何效應(yīng)、生物效應(yīng)作為核心技術(shù)，無需計算內(nèi)核	基于科學(xué)效應(yīng)，實現(xiàn)了“感知-分析-決策-執(zhí)行”的智能閉環(huán)
智數(shù) Digital	以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)為基礎(chǔ)，基于計算內(nèi)核實現(xiàn)	基于數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)了“感知-分析-決策-執(zhí)行”的智能閉環(huán)
智巧 Smart	以CPS和軟件定義技術(shù)為核心，賽博與物理系統(tǒng)實現(xiàn)深度融合	基于CPS技術(shù)，實現(xiàn)了“感知-分析-決策-執(zhí)行”的智能閉環(huán)
智能 Intelligent	以新一代人工智能技術(shù)為核心	基于新一代AI技術(shù)，實現(xiàn)了“感知-分析-決策-執(zhí)行”的智能閉環(huán)
智慧 Wisdom	以人腦為核心，通常僅限于人類	基于人腦的認知過程，實現(xiàn)了“感知-分析-決策-執(zhí)行”的智能閉環(huán)，智能主體具有自我意識和第六感等

第一級“智效”，是基于科學(xué)效應(yīng)的初級智能，海量存在百年，但是很多人因為天天使用卻沒有了感覺，殊不知，智效級的智能是真正讓企業(yè)吃飽飯的；

第二“智數(shù)”、第三級“智巧”、第四級“智能”，直接借用了中國工程院的智能制造三個基本范式，重新命名后納入該分類體系，以便[敏感詞]地彼此兼容。智數(shù)、智巧是目前企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主打解決方案；

第五級“智慧”，目前看來僅限于人類擁有。業(yè)內(nèi)多數(shù)專家的共識是，智慧只適用于形容以人作為對象的場景，智慧的判斷標準有自我意識、第六感、直覺、頓悟、創(chuàng)造力等。任何人造系統(tǒng)，就目前能夠看到的智能技術(shù)而言，都不可能達到智慧的程度，甚至距離第四級“智能”都相差甚遠。

筆者認為，智能劃分級別具有重要的現(xiàn)實意義，將為智能系統(tǒng)的分級與構(gòu)建，給出明確的構(gòu)建思路、發(fā)展方向與判斷依據(jù)，為“智能+”在企業(yè)落地鋪平道路。

七．企業(yè)智能+，務(wù)實推進

對智能的認識、辨析和分級應(yīng)用，體現(xiàn)出了我們對我們所生存的自然界的方方面面的認識水平，既離不開以三體智能（物理實體、意識人體、數(shù)字虛體）的觀點看待世界，也離不開用16種智能主體擔(dān)綱“智能+”。多種智能形式的分工與合作是必須的。因為對于特別強調(diào)技術(shù)實用性和投資回報率的企業(yè)來說，任何一種產(chǎn)品功能的實現(xiàn)，所需要的技術(shù)“就低不就高”，因為技術(shù)與成本直接相關(guān)，量產(chǎn)的產(chǎn)品，哪怕一個零件節(jié)省2元錢，500萬件就省出1000萬元凈利潤。

例如企業(yè)選擇智能制造技術(shù)時，在一個需要自動開關(guān)/調(diào)光的“智能照明”的車間，光敏調(diào)光開關(guān)、紅外傳感器等智效級方案就足以解決問題，并不一定用計算機；在傳統(tǒng)鍋爐上加上傳感器和嵌入式系統(tǒng)，或把由人看管的門崗改成數(shù)字門禁，智數(shù)級方案就可以擔(dān)綱；而在一個需要真空泵節(jié)能遠程診斷和控制的系統(tǒng)，用基于CPS和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智巧級方案就可解決問題；而在嚴苛的乳品生產(chǎn)過程中通過長期采集多種生產(chǎn)數(shù)據(jù)來有效監(jiān)控和改善乳品質(zhì)量，就可以應(yīng)用新一代人工智能（大數(shù)據(jù)智能）來解決。

總之，企業(yè)推動“智能+”落地的策略是，如果智效級方案能夠解決問題，就不需要用智數(shù)級方案；如果智數(shù)級方案能夠解決問題，就不要用智巧級方案，如果智巧級方案能夠解決問題，就不要用智能級方案。總之，對于最講究實用性和精益的企業(yè)來說，殺雞何須用牛刀，剛剛夠用為最好，解決問題是導(dǎo)向，不必盲目把錢燒。