我原來在高校工作了一段時間，是教師，擔任計算機學科方面的負責人，現在創辦一個公司，做人工智能方面的工作。我從學校出來，有一些背景因素，很多教授、院士，他們做了很多很好的理論研究，但是我們的產學研做的并不是想象中的那么好，企業很難把人工智能中比較超前的理論運用起來。很多老師聊天說，人工智能是不是要死亡了，是不是真的不行了，沒有什么用途了，離我們生活太遙遠了。我創辦企業的想法，是希望將課本上的一些理論，變成日常生活當中可以用的一些產品，不管是小的產品也好，大的產品也好。也許這也是一種情懷，大家都想做一些事情，而我想做人工智能。
我的演講分為四部分內容：第一，介紹工業4.0的本質，我認為工業4.0的本質是智能制造，目前對于工業4.0的理解各種各樣，但是大體而言，還是依據德國的提法來理解。2011年至2013年，德國針對工業4.0給出了一些資料，總體思路還是智能制造的概念。前面說人工智能要死亡了，可是現在機會來了，人工智能可能會有大發展了。第二點介紹我們現在正在做的事情，就是制造企業的機聯網，主要是指機器設備的聯網，及其管理控制。第三點講基于機聯網之上的云計算服務，以及相關的研究課題。最后跟大家分享一個能源大數據系統的案例。
工業4.0的本質是智能制造
智能時代已經來臨，五年之前，老師們在討論人工智能怎么發展，原中國人工智能學會理事長鐘義信老師、何華燦老師等也都在討論。人類社會的發展經歷了三個階段，第一個階段是農業社會，人類勞動工具以簡單的鐮刀、鋤頭為主。第二個階段是工業社會，也就是動力機車時代，以蒸汽機、機床為代表的時代。第三個階段是信息社會，網絡時代到來了，電話、電燈、電視，現在的互聯網、通信網，這就是目前的信息社會。
我們來看看前面三個時代，從研究者角度來分析，看看它的工具水平、研究的科學問題、及核心基礎理論。材料時代主要是簡單的材料加工，用樹枝就可以獲取到一些食物類的東西；能源時代就是動力驅動，主要是蒸汽機為主的；信息時代是信息處理，這個地方加了一個管理，原來認為信息時代是智能工具，現在我們把智能單獨拿出來了。到現在為止，我們開發了好多MIS、ERP之類的，但全都是企業信息化的管理系統，其中智能化的程度有沒有？有，但確實不高。在這三個時代，從研究的科學問題來看，材料時代更多的是研究物質成分、化學變化及其結構的，認為其基礎學科是化學。能源時代更多的是依賴物理，研究蒸汽機、能量的轉化、運動狀態等，是牛頓的那個時代。信息時代 的基礎學科是數學與計算科學。
第四個時代，我們認為智能時代一定會來的，智能時代干什么，我們有大量的數據，需要進行決策、判斷；我們現在有很多的個性化的東西，進行針對性的個性化服務；進行大數據挖掘，從而進行自動決策，這就是智能化的工具，很多工具是軟件，但是也有很多是硬件。這個時代 研究的科學問題實際上是網絡問題，不管是局域網、還是廣域網，或者通信網、還是互聯網，目前來看已經進入到所謂的物聯網時代。在復雜的網絡系統中進行分析挖掘和邏輯推理，從而形成智能化的決策和判斷，這個時代的核心基礎理論是邏輯與網絡。
實際上，我們是做軟件出身的，軟件編程的發展也有幾個階段：面向機器、面向過程、面向結構程序化設計、面向對象、面向網絡，我也在想是不是也有智能化的編程工具，安卓是智能手機的操作系統，為開發者提供了很好的編程環境，相信今后還有更加智能化的開發工具出現。
在2009年7月7號，有一個理事長訪談，邀請中國人工智能學會的主要創始人：鐘義信老師，涂序彥老師，何華燦老師。針對人工智能如何發展、人工智能如何產業化等話題進行探討，鐘老師堅定地認為“五年后將迎來人工智能大發展，進入智能時代”，現在來看剛好五年，智能時代確實已經來了。
在高校學科劃分中，人工智能屬于計算機系的還是電子化系的還是自動化系的，各高校并不一致。2003年提出成立“智能科學與技術”專業，北京大學等幾十所高校現在都在招生，近年來發展很快。無論是在人工智能理論、技術、教學、應用等方面，每年都有很多研討會舉行，從前幾年的照片來看，老師們確實很早就在思考研究這方面的問題。
在人工智能產業化方面，我們也想聯合一些大學老師做一些事情，我們也提出了一個方案，當時是想做中國國產的“人工智能計算平臺AICP (ArtificialIntelligence Computing Platform)”。提供一個智能運行環境的平臺，其中把若干人工智能算法都實現為功能服務模塊，對外提供調用接口。比如神經網絡、遺傳算法、語音識別、人臉識別等，包括人對著手機一講話就可以翻頁了，通過遠程服務提供一些應用，機器人、智能安防，智能家居，智能辦公等。
我們當時想做的智能計算平臺，包括：核心軟件、專業軟件、以及應用型軟件，主要瞄準機器人、協同計算、自動控制、生產執行系統、智慧醫療、決策支持系統、自然語言翻譯等，當時列了這些事情，現在不少公司也都在開發。
智造企業機聯網工程
現在回過頭來看，德國提出工業4.0，中國怎么辦？工業4.0本身是智能制造，能自動焊接的機器人80年代就有了，哈工大的焊接是非常先進的。德國工業 4.0的核心詞主要是CPS (Cyber-Physical Systems)，信息物理系統、或網絡物理系統，認為CPS是實現工業4.0的基礎。
最近我們也還在想，把德國的東西是不是照搬引進來，如何消化吸收？目前主要體現在“機器換人”和“設備機器聯網”方面，這是浙江省和廣東省重點實施工程，在2013年的時候，浙江省明確下達文件，經信委、科技廳下達的文件，這里介紹其中與機聯網相關的一些內容，供大家參考。
機聯網就是機器聯網，指應用物聯網、云計算、現代通信技術，對企業制造設備、工藝流程，空調、照明、倉儲等輔助設備進行統一的改造升級管理，形成集中管理、資源共享的現代化智能制造模式，以提高生產效率，改善產品質量，促進節能減排，提高企業綜合能力。機聯網重要的實現途徑是機器換人，江浙一帶，長三角、珠三角，人力成本提高了，很多工廠倒閉了，這是現實情況，很多企業需要自動化升級改造。浙江省拿出五千個億，五年之內每年支持五千個機器換人項目，實施企業的升級改造。
機聯網到底做哪些事情呢？第一點，還是要加強頂層設計，聽起來有點虛，實際上因為中國，包括江浙一帶和廣東一帶，盡管政府拿了很多錢做這件事情，但在很多方面還是不清楚的，需要專家們幫助他們做整體設計，到底國內國外有哪些自動化的設備，國外有哪些自動化設備可以引進，不少企業領導并不是很了解，必須要有專家幫他們進行具體分析，這樣的設備，這樣一個工藝流程，哪些是可以用機器代替人工的，幫他設計方案。從省里面的角度，國家戰略層面的角度，也需要一些設計，這部分工作還是少不了。
第二點，是推動機器聯網，這是核心內容，企業(工廠)車間內外的機器設備都需要連接起來，實現遠程統一的自動化管理控制。第三點，是系統集成，這里面包含了各種企業計劃系統、信息管理系統、生產執行系統、產品生命周期管理系統等的集成。第四點，是加強技術創新，技術創新主要是電子設備和自動化傳感器、以及平臺軟件等關鍵技術方面的創新，有些需要引進國外的，同時也需要國內的企業參與研發我們自己需要的設備。第五點，是標準化，標準化不可忽略，很重要，機聯網也會涉及到若干標準。第六點，加強安全保障，這是重點提了，尤其是涉及國計民生的重點領域。我們想想，車間里面都是機器人，數據都是可以傳到后臺服務器上的，斯諾登對美國的監控事件曝光之后，中國很擔憂。我們從日本引進來機器人以后，是不是通信協議是私有的，如果不公開，我們想修改就不行；從歐洲買來一個機器設備之后，數據傳到哪些地方都不知道，甚至我們生產過程當中的數據、參數、故障，保存在機器里面，等維修的時候給我們取走了，我們也不知道。這需要我們現在制定這方面的安全許可，網絡檢測手段，包括現在的底層系統安全，進網入口安全，很可能以后買機器人不是像今天這樣想買就能買了，以后可能像手機一樣，需要入網許可，否則，你的設備就不能聯網。
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機聯網設備主要分四種類型：第一類是數控機床聯網，這是眾多工廠的設備；第二類是行業專用設備聯網。義烏做服裝和織布的廠，都有自動化生產線，跟他們進行交流，織布參數怎么檢測，線斷了之后能否自動接上，現在線斷了就報警和停機，需要人工接上后再繼續運行，是不是可以做一些自動化的設備來實現自動接線、取線軸等。第三類是工廠大型生產機器設備聯網，這里面包括了戶外的工程機械，挖掘機，也做一些GPS定位，故障檢測。第四類是工廠輔助設備，空調和燈怎么節 能。這四大類型設備都需要聯網。
機聯網云服務解決方案
如何把機聯網具體實施起來？我們設計了一套云計算、云服務平臺的解決方案，這個方案當中，跟通用物聯網的方案基本差不多，但是細節不完全一樣，內容也不完全一樣，因為把物聯網大概念具體化到工業4.0了。工 業企業中的機器機床都要進行聯網，這其中有些標準需要統一，有些新的傳感器需要研發，有些新的網絡協議需要制定；還有戶外的挖掘機，其他的一些工程機械設備也需要聯網，可能自己也有一些專用的傳感器或者網關控制器；后臺是云服務系統；最上面是應用終端設備，這是整體網絡結構。
在整個方案中，分成三層，物聯網的底層是數據采集，這里具體化就是機聯網層，是機器設備的聯網，設備的聯網細化到工業流程當中，也可能細化到機床設備當中的一個點上，包括了攝像頭和各種傳感器；也可能還有一些協議不是通用的，也可能利用WIFI，也可能是Zigbee，目前各種協議都有，這是機器聯網中最復雜的一塊。不同企業的協議不同，標準不同，基本處于混沌狀態。我們需要做網關控制器，各個分廠區域中的數據采集出來之后，通過網關往上傳，網關不是一般的家里上網那樣簡單的網關，后面可以看到有好幾個功能。機聯網層上面是云計算平臺層，有些數據在機聯網層直接處理了，還有一些數據到后臺服務器上，進行數據分析、挖掘之后再處理。最后是應用，應用這一層大家比較容易理解，不多解釋。
云服務平臺層，有很多工作需要做，這里面分了幾大部分。一個是云基礎設施服務，在相關的服裝行業或者鋼鐵廠，可以統一建立一個大的云平臺，這個服裝廠那個服裝廠的數據都會傳到這里來，政府和企業拿錢建一個平臺，也可能這個服裝廠不想要服務器，就是遠程服務，數據傳過來就可以。廣東省今年7月18號進行了一個能源管理系統的項目招標，就是全省的管控系統，各個能耗企業需要實時或定期上傳相關數據。
解決方案中，除了物聯網的三層，還有兩個循環控制：第一個是小循環，就是有些信息需要本地實時處理，比如說，車間設備出了故障，會立馬進行反饋，反饋當場處理掉，不需要人工干預，比如說空調溫度到26度以上，超出了節能控制閾值，控制器就可以自動降溫，大型的生產設備當中，也是要進行設定它的一些閾值條件，基本上不需要人工。第二個是大的循環，實際上是大數據分析，當數據傳到后臺服務器，經過遠程分析之后發現某一個流程有異常，比如特別耗能、或太耽誤時間(耗時)，這時就需要優化，要進行重新設計這個流程，提一些優化改進方案。如果數據顯示，這個流程花一個小時，那個流程花三個小時，下一個工序等著上面的工序很久，這就需要優化。把數據統一傳上來，采用大數據分析來實現的，這是流程的優化管控，這是大的循環。所以，該方案中分兩級控制，很好地解決了實時監控和遠程優化監控。
在具體實施中，涉及到哪些研發內容呢？主要包含兩個方案，一個是機聯網方案，要有效連接機器設備；一個是云服務方案，可以與通用的IAAS、PAAS的云服務相結合，生產企業需要哪些內容，平臺放哪些內容進去就可以提供服務。這里的關鍵技術，我們想來想去，機器設備聯網協議，這可能是一個難題，我們經常討論這個問題，很難有一個很好的解決方案。還有就是云計算技術、大數據技術、還有空間信息技術、多維呈現技術，移動終端技術等。比如車載設備都在移動，車上的人也在移動，怎么做一個移動終端，可能是手機，也可能配單獨的終端設備，比如給醫院醫生配單獨的Pad，上面有相應的軟件，有一個傳感器可以檢測，不同崗位配不同的終端設備，如果能及時傳到手機上更好，由于安全原因，手機平時是私人的，不能完全依賴，多數工廠可能需要給相關人員單獨配備終端設備。
在總體內容中，包含兩個解決方案、七項關鍵技術、三項行業標準，這里有三方面的硬件開發，軟件系統有六個。正如安司長講的，這是一個大系統，是系統的系統，大系統包含若干子系統。
硬件的開發包含三大部分。第一類硬件是新型傳感器，根據某些行業的需求研發新型傳感器，并不是一個攝像頭就能解決，有些傳感器，比如溫度、濕度、壓力傳感等可能還有特殊的需求，現在已經碰到了這樣的需求。
第二類硬件是新型融合通信網關，這里的網關，與一般家庭里上網的路由器不太一樣，我們列出了三大功能：第一是支持多重協議的網關，WIFI也好，RFID也好，紅外也好，工業總線也好，有線無線等等都要支持，我們也在想是不是分開研發，這個盒子就是支持WIFI的，另外一個盒子就是支持Zigbee的，單獨做不同的小盒子，但是我們分析之后發現成本并不低，因為設備里面可能放好幾個盒子，所以最終很可能是融合通信的網關，需要同時支持多種連接方式，有好幾份協議。第二是具備反饋控制的智 能控制終端，不僅僅是路由器，還要反饋控制，需要有一套控制策略算法和操作系統的。第三是支持必要的本地化軟件服務，實際上是指的前面講的小循環的本地反饋控制，在大的循環沒有的時候，在一定條件下，小循環可以提供監控服務。
第三類硬件是云服務安全認證設備，云服務在提供服務的時候，需要根據工業4.0并結合企業、政府的要求，采用一些指紋等生物特征的識別技術，把可穿戴的技術加進去，提供一些遠程服務或者遠程的控制，比如說企業的領導，你在外面出差要查看一下公司的運行狀況，車間運轉是否正常，可能簡單的一個密碼就可以了；而針對有特殊安全要求場景，查看時則需要進行生物特征識別，這是才可以查看企業的信息。
軟件研發內容分為六大子系統：機聯網管理控制子系統、云基礎設施服務子系統、設備萬滾落管理子系統、應用集成子系統、大數據分析子系統、終端服務子系統，主要有這六個方面的子系統。
在標準方面，首先是機聯網的協議，要求不同設備能進行統一的協作，需要有方案來實現設備的自識別、自適應。還要做一些數據傳輸的標準，這個數據怎么組織，怎么去訪問，這塊要進行考慮。省里面要求上報哪些數據，上報之后有哪些可以進行識別，數據怎么設計的，這方面有哪些標準也需要研究。還有云服務，為政府提供數據服務，政府怎么訪問平臺的接口，這塊也需要制定標準。
把這些問題都討論清楚，我們可以給出技術路線和一些步驟來具體實施：先進行總體規劃，然后研發關鍵技術和平臺，最后集成應用。智造企業的機聯網云服務方案，基本內容就這些，這是目前正在做的。通過這些工作，最終把機器設備連成一體，為智能制造奠定基礎。
能源大數據系統案例
給大家分享一個案例，這是能源大數據管控的一個項目，是廣東盈嘉公司承擔的國家物聯網專項課題，就是把中國移動機房里面的用電設備，包括主機服務器和輔助空調設備等進行監控管理起來，同時進行大數據分析。
項目在相關設備中安裝傳感器，通過網關把數據傳送上來，可以查看設備動態運行狀況，實現了設備運行狀態的多角度模擬展示。也可以通過大數據分析，實時或定期查看數據分析圖表，并根據結果進行系統的管理控制、優化改進。
除了電信領域之外，在高能耗的工業企業中，比如鋼鐵廠、水泥廠等，也都面臨著升級改造的問題，基于物聯網的能源大數據控制與管理系統，可謂是我們在工業4.0時代的一個先行示范。
作為結束，在思考工業4.0的大產業中，我們具體能做些什么呢？大家關注的工業4.0，不管德國怎么做，中國作為生產制造大國，在這4.0時代還是想做點事的，不管是機聯網還是其他項目，結合工業4.0，可能最終落地點還是三個方面：一是標準，包括政策規范、數據標準、服務標準等；二是技術，技術有很多，傳感器、網絡通信、數據分析等技術，都在快速發展；三是應用，企業最終關注的是應用，包括工廠內的應用、戶外應用、移動監管應用、以及開放服務應用等，這些是我們大家也在做的。
