基於對智能製造領域長期的跟蹤研究，以及對智能的進一步理解，提出人造係統存在四個智能範式，分別是“人智”轉“機智”、“機智”群自治、“機智”哺“人智”和雙智共融惠人
，並對這四種範式進行了詳細的闡述。

　　1
、序 言

　　在(zai)智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao)中(zhong)
，智(zhi)能(neng)一(yi)直(zhi)是(shi)一(yi)個(ge)眾(zhong)說(shuo)紛(fen)紜(yun)的(de)問(wen)題(ti)，它(ta)在(zai)清(qing)晰(xi)可(ke)見(jian)與(yu)若(ruo)隱(yin)若(ruo)現(xian)之(zhi)間(jian)遊(you)離(li)，在(zai)道(dao)理(li)簡(jian)明(ming)與(yu)論(lun)述(shu)繁(fan)複(fu)中(zhong)徘(pai)徊(huai)。由(you)於(yu)對(dui)智(zhi)能(neng)的(de)解(jie)讀(du)一(yi)直(zhi)處(chu)於(yu)這(zhe)種(zhong)狀(zhuang)態(tai)
，所(suo)以(yi)智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao)的(de)發(fa)展(zhan)勢(shi)頭(tou)現(xian)在(zai)已(yi)經(jing)明(ming)顯(xian)被(bei)工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)超(chao)越(yue)。

　　在2016年出版的《三體智能革命》中，筆者等人就已經對智能做了闡述和解讀。按照書中對智能的定義和此後對智能的進一步理解，筆者認為人造係統存在四個智能範式：第一範式是“人智”轉“機智”，第二範式是“機智”群自治，第三範式是“機智”哺“人智”，第四範式是雙智共融惠人。這四個範式在智能製造、工業互聯網
、企業數字化轉型領域都是普遍適用的。

　　2
、第一範式：“人智”轉“機智”

　　2.1 人類智慧主導著智能源頭

　　走向智能研究院九位創始研究員從2015年開始撰寫“走向智能叢書”第一本《三體智能革命》
，對形形色色
、大大小小的各種人造係統的智能現象進行了橫向比較和打通研究，認為：以人為代表的生物體有智能
；電腦裏的“數字虛體”有智能；物理實體有智能。三種“體”交彙融合
，發展出豐富多彩
、無以計數的人造智能係統。

　　人造智能是人造係統所具有的一種模仿
、拓展和超越人類智能的能力。目前在市場上能夠看到的各種各樣的智能
，如工業智能、人工智能、認知計算和人造大腦等，都是人造智能的子集。人造智能的形成
，是由“意識人體”在長期與自然界的物理實體交互過程中，不斷探尋、發現、創新、應用和主導的。其總體智能水平目前大約相當於5～10歲的孩子。

　　在《三體智能革命》中，以人為代表的生物體被命名為“意識人體”，這是一個具有開創意義的命名。意識人體
，首先具有自我意識，其次具有直覺和第六感，另外人類還具有創造力、知zhi行xing合he一yi能neng力li。筆bi者zhe認ren為wei，這zhe四si種zhong能neng力li是shi人ren類lei智zhi慧hui與yu人ren造zao智zhi能neng的de極ji其qi重zhong要yao的de區qu別bie。人ren類lei智zhi慧hui是shi高gao維wei度du能neng力li，目mu前qian看kan來lai隻zhi為wei人ren類lei所suo獨du具ju，其qi他ta的de生sheng物wu係xi統tong
、人造係統、複合係統等，都無法達到這種能力。諸如計算能力
、學習能力、感(gan)知(zhi)能(neng)力(li)和(he)資(zi)源(yuan)協(xie)調(tiao)能(neng)力(li)等(deng)，則(ze)是(shi)人(ren)類(lei)和(he)人(ren)造(zao)智(zhi)能(neng)係(xi)統(tong)所(suo)共(gong)有(you)的(de)能(neng)力(li)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)
，是(shi)人(ren)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)各(ge)種(zhong)技(ji)術(shu)手(shou)段(duan)而(er)賦(fu)予(yu)人(ren)造(zao)係(xi)統(tong)的(de)智(zhi)能(neng)能(neng)力(li)[1]。

　　從高維人類智慧係統向低維人造智能係統輸送、傳遞、構建智能機理、智能體係和知識內容，是第三次工業革命之前就已經在做的事情。自從有了電腦，伴隨著計算能力（芯片算力）的增強
，人類一直在試圖把自己用人腦思考問題、解決問題的模式和過程，複製到電腦（如CAX、MES）或機載電腦（如PLC
、DCS
、SCADA）中的軟件和算法中去。筆者在參撰的《機·智：從數字化車間走向智能製造》《鑄魂：軟件定義製造》這兩本書中都做了預測和闡述。

　　在《機·智》中預測：“出現大規模的'勞動力轉型'，即人體、人腦離開係統回路
，基於'人智'的數字化勞動力（智能機器）大規模登場，真正實現機器換人
，以泛在聯接、自主自治的智能機器來拉動經濟的徹底轉型。”[2]

　　在《鑄魂》中寫到：“通俗地說
，所謂智能製造就是一個'人智變機智'的過程——即把人的智能（簡稱'人智'）以顯性知識的形式提煉出來，進行模型化、算法化處理，再把各種模型化（機理模型、數據分析模型等）的知識嵌入軟件，軟件嵌入芯片，芯片嵌入某個數字裝置/模塊
，再把該數字裝置/模塊嵌入到物理設備中，由此而賦予機器一定的自主能力，讓機器具有一定程度的'智能'（簡稱'機智'），我們將這個過程稱為'賦能'。”[3]

　　人造係統的智能由人賦予和掌控，源頭是人智
，形式是知識，載體是軟件和芯片，作用是讓人造係統按照人的意願實現更高水平的智能（控製）行為。

　　2.2 無價“人智”超越時空永存

　　數字孿生是一個含義廣泛的概念。不僅把物理實體的形
、態、演變規律和內涵映射到數字空間
，同樣的操作也可以用於意識人體，即將人腦中的“碳基知識”，映射/轉變為數字空間的“矽基知識”，把人的思考過程映射/轉變為數字過程
，把世間萬物之間的概念互聯關係映射為數字互聯關係，把“人智”映射/轉變為“機智”。

　　在上述至關重要的數字映射過程中，產生了兩個意義深遠的產品——包含“人智”的工業軟件，因為嵌入了包含“人智”的工業軟件而具備了“機智”的智能機器。人類的智慧、智力思考方式、智能原理、訣竅和最佳數據等，以模型、算法和推理機製等知識形式，映射/轉換到工業軟件和包含工業軟件的機器中，完成了人類曆史上最偉大的事業——在數字空間永久保存人類各種智力成果，讓人類智慧超越生命周期
、超越時代而獲得永生。

　　對於這一點，工信部原副部長楊學山教授在為《機·智》所作序中寫到：“shengwuzhinengjiyuyichuanjiyineryanxu，renleizhinengdegezhongchanwuhechengguojiyugezhonggongjuhejiludexinxierchuancheng。zhinengshidaidechuanchengheyanxu
，yushengwuzhinengherenleizhinengdejiejingxiangbiyouhetezheng？ruguochaoyuechanpindeshengmingzhouqi

，zhegetezhengjiushishuziluansheng，shuziluanshengshizhinengshidaizhinengdeyichuanjiyin。xianran
，shuziluanshengshikeyikuayuechanpindeshengmingzhouqide。”

　　筆者認為，在數字孿生技術的高級階段：更高水平的數字技術徹底穿透數
、物兩界，生成豐富的、無處不在的虛擬數字製造資源（產品、人

、機、料
、法
、環、測），並隨時把它們疊加到現實的工業場景中
，數字虛體機器與物理實體機器相互配合運轉，數字虛體人配合人類同時觀察和監控虛、實兩種機器，數字虛體物料與實體物料同時與虛
、實(shi)兩(liang)種(zhong)機(ji)器(qi)交(jiao)互(hu)作(zuo)用(yong)等(deng)，可(ke)以(yi)發(fa)展(zhan)和(he)想(xiang)象(xiang)的(de)空(kong)間(jian)無(wu)比(bi)巨(ju)大(da)。數(shu)據(ju)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)，知(zhi)識(shi)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)，人(ren)智(zhi)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)，機(ji)智(zhi)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)
，虛(xu)實(shi)交(jiao)互(hu)融(rong)合(he)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)。其(qi)實(shi)這(zhe)些(xie)內(nei)涵(han)已(yi)經(jing)完(wan)全(quan)包(bao)含(han)了(le)當(dang)前(qian)社(she)會(hui)熱(re)議(yi)的(de)“元宇宙”概念。

　　3
、第二範式：“機智”群自治

　　3.1 智能機器群體越來越龐大

　　智能機器是工業互聯網中的一個極其重要的組成部分。在英文中，諸如Smart Machine、Intelligent Machine

、Brilliant Machine這幾個詞組都有“智能機器”的意思；智能機器包括但是並不限於傳統的物理實體機器的智能化，也包括諸如軟件機器人這樣的軟件係統
；數字勞力“Digital Labor”經過轉譯之後，也帶有一定的“智能機器”的含義；在GE公司給出的工業互聯網定義中，將軟件定義的機器視為智能機器。

　　在《三體智能革命》書中給出了智能係統的五個基本特征：“狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行

、學習提升”
，這是對智能係統進行普適性判斷的“20字箴言”。符合前四個特征是恒定智能係統，符合第五個特征則是具有學習能力的開放式智能係統。

　　伴隨著數字化ICT技術與工業實體的不斷融合，符合上述五個基本特征的機器設備越來越多。智能機器的另外一個顯著特征是彼此聯網，在“工業4.0”定義中，機器要像社交網絡終端一樣
，彼此之間會相互傳輸數據
、溝通信息、分享知識、報告現狀。

　　海量智能節點的聯接，如同大腦神經元的聯接一樣，讓工業互聯網展現出更多的智能屬性，如人離開係統回路
、機器自主運行、機器引導機器（M2M或MxM）及超大範圍與尺度的“陸、海
、空、天、賽”五域終端智能協同等。

　　3.2 多種“M2M”技術共存

　　以“機器引導機器”為例，闡述如下。“人在回路”的“有人機器引導無人機”。例如，美國一家創業公司Peloton做了一個L4級的“自動列隊跟馳”係統，可以有效地讓一個人同時駕駛兩輛卡車


，前車是有人駕駛卡車


，後麵跟隨無人駕駛卡車，形成了“有人車引導無人車”的智能模式
，顯著降低油耗[4]。“人離開回路”的“智能機器引導智能機器”。當無人機技術發展到高度智能狀態時
，由“數字智能駕駛員”來替代人駕駛飛機，目前已有的“有人機+無人機”編組方案，將進化成為“智能無人機+半智能無人機”編(bian)組(zu)方(fang)案(an)，智(zhi)能(neng)無(wu)人(ren)機(ji)替(ti)代(dai)原(yuan)來(lai)的(de)有(you)人(ren)駕(jia)駛(shi)飛(fei)機(ji)成(cheng)為(wei)空(kong)戰(zhan)主(zhu)導(dao)。當(dang)所(suo)有(you)無(wu)人(ren)機(ji)都(dou)在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)進(jin)化(hua)到(dao)智(zhi)能(neng)無(wu)人(ren)機(ji)時(shi)，智(zhi)能(neng)無(wu)人(ren)機(ji)群(qun)的(de)整(zheng)體(ti)作(zuo)戰(zhan)能(neng)力(li)將(jiang)會(hui)有(you)飛(fei)躍(yue)式(shi)提(ti)升(sheng)
，因(yin)為(wei)這(zhe)種(zhong)智(zhi)能(neng)無(wu)人(ren)機(ji)群(qun)不(bu)存(cun)在(zai)中(zhong)心(xin)控(kong)製(zhi)
，完(wan)全(quan)是(shi)對(dui)等(deng)的(de)分(fen)布(bu)式(shi)控(kong)製(zhi)，可(ke)以(yi)利(li)用(yong)“湧現”的場景，隨時自主指定任何一架智能無人機來擔任整個無人機群指揮者
，形成強大的群體智能。

　　4、第三範式：“機智”哺“人智”

　　4.1 智能軟件輔助人思考決策

　　gongyeruanjianshiyizhonggongyehuadedingjichanwu，rurongqiyibanshengzhuanglebaokuodanshibingbuxianyugongyezhishideyigejidachengdezhishitixi。zhexiezhuangjinrongqidegezhongzhishi
，bujinjinliangquyutixihuahewanzhenghua，erqiehaihuizaigongyeruanjianzhegezhishidaronglu
、工具魔法器裏，在人機交互使用軟件的過程中，不斷發生知識的交叉與融合、解構與重構，既發生物理反應，也發生化學反應，在原有存量知識的基礎上，生成增量知識，持續豐富、補充著容器的知識體係。

　　筆者把人機交互使用軟件的過程，稱作“集智應用”。集ji智zhi的de意yi思si是shi，在zai工gong業ye軟ruan件jian這zhe個ge超chao級ji容rong器qi中zhong，集ji中zhong了le海hai量liang的de前qian人ren智zhi慧hui。當dang用yong戶hu進jin入ru軟ruan件jian使shi用yong界jie麵mian時shi，用yong戶hu始shi終zhong不bu是shi獨du自zi一yi人ren在zai使shi用yong軟ruan件jian
，而er是shi如ru同tong有you千qian千qian萬wan萬wan個ge數shu理li化hua先xian賢xian
、領域專家

、行業翹楚和專業能人站在他的身後，在每一次點擊菜單、每一次模型計算
、每一次控製指令傳輸中，都在出手扶助、指點迷津、啟智開慧。

　　人類智能最好的容身場所是軟件
，而軟件的最佳作用是像“軟件機器人”一樣，以“機智”反哺“人智”。

　　4.2 智能裝置助人成專業高手

　　投(tou)籃(lan)百(bai)發(fa)百(bai)中(zhong)是(shi)所(suo)有(you)打(da)籃(lan)球(qiu)人(ren)的(de)心(xin)願(yuan)。但(dan)是(shi)誰(shui)也(ye)不(bu)能(neng)真(zhen)正(zheng)做(zuo)到(dao)百(bai)發(fa)百(bai)中(zhong)。即(ji)使(shi)是(shi)經(jing)過(guo)刻(ke)苦(ku)訓(xun)練(lian)的(de)美(mei)國(guo)職(zhi)業(ye)籃(lan)球(qiu)運(yun)動(dong)員(yuan)，在(zai)比(bi)賽(sai)中(zhong)最(zui)好(hao)成(cheng)績(ji)也(ye)隻(zhi)能(neng)達(da)到(dao)67%投中率。

　　美國3D打印技術開發商和製造商福姆實驗室首席工程師謝恩·威頓的想法是，研製一個智能籃板，隻要投籃者能把球砸到籃板上
，就能做到“百發百中”。智能籃板的機電結構如圖1所示。

圖1　智能籃板的機電結構

　　他設計的智能籃板是多軸動態運動的，即籃板固定在萬向節上
，可以前後伸縮、上下和左右擺動。而且，這個籃板必須具有自主觀察能力和思考能力，它知道籃球的出手角度
、飛fei行xing軌gui跡ji以yi及ji即ji將jiang碰peng到dao籃lan板ban的de時shi間jian

，然ran後hou快kuai速su分fen析xi計ji算suan出chu籃lan板ban該gai以yi什shen麼me樣yang的de策ce略lve來lai反fan彈dan這zhe個ge球qiu，並bing給gei籃lan板ban發fa出chu最zui佳jia動dong作zuo指zhi令ling，確que保bao籃lan球qiu入ru筐kuang[5]。

　　由於從籃球出手到碰籃板隻有約600ms，因此對於這款智能籃板來說
，設計要點在於：計算時間盡量短，結果盡量準確，籃板盡可能輕，動作盡快完成。前麵提到的描述智能係統的“20字箴言”適用於該場景。

　　1）狀態感知：使用微軟為XBOX360製造的3D體感相機Kinectzuoweigaolingminduchuanganqi，takeyijingzhundigenzongmubiao
，bingtigongdaiyoushipinshuruderuanjian
，qizhongbaohanshenduxinxi，bingqiekeyizhishimubiaohexiangjizhijiandesanweizuobiao。

　　2）實時分析：寫了控製籃板動作的專用軟件程序
，並利用Kinect傳感器提供的三維坐標數據作為計算籃球時空位置和狀態的依據。

　　3）自主決策：通過分析計算，在實時數據的支持下，做出籃板動作決策。

　　4）精準執行：給籃板的控製器發出最佳動作指令，指示致動器精準動作
，讓籃板瞬間旋轉到位，反彈籃球入筐。

　　5）學習提升：ruguodasuanchixugaijinzhinenglanban，jiaohaofangshishizailanbanbuduanfandanlanqiurukuangdeguochengzhong，jileidashuju
，tongguoshujufenxi
，zhaodaogenghaodegaijinfangxiang，buduanyouhuazhinenglanbanzhege“機智”係統
，讓每一個出手投籃的人，都成為百發百中的投籃高手。基於此範式，未來智能設備可以助力普通人成為專業高手。

　　5、第四範式：雙智共融惠人

　　人智和機智之間
，盡管早期存在著“人智”轉“機智”dechushiguilv，danerzhexiangduilaishuohaishizaigezidulifazhan，jiaojijishao。danshizicongxinyidaixinxitongxinjishuyugongyeshitijiaohuironghezhihou，renzhihejizhiyijingkaishizhujianjiaohuiheronghe，yuanbenqingxidebianjiekaishibiandemohu。

　　《三體智能革命》書中前瞻性展望：“自zi然ran物wu理li實shi體ti，孕yun育yu意yi識shi人ren體ti，打da造zao數shu字zi虛xu體ti。三san體ti交jiao彙hui，認ren知zhi互hu動dong
，協xie同tong發fa展zhan
，共gong軛e進jin化hua。三san體ti交jiao彙hui的de中zhong心xin就jiu是shi智zhi能neng。三san個ge界jie麵mian不bu斷duan模mo糊hu邊bian界jie並bing且qie擴kuo大da範fan圍wei，最zui終zhong界jie麵mian消xiao失shi
，歸gui為wei一yi統tong。”

　　在歐盟要發布“工業5.0”文件中寫到，“工業5.0的以下特點得到了特別強調：將人類和技術技能的優勢結合起來，使工業和工業人互惠互利
，不全、更令人滿意、更符合人體工程學
，在這種環境中，人類可以利用自己的創造力解決問題，扮演新角色
，提高技能。”[6]

　　日本也提出了應對老齡社會的“社會5. 0”戰略
，核心思想是讓人與界麵友好、善shan解jie人ren意yi的de服fu務wu機ji器qi人ren共gong生sheng共gong融rong，細xi分fen需xu求qiu
，定ding製zhi服fu務wu
，改gai善shan生sheng活huo品pin質zhi，預yu測ce潛qian在zai需xu求qiu，消xiao除chu由you於yu地di區qu和he年nian齡ling等deng造zao成cheng的de服fu務wu差cha異yi。技ji術shu路lu線xian是shi聯lian網wang並bing協xie調tiao不bu同tong領ling域yu的de獨du立li係xi統tong
，以yi群qun智zhi的de方fang式shi提ti高gao自zi律lv化hua和he自zi動dong化hua程cheng度du
，做zuo到dao人ren智zhi與yu機ji智zhi共gong融rong共gong存cun。

　　無論是人智還是機智，無論是分立還是協同
，其目的都是人智與機智共融，以人為本，利人賦能，為人服務，造福社會。

　　6、結束語

　　本文所闡述的四個智能範式，既在現有的智能製造
、工業互聯網實踐中共存，又按照範式順序逐漸進階：“人智”轉“機智”是最初的樣本，已經持續了幾十年；進入新世紀後，智能機器的群體越來越龐大和互聯

，越來越自主和自治
；機器智能達到一定程度後開始反哺人類，利人賦能
；未來，人智和機智融為一體，形成高度智能、高度發達的數字工業
，推動中國乃至全球知識經濟的發展
，繁榮人類的數字文明。