第一章 什么是工业人工智能

1.1 本书主题

人工智能（AI）如今已成为大众话题，但这不意味着人人都能对此发表有价值的见解。近几年来，人工智能理论中引入的机器学习（Machine Learning，ML）这一概念，也同样被媒体反复炒作。人工智能是一个内涵广泛的论题，关乎人类的日常生活和有关工作的意义以及随之带来的机遇与风险。但是令人诧异的是，人们很少讨论到人工智能的一个应用领域（虽然在不久的将来，它可能比其他领域更具影响力）——工业人工智能，更准确地说，这里的工业是指制造业以及其设备生产和运营行业。

本书只涉及有关人工智能的广泛论题的一个侧面，而不会详细论述人工智能和机器学习的概念。我们的主题是正在开始兴起的人工智能在工业价值链各环节的应用及其成果、产品以及未来基于网络所提供的更多的各类服务项目。

人工智能这一大论题在工业领域姗姗来迟并不令人奇怪。与个人生活或工作中使用智能手机的例子相比，工业人工智能对新技术的要求高很多。即使有些功能已经可以应用，但未必就能确保这些技术在工业中经济有效并具有成功应用的前提条件。在需要保证符合工业标准的同时，新技术还必须满足一个重要条件：带来比现有技术所能达到的更高的价值。直到近期，人工智能还不能做到这一点。如今人工智能已经在一系列应用案例中证实了其特殊用途和价值。此外，人工智能已经处于一个广泛应用的新阶段，进入了至今还完全没有被开发的工业热点应用领域中——正是这一现象给了我写这本书的启示。

企业管理和决策者的寻路导图

从前些年的情形来看，人工智能似乎主要（虽然不只是局限于）被应用于电子商务领域，用于针对消费者及其购买决定而做的广告分析。故而许多工业领域的决策者、IT系统负责人甚至软件工程师都没有对人工智能的应用予以关注。这带来了两个方面的损失：一方面，可以找到的关于工业人工智能的实践案例太少；另一方面，从事工业人工智能方面工作的专家也很少，而且这些很少的专家往往不在你们的公司，他们偏偏就职于竞争对手的公司，大都从事基础研究方面的工作。因此这本书首先应当是一个路线图，帮助决策者了解：是什么因素决定了人工智能对工业至关重要？又是什么使它在不久的将来具有经济效益方面的重要意义？哪些工业领域已经可以考虑人工智能应用或者已经在运用人工智能技术了？一家企业想要运用人工智能时，该注意哪些问题？哪些参与者和供应商在这方面举足轻重？

工业简史——不只写给历史学家

在简单回顾了人工智能发展的历史和最新的工业化进程之后，让我们言归正传，首先分析当前的最新技术，解释为何人工智能会成为工业领域高度聚焦的热点，并可能在近几年内成为时髦称呼中的“游戏规则改变者”。我们会探讨为什么一家企业是否考虑投资人工智能将决定其市场竞争力；为什么在许多专家眼中，人工智能和机器学习有望成为工业创新中最重要的驱动力。

人工智能这一概念问世已有60多年了，但从其诞生的第一天开始，它的发展就不急不躁。在过去十年里，人工智能技术的研究没有实质性的突破。很多如今我们亦步亦趋地追随的概念和方法都源自早在几十年前就已有的技术发明和科学研究。例如，人工神经网络（artificial neural network，ANN）大约在20世纪中叶还处于发展的初始阶段，如今的应用始于20世纪90年代末期。那么究竟发生了什么，使得它此刻扮演了彻头彻尾的革命性技术的角色？仔细分析一下，这个问题就不再神秘了：其实这更是一个量变而不是质变的问题——总体上累积的海量数据、计算机运行及存储能力的快速提升以及在研究项目上投入的巨额资金使得人工智能在今天已经成为工业革新中最重要的驱动力之一。

美国、中国、西欧[1]——谁能领跑这场竞赛

直到近几年，人们对人工智能在工业领域的普遍应用还缺乏想象。现在，人工智能服务商纷纷进驻世界最大的汉诺威工业博览会。他们确信，在未来的几十年里，以物联网（internet of things，IoT）为主题，在德国这个工业大国的本土生产企业中，将出现以人工智能应用为核心的一个新的大市场。同在汉诺威工业博览会的还有所有可能参与这个新生态系统的合作者。汉诺威工业博览会见证了工业发展的历程，继几十年来工业领域不断扩展的全球化供应链合作之后，现在又出现了一个趋向于生态系统模式的工业价值链重组过程。在这个生态系统里，一家产品生产商事实上仅仅只是众多参与者之一，而未来工业世界里的其他角色还有待分配。

美国的硅谷已经遥遥领先，而我们（德国企业）只能尽力在边缘争取到一个小角色吗？全德国上下都在探讨着这一问题，其答案会决定德国是否必须从根本上认真考虑如何作为重要的工业基地求得生存与发展。我们要看到西方工业世界在过去的几十年间已形成两个发展方向：进一步优化制造业，或者直接发展计算机和信息技术。

在硬件方面，德国目前以其机械和设备制造方面的优势，拥有着完整的自动化产业链；在医疗设备生产以及汽车制造方面，德国也在全球具有领先地位。如果考虑到人工智能在这些行业的应用前景，德国究竟还能有多大程度的领先优势呢？

直至不久前，其他以软件为核心的产业都是由美国的一些网络巨头所主导的。如果考虑到人工智能和数字化网络的应用从手机和计算机终端扩展开来，构建起物联网、承担工业产品制造方面的服务职能并被赋予无限的应用可能，那么美国在此方面又能有多少领先优势呢？

论及人工智能，我们就会提到中国，会谈到在众多数字化和互联网领域里，中国企业正在快速发展；会谈到国家在经济上的投入不仅会鼓励最新技术的发展，而且还可能提升该国在工业领域的竞争力。本书的第二章至第四章将对此做更详细的论述。