2003年，在福特汽車成立100周年慶?；顒又?，大家研討了100多年來，世界汽車工業(yè)發(fā)展的基本經(jīng)驗(yàn)是什么?最終只歸結(jié)為一句話：“找到了發(fā)明方法的發(fā)明”。
1908年福特應(yīng)用流水線生產(chǎn)T型汽車和七十年代后期日本豐田汽車公司發(fā)明的“豐田看板生產(chǎn)”方式，被認(rèn)為是汽車進(jìn)入人類社會后的重大發(fā)明。到80年代初，美國麻省理工學(xué)院用五年時間進(jìn)行調(diào)查和研討，得出的結(jié)論是：以豐田汽車為主導(dǎo)的精益生產(chǎn)，有力地推動了世界汽車業(yè)巨大的發(fā)展。同時，這種范式在人類社會中多行業(yè)上的使用，大大的改變了人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命運(yùn)，對社會的生產(chǎn)力發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義，至今仍然起到相當(dāng)良好的可用價值，因此汽車被認(rèn)為是“改變世界的機(jī)器”。但進(jìn)入了21世紀(jì)，隨著世界上科學(xué)技術(shù)的爆發(fā)式增長，無限的開拓了人類社會和經(jīng)濟(jì)的突破性變革。這種知識化的威力，使汽車產(chǎn)業(yè)的本質(zhì)也發(fā)生了巨大的變化，而且促使這個變化的一種核心力量是人工智能的滲透和融合。它起到極為重要的作用，使世界汽車工業(yè)本質(zhì)起了新的變化，那就是，如果說二十世紀(jì)汽車是改變世界的機(jī)器，而二十一世紀(jì)汽車將成為被世界改變的機(jī)器。
汽車正成為被世界改變的機(jī)器
那么汽車質(zhì)的變化的表現(xiàn)是什么?我們說傳統(tǒng)汽車只是一種代步的工具，而現(xiàn)代化的汽車則是具有個性化、多樣化、可移動的高級享受裝備。這是人工智能科技不斷廣泛深入應(yīng)用的必然趨向，智能化成為現(xiàn)代化汽車一種核心驅(qū)動力，使汽車成為“萬物之靈”。通俗一些的說法：傳統(tǒng)汽車是四個輪子上裝上沙發(fā)，而現(xiàn)代化汽車是四個輪子上應(yīng)用上超級計算機(jī)，還可以說傳統(tǒng)汽車是“馬力時代”，現(xiàn)代化汽車則是“算力時代”。必須說明，當(dāng)代相當(dāng)長一段時間，仍需對傳統(tǒng)汽車進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級，而且要放在一定高度的位置。
什么是人工智能?英文縮寫AI，它是研究應(yīng)用于模擬，延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新型科學(xué)，屬于計算機(jī)的一個分支。
現(xiàn)在，人工智能看起來十分時尚、前沿和火熱，但從它的發(fā)展歷程看，卻已經(jīng)歷了不斷進(jìn)取、不斷反復(fù)，困惑停頓、跌宕起伏的70多年不平凡的進(jìn)化式演化過程。被稱為世界計算機(jī)和人工智能之父的艾倫·麥席森·圖靈，在1950年發(fā)表了一篇涉及人工智能的論文，叫“圖靈測試”。這是設(shè)想在一個房間里向機(jī)器人進(jìn)行交流的一種意念和做法，這是世界第一次出現(xiàn)人工智能概念的推理。到1956年約翰·麥卡錫發(fā)表一篇“計算機(jī)與認(rèn)知科學(xué)”的論文，把人工智能正式作為一種科學(xué)項目確立，并設(shè)想人們一定會不斷創(chuàng)造智能的機(jī)器，以此來推動人類社會更好地發(fā)展。于是人工智能作為一門學(xué)科得以開創(chuàng)，人工智能進(jìn)入一個萌芽時期。
AI的發(fā)展大致分為四個階段。在上世紀(jì)60年代，屬于弱人工智能發(fā)展階段，那時AI發(fā)展特色屬于更多推理的研究，計算機(jī)技術(shù)也不太先進(jìn)難以支持，當(dāng)時AI被認(rèn)為還處于“兒童水平的認(rèn)識”，還需努力成長。到了90年代后，計算機(jī)運(yùn)算達(dá)到一個新水平，當(dāng)年初期發(fā)展的人工網(wǎng)絡(luò)，促使AI發(fā)展出現(xiàn)欣欣向榮景象。到2016年，阿爾法圍棋應(yīng)用人工智能程序，打敗歐洲圍棋冠軍，引發(fā)全球極大關(guān)注。但這種單一化的AI還難以成為主流AI，畢竟它在圍棋領(lǐng)域可以打敗冠軍，但換到象棋領(lǐng)域就不行了。不過這一時段 AI在某一專門領(lǐng)域可以超過人的思維，被稱為強(qiáng)人工智能年代的到來，用哲理來說叫“連接年代”。此后，隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、電子化等技術(shù)的巨大進(jìn)步，給AI爆發(fā)性發(fā)展帶來很好的機(jī)遇和條件，AI進(jìn)入一個超級化發(fā)展時期，即通用化，在世界所有領(lǐng)域AI都可以持續(xù)深入的界入，特別是計算機(jī)科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、信息多維化科學(xué)等多種學(xué)科的密切融合，更有效地模擬和綜合人類的智慧，并開創(chuàng)了智能控制論的新篇章，可以促使AI性能極強(qiáng)發(fā)展，并具備非線性函數(shù)逼近能力，達(dá)到自組織、自學(xué)習(xí)、自推理的功能。AI的處理能力大大強(qiáng)過人腦已成現(xiàn)實(shí)，從哲理上講，可稱為“自學(xué)習(xí)年代”。
而未來AI的發(fā)展趨向是什么?這是眾多科技界人士更為關(guān)心的，那可能是“類腦智能”年代，這是當(dāng)代眾多高新科技發(fā)展融合的必然途徑。腦工程是促使AI發(fā)展構(gòu)成有機(jī)的人腦運(yùn)行機(jī)制和認(rèn)知，以強(qiáng)化計算模數(shù)為手段，通過高端軟硬件協(xié)同實(shí)現(xiàn)的機(jī)器智能，如推行神經(jīng)形態(tài)芯片、類腦計算機(jī)、深層次智能網(wǎng)絡(luò)科技，使腦工程涌現(xiàn)自主意識，進(jìn)而推動AI的智能化高度進(jìn)化、學(xué)習(xí)、記憶、識別、會說、會干、推理、決策。如IBM已推出類腦芯片，谷歌應(yīng)用腦工程，積極在生物學(xué)上布局應(yīng)用，微軟提出腦意識網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，聲稱可具備解釋性新型腦類行為系統(tǒng)。我國在腦工程上也具備相當(dāng)?shù)牧α亢统晒?，如具有超級算力的量子計算機(jī)已經(jīng)問世。
現(xiàn)代化人工智能正在汽車產(chǎn)業(yè)中爆發(fā)式涌現(xiàn)
汽車產(chǎn)業(yè)是AI產(chǎn)品巨大的應(yīng)用市場，也促使AI技術(shù)不斷發(fā)展，爆發(fā)式涌現(xiàn)。
下面列舉一些汽車AI比較典型的應(yīng)用場景。汽車智能座艙，這是乘客最感興趣的智能裝置，通過車聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)，人們可在車內(nèi)看到眾多的應(yīng)用場景，如行車狀態(tài)，自家視頻、玩游戲、購物、卡拉ok，學(xué)習(xí)和工作會議，而且顯示屏越來越大，顯示功能多樣化，可用語音、手勢、面部表情等多種交互指引，以至AR/VR出現(xiàn)，現(xiàn)在有的智能汽車前窗玻璃也可顯示信息，不用低頭看屏幕了，這樣的座艙十分酷炫。
汽車自動駕駛已成為人工智能一個重大載體和熱點(diǎn)，按SAE對自動駕駛層次定義分五級：L0駕駛員完全掌控車輛;L1輔助駕駛，某些機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)輔助駕駛?cè)蝿?wù);L2部分自動駕駛，即某些系統(tǒng)已可實(shí)現(xiàn)自動駕駛，但駕駛員還得需要監(jiān)控;L3有條件自動駕駛，自動駕駛已能完成某些自動駕駛?cè)蝿?wù)，駕駛員仍離不開駕駛室，準(zhǔn)備必要時重新取得駕駛的控制;L4高度自動駕駛，即完全自動駕駛，已無需駕駛員了，也可能不需要設(shè)置方向盤了。
2020年2月，國家發(fā)改委、工信部等11個部門聯(lián)合發(fā)布關(guān)于《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》的通知，指出到2025年中國標(biāo)準(zhǔn)智能汽車的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品監(jiān)管和網(wǎng)絡(luò)安全體系要基本形成。2035年至2050年，中國標(biāo)準(zhǔn)智能汽車體系全面建成、更加完善，安全高效、綠色、低碳、文明的智能汽車強(qiáng)國愿景逐步實(shí)現(xiàn)，智能汽車滿足人民日益增長的美好生活需要。電動車百人會預(yù)測2025年，我國將實(shí)現(xiàn)完全自動駕駛汽車的量產(chǎn)，2028年所有運(yùn)營性的車輛將實(shí)現(xiàn)無人駕駛。IHS預(yù)測，2035年自動駕駛汽車全球總銷量為1180萬輛，而無人駕駛?cè)詣踊噷⒂?030年面世，到2050年幾乎所有汽車將是自動駕駛汽車或自動化駕駛的商務(wù)車。
加速建設(shè)智能化柔性汽車產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)。這是工業(yè)4.0的一個重要組成部分，是一個由數(shù)控機(jī)床、移動式工業(yè)機(jī)器人、智能倉儲、AGV運(yùn)載等機(jī)構(gòu)和數(shù)字化、自動化、網(wǎng)聯(lián)化控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合而組成的柔性智能制造系統(tǒng)。在這樣工廠里基本上很少有人工操作，而設(shè)置全景監(jiān)控室，對工廠生成全過程每個細(xì)節(jié)都能清晰捕獲，通過嵌入以太網(wǎng)接口軟件，還可以實(shí)行遠(yuǎn)程客戶端實(shí)時監(jiān)控的配置。柔性制造模式，實(shí)際是一種定制化生產(chǎn)，以需定產(chǎn)、客戶導(dǎo)向，即先有客戶才有商務(wù)。另一方面在內(nèi)部進(jìn)行自動化系統(tǒng)的改造更新，不斷從剛性走向柔性化、低成本。我曾經(jīng)在日本看過一條汽車零部件生產(chǎn)自動線，當(dāng)流水線放進(jìn)一個零件時，傳感器即識別，接著一條自動生產(chǎn)線的各種加工裝置，如刀具、夾具、輔具、模具等立即自行調(diào)整，在二、三分鐘內(nèi)對零件進(jìn)行加工，當(dāng)人們再將另一不同規(guī)格零件放進(jìn)去時，又重復(fù)著進(jìn)行自動更換加工裝置，這不算高度柔性加工水平但也感到新奇。而現(xiàn)在的柔性制造實(shí)際已達(dá)到以軟件定義的水平，軟件可使柔性制造建立起并行工程、功能模塊化，可實(shí)現(xiàn)全過程自動化生產(chǎn)。
智能交通系統(tǒng)是一種對城市交通感知的知識/數(shù)據(jù)中臺，是基于現(xiàn)代電子信息技術(shù)，而面向交通運(yùn)輸服務(wù)的工程系統(tǒng)，突出特色是以信息收集、處理、分析、交換、發(fā)布、使用為主線，共同架構(gòu)在5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、自動控制等多樣化科技應(yīng)用上，英文簡稱ITS?，F(xiàn)在主要用于交通安全、便捷、預(yù)防擁堵，下一步要為推行汽車自動化駕駛服務(wù)，即建設(shè)人、車、路、環(huán)境綜合性智能屬性，其更高層面是建設(shè)一個智慧的城市。兩者是相輔相成的，智慧交通需要智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的支持。智能汽車和智慧城市協(xié)同發(fā)展是一個十分復(fù)雜系統(tǒng)，目前正從機(jī)制和示范試點(diǎn)工作入手。
當(dāng)代汽車產(chǎn)業(yè)帶給人們巨大的好處，但汽車的大量應(yīng)用，也給社會和地球帶來不少“寒冬”，特別是大量汽車事故、交通堵塞、尾氣排放，危及人們的健康，并加劇地球溫室效應(yīng)。因此，汽車產(chǎn)業(yè)必須徹底改變原有方式，向零事故、零排放、無碳化方向發(fā)展，還需要在汽車生態(tài)的建設(shè)上下功夫。
這里我想說一下，《硅谷生態(tài)圈：創(chuàng)新的雨林法則》一書中提出的理論很值得參照，它將硅谷生態(tài)圈形象化，并分析了硅谷形成世界頂級創(chuàng)新基地的元素和背景。據(jù)說中國約二千家企業(yè)在硅谷設(shè)立辦事和研發(fā)分支機(jī)構(gòu)，在汽車方面可能有三十多家，我到美國時也常到硅谷去看看，談不上學(xué)習(xí)，是去體驗(yàn)。他山之石，可以攻玉，相信未來我們的汽車產(chǎn)業(yè)中也會形成中國的“硅谷生態(tài)圈”。
汽車智能控制系統(tǒng)為新一代汽車人工智能的發(fā)展奠定基礎(chǔ)
智能控制在上世紀(jì)60年代開始發(fā)展，這是科學(xué)家為研究控制系統(tǒng)的自組織、自學(xué)習(xí)的人工智能化應(yīng)用而產(chǎn)生的，至今已發(fā)展了60多年。早期的AI控制屬于經(jīng)典計算機(jī)應(yīng)用數(shù)字和邏輯思維處置的工具，要人們預(yù)先編制程序和數(shù)字方程，采用串行方式進(jìn)行計算，從理論上屬功能主義，在固定的控制模型框架下，力求對被控制對象進(jìn)行描述和安排，雖也叫“電腦”，也只對其線性界面實(shí)行控制。而現(xiàn)代化的AI智能計算機(jī)，要在極端復(fù)雜、多變的狀況下，來處置非線性、自組織、自學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)主義行為，特別注重研究人工神經(jīng)系統(tǒng)，在模糊、動態(tài)、串行的狀態(tài)下，隨機(jī)處置識別，機(jī)動決策，迫使難點(diǎn)達(dá)到被控制，朝著目標(biāo)期望方向逼近。所以這兩種計算運(yùn)作方法是有本質(zhì)上的區(qū)別的。
當(dāng)代先進(jìn)的AI計算機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)有：高度知識化分布式存貯;有能力在極度化網(wǎng)絡(luò)中尋找和輸入，并求解輸出，這叫內(nèi)存式存貯。并行結(jié)構(gòu)和處理能力：這種模仿神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的并行工作方式，為高速處理信息計算創(chuàng)造條件。容錯性：這是指在完整的，有錯誤的信息中能做出完整正確結(jié)論的能力，大腦的容錯性是極為重要的智慧形式。具有自組織，自學(xué)習(xí)，自適應(yīng)能力：就像人們學(xué)會騎自行車和開汽車的過程，就是腦神經(jīng)自學(xué)習(xí)、自組織的過程。非局限性：一個系統(tǒng)的某一整體行為，不僅取決于該系統(tǒng)的單元個性，而是由整體單元之間相互連接，相互作用所決定。非線性：在某些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，單元間具有非線性連接，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算方法卻具有這方面更好性的性能。非凸性：這是指系統(tǒng)的能量函數(shù)有多個極值，故系統(tǒng)具有多個穩(wěn)定的平衡態(tài)，也將引導(dǎo)系統(tǒng)演化結(jié)果的多樣表達(dá)的原因。創(chuàng)造性：當(dāng)代的人工智能自身也在不斷的創(chuàng)新迭代中。
所以我認(rèn)為，智能控制系統(tǒng)工程是以微機(jī)模擬智能實(shí)現(xiàn)智能控制為主線，反映其理論、方法和系統(tǒng)設(shè)計及其實(shí)用技術(shù)的系統(tǒng)工程。這樣智能控制模型含蓋著，現(xiàn)代控制論的多種學(xué)科。如專家系統(tǒng)：這是一個具有大量專門知識與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，可根據(jù)一個或多個人類專家提供的特殊領(lǐng)域知識，經(jīng)驗(yàn)，推理和判斷，而應(yīng)用計算機(jī)程序作出的判斷;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制：主要應(yīng)用人工神經(jīng)元，形成一個多輸入的輸出元件，經(jīng)各神經(jīng)元間傳遞強(qiáng)度的信號把神經(jīng)元“激活”，達(dá)到滿足系統(tǒng)最佳控制的目標(biāo)，這已成為智能控制一種重要形式;模糊自動控制：以模糊語言及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計算機(jī)數(shù)字控制，達(dá)到對事物的模糊系統(tǒng)識別，預(yù)測和自適應(yīng)、自組織的控制目的，把模糊量化，經(jīng)計算機(jī)控制其離散化模糊量達(dá)到精確化判決;混沌控制與預(yù)測：對控制系統(tǒng)最好表達(dá)是穩(wěn)定性和最佳性，混沌控制目的恰是在防止發(fā)生混沌的狀態(tài)下，以積極利用混沌控制，以達(dá)到改善和提升控制系統(tǒng)性能;遺傳算法與人工生命：按照達(dá)爾文的進(jìn)化論引入演變的遺傳算法和人工生命策略，可以避開許多難以用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)和其他人工智能解決的科研和工程的另一種優(yōu)化思路，這是應(yīng)用自然界自然選擇的優(yōu)化思想，經(jīng)重新組合和生物化系統(tǒng)的特色運(yùn)算，具有認(rèn)知的擴(kuò)展性和活力;耗散結(jié)構(gòu)：這是一個遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性的開放計算系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部某個參量的變化達(dá)到一個閥值時，系統(tǒng)可能發(fā)生突變，即非平衡相變，而發(fā)生混沌無序的狀態(tài)，通過耗散結(jié)構(gòu)，使在空間和功能上進(jìn)入新穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)上;協(xié)同結(jié)構(gòu)：主要研究遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)與外界有物質(zhì)或能量交換情況下，通過內(nèi)部協(xié)同作用，自發(fā)地出現(xiàn)時間，空間和功能上有序結(jié)構(gòu)。近年已獲得加快發(fā)展，成為主要現(xiàn)代科學(xué)的最新成果之一，并從微觀上盡力向宏觀過渡。協(xié)同論創(chuàng)始人哈肯說，他把這個學(xué)科稱“協(xié)同學(xué)”，一方面是研究對象子系統(tǒng)的聯(lián)合作用，另一方面，它又可以和不同學(xué)科合作，來發(fā)現(xiàn)自組織系統(tǒng)的原理和作用。這里僅是對控制系統(tǒng)工程軟件的簡要介紹，還有不少軟件問題因篇幅和學(xué)習(xí)問題，還有待今后進(jìn)一步闡述。
在汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入“以軟件為中心”的發(fā)展年代，人工智能將促進(jìn)軟件學(xué)科的大發(fā)展，并為汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)立新型控制論奠定重要基礎(chǔ)。錢學(xué)森說：“自動控制是建立在系統(tǒng)概念上，所以控制論也要作為系統(tǒng)工程的一個主要理論基礎(chǔ)……我們認(rèn)為控制理論的大系統(tǒng)，以至巨系統(tǒng)，多級控制是很有意義的，一定要提倡”。這對建設(shè)汽車智能控制系統(tǒng)工程很有指導(dǎo)意義。
這里我還想說一些有趣的汽車人工智能的場景。智能座椅：在發(fā)達(dá)國家駕車大多是車主，于是想研發(fā)一種新型的人工智能座椅裝備在比較豪華的汽車上，在座椅內(nèi)裝備有不少傳感器，電驅(qū)動機(jī)和氣體泵，你買車時，對家人先進(jìn)行人體工程測定，當(dāng)你駕車時，按下你按鈕，座椅就按你的體質(zhì)開動，使你對駕車感到舒適和愉快。分布式汽車空調(diào)：往往在一輛車內(nèi)坐上幾個人，這樣車上裝要人體測定傳感器，對每個人的通過皮膚進(jìn)行測定，這樣在車內(nèi)每個人的空調(diào)溫度和溫量都有不同，如老人、小孩需要適中的溫度，太高、太低都對身體有影響。前保險杠安全氣囊：汽車安全很重要，一輛豪華汽車往往都裝有20多個安全氣囊，但這都是對車內(nèi)人員使用，現(xiàn)在想研發(fā)一種前保險杠安全氣囊，當(dāng)你車撞到前面路人時，氣囊會爆發(fā)，而且有一片狀形式，可使被撞人的身體有些被托住，不會壓進(jìn)底盤從而減少遇害風(fēng)險，并能自動急剎車，這樣對行人的損傷降低很多。
面對當(dāng)代世界科技浩浩蕩蕩發(fā)展的潮流，我國汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)立足國情，把發(fā)展人工智能作為建設(shè)汽車強(qiáng)國的重要戰(zhàn)略抓手，把汽車產(chǎn)業(yè)新一代人工智能產(chǎn)品應(yīng)用地更快、更好、更多。對汽車強(qiáng)國的建設(shè)，我充滿信心。
今年是建黨100周年，我作為一名老黨員、一名汽車行業(yè)老人，寫下這篇探討汽車人工智能發(fā)展的文章，以此作為極微薄的禮品，為建黨百年華誕獻(xiàn)禮。(陳光祖)
關(guān)鍵詞：
二十一世紀(jì)
汽車
世界改變
機(jī)器
