让机器“自愈化”引领新科技变革

cc5ac5dcb2cc2169fee9d97782426b75.png

来源:金台资讯

18世纪60年代,发端于英国的第一次工业革命开创了以机器代替手工劳动的时代。然而,机器是把“双刃剑”,可以为人类带来福祉,也可能造成灾害。随着高危流程工业装备和空天飞行器的发展,故障导致非计划停产和突发事故,危害巨大。20世纪60年代起,设备监测诊断技术和状态维修兴起,逐步实现了数字化、网络化智能运维,但排故检修必须靠人的状况始终没有改变。

人类历史就是与各种疾病作斗争的历史,在各类传统医术和现代医学还没有诞生前的漫长岁月中,人类是靠自身的抵抗能力,战胜疾病而“自愈”并生息繁衍下来。从生物演变历程看,机器是生物以另一种方式的延续,活着的人和运行的机器都属于耗散结构开放系统,与机器故障和与人的疾病作斗争可遵循某些共同规律。随之而来的问题是,机器的排故检修能否不需要人去“治愈”,而能像人一样可以“自愈”呢?

笔者的回答是肯定的。在石化企业一线工作三十多年的实践中,我认识到,除少数突发故障外,大多数故障发生均有一个渐进过程,而相互作用是故障的终极原因。如能早期发现并及时采取恰当的调控措施,在运行中抑制或抵消产生故障的原因和条件,故障完全可以防止。通过学习医学、控制论、系统论、耗散结构和仿生学等经典著作。借鉴中华传统医术“自主调理”经验,特别是疾病痊愈很大程度上是靠人体自愈机制,我深切感悟到,机器故障从“治愈”到“自愈”是现代化大工业生产发展的重大需求,也是必然趋势。2003年,笔者在国际学术会议上首次提出了过程装备故障自愈调控原理,受到学术界广泛关注。

德国罗尔夫·艾思曼教授曾提出,现代机电系统是由控制、动力、传感及检测、操作和结构等五大功能模块组成,将其通俗地类比于人的大脑、内脏、五官、四肢和躯体,得到世界仿生学界的认可。但他忽略了对人体自愈功能的仿生。笔者由此提出了人工自愈(ASArtificialSelf-recovery)的概念,研究把自愈机制这个人和动物特有的概念赋予机器,拓展了仿生学研究领域。自愈功能可抑制故障苗头或在运行中自行消除故障,包含代偿、清洁、修复、自适应调节、应激、协同、自保护等。

人工自愈和人工智能(AI)共同之处是“人工”,都是由人赋予机器功能。不同之处在于,人工智能是对人脑意识思维控制行为的模拟,而人工自愈是对人体无意识思维(不经过大脑)的自愈机制的模拟。人工智能仅仅对人脑进行仿生,忽略了遍布人体全身的经络—神经—内分泌—免疫网络形成的自愈功能的研究。

维纳的控制论为生物系统与技术系统的连接架起了桥梁,提出目的性行为可以用反馈来代替,从而突破了生命与非生命的界限,把目的性行为这个生物所特有的概念赋予机器。但由于历史背景的局限,1948年发表控制论时,是从研究火炮自动打飞机的实践中研究目的性行为。显然,控制论中的目的性行为不包含自愈机制。

工程控制论突破了动物和机器、控制工程和通信工程的界线,将动物的目的性行为赋予为机器共有的特征,概括综合形成新理论。2010年,笔者提出将动物另一个共有的特征自愈机制赋予机器,概括综合形成机器可以产生自愈功能遏制破坏力的理论——工程自愈论(EngineeringSelf-recovery)。工程自愈论是一门跨学科的学科群,是一种科学的哲学理论或从一种新的角度来观察世界的系统观点和方法,是人工自愈的理论基础,可以改变理念,指导设计制造使机器实现自愈化。

自愈化是研究机器或装置及其健康监控系统在无人干预的情况下按设计的自愈机制自行抑制或消除故障的过程。自愈化技术大致可以分为四类:一是自修复,二是自代偿,三是自保护,四是自愈调控。2021年7月,“首届人工自愈与自主健康学术论坛”在北京化工大学举行,与会学者兴趣十足,研讨热烈。出乎意料的是,该学术论坛吸引了超过1.2万人线上关注。

2006年,中国工程院咨询项目提出“装备故障自愈工程及其在我国推广应用的建议”。现代社会是生物—社会—机器(人造物)—赛博(Cyber)共存的时代,可称其为BASOMAC(Biology-Society-Machine-Cyber)。工业互联网和AI与AS两个轮子驱动,应用赛博赋能技术,将嵌入式技术、智能材料和工业软件与装备本体技术深度融合,可实现装备辅助康复和自主健康,以及高危流程装置本质安全化和无人化,引领新科技变革。

2001年起,北京化工大学诊断与自愈工程研究中心开展基于因特网的装备远程监测与智能诊断研发及工程应用,并在快准溯源诊断、精稳自愈调控研究取得若干成果,如透平机械轴位移与气膜端面密封故障自愈调控、转子多频振动电磁力靶向抑制、电磁与气压液式转子自动平衡等。2012年,笔者出版了《机器故障诊治与自愈化》专著,拟于明年出版《人工自愈导论》中英文专著。

2009年,IBM提倡的“智慧地球”和“智慧工厂”战略得到了普遍认可,但仅有“智慧”是不够的,在未来世界,装备安全与自主健康会越来越成为生产力和战斗力的最重要组成部分。人工智能会使机器更聪明,人工自愈可让机器更健康。中国具有门类齐全、世界上数量最多的工业装备和制造厂,在学习国外构建智慧工厂的同时,应在世界上最先揭开“健康工厂”乃至“健康地球”发展战略的序幕。

今天,我们可以展望,总有一天,随着人工自愈科技的发展,人类会造出一些跟人一样自主健康的机器装备和制造系统,并有可能辅助增强人类自愈康复功能。人工自愈将助力新一轮科技革命,迈向自愈化时代。

(作者为中国工程院院士,北京化工大学教授,主要从事设备故障网络化监测诊断、智能运维与人工自愈研究;兼任中国工业互联网研究院技术委员会主任;于2016年获世界工程资产管理协会颁发的年度唯一的先进技术领域终身成就奖。)

未来智能实验室的主要工作包括:建立AI智能系统智商评测体系,开展世界人工智能智商评测;开展互联网(城市)大脑研究计划,构建互联网(城市)大脑技术和企业图谱,为提升企业,行业与城市的智能水平服务。每日推荐范围未来科技发展趋势的学习型文章。目前线上平台已收藏上千篇精华前沿科技文章和报告。

  如果您对实验室的研究感兴趣,欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”

7b2d9570e64d2a5c8c2738963c58a3f0.png

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/483760.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

牛客14338 分苹果

链接:https://ac.nowcoder.com/acm/problem/14338 来源:牛客网 时间限制:C/C 1秒,其他语言2秒 空间限制:C/C 32768K,其他语言65536K 64bit IO Format: %lld 题目描述 今天是Tabris和mengxiang000来到幼儿…

揭秘特斯拉自动驾驶雄心:最大优势非算法或技术而是海量数据

来源:腾讯科技 审校:金鹿腾讯科技讯 9月20日消息,对于电动汽车制造商特斯拉来说,实现全自动驾驶始终是其优先议程之一。与其他竞争对手相比,该公司的最大优势并非技术或算法,而是目前上路的40多万辆汽车提供…

JavaScript 转载

JavaScript概述 ECMAScript和JavaScript的关系 1996年11月,JavaScript的创造者--Netscape公司,决定将JavaScript提交给国际标准化组织ECMA,希望这门语言能够成为国际标准。次年,ECMA发布262号标准文件(ECMA-262&#x…

《2021年全球创新指数报告》发布!

来源:科技日报作者:操秀英世界知识产权组织(WIPO)9月20日在日内瓦发布的《2021年全球创新指数报告》显示,中国排名第12位,较2020年上升2位。《报告》高度评价中国在创新方面取得的进步,并强调了…

牛客16464 神奇的幻方

链接:https://ac.nowcoder.com/acm/problem/16464 来源:牛客网 时间限制:C/C 1秒,其他语言2秒 空间限制:C/C 131072K,其他语言262144K 64bit IO Format: %lld 题目描述 幻方是一种很神奇的 N*N 矩阵&…

《汽车驾驶自动化分级》国家标准发布

来源:国家市场监管总局编辑:蒲蒲据市场监管总局官网,近日,市场监管总局(标准委)集中发布了一批重要国家标准。其中,就有针对自动驾驶功能的《汽车驾驶自动化分级》国家推荐标准(GB/T…

牛客13592 武藏牌牛奶促销

链接:https://ac.nowcoder.com/acm/problem/13592 来源:牛客网 时间限制:C/C 1秒,其他语言2秒 空间限制:C/C 131072K,其他语言262144K 64bit IO Format: %lld 题目描述 武藏牌牛奶为了吸引顾客&#xff…

美国国家科学委员会发布学术研发报告

来源:中国科讯编辑:郑实2021年9月14日,美国国家科学委员会(National Science Board, NSB)发布“学术研发报告”(Academic Research and Development)。该报告作为2022科学与工程指标报告的一部分…

牛客14392 猴子吃香蕉

链接:https://ac.nowcoder.com/acm/problem/14392 来源:牛客网 时间限制:C/C 1秒,其他语言2秒 空间限制:C/C 65536K,其他语言131072K 64bit IO Format: %lld 题目描述 有n只猴子,第i只猴子每…

AI科普微视频丨人类的智能是如何产生的?

来源:中国人工智能学会人工智能是如何产生的?人工智能的法杖为什么充满曲折?为什么说图灵是人工智能之父?为加大AI科普力度,推动文化传播,中国人工智能学会推出了“AI科普微视频”栏目,以每期2~…

结队编程项目——四则运算

一、项目与分析 项目功能 自动生成小学四则运算题目(加、减、乘、除)并统计正确率 支持整数支持多运算符(比如生成包含100个运算符的题目)支持真分数分析 生成整数与真分数:实现了生成真分数即可利用分数的约分机制使其…

牛客14355 翻硬币

链接:https://ac.nowcoder.com/acm/problem/14355 来源:牛客网 时间限制:C/C 1秒,其他语言2秒 空间限制:C/C 32768K,其他语言65536K 64bit IO Format: %lld 题目描述 小明正在玩一个“翻硬币”的游戏。 …

2021诺奖预测出炉!16名学者获得最新一届“引文桂冠奖”

图片来源:Pixabay来源:公众号“科睿唯安”2002 年以来,科睿唯安每年都会基于 Web of Science 平台上的论文和引文数据,遴选诺贝尔奖奖项所涉及的生理学或医学、物理学、化学及经济学领域中全球最具影响力的顶尖研究人员&#xff0…

[转帖]2015年时微软Win3.1崩溃迫使巴黎奥利机场短暂关闭

https://www.ithome.com/html/it/188796.htm IT之家讯 2015年11月14日消息,上周法国巴黎奥利机场因为微软的Windows 3.1系统出现故障不得不迫使所有飞机降落并暂时关闭机场。对,你没看错,就是Windows 3.1,这款操作系统于1992年发布…

牛客14386 水仙花数

链接:https://ac.nowcoder.com/acm/problem/14386 来源:牛客网 时间限制:C/C 1秒,其他语言2秒 空间限制:C/C 32768K,其他语言65536K 64bit IO Format: %lld 题目描述 水仙花数是指一个N位正整数&#xf…

华为发布《智能世界2030》报告,多维探索未来十年趋势

来源:华为2021年9月22日,华为携手产业伙伴举办了智能世界2030论坛。华为常务董事、ICT产品与解决方案总裁汪涛以“无界探索,翻开未来”为主题演讲,发布了《智能世界2030》报告。这是华为首次通过定量与定性结合的方式,…

类定义(课下选做)

1、设计思路 1.根据题目要求覆盖(Override)toString方法、覆盖equals方法,即重写这两个方法; 2.根据题目要求定义至少三个构造方法,接收并初始化这些数据; 3.创建一个测试类Bookshelf, 其中的main方法创建并…

我们不用「元宇宙」这个词!苹果CEO库克:我们称其为AR

来源:Time&新智元近日,在登上时代周刊的百大人物之后,苹果CEO库克再次接受了杂志的采访。虽然内容千篇一律,但是最有趣的莫过于拒绝「元宇宙」这个说法了。「这就是所谓的元宇宙吗?」Time的记者问道。「不&#xf…

牛客13584 日历中的数字

链接:https://ac.nowcoder.com/acm/problem/13584 来源:牛客网 时间限制:C/C 1秒,其他语言2秒 空间限制:C/C 131072K,其他语言262144K 64bit IO Format: %lld 题目描述 ElemenT马上就要毕业了&#xff0…

许竹青、骆艾荣:数字城市的理念演化、主要类别及未来趋势研究

来源:本文原刊于《中国科技论坛》2021年8月第8期摘要:城市与技术的关系由来已久,但将“数字”这一技术概念与城市连接成为专有名词却是新事物。本文从技术变迁的外生驱动和城市发展问题的内生需求两个角度探讨数字城市兴起及发展的动因&#…