大體來說，從眼前的現(xiàn)實，來想象未來的圖景可能并不困難。但落實到具體的制造行業(yè)，需要解決的問題“成如容易卻艱辛”。就智能汽車的發(fā)展愿景，從人工智能與數(shù)據(jù)分析的角度，能看到什么呢？

汽車開發(fā)已經(jīng)使用了“模塊化系統(tǒng)”，允許在多個模型系列中使用功能組件。與此同時，整車的開發(fā)周期也越來越短。然而，虛擬汽車開發(fā)領(lǐng)域，尚未看到以機器學習方法來促進自主學習的有效嘗試，如在建立歷史知識的基礎(chǔ)上提取相關(guān)知識，或建立適用于多種車型系列的知識，以協(xié)助未來的項目發(fā)展和更有效的組織。車輛研發(fā)知識的相關(guān)數(shù)據(jù)管理與仿真和優(yōu)化數(shù)據(jù)挖掘的復(fù)雜性等緊密契合。此外，這種方法又受到車輛開發(fā)過程中組織框架的限制，通常只針對正在開發(fā)的模型。同時，由于數(shù)據(jù)的異構(gòu)性（有數(shù)字數(shù)據(jù)、圖像、視頻文件等）復(fù)雜、數(shù)據(jù)量（單一仿真便有兆兆字節(jié)）巨大，導(dǎo)致“模擬數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)挖掘”問題困難重重。就目前的情形來說，充其量只能算是在進行試探性研究。

而由于使用了預(yù)測性維護，新的服務(wù)正在成為可能。有關(guān)個人駕駛行為知識的自動學習，可非常準確地預(yù)測所需的維修時間周期。車主可以使用這些信息來及時安排汽車維修預(yù)約，車載電腦可以將維修預(yù)約時間的安排與車主的工作計劃進行匹配，目前實現(xiàn)這一愿景比實現(xiàn)冷庫自動對雜貨進行盤點要更容易。本地授權(quán)維修店利用自動化系統(tǒng)可以實時地安排最佳服務(wù)預(yù)約，并考慮員工的在崗情況，盡可能均衡地分配工作。

車輛的學習和適應(yīng)能力實際上有無限的潛力。車輛可以識別和分類駕駛員的駕駛行為，將他們確認為特定的駕駛員類型。基于此，車輛本身可以對電子用戶界面系統(tǒng)進行調(diào)整，換句話說，它們可以提供遠遠超出汽車特性的個性化及自適應(yīng)的驅(qū)動程序選項。當消費者購買一輛新車時，該消費者作為駕駛者的相關(guān)信息，可以順利轉(zhuǎn)移到一輛新車上，確保消費者在熟悉的使用環(huán)境中立即可以駕駛新車。

實現(xiàn)自動駕駛超級智能體

由于越來越多的汽車企業(yè)積極投身自動駕駛汽車的研究，使得汽車作為“移動客廳”的描繪，不再是一個令人難以置信的場景。目前，發(fā)展的重點是完全自動駕駛。選擇自動駕駛作為發(fā)展方向的理由很充分：在世界大部分地區(qū)不允許自動駕駛汽車上路，如果允許的話也是鳳毛麟角。這意味著，作為智能體的汽車不能與其他車輛進行通信，由人駕駛的車輛依舊根據(jù)駕駛者的觀察調(diào)整駕駛行為。駕駛者依靠導(dǎo)航系統(tǒng)獲得交通擁堵信息和替代路線建議。然而，我們假設(shè)現(xiàn)在每輛車都是一個完全智能體，那么將實現(xiàn)兩個目標：優(yōu)化交通流量；預(yù)防交通事故。

在這種情況下，智能體之間通過交流和協(xié)商，如協(xié)調(diào)各自行駛線路、速度、交流路況等，將路程時間最小化。不可預(yù)見的情況，如天氣變化導(dǎo)致的道路損壞和擁堵，雖然不能完全避免，但遭遇的可能性會降到最低。這類信息會被立即傳遞到周邊的所有車輛，然后啟動一輪新的優(yōu)化周期。此外，預(yù)測性維護將最大程度地減少車輛的損壞。歷史數(shù)據(jù)被分析和用來預(yù)測故障可能發(fā)生的時間，智能體在不需要通知車主的情況下，自動依據(jù)車主的工作日歷預(yù)約維修服務(wù)，并自動駕駛車輛到維修店。萬一在行駛中遇到事故導(dǎo)致車輛無法繼續(xù)行駛，智能體將立即通過“故障頻道”與相關(guān)服務(wù)機構(gòu)或控制中心進行聯(lián)系，自動駕駛拖車立即出發(fā)提供援助，理想的情況是再由一輛自動駕駛汽車作為備用。

因此，自動駕駛智能體將達到：自執(zhí)行、自適應(yīng)與社會化。自執(zhí)行，即自動駕駛汽車遵循通往目的地的路線行駛；自適應(yīng)，即對無法預(yù)見的情況，如道路關(guān)閉或出現(xiàn)事故，做出及時反應(yīng)；社會化，即與其他自動駕駛車輛一起實現(xiàn)交通流量優(yōu)化并避免交通事故。

結(jié)合出租車業(yè)務(wù)，出租車公司也可以組建無人駕駛出租車隊，依據(jù)以往客戶使用出租車的數(shù)據(jù)，預(yù)先派遣無人駕駛車輛到達指定地點提前等待客戶。另外，也可以依據(jù)使用數(shù)據(jù)，來提供特定時間段或特定事件的服務(wù)，如球賽、大型會議等。

如果道路也實現(xiàn)了數(shù)字化，即瀝青路面被載有OLED技術(shù)的玻璃路面替代，那么交通的動態(tài)管理極有可能實現(xiàn)。從材料工程的角度看，這一方案是可行的：玻璃表面結(jié)構(gòu)也可以做成防滑方式，即使在雨中也可以防滑；對玻璃路面進行柔性設(shè)計，也能做到卡車駛于其上也堅不可破；顯示屏散發(fā)的余熱可以用來加熱路面，防止冬季路面結(jié)冰。

實現(xiàn)工廠優(yōu)化集成

通過使用軟件分析客戶和維修廠的報告，以及生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)的缺陷數(shù)據(jù)，就可以自動地分析出特定車型或零部件是否會再次出現(xiàn)缺陷，以便及早發(fā)現(xiàn)并消除潛在的問題，避免大規(guī)模召回。制造缺陷的成因是多方面的，如采用了有質(zhì)量缺陷的零部件或在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)錯誤等。對一家規(guī)模化的汽車制造商來說，每天有上千臺車下線，因此搞清楚原因并快速行動是最重要的。假設(shè)2017年10月份對客戶報告和維修店報告的文本分析表明，從2017年7月起交付的某款車型的一側(cè)泊車燈故障顯著增加，“顯著”意味從2017年1月到10月該款車的銷售呈上升趨勢。通過分析故障鏈和修復(fù)鏈，可以確定造成故障或缺陷的成因，或者是否其他車型也存在同樣的問題。如果缺陷是由生產(chǎn)機器人造成的生產(chǎn)中的錯誤，則可以追溯到是硬件故障還是軟件錯誤，是不正確還是不完整的配置造成的。在最壞的情況下，甚至需要更新控制系統(tǒng)以消除錯誤。但是，因為打補丁的工作只能在制造商收到并審查問題報告之后才開始，所以不可能立即更新軟件。同樣，由于多軸機械手可以自由支配的自由度非常高，重新配置機器人是一個高度復(fù)雜的任務(wù)。簡言之，做出這樣的修正費時、費力，而且即使在所有理想情況下，都會存在后遺癥。

但使用人工智能方法可以在多個點優(yōu)化這一過程。

人工智能研究涉及的領(lǐng)域之一是使系統(tǒng)能夠自動從數(shù)據(jù)中提取和解釋知識（見圖一），盡管目前這種程度仍然很低。

與數(shù)據(jù)相比，知識是構(gòu)成行動的基礎(chǔ)，而行動的結(jié)果可以反饋到數(shù)據(jù)中，從而形成新的知識的基礎(chǔ)。

如果一個具有學習和理解數(shù)據(jù)能力的智能體獲得了自我行動或其他智能體行動的結(jié)果，并能夠自由采取行動達到目標，那么該智能體將自執(zhí)行實現(xiàn)目標。生物智能體，如人或動物，都能在無需其他控制或無需在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識這一過程的監(jiān)督下直接做到這一點。例如，如果在DIY活動中由于角度過大，將一個釘子釘入木板時發(fā)生劈裂，我們的大腦會將角度、木材的特性、擊錘的力量等知識和經(jīng)驗轉(zhuǎn)化成意識，減少我們犯同樣錯誤的幾率。

人工智能“機器學習”研究的重點就是模仿這種行為。使用機器學習軟件能夠從特定問題域中的數(shù)據(jù)中學習，并根據(jù)過去的事件推斷如何解決新事件，這為我們打開了一個通往新世界的大門。機器學習在數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域并不是什么新鮮事，它已經(jīng)存在了很多年，但現(xiàn)在新的研究有所不同，它是在特定的時間內(nèi)，計算一個擁有兆兆級數(shù)據(jù)量的高度復(fù)雜模型。如果我們把生產(chǎn)廠當作一個追求生產(chǎn)出無缺陷汽車的有機體，那么，很明顯，賦予這一有機體獲得相關(guān)數(shù)據(jù)的能力，將有助于有機體自身的發(fā)展和改進。

這一過程將經(jīng)歷兩個階段。

第一個階段是數(shù)據(jù)學習和應(yīng)用經(jīng)驗

數(shù)據(jù)學習意味著機器人不能僅僅根據(jù)靜態(tài)編程操作，它也必須能夠使用機器學習方法自主地實現(xiàn)可定義的學習目標。對于可能發(fā)生的任何生產(chǎn)錯誤，最重要的是機器人要首先學習導(dǎo)致這些錯誤的操作，而不是基于流程圖或工程圖進行編程。例如，假設(shè)上述泊車燈問題不僅被識別出來，而且其原因也可以追溯到生產(chǎn)中的一個問題，可能是把泊車燈推到插座里的機器人操作過硬。現(xiàn)在所需要的就是確定糾正措施的學習目標。讓我們假設(shè)其他生產(chǎn)廠的機器人沒有發(fā)生錯誤，而且泊車燈被正確安裝，我們作為人類能夠在視覺上識別和解釋正確工作的機器人和不正確機器人之間的區(qū)別，那么犯錯誤的機器人也應(yīng)該能夠以類似的方式去學習。這里的區(qū)別在于所涉及的感知類型，數(shù)字系統(tǒng)在同樣的情景下，可以比我們看得更多更清楚。

盡管通過軟件實現(xiàn)機器學習方法的內(nèi)部工作方式在學習過程中很少完全透明，甚至對學習系統(tǒng)的開發(fā)人員來說也一樣，但是由于組件的隨機性和復(fù)雜性，操作本身應(yīng)該是透明的，也就是說，不必關(guān)心系統(tǒng)是怎么做的，而要關(guān)心它做了什么。機器人需要適應(yīng)其控制系統(tǒng)的信號來重新啟動學習過程，其應(yīng)該是機器人的機械手和執(zhí)行器正確工作的運動信號，并可以通過現(xiàn)今能達到的精度值來進行定義和測量。這并不需要任何人為干預(yù)，因為系統(tǒng)的完整透明性是通過持續(xù)地分析生產(chǎn)過程中積累的數(shù)據(jù)來保證的。在現(xiàn)場缺陷識別和傳輸過程中，也不需要任何人為分析。基于對維修店和客戶報告的語言分析，再加上維修數(shù)據(jù)，我們已經(jīng)能很快識別出哪些問題是由生產(chǎn)引起的。將這些數(shù)據(jù)相應(yīng)地傳遞給相關(guān)的智能體并允許這些智能體從缺陷中學習并糾正自己。

第二個階段是智慧工廠

如果生產(chǎn)廠需要進行學習，而智能體使用的機器學習方法靈活性不夠，可以將工廠作為一個由子系統(tǒng)組成的完整生物有機體，像人一樣使用自然語言表達，理解語境，并有能力進行解釋。對語境的理解和解釋一直是人工智能研究領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。人工智能理論把語境看作是對一種狀態(tài)的共同解釋，包括狀態(tài)本身和其相關(guān)的整體情境。與生產(chǎn)工廠相關(guān)的語境包括能用自然語言表達或能用其他方式表達的與生產(chǎn)相關(guān)的任何事情。下面的簡化場景有助于理解這個概念：讓我們假設(shè)一家汽車企業(yè)管理委員會正在開會對一款汽車的車身做最終設(shè)計評審。

“我們決定對下一代車型進行‘改款’，請在原車型基礎(chǔ)上建立一個模型”，當委員會成員說的時候，一個3D模型就漂浮在參加會議的每個成員佩戴的增強現(xiàn)實眼鏡里。

在這種情況下，使用進化算法進行建模是可以想象的，但僅限于可以實際構(gòu)建的可能組合。只要所涉及的參數(shù)已經(jīng)減少，所需的計算能力有效，就可以將仿真時間從幾小時縮短到幾分鐘，從而在會議期間對組件或組件組合進行動態(tài)變形。

“根據(jù)該模型，我決定用26分鐘來調(diào)整我的機器人的程序。為了組裝新汽車底盤，工具x1、y1必須用工具x2、y2在機器人x、y工位進行替換。樣車的生產(chǎn)將在6小時37分鐘內(nèi)完成。”工廠智能體說。

這一場景我們已經(jīng)在科幻電影《鋼鐵俠》系列中看到，但其實際上離我們并不遙遠。

當然，智慧工廠被上面的案例大大簡化了，但它仍然能夠清晰揭示工廠未來發(fā)展的可能性。為了了解需要做什么，生產(chǎn)工廠必須了解車身是什么，什么是“改款”等，并從模型中理解參數(shù)并輸出，從而可以將它們轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)步驟。轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)步驟的過程需要對機器人的個體機器學習組件進行訓(xùn)練，或者根據(jù)模型數(shù)據(jù)對其程序進行編制或改進，這樣就可以實現(xiàn)所有的步驟，從切割金屬板材到裝配和實現(xiàn)車型變臉。雖然這包括了各種各樣的方法，從自然語言的理解和語言的生成、規(guī)劃、優(yōu)化，自主生成模型等，但它絕對可以實現(xiàn)。

實現(xiàn)企業(yè)自運行

企業(yè)在策劃營銷活動或響應(yīng)消費者需求時，必須進行全盤考慮，如監(jiān)測銷售隨時間推移是如何變化的；預(yù)測市場將如何發(fā)展和哪些客戶可能會流失；應(yīng)對金融危機；對災(zāi)難或政局的潛在影響迅速做出解讀等。今天我們已經(jīng)能夠做到，但需要相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持。我們對某一個人的數(shù)據(jù)并不在意，但對能從眾多個體數(shù)據(jù)中提取什么十分關(guān)注。例如只要通過分析1600個以上的指標，我們就可以預(yù)測市場的某些財務(wù)指標將如何變化，并做出應(yīng)對措施；或者我們可以非常準確地預(yù)測哪些客戶群體對正在研發(fā)的車型感興趣及其訴求所在，然后據(jù)此策劃營銷活動。事實上，我們能夠完全準確地配置出適合特定消費者群體品位的車型。我們依據(jù)獲得的知識做出決策，調(diào)整生產(chǎn)水平，準備營銷計劃，推出適合特定消費群體的車型。

準備營銷計劃是一個靜態(tài)的過程，即做什么事是確定的，但是怎么做仍然是可變的。一旦能夠向其他人解釋清楚如何做和為什么做這件事，這些信息就可以提供給算法。例如在“我們”汽車生產(chǎn)廠附近競爭對手又開了一家新生產(chǎn)廠，“我們”可以預(yù)測這將導(dǎo)致預(yù)期銷售量下降，甚至能預(yù)測出預(yù)期銷售量下降的幅度，在這里，“我們”指為這個特定案例中開發(fā)的算法。由于這種情況不止一次發(fā)生，而且每次都要求幾乎相同的輸入?yún)?shù)，我們可以使用相同的算法來預(yù)測其他地區(qū)類似的事件。這使得利用過去的營銷活動知識來組織未來的活動成為可能。總之，算法將制定營銷計劃。

例如，要實現(xiàn)考慮成本效益的同時，實現(xiàn)客戶利益最大化，算法可以采取內(nèi)部數(shù)據(jù)（如銷售數(shù)據(jù)）和外部數(shù)據(jù)（如股票市場趨勢、財務(wù)指標）自動生成輸出一個“營銷計劃”。如果企業(yè)被允許使用自己的資源并自主行動，那么它就能夠自主應(yīng)對市場波動，補貼脆弱的供應(yīng)商。任何可能性都存在，這一設(shè)想今天已經(jīng)在技術(shù)上構(gòu)思過。連續(xù)監(jiān)測股票價格，理解和解釋新聞，考慮人口結(jié)構(gòu)變化等，這只涉及企業(yè)自運行較少的相關(guān)領(lǐng)域，其可以綜合運用自然語言理解、專家系統(tǒng)和邏輯推理來實現(xiàn)。在人工智能研究領(lǐng)域中，語言和視覺信息經(jīng)常作為理解事物的基礎(chǔ)，因為我們?nèi)祟愐彩褂谜Z言和視覺刺激進行學習和領(lǐng)悟。

實際上，人工智能已經(jīng)走進我們的日常生活，不再僅僅是科幻小說的主題。目前，人工智能主要用于以下領(lǐng)域：處理分析數(shù)據(jù)；在大量異構(gòu)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上快速做出合理的決策域；需要保持警覺的單調(diào)活動。

在處理分析數(shù)據(jù)方面，現(xiàn)在我們只能使用決策支持系統(tǒng)，不過未來幾年，我們將能夠使用更多獨立的決策系統(tǒng)。特別是在數(shù)據(jù)分析方面，我們正在開發(fā)針對特定問題的獨立分析解決方案，盡管這些解決方案還不能在不同的場景中使用。例如，為檢測股票價格異常變動而開發(fā)的解決方案，不能用來解讀圖像的內(nèi)容。人工智能系統(tǒng)需要集成各個相互作用的組件，從而能夠處理目前只有人類能夠勝任的日益復(fù)雜的任務(wù)，即便未來還是如此，但是這已經(jīng)足夠了。