状态感知智能系统的起点

状态感知：智能系统的起点

中国发明协会常务理事，发明方法研究分会会长，国内著名创新方法专家、两化融合／智能制造专家，《三体智能革命》副主编，《走向智能论坛》核心专家赵敏教授

在《三体智能革命》一书中，作者给出了分析判断一个系统是否智能的五个特征，即“状态感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升。”这五条智能特征（每条4个字）就是著名的“20字箴言”。将这五条智能特征拆解开、分别组合，就能得到三个不同的智能系统级别。

一、智能系统的定义与级别

智能系统从初级到高级，大致分成三类（或三级）：

1） 初级智能系统具备三个基本特征：状态感知、自动决策、即刻执行，即有感知，自决策，善动作。其感知和决策依据通常依靠以科学效应为主的工业智能来实现（例如利用光敏自动开启和调光的智能路灯，数控车床防撞刀装置等），无需嵌入计算系统；

2） 恒定智能系统具备四个基本特征：状态感知、实时分析、自主决策、精准执行。这类系统效率极高，自主工作，但是智能水平在构建时预先设定，难以改动（例如具有感知衣料特性并自动决定洗衣策略的智能洗衣机等）。这样的系统必须嵌入计算内核，嵌入软件和知识，以工业智能为主，在自主决策环节可引入少量人工智能；

） 开放智能系统具备五个基本特征：状态感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升。具备这五个特征的人造系统是高度智能、有一定认知能力的系统，具备了自我改善、学习提升的持续发展能力（例如具有深度学习能力、可借助络共享知识，并自主更新和优化程序的智能，阿尔法狗等）。这样的系统具备强大的计算能力，需要使用人工智能技术或认知计算技术，可以实现对大数据的分析与处理，能不断应用、积累和创造知识。

由以上分级结果可以得出几个有益的结论：

第一，不同领域的智能系统、不同的智能现象，可以统一为以上五个智能特征来描述；

第二，构建智能系统是有技术路径的，首要步骤，就是实现“状态感知”，这是任何一种智能系统都要做到的第一步；

第三，数量巨大的初级智能系统早已有之，以技术为主、由长期的工业技术积累所形成的工业智能和其它智能技术所构成。初级智能系统支撑了百年以来的工业发展；

第四，尽管初级智能系统尚不能构成完整的“智能制造”，但是智能制造一定是以初级智能系统作为起点、以恒定智能系统作为中坚来构建的，人工智能全面进入制造业还有待时日。

二、形形 “传感器”

一个智能系统，始于感知，精于计算，巧于决策，勤于执行，善于学习（摘自《三体智能革命》）。

没有“状态感知”机器无法成为智能机器（即使实现了“状态感知”，还要同时具备其它条件才能实现）。要实现“状态感知”，就需要各种各样的“感应器件”。无论是智能制造、、还是物联，都离不开形形 的传感器。作为传感器的“感应器件”其实很早以前就被人们发明了出来，并且在数千年以前就在发挥作用。

1、早期的“感应器件（效应物质）”

在没有出现“传感器”这个术语之前，早就有“具有感应功能的物质”作为“感应器件”存在，在TRIZ发明方法中把这种“具有感应功能的物质”叫作“效应物质”，即各种各样的带有科学效应的物质。如随便一块石头，可以感知到重力（物理效应），磁石中的磁场（物理效应）可以感知到方向，并且具有同极相斥、异极相吸的效应，皮毛摩擦后起静电（物理效应）可以吸附纸屑或头发、线圈中磁通量变化会产生感应电动势等。图1就是在工业革命前利用石头重力做动力的机器（笔者拍摄于柏林技术博物馆）。

图1 利用重力做动力的机器

在图1中，具有一定质量的石头感应到了引力场中的万有引力而表现为重力（重力约等于万有引力）。在重力的作用下，石头下坠形成的拉力为机器提供了动力。在这个机器中，石头构成了最原始的人造“感应器件”。类似的工业革命前的机器系统还有水磨，有高度差、有质量的水流在重力作用下形成流动并冲击水轮，由水轮转动而形成动力，来实现磨面（或舂米）。

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