人工智能与智能制造
人类发明计算机的初衷是帮助人们进行数据计算。由于人的很多思维过程都可以转化成计算问题，所以计算机往往被俗称为电脑。计算机可以计算很多问题，但只有一部分算法被称为人工智能算法。
国内曾有著名专家学者提出：智能制造就是人工智能加制造。这种观点会对推进智能制造带来思想混乱。为此，我们有必要澄清这两个概念的关系。
人工智能的两个经典学派
谈到智能制造，人们很容易联想到各种高级算法，如机器学习和逻辑推理。事实上，人工智能技术在最近十几年最重要的进展就是深度学习技术，这也是人工智能最近成为热点的原因。
人类发明计算机的初衷是帮助人们进行数据计算。由于人的很多思维过程都可以转化成计算问题，所以计算机往往被俗称为电脑。计算机可以计算很多问题，但只有一部分算法被称为人工智能算法。
一般来说，人工智能的算法往往有两个特点：一是普通的算法不容易解决，二是与人的思维接近。因此，算术、方程求解、排序等常见算法一般不被算作人工智能算法，只有涉及复杂逻辑推理和知识学习等问题时，才被称为人工智能算法。
计算机在解决逻辑推理问题时，往往先将其转化为搜索问题。人工智能关注的搜索问题往往会面临组合爆炸，计算机也难以求得最优解。下棋就是这种典型问题。但是，面对这类组合爆炸问题，人类往往有能力用有限的搜索找到相对较好的办法。这就是体现智能的地方。有人把智能算法的特点描述为能够从一个巨大的搜索空间中迅速找到比较好解的算法。因此，谷歌公司建立之初就定位为“做人工智能的公司”。
要把人的想法变成计算机代码，前提是必须能用计算机语言精确地表达出来。但是，人的很多认识恰恰是难以用语言表达清楚的。例如，我们很容易认出一个熟人，也很容易识别梨的味道，但这些认识不容易说出来。再如，棋手对“棋势”有一种直觉的认识，这种直觉能够帮助人们把注意力聚焦在个别重要的棋子上。但是，这种直觉同样难以用精确的语言来描述。这些一般被称为“默会知识”。
人类语言表达不清楚的东西，往往无法直接变成计算机代码。机器学习就是用来解决这个困难的。所谓机器学习，一般是用数学函数模拟人或动物的神经系统，通过数据不断修正这个模型，从而形成类似感性认识的知识。这样就避开了“默会”知识“难以编码”的困难。
然而，让计算机获得“感性认识”并不容易。例如，模型识别的错误比例往往太高。导致这类问题的原因很多，有数据的原因、模型的原因，也有训练算法的原因。随着计算机计算和存储能力的增强，积累的数据越来越多。在这样的背景下，出现了深度学习技术并在多个领域取得了巨大的成功。于是，人工智能成为近期的热点。
人们可以从很多角度认识人工智能，由此产生了很多的学派。其中，两个经典的主流学派分别是模拟逻辑推理的符号学派和模拟神经系统结构的连接学派。这两个学派的方法可以结合在一起进行应用。例如，阿尔法狗需要进行逻辑推理，但为了解决搜索中组合爆炸的问题，又需要模拟棋手的感性认识，而这种感性认识就是通过深度学习得到的。
自动化与人工智能的控制论学派
除了上述两个经典学派外，人工智能还有一个重要的学派被称为控制论学派。控制论是自动化和智能化的理论基础。多年以来，自动化学科比人工智能更成熟、应用范围更广和影响力也更大。因此，学术界谈论人工智能时，指的往往是上述两个学派，而不是控制论学派。但是，这个学派的思想恰恰是智能制造主要的理论基础。
20世纪40年代，控制论之父诺伯特?维纳(NorbertWiener)想到一个问题：机器和动物(或人)到底有什么区别?维纳认为，机器一般只能按既定的步骤和逻辑运行，而动物能通过信息感知到外部世界的变化，并根据新的信息进行决策、采取行动。例如，一只正在吃草的山羊突然看到了一只狼，它会马上停止吃草，奔跑逃命。自动化就是要把感知、决策和执行3个要素统一起来，这3个要素类似于动物的感觉器官、大脑和四肢的功能。这就是自动化的本质特征。事实上，自动化系统一般由传感器、控制器和控制对象构成，分别用于信息获得、决策和执行。
与人工智能的两个经典学派不同，控制论关心的是效果和作用，往往不在乎算法和逻辑是不是复杂。事实上，自动化用到的一些算法和逻辑可能相当简单。
最近几十年来，自动化应用的范围越来越广，但也有局限性。一般来说，自动化系统能够应对的都是“预料之中”的变化。当出现设备故障、生产异常等预料之外的问题时，还是需要人来处理。这是因为计算机处理问题都是有预案的，其灵活处理问题的能力远远不如人类。
智能制造的概念
智能制造技术是信息通信技术的发展带动的，是信息通信技术在工业的广泛、深入应用。德国的工业4.0和美国的工业互联网都属于智能制造的范畴。
从整体效果来看，智能制造能够加强企业快速响应变化的能力。市场或用户有了新的需求，能够尽快设计并制造出来以供应市场;供应链发生变化时，能尽量避免对生产经营产生的不利影响;生产设备或产品质量发生问题时，能尽快找到问题的根源和解决问题的办法。
从业务角度来看，推进智能制造的主要作用是要促进多方协同、资源共享和知识复用。通俗地讲，协同就是多方协作时“不掉链子”，不耽误彼此的工作;资源共享有利于低成本地获得优质资源;知识复用则可以提高研发和服务的效率，降低获得知识的成本。当企业中的物质、知识和人力资源都能用数字化描述时，互联网就容易促进协同、共享和复用。
计算机的运算能力很强但灵活处理问题的能力很弱。这是限制自动化技术广泛应用的重要原因。为了解决这类问题，先进的制造企业普遍采用了信息化技术。信息化系统能够为管理者收集信息、帮助管理者决策和管理企业的生产和经营。与自动化系统相比，信息系统把决策的工作交由人类完成。
在数字化、网络化时代，成千上万的设备可以实时、高速地采集数据并汇集到一起。人类可以得到更多的信息，但处理信息的能力受到了生理极限的约束。为了解决这个矛盾。美国通用公司发布的《工业互联网》白皮书就提出了解决办法。该白皮书指出，工业互联网有3个要素：智能的机器、高级算法和工作中的人。智能机器指的是可以实时接收和发送数据的机器。但是，人类并不直接处理这些数据。高级算法就像人的秘书一样，帮助人们处理实时数据，从海量数据中找出那些需要人类关注和处理的问题，交给“工作中的人”来处理。
另外，对于常见的问题，可以把专家处理问题的逻辑和方法变成计算机代码，让机器按照人类的想法进行决策。这就是人类知识的数字化。通过这种办法，可以进一步减少人类处理问题的负荷，提高决策的自动化水平——这其实就是智能化。
从某种意义上来说，智能化是自动化和信息化的融合。自动化和信息化融合的思想很早就有了，但在信息通信技术不够发达的时候，技术上很难实现。于是，机会留在了智能化的时代。
智能化对工业企业的意义非常巨大。从企业生态的层面来看，智能化能促进企业之间的分工细化并在企业间建立新的生态关系。“分工促进生产力的发展”是一条非常重要的经济规律。由于互联网能够提高企业之间的协同能力、降低分工的负面影响，这为促进分工的细化奠定了基础。总之，从企业间的关系来看，智能化能够促进社会资源的优化配置。从企业自身的层面来看，智能化能提升企业的管理能力。在我国很多企业中，“技术水平低”的本质往往是管理水平差。某些企业的管理问题所导致的成本损失会超过企业的利润。通过推进智能化，人类的很多决策工作可以交给机器去做，也可以在机器帮助下或“监督”下去做，通过提升企业的管理能力，大大减少因管理不善导致的问题。从现实效果来看，智能化往往能够有效地推动企业整体利益实现最大化。
智能化与人工智能
智能化是一场决策革命，即通过数字化的方法代替人决策、帮助人决策、“监督”人决策。对工业过程来说，决策所需的知识往往是工业人多年积累的结果。这些知识的逻辑往往是清晰的、能够被准确表达的。推进智能制造的时候，容易把这些知识转化成计算机的代码，但智能制造未必用到人工智能的典型算法。因此，“智能制造等于人工智能加制造”的观点是错误的。
但是，经典的人工智能技术确实能够促进智能制造技术的发展。在一些场景下，传感器采集到的信号并不容易转化成语义明确的信息。例如，摄像头可以采集到产品表面的图像信息，但不能把图像信息与质量缺陷的类型和级别对应起来。如果这类问题解决不了，质量管理的逻辑就难以自动地实现，智能化的进程就会受阻。
深度学习等典型的人工智能技术特别善于解决图像识别问题。事实上，图像识别是人工智能算法在工业界最典型也是最主要的应用领域。缺乏人工智能技术，智能制造的体系往往是不完整的。
从某种意义上来说，人工智能是技术问题也是学术问题，这也是学术界特别喜欢研究的问题。现实中，自动化往往只是技术问题，并不是学术问题，因为工程师一般喜欢用最简单的办法解决问题。推进智能化的过程不仅涉及技术问题，往往还涉及企业组织流程的重构、商业模式的创新。从这种意义上讲，智能化的问题往往可以看作企业的管理甚至战略问题。
郭朝晖，博士，教授级高级工程师，优也信息科技有限公司首席科学家，走向智能研究院首席研究员。
文/郭朝晖
本文来自《张江科技评论》
浅谈人工智能技术赋能英语学习
人工智能技术已经融入到我们的日常工作、学习、生活中，悄然改变着社会生活。人工智能技术也给英语教学带来了机遇和挑战，英语教学要结合现代信息技术，尤其是人工智能技术，以更好地培育具有国际化视野的创新性、复合型、应用型人才。人工智能技术开拓了多元化学习路径，辅助英语学习，促进英语学习质量的提高。
本文结合教育式人工智能与英语学习机制的内含，探讨人工智能技术对英语学习的促进作用，在此基础上提出人工智能技术赋能英语学习创新的路径。构建人工智能英语学习平台，有助于促进英语知识的吸收与应用，推进英语学习质量提高，培育一专多能的优秀人才。
教育式人工智能与英语学习机制的内含
教育式人工智能。人工智能在教育领域的应用取得了巨大进展，智能数据共享功能能够将最先进的教学资源分享到平台账户。教育式人工智能主要指的是通过人工智能技术的有效应用，在课外进行知识学习，从而合理利用碎片化时间，丰富了知识储备。在英语学习过程中借助人工智能平台的应用优势，对学习目的、学习过程、学习方法进行精准定位，检测英语学习效果，让学习者能够更快地掌握英语词汇、句子的应用语境，并创造一个良好的实践交流场景，做到学以致用。此外，人工智能技术能够结合学习者的个性化发展需求，制定出适合学习者的英语学习方案。
英语学习机制。英语学习机制通常指的是学习者综合应用多种学习方法，利用闲暇时间掌握复杂的英语知识内容，实现知识内化，丰富个人的英语交流经验，并在此基础上调节内心的情感状态，更好地适应复杂多变的英语交流环境。人工智能技术改变传统的英语学习方式后，可根据学习者的年龄特点、工作生活环境制定出科学合理的英语学习方案。人工智能技术可将日常生活用语作为学习内容，与传统课堂教学相比，更能够符合英语实践性的需求。人工智能提供多样化个性化的英语学习方案，能够针对学习者的学习习惯提供教学，针对弱项精准地进行讲解和示范。
人工智能技术对英语学习的促进作用
详细记录教学内容--促进自主学习。构建人工智能英语学习平台，实现对英语教学信息的全面收集与管理，通过教学内容、课堂流程记录，为后续的自主学习提供有力支撑。人工智能技术所建立的庞大教学数据库，能够让学习者在自主学习的过程中，结合个人的学习需求制定出个性化的学习方案，从数据库中查找适合自己的课堂英语教学内容。智能化英语教学平台的构建，能够随时随地进行课堂教学内容复习，将教师与学生的课堂互动详细的记录下来，生成自动化数据进行储存。
在英语自主学习的过程中，可以利用云计算技术、语音识别技术等人工智能技术，深度分析英语交流行为和教学过程中重点提及的英语词汇，通过随堂检测分析自身的英语水平，在反复多次的英语练习中认识到自身的不足之处，及时调整英语学习思路。参考庞大的数据分析结果，制定出科学的学习计划，干预自身的学习行为。通过人工智能技术的有效应用，可助力于学习者和教学工作者的分析研判，为后续的英语学习提供数据和案例支撑。
智能化口语评测--促进学习反思。当代中国是开放的中国，国际间的交流越来越频繁，无论是已经进入社会岗位的就职人员，还是正处于知识积累的学生，都需要具备良好的英语交际能力。
多年来，英语评测主要测量学习者的英语基础知识和读写能力，而对学习者的英语听说能力缺乏有效测评。
人工智能技术的有效应用改变了传统以闭卷考试为主的英语测评方式，可随时随地了解学习者的英语交际能力。人工智能能够自主分析学习者的英语发音和英语对话时所采用的语调。在智能化英语测试过程中，由系统生成一组图画，考生用英语描述所看到的画面信息，可对学习者的英语应用能力进行综合考察。人工智能英语学习平台可根据学习者的实际表现给予客观评价，有效降低传统人工评分方式中主观因素的影响。
智能拆分知识点--促进知识积累。在传统英语学习过程中，学习者往往采用题海战术，通过大量词汇的背诵和题目的解析，提高个人的英语水平和应试能力。人工智能英语学习平台的建立，能够突破传统英语学习方式和内容的限制，对学习内容、学习能力和学习方法进行细化拆分，注重知识点之间的关联概率，并根据学习内容、学习风格，筛选出适合学习者的学习重点和难点。知识点拆分越细，对每一个学生的诊断才能更精准，学生真正可以做到哪里不会学哪里，教育者的教学才能更有效。人工智能英语学习平台的建立，还可以监测英语学习盲点，降低学习内容的重复率，提高学习效率。
人工智能技术创新英语学习方法
语音识别辅助听、说练习。语言是人与人之间进行信息交流的重要手段，在自主学习过程中运用人工智能语音识别技术进行英语听说练习，通过人工智能技术实现语言交互，通过机器翻译功能，强化对英语语言的理解。人工智能英语学习平台的响应速度较快，机器在听取学习者的英语表述后给予恰当的反馈，可以模拟真实交互场景，例如，在英语听力训练过程中，需要区分相同、相似发音词语，back[bæk]--bike[baik]、and[ænd]--end[end]、sick[sik]--seek[si:k]等，人工智能技术可以使识别过程趣味化、可视化。其次，要了解跨文化中交际双方的交际意图和交际方式，可通过人工智能技术的应用，反复多次的进行英语跟读、对话练习。人工智能可根据学习者当前的英语水平提供针对性的训练，助力于学习者快速高效了解交际意图和文本内容。
交流氛围营造助力英语对话学习。英语学习的核心是能够熟练地运用语言词汇进行英语交际，因此，人工智能技术的有效应用，需要为学习者创造一个可以自主交流的学习工具，注重学习者英语交际能力的培养。英语学习是一个熟能生巧的过程，要营造科学的英语交流氛围，激发学习者的对话兴趣，为学习者提供一个英语对话场景，并要求学习者反复进行模拟训练，直到学习者能够熟练地运用对话内容和交际策略，达到自主交流的目的。
教育式人工智能具有一定的行动能力，能够随时陪伴在英语学习者的身旁。如名师机器人助教与英语学习者展开英语对话，保持互动，从而达到寓教于乐的效果。人工智能技术不仅能够替代传统的人与人交流，还能够在教育事业中发挥智能优势，例如，科大讯飞公司推出了一款智能陪伴机器人，能够针对当前学习者的英语学习内容，主动进行学习引导，与学习者展开交流互动。在人与机器对话的过程中，辅导机器人通过观察学习者的表现，及时的给予英语词汇提示，辅助学习者完成基本的英语对话。人机互动能够提供更加全面的口语练习机会，在进行中国传统节日学习时，优先向学习者提供常用的英语交流内容：SpringFestivalisonJanuary（春节在一月），并衍生出中秋在八月、清明在四月等。由PeopleeatmooncakesinMid-AutumnFestival（人们在中秋节吃月饼），衍生出PeopleeatricedumplingsatDragonBoatFestival（人们在端午节吃粽子）等，并围绕相关主题展开交流互动，提高了学习者口语交际能力。
英语阅读丰富英语词汇学习。通过提供丰富多彩的阅读内容激发学习兴趣，如人工智能具有的虚拟陪伴功能，可将采集到的海量阅读内容精选推送给学习者，并以英语阅读材料为基础布置学习任务，学以致用，激发英语学习者的内在动力。人工智能英语学习平台具有许多游戏功能，如词汇闯关、场景互换等，都可以作为阅读练习的辅助工具。通过闯关升级，阅读内容逐渐扩充，阅读难度层层提升，增加了学习的趣味性和挑战性。通过人工智能技术的应用，创建了虚拟的学习环境，获得沉浸式的学习体验，如设计学习者喜欢的虚拟形象，并围绕阅读内容与学习者展开交流互动，在阅读过程中根据图片信息、视频信息进行英语文章创作。例，虚拟故事人物说Ienjoyedthefoodverymuch.（我很喜欢这里的食物），suchas…,在阅读过程中学习者可掌握与食物相关的英语词汇，然后学习者进行自主回复Don’teattoomuchjunkfood.（别吃太多垃圾食品）。
英语写作培育语言组织能力。英语学习中阅读与写作相辅相成，结合阅读时所涉及到的知识内容进行文章创作，可达到事半功倍的效果。人工智能技术的有效应用，随时随地分析当前学习者的英语知识掌握情况，制定出个性化的写作任务。引导学习者结合文章的上下文信息，确定写作主题，培养学习者良好的英语写作习惯，并在智能平台发布创作的英语文章，与其他英语爱好者展开交流探讨。例如，LastSpringFestival,LiwasinCanada.（去年春节，李去了加拿大）Itwassnowy。Liwentskating.（下雪了，李去滑冰了）。围绕这一阅读内容，人工智能技术推送下雪时的常用英语词汇和表述，制定相应写作任务。之后，学生通过在线主题句填空，补全例子，段落翻译、段落临摹、段落总结等方式进行英语写作，并对完成后的作品进行智能评阅，在线交流讨论等。
人工智能技术赋能英语学习，改变了传统的英语学习方式和过程，打破学习时间和空间的限制，学习者可以利用碎片化时间，接触前沿信息，掌握实用技能。通过人工智能技术的有效应用，促进学习者深度学习、个性化学习，促进英语教育教学有效化、精准化发展。人工智能具有的丰富的网络教学资源，也可在学习者遇到困难时，利用多维视角向学习者提供实践论证依据，全面提高学习者的自主分析能力和实践探究能力。人工智能技术赋能英语学习，改变了学习生态，为英语教学带来了诸多机遇和挑战，教育者要因势利导，主动作为，推动人工智能技术和英语教学的有效融合。
（刘娟内蒙古财经大学外国语学院）