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智能制造大会丨东大教授为传统制造业装上“大脑”


来源:凤凰网江苏综合

2017年12月6日至9月,第二届世界智能制造大会将在南京举办。据了解,本届大会将以“聚·融·创·变”为主题,邀请来自世界智能制造发达

2017年12月6日至9月,第二届世界智能制造大会将在南京举办。据了解,本届大会将以“聚·融·创·变”为主题,邀请来自世界智能制造发达国家的工程院、工程师协会、著名高校和科研院所、知名机构以及领军企业共聚一堂,共同交流智能制造发展战略、探讨热点前沿技术、展望未来发展前景,并建立世界智能制造大会合作发展机制。

东南大学自动化学院院长魏海坤教授

在东南大学自动化学院院长魏海坤教授看来,智能制造就是将新兴的人工智能技术应用到传统制造业中,尤其是制造业自动化领域的控制系统与监控系统,从而解决传统制造业在成本、效率方面此前没有解决的问题,而举办世界智能制造大会的目的,就是将人工智能领域与制造业领域的专家聚集在一起,共同讨论智能制造业的发展方向。

作为本次世界智能制造大会受邀的高校之一,东南大学早在1957年就成立了自动控制系,是国内最早设立自动化专业的院系之一。经过60年的发展,东大自动化学院目前已拥有控制科学与工程一级学科博士点,桃李满天下,其控制理论与控制工程国家重点学科也名列全国第五。2015年,从学生时代开始就扎根在东大自动化学院的魏海坤教授正式担任院长一职,开启了东大在智能制造领域的新篇章。

钻研神经网络20年,助力传统工业转型升级

上世纪80年代,生于浙江杭州的魏海坤顺利考入了北方工业大学自动化系,1997年,魏海坤如愿来到了东南大学学习神经网络的应用研究,自此就与东南大学结下了不解之缘。20年如白驹过隙,从“村里第一名大学生”到“中国控制界最普通的教授”,魏海坤跟随着中国智能制造的一步步成长,也看准了自动化专业在未来的光明前景。

“智能制造具有很明显的跨学科性,其中自动化专业与神经网络专业最为核心。”自动化专业又叫控制科学与工程,其核心内容就是制造业领域的控制系统设计,主要研究自动控制的原理和方法,自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用,而在如今的控制系统设计中,数据处理与信号处理大大提高了系统的技术含量,成了该专业不可或缺的关键部分。

“在过去的火力发电厂中,从最初原料煤的计量到最后电力上网,实际上都是一个完整的控制系统。”魏海坤举例说,“此前各个火电厂的系统是独立的,在智能制造大发展的今天,我们通过自动化系统将其全部链接起来,实现了全场的大闭环控制,从而做到了精准计算煤的燃烧效率,以及每度电的成本等数据,这其中依靠的就是控制系统设计。”

“这种软硬件设计属于最基本的系统,而要更上一层楼,就需要涉及到人工智能的深度学习——神经网络技术。”魏海坤表示,神经网络看似是一个与老百姓日常生活相隔较远的技术,其实像之前接连战胜李世乭与柯洁的AlphaGo,它的核心就是给予人工智能深度学习能力的神经网络。

据了解,早在上个世纪90年代初,神经网络的概念就已经诞生,也正是在这个时期,魏海坤投入到了模糊控制、神经网络及其应用的研究中。然而由于当时以计算机为代表的硬件设施不足以将该思想成功应用,这个通过模仿生物神经网络结构和功能的计算模型在当时并没有引起广泛的影响。

“在过去,中国错过了第一次、第二次、第三次工业革命,但在如今信息化技术革命的背景下,我们清楚地感觉到了中国在制造业、人工智能领域的良好基础与发展势头,第四次工业革命我们将不再会错过。”目前,中国已经成为全球最大的制造业国家,“若按制造业总值来比较的话,中国已经是美国、日本以及德国的总和。”

2005年,已经在东大担任了5年教师的魏海坤认为是时候“提升一下自己”,于是因缘际会来到了日本理化学研究所脑科学研究中心Amari实验室,跟随国际上最知名的神经网络科学家作博士后研究。“随着硬件的迅速发展,该项技术终于得以在更广泛的领域应用。由最初运用于人脸识别,到如今的智能机器人,人工智能也因此迎来了一个发展的黄金时期。”

从上个世纪90年代至今,神经网络技术经历了些许浮沉,而魏海坤却始终坚守在神经网络的研究领域,一如既往地将神经网络应用到实际的项目中去。目前,魏海坤和其团队正在试图将神经网络应用到新能源发电站中,未来该控制系统将能够精准预测到精确时间范围内的发电量。

在魏海坤看来,目前神经网络有着非常光明的发展趋势。“该项技术的特点注定了它永远不会是孤立的,从如今的智能手机、共享单车到智能家居,深度学习走进了社会的各个领域,而在未来的几年里,我认为还会有一次井喷式的发展。”

东大首设机器人专业,为智能制造输送人才

近年来,中国以不可思议的发展速度,在智能制造领域迅速缩小与以美国为代表的工业发达国家之间的差距,让世界为“中国速度”而惊叹。在魏海坤看来,促使中国能够迎头赶上的核心推动力在于人才的回归与社会的发展需求。

随着经济的不断发展,中国在智能制造领域有了质与量的双重提高,这也吸引了众多海外的人才回国。“一方面是这些高端人才回国后能够获得施展他们才华的空间,另一方面是国家政策与企业的方针让他们觉得中国大有可为。”

以东南大学为例,据魏海坤介绍,东南大学自动化学院一直致力于帮助传统制造业转型升级。“东大自动化学院跟许多企业都有广泛的合作,不仅协作他们提升制造水平,还与企业深度合作,培养了一批又一批相关专业人才。”

“传统意义上的制造业,实际上和机械、仪器科学工程等学科也是息息相关的,而我们也一直将这些学科当做我们的重点研究方向。”2016年3月,教育部正式发文批准设置本科机器人工程专业,东南大学成为首批唯一入选高校。据了解,在国际范围内,美国也只有卡内基·梅隆大学独立设置了机器人专业,其他诸如麻省理工、伯克利等知名高校仍然将其归类于机械工程系或电子电气系。作为先驱者,该专业也可谓是东南大学在智能制造领域的一个新探索。

魏海坤表示,与中国此前其他院校培养的维修、操纵机器人的技术人才不同,东南大学设立的机器人专业主要是培养以机器人为核心的自动化生产线、成套设备设计、研发和应用系统工程师。在专属实验室里,学生可以学习机器人相关技术的原理,在毕业之后,他们作为工程师,将负责把机器人融入到自动化生产线中,从而提高生产线效率,而智能制造领域就是其中关键的一环。

[责任编辑:华贤东]

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