陈光祖：谈谈汽车产业人工智能控制科学的价值流

当代新型的智能控制科学已成为支撑汽车产业高度智能化发展的一个重要平台。

汽车产业进入一个混沌发展年代

不久前，在美国一个小学校里，一位老师问学生：现在在世界上什么东西你不想要，但又脱不开它？一会一个学生回答：蚊子。老师说：不对。又一个学生说：苍蝇。老师说：不对。再一个学生说：老鼠。老师说：也不对。于是一个女学生腼腆又勇敢的站起来说：特朗普总统。老师高兴又激情的说：你说对了。于是教室里响起一片欢笑声。当前特朗普以“美国优先”、“美国第一”作为施政的基调，反对全球化，推行单边主义，大搞贸易保护行为，甚至对某些国家实行军事威胁和制裁，这引发起世界上一阵阵的风波，但却遭到世界上大多数国家和人民的反对和抵制，以至包括特朗普的高层领导班子里和美国人民的反对和抗拒。但这种风波迟早会消失的，只是目前却深化了全球化社会的混沌发展程度。特朗普除了要在美国和墨西哥边境加围墙外，还对在墨生产往美国出口的汽车大增关税，这样丰田、福特、大众等公司只好关闭墨西哥工厂，去美国新开工厂。但这两者费用，特别是劳动力报酬相差太大，影响不少收益，但美国通用汽车公司表示不听他的指挥棒，仍要在墨生产汽车。特朗普也无法下命令，只好在去底特律时不去通用汽车公司参观。

当代世界上一大主流是以人工智能为标志的新一轮科技革命和产业革命的潮流，特别是一批高端前沿科学的研发与应用，正推动着世界，当然也包括我国在内，实现颠覆性变化，不断出现你想象不到的情景。当然这种变化是渐进式的，不是一朝一夕的，但今天你不动手，等着，看着，而明天世界上就没有你站立之地。拿计算机来说，传统的计算机，按预定程序，只进行串行式数字和逻辑运算，而不善于识别和处置混沌化信息；智能化计算机采用平行式处理，具有自组织、自学习和自适应能力，甚至可达到人脑运作的能力，还要胜过人脑的运行条件。近年量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机更具高级智能化运作能力，这在发达国家和我国都在努力研制和应用之中，并且为汽车产业更好实现智能化发展，提供优良的平台。但奇怪的是汽车应用了一百三十多年历史，据联合国统计每年因汽车事故致死亡人数高达120万人，第三次世界大战是汽车造成的。还有至今每年因各种隐患事件，还不断的被召回，平均每年召回多在三千万辆左右。丰田汽车算是国际上知名品牌，是最先实现混合动汽车的市场化，在全球产销量最旺。但在今年10月5日公司宣布因动力系统问题，导致车辆可能失去行驶能力，要召回243万辆。不到两年时间里混动汽车累计召回346万辆，丰田至今对此事件的破局还说不清。还有日本高田安全气囊公司，是世界上历史最老、产销量最大公司之一，但前几年在美国加州发生一位少女，因气囊爆发，同时也弹出金属物质而致死亡，之后又屡出事故，累计这些年致死11人，受伤1100人，被迫召回3700万辆汽车。安全气囊属于事故时为保护人的安全产品，但却成为害人的东西，实在难以接受。

从当代汽车的现实和未来发展中，都在不断的改进和创新之中，但还不能说是最具成熟的内燃机汽车，还不能达到完美可靠的程度，特别是当代社会处在多变，不确定发展年代，多种因素促使汽车处于一个高混沌的发展年代。

汽车产业智能化运筹帷幄控制的“神通”

当代，汽车产业具备智能化、网络化、电动化、共享化的“四化”特色，随着新时代高科技日新月异的进展，汽车产业的“四化”水平，正呈现着越来越高超的发展态势，其中人工智能是关系着“四化”发展的核心要素。而要搞好人工智能，实施控制论是一个重大的手段。现代化的人工智能控制模型是通过数字建模，进行客观规律的测算、反馈和控制形成的。控制论的目标是在极为复杂，不确定性，非线性事物发展状态下，应用新兴的控制学科，在具备自学习、自适应的分析能力下，主动进行动态功能处理，达到快速、安全、优化的控制效应。

早在上世纪40年代，美国诺伯特•维纳发明控制论，经过80多年来发展，特别是信息和知识工程方面提升，人工智能上充实，现代化的控制论已成为一门具有高度综合，融入信息和众多高科技，分化又交叉应用的一个前沿化又边缘化的学科。

在汽车产业领域控制论的应用，大致可分为四个阶段。上世纪60年代，随着汽车电子学兴起，实现了对汽车单一结构的控制，改善汽车某一部分控制性能，如防抱死系统、安全气囊系统等，被称为经典控制时期；到80年代实现了系统性控制年代，即利用先进的集成电路和自动化机构结合，对汽车某个系统集成控制，如ESP（电子稳定控制系统），实现在紧急驾驶条件下，防止车辆打滑，很大的提高了汽车的安全性；到本世纪汽车进入一个预测性控制阶段，也就是汽车自动化驾驶的初期阶段，如汽车防撞测定控制、自动泊车、集成化电控汽油喷射、柴油车后处理排放自动化检测等；人们预测到2030年左右，汽车可普及实行全自动无人驾驶，同时在新型网络指引下，实现人—车—社会一体化活动系统，这是人工智能应用高级发展阶段。再往后汽车运行是什么样呢？由于人脑工程的发展，人体可植入神经芯片，只要你想到哪里，汽车已经知道你要到哪里，于是按最便捷方案，把你安全最快的送达目的地。当然对这样的想法不是没有根据的，但还不能正式列入汽车的预想阶段。总之，汽车将成为人们最智能化的移动装置，应用高智慧满足使用者的需求，并且随着汽车产业高质量水平的提升，汽车将再度成为改变世界的机器，汽车是你的“第二个家”。当前，我国汽车智能化发展水平不算低，可以和发达国家相比美，但还有一些核心技术有待攻克。

从汽车产业全产业链来看，智能化已覆盖汽车社会系统应用上，如智能化汽车，智能化汽车制造工厂，智能化汽车设计、制造，智能化汽车装备，智能化汽车物流，智能化汽车交通，智能化汽车管理与服务。这样对当前汽车的事故、伤亡、堵车、空气污染、温室效应都可能达到零的水平。

这样，我们小结一下汽车智能化控制论的框架，可能是：最新高科技+物联网+云计算+大数据+区块链+新型汽车商业模式，全场景的构造起汽车产业理想的人工智能高度化状态的感知，实时分析，自主决策，精准执行，自学习提升，无止境无边界的实现汽车全产业与社会的融合运行机制，把汽车智能化水平提升到颠覆性、量级化运作水平，以及实现新一轮财富重组和升华的原生创意上。

智能基础学科是控制论发展的基石

人工智能是一个大系统、大科学、大工程的社会性科学，涉及问题太大太多，我这里主要从智能控制基础新学科角度，来探索它的本质和范式。

智能基础性学科属于本世纪一项重大的前沿科学，是全面实现人工智能科技走向高端化的一项基础功能，它以高智能为主线，开创人类社会人工智能的新篇章。近来无论是国际还是中国，无论是社会还是汽车产业，都要很好的在这个新兴领域的基础学科上下苦功夫。

智能基础学科在学术研究上有耗散结构论、协同论、突变论等卓有成效的知识型科学范畴上应用。它不同于传统的模型论，在实现人工智能控制上，具有特殊、不可替代的地位和重大作用；在智能基础性学科上，有不少前沿科学和控制论的新途径，构成发展人工智能实用性指导理论，如神经控制、专家控制、模糊控制、混沌控制、可拓逻辑智能控制、学习与自学习控制、仿人智能控制、多模变结构智能控制等系统分支，已不少达到实用化翔实和新颖的应用；在智能思维理论上，包括一定的哲学思维、人文思维在内，成为发展人工智能和控制论正向视野开阔、立意新颖、广泛创新、体系完整方向发展，可以说是构成人工智能不断发展一个法则，被称为是“科学的科学”，表现在人脑神经系统结构和功能的集成化应用，是应对人类社会不断进步的感知和行为的进化论，是事物复杂迂回发展途径，而不是直接看看，反映的直觉，这就形成把握事物发展的本质，并有效进行客观改造事物规律的理论。以上三点的汇集是构成智能化理论体系的各自应用的体制。总之智能基础学科是告诉你，要搞汽车智能化，在理论和思维上应该“做什么”和“怎么做”问题。

开展智能基础学科领域的研究，已呈现出一幅繁花似锦、生机盎然的图景，呈现出一片充满现代科学园地的新生机。控制论的诞生和发展，打破了原有自然科学和社会科学不可逾越的界限，既是智能理论上突破，又为实用化科学方法论工程增添不可估量的动力。正如钱学森说那样：“相对论，量子力学与控制论是20世纪世界上三项伟大科学的发现”。

控制论有力推动汽车产业智能化工程的进程

人工智能是现代科技的庞大知识系统，这里有自然科学、社会科学、数学科学、信息科学、行为科学、思维科学，诸多组分、元素、要素，在空间和时间结构运作中整合和发挥功能作用，可以说人工智能是提升汽车产业整体素质，通过控制论，把汽车产业的发展水平，从规划、研发、设计、制造、试验和市场应用的产业链上，实现自我确定的强国目标，更不要说人工智能已成为当代汽车产业系统工程建设的灵魂，为汽车产业更好为制造业提升质量，把着力点放在实体经济上，把汽车产业从“制造大国”向“创造大国”方向迈进。

这样，我们把人工智能系统工程归结为一个方程式的形象，即平台+环境=内容。汽车智能需要众多大大小小的智能化平台，环境则是改变和创造汽车产业实施中的各种环境条件，这样叠加在一起，按预定的控制方法，把各种优势都能很好的融合优化起来。内容则是智能化融合优化的产物。可以说是一种范式，是一种模型，是一种玄机，是一种内核性产物，是一种新型的商业模式。这种方程式作用，可以把人工智能更好的在汽车产业上发挥重要作用，促使汽车产业发生质的变革之“道”，做到“道治天下”。

我这里讲些大家感兴趣，而且很常态的人工智能特色问题：

黑箱：当我们走进人工智能的“家具店”里，看到了三种不同颜色的“家具”，即黑色箱子，白色箱子和灰色箱子。

黑箱并不是什么神秘的东西，在控制论中，也叫闭盒，暗盒或黑盒。黑箱本身就是一个系统，这个系统内部结构和机理，人们还不明白，甚至一无所知时，只像是看到漆黑一团，不知装着什么东西的箱子。而白箱正相反，当人们不仅掌握了完备的输入和输出信息，而且掌握完整的信息的运行状态，通俗讲箱子里装的东西看得很清楚。但在多变和不确定性年代，我们力求看清箱子东西很不容易，但经努力，做到看清一部分，又看不清另一部分，我们叫灰色状态，也就是灰箱，于是相应的灰色概念产生，如灰色过程、灰色模型、灰色决策、灰色预测、灰色评估、灰色规划、灰色控制一套灰色理念的形成和应用，代表着系统科学应对复杂性、不确定性事物研究一个重要方法。

当前汽车产业正处在多元化能源、多样化汽车发展年代，电动汽车、氢燃料电动汽车代表着新能源汽车的现实与未来。最近来又兴起太阳能汽车的潮流，世界一些国家和我国都出现新型的太阳能汽车，而且不像过去那样拖长尾巴，而是和传统内燃机轿车一样，很美观容易接受。这种利用砷化镓薄膜的太阳能效率可达25%以上，用于轿车设计，速度可达180公里/小时，续航达600公里，于是人们认为新能源的终端产品又添了不确定因素。在网络科技上5G应用，全球和我国可能很快进入商用化市场。近日报导荷兰代夫尔特理工大学研制出量子互联网，可用于网络通讯，也是十分令人惊奇的。当然要到达真正实用还需要一个灰色过程的处理，不会是太快的。

蝴蝶效应：在控制论中一个著名论点，即蝴蝶效应，在全球和我国都搞得十分火热，但高端的蝴蝶效应却太少。蝴蝶效应是一种假设，指的是在南美洲亚马逊雨林中的一只蝴蝶，偶尔煽动几下翅膀，可在两周后引起美国德克萨斯州发生一场龙卷风。这是指一个动力系统中，初始条件下的一个微小变化，能够带动整个系统产生长期的巨大的连锁反应，这被认为是一种混沌现象的典型表述。

现在国内外把蝴蝶效应多用于预测气象、股市、流行病等方面，我们期望汽车产业也能更好用上。

破坏性创新：经济学家认为创新有两种方式，一是维持性创新，即向市场提供更高品质的东西；一是破坏性创新，即利用高科技的进步效应，从某一产业的薄弱环节切入，颠覆市场结构，进而将市场的效应提升到产业链的高端上。需要说明，在汽车产业对这两种创新方式都要搞好的，也就是把“双创”的创客创新和基础性研究创新都要搞上去，特别是对提升核心能力来说，对破坏性创新要下大气力，搞更好些。

破坏性创新的概念主要有三个表达：一是产品的科技水平要具高的独特性，你的东西别人还来不及掌握，会对市场产生奇点的影响力；二是要创造出一个新兴的市场势力，传统市场说法是市场需要什么，我应用市场需求发明什么产品。破坏性创新是指人们和市场还没有想到要什么，你应用新的发明，创造一个人们没有想到的新市场，就是说市场不是需求形成的，而是创新创造出来的；三是相应的促进新的商业模式的产生。很可能形成一种技术型市场垄断时期，这种点石成金的市场扩张，不是用户导向的，而是科技导向的，被认为是“应用为王”的新型商业模式的战略设计。

在上世纪初期，福特公司发明了“T”型车，用流水线进行汽车最新的生产方式，汽车市场从欧洲转向了美洲，美国成为世界汽车的生产中心，底特律成为世界闻名的汽车城。我曾经看到，上世纪七十年代末，底特律机场有一个十分明显的电子显示牌子，显示着每天、每小时汽车的产销量，十分炫耀。但到了80年代末，底特律汽车走下坡，这个牌子被拆了。而本世纪初经济危机给底特律重大打击，不久底特律这个城市被破产拍卖了。当前底特律仍在国际上具有一定的汽车产业地位，但它的中心却转到硅谷，无论是通用、福特，还是欧洲各大跨国汽车公司，还有我国众多汽车和零部件企业都到硅谷，利用各种方式在活动，硅谷变成了车谷，核心是那里人工智能和汽车的融合呈现出骇人创新资源，让世界车界都抢着去“取经”。

这里我们要着重的指出，对于人工智能党中央十分重视。10月31日习近平总书记在中共中央政治局第九次集体学习会召开时说：“要加强领导，做好规划，夯实基础，推动我国新一代人工智能的健康发展。”9月17日，2018年世界人工智能大会在上海召开。习近平总书记给大会致祝贺词指出：希望与会嘉宾围绕人工智能赋予新时代这一主题，深入交流，凝聚共识，共同推动人工智能造福人类。在这些会议相关文件中指出：为了更好发展人工智能，我们要加强在人工智能基础理论上研究，我们支持科学家、学者要勇闯人工智能前沿技术的“无人区“，努力在人工智能发展方向、理论、方法和工具系统方面能取得变革性、颠覆性的突破，确保我们在人工智能的重大理论领域能走在前面，和占领关键核心技术的制高点上。这就是促使我们加快加深人工智能及其控制论研究应用的重大推动力，我们汽车产业要走自立更生，建设汽车强国的路上，一定要把人工智能工作搞更好。我们已经有了比较好的基础，一定要马不停蹄，奋勇向前，我们有信心，也有决心把我们汽车产业人工智能水平跃居世界相匹配地位。

最后我说一句话：我不是人工智能和控制论的研究员，而是一名推销员。