谈智能系统与创新设计的概念问题
- Update:2016-12-10
- 徐志磊
- 来源: 2016年第11期
内容摘要
本文结合重大装备和国防工程设计领域的学识和经验，侧重阐述了知识网络时代，创新设计语境下智能、自动化、智能化、人工智能、智能化系统及智能连接产品等概念和内涵，及其与创新设计相互渗透和融合发展的新趋势，意图为艺术界、设计界和工程界提供明晰的智能系统概念框架，从而启发集成与综合化视角下的设计与科技、设计与服务等的创新研究与实践。
2016 年10 月13 日，在同济大学召开了一次以“新兴实践”为主题的设计教育及设计研究国际学术会议，我有幸借机谈了对智能设计的若干基本观点，今天在《装饰》这期“智能化”专题中予以分析，以阐明创新设计语境下智能的多维含义、智能连接产品和服务的要义和内容。
何为智能？
从智能手机开始，智能这个词已经泛化了。智能手机出现，智能生产、智能制造、智能产品、智能手表等等都涌现出来……今天我们需要重新理解“智能”的相关概念，与智能相关的概念可分成三部分：自动化、智能化、人工智能。
自动化（Automation）
意指用机器代替人工完成工作任务。近十年来，过去由人工执行的大量常规任务容易被计算机和算法、软件模仿和替代。特别是计算机算法，或者说是计算（computing），大多可以由机器来实施完成。西方国家认为，今日之经济时代正在从后工业时代逐渐转移到自动工业时代。这个观点带来了新的发展方向，即知识工作自动化（Knowledge Work Automation），使用计算机来完成复杂的分析、精细的判断和创新问题的解决。机器人则是我们理解的自动化、有制造自动化能力的装置，其使用环境是容易标准化的、可以重复的常规工作（routine work）。自动化以人工智能、机器人为特征，体现在提高生产率、降低人工成本、提高质量、更便宜、更快捷、更柔性化、可定制等方面，发展前景广阔。近十年来，随着计算机性能的提升、价格的下降，大数据、云计算、移动终端、网络化技术、互联网、物联网、智能化技术、人工智能技术等兴起，自动化的需求逐渐达到相当高的程度。
智能化（Smartness）
智能化产品情境下的“智能化”原属于西方的名词，该词其实很有意思，“智能化”诠释为Smart。为什么称之为Smart ？因为Smart 是副词，可以加后缀ness 成为名词。亦因为Smart 可以加ness 而成为一个名词，这样便可构建以Smart 为核心的“智能化”概念框架。智能化产品，比较明确，就是Smartness of Product。而在我国当今引用的“智能”产品，在西方可理解为Smart，并非Intelligent 涵盖的意义。在一定程度上拥有较多或者较少的以下功能维度，可以称之为“智能化产品”（Smartness of Product），如自治、自适应、自反应、多功能、自监控、自修复、自维修、自操作，以及拟人交互功能、有能力与其他装置合作等一系列功能。不是所有的功能都需要，其中有一定功能因素在里面的，我们都把它叫作智能产品。
人工智能（Artificial Intelligence）
指让机器能像人那样认知、思考和学习，即用计算机模拟人的智能。今天AI 的典型应用领域主要包括：机器定理证明、机器翻译（自然语言理解）、专家系统（问题求解和知识表达）、博弈（树搜索）、模式识别（多媒体认知）、机器人和智能控制（感知和协同）、深度学习和神经网络、优化的知识管理、不同过程需求的自适应环境变化、有人介入的拟人智能等。在此，“优化的知识管理”与Smart 相区别的点在于它具有优化的功能，有人介入的拟人智能则指跟人能对话，执行人的命令，与人有思想互通与对话。
智能化系统（Smart System）
将网络系统中的机器（计算机）、代理人、传感器、信息数据都数字化，再与人、装置和商业进程连接，使之具有集体意识和思维。
智能连接产品
智能连接产品不可称之为“智能产品”，而是“Smart ConnectedProducts”，通常在汉语中被简称为“智能产品”，而欧美学术界的理解跟我们相比是有区别的。
从信息技术的三次转变来看，第一次转变在20 世纪40 年代到70年代，计算机在产品设计中更多是个体行为。计算机辅助设计（CAD）和辅助制造（CAM）、辅助生产计划（MRP）使生产率大大增加。第二次是20 世纪80 年代到90 年代，互联网使协同和智能连接到产品，改变了传统产品的边界、特性，颠覆性地改变了价值链形态，提供了指数式的经济增长机遇。一直到20 世纪90 年代为止，产品本身的结构和功能还未改变。第三次是从2000 年到现在，信息技术（IT）成为产品自己集成的部分，嵌入式传感器、处理器、软件连接到产品，实际上计算机已嵌入产品内，并与之耦合，产品数据被储存、分析和运行，戏剧性地改进了产品的功能和性能。第三次信息技术驱动转变的潜能是最大、最显著的，比前两次形成了更多的创新效应和更多的生产率增益。
智能连接到产品的设计原理将产生激变，特别是软件植入以后，激发出全新的设计原理，诸如：软件为基础的用户定制化、硬件标准化、设计使能个性化；设计合作有能力不断进行产品升级；设计有能力预测、增强或遥控服务；系统工程专门知识、敏捷化软件开发，主要用于产品硬件、电子学软件操作系统和连接部件；设计要适应、协调后期和售后，让设计改进快速和有效。可见，今天的产品制造、销售和服务，在全球化的背景下发生了重大变化。先进的制造必须和服务相联结，产品—服务—创新成为主要的发展方向。
从创新设计的发展趋势来看，现今有很多工作还不能完全被自动化代替，尤其是创新设计过程，还是难以完全自动化的。它涉及复杂的想象力、复杂问题的解决以及突变性的预测，甚至很多经验性工作也不可能被代替，比如研究者还没有足够的信心开发出理发水平超过理发师的一款理发机器人。
总之，第一，在全球知识网络时代，服务设计特别重要。创新设计要关注为制造的服务业、为服务的制造业以及非制造的服务业。第二，智能连接产品大大改变了服务的模式。通常而言，产品的物理部件智能化价格昂贵。软件的智能连接产品是产品性能的多样化，价格较便宜。产品智能服务使产品性能有巨大提升，市场竞争力加强，获得更多的附加价值。智能连接产品将用户的需求以及使用产品中的信息反馈应用到产品中去，用户就可以获得更好的使用体验。第三，服务具有三个关键元素——隐形价值（Meta Value）、服务模式（Model）、市场激励（Market）。技术、产品、服务、用户满意驱动创新循环，增强超过通常产品的价值。从商业竞争的角度来说，为用户服务比产品更重要。经济价值快速移动，市场和品牌切换频繁。
以上观点，是这些年来参与到创新设计研究工作的体会和总结，希望能对国内外设计界清楚地认知智能设计的内涵和特征有所帮助。
＊本文为2016 年10 月13 日中国机械工程学会工业设计分会理事长徐志磊院士在同济大学“新兴实践”学术会议的“智能系统、创新设计”主题发言，由同济大学设计创意学院徐江博士、上海交通大学媒体与设计学院董占勋博士在会后整理成文。
