最近，我国智能制造领域的著名专家宁振波先生新著《智能制造的本质》出版。宁振波先生长期在中航工业从事飞机设计工作，参与了多款飞机的研制，具有丰富的工作经验。在他的坚持和努力下，我国成功研制成第一架数字化样机，极大地推进了我国飞机设计技术的发展。
从某种意义上说，数字化样机是飞机的数字化模型。凑巧的是：在宝钢工作时，我的主要工作也是研究模型、特别是生产过程的控制模型。离散制造行业的设计模型和流程行业的生产控制模型有所不同。但正是这个原因，这本书给了我很大的启发，弥补了我知识上的短板，让我有机会从另一个角度对模型进行较为深入的思考，从而扩大我的视野。
模型最初的概念，是依照实物的形状和结构，按一定比例制成的物品。很早之前，人们就把这种模型用于工程活动中。建筑师在造房子之前，需要准备长短合适的材料。古代的木匠往往先用做一个小的木头模型。准备材料时，按一定的比例把模型放大，就知道材料的尺寸了。从这种意义上说，模型是一种知识，是人们获取信息、承载信息的手段。
我们注意到，模型有一个重要特点：可以方便地提供各种各样的信息需求。打个比方：建房子的时候，主人想知道能否放入某套家具。这其实就是一个随机的信息需求。只要有了模型，就可以很容易地给出答案。这样的一个特点，对设计师特别重要：设计过程可能会遇到各种意外和问题，事先并不确知自己需要什么信息。
模型的作用是获得信息，但建立模型不一定需要物理模型。
过去曾经有个电影，讲的是年轻建筑工人搞技术革新。电影中的老师傅按照先做模型再放大的办法盖房子。年轻工人觉得制作模型太麻烦、费时又费力。于是，通过学习数学知识，用几何方法正确地计算出了实物尺寸，并取得了成功。
这个故事引出了一个新的概念：数学模型。有了数学模型，人们只需要在纸上算一算，就不必制作实物模型了。这样，获取信息的成本就更低、效率就更高了。
恩格斯曾经指出，一门学科只有与数学相结合，才能成为真正的科学。20多年前，笔者读博士时，班里的同学们来自不同领域和专业。但大家却不约而同地都在搞数学模型。这其实并不奇怪：人类发现的自然科学规律，都是能用数学来描述。仔细想来，这其实是个令人震惊的结论。
随着计算机技术的发展，人们又发现：原来木头做的模型，可以搬到计算机里面。人们可以对一台设备、一架飞机建立整体的三维数字化模型。人类生活在一个三维世界中。世界上每一个实物的物体，都可以用三维模型描述。除了几何属性，物质对象还会有其他的物理属性，如强度、质量、温度、导电性等等。把这些物理属性与三维空间的属性结合在一起，就可以完整地描述人们的设计目标了。
于是，智能化进入了一个新的阶段。
从控制论的角度看，智能是信息感知、决策和执行的统一。一般情况下，决策时需要的信息，并不都是决策时获得的，许多信息需要事先准备好。当模型能够完整地描述对象的空间和物理特征时，决策所需要的特殊信息，可以随时计算出来、供决策者参考。
过去的模型用木头做、写在纸上，由人来完成计算。信息的载体和处理信息的机构是分开的。所以，机器决策就无法实现。现在，计算所需要的信息都存在计算机中，计算过程也是由计算机来完成。这样，信息和信息的处理机构就融合起来了。这意味着，人可以从计算过程中脱离出来了，并充分发挥计算机计算能力强、不出错的优势。这样，智能决策就进入了一个新的高度。于是，一个伟大的时代悄悄地开始了，计算机决策就具有了无限的潜力。我们最近所看到的技术进步，正是这个逻辑。
这种潜力的发挥，还需要人们进一步的努力。
工程师在设计飞机、汽车、飞船、火箭、工厂设备时，需要非常复杂的数学计算，花费大量的时间和精力。计算机在计算效率和准确度方面，远远超出人的能力。如果这些工作可以让计算机去做，计算效率将会大大地提高。事实上，人们发明计算机的目的，就是帮助人们完成这种计算。
几十年前，人类进行这种计算时，需要针对某个特定的问题进行独立的编程。虽然计算机的运算能力很强、计算速度很快，但编程的过程却非常耗时、也容易出错。要解决这个问题，就要有通用的程序。
工业软件的诞生，恰恰解决了这个问题。把物理对象的模型用标准化的格式统一表示，就可以用通用程序解决各种计算问题了。这样，人们就不再需要针对每个具体对象编程。这不仅大大提高了效率，也显著地降低了计算出错的概率。于是，数字化研发产生了革命性的变化。
若干年前，宁振波先生看到了数字化设计巨大的潜力，全力推进飞机的全数字化设计。那时，他遇到了巨大的困难和阻力，许多人都反对他。但他仍然坚持自己的观点，直至成功。我曾扪心自问：如果我当年处在他的位置，会如何处理？我很可能会生一顿气，然后拂手而去了。我想，一定是巨大的责任心，才能支撑他做下去。现在回首再看：如果现在仍然无法用数字化技术设计飞机，我们的研发能力就会落后国外一个时代。我们与国外的竞争，就像用大刀长矛对人家的洋枪洋炮。
当然，智能化的脚步并没有在设计研发领域止住，而是迈向了更加广阔的空间。
多年前，专家系统曾经是众人关注的焦点。但随着时间的推移，却逐渐冷寂下去了。笔者曾经非常困惑：导致这种现象的原因何在呢？
后来才意识到：过去的一些系统往往缺乏足够好的应用场景，沦为屠龙之技。人类面临的决策问题，往往是需要实时完成的。如果没有实时信息的驱动，智能化的场景就要少得多；如果需要人类输入实时数据，效果就会差得多。过去的专家系统往往并不强调联网，系统不能自动地获取实时数据，有价值的场景就少得多了。由此观之，互联网、物联网技术的发展，让智能化的场景极大丰富。同时，借助互联网，计算机能够在广阔的物理空间内促进多方协同、资源共享、知识复用。智能化的价值就大大提升了。
智能化发展到今天，刚刚是个开始，可谓方兴未艾。宁振波先生的《智能制造的本质》这本书，不仅能够促进我们思考过去，更能帮助我们更加清晰地洞悉未来。
作者：郭朝晖(工学博士，教授级高工。企业研发一线工作20年；优也科技信息公司首席科学家；东北大学、上海交大等多所院校兼职教授。国内知名智库、走向智能研究院的发起人之一。原宝钢研究院首席研究员)
