自主智能系统：驱动经济发展与科技进步的发动机
自主智能系统：驱动经济发展与科技进步的发动机
中国工程院院士、清华大学自动化系教授吴澄
清华大学自动化系教授张涛
“新一代人工智能”国家科技创新规划（以下简称《规划》）的发布实施，对实施创新驱动发展战略、迈出建设世界科技强国的关键一步具有重要意义。在《规划》中自主智能系统是重要组成部分。它的创新与发展将充实“新一代人工智能”本质，提供令人信服的实例，成为驱动世界经济发展与科技进步的发动机。
一、自主智能系统的本质
自主智能系统是一种人工系统，它不需要人为干预，利用先进智能技术实现各种操作与管理。典型自主智能系统包括陆、海、空、天自主无人载运操作平台、复杂无人生产加工系统、无人化平台等，例如无人车、无人机、轨道交通自动驾驶、空间机器人、海洋机器人、极地机器人、服务机器人、无人车间/智能工厂和智能控制装备与系统等。
自主智能系统强调自主和智能，但不排斥人类的参与，更加重视与人类行为的协同。自主智能系统将利用机器特有的优势，如计算、存储、决策等能力取代人类的部分重复性劳动。但是，针对主观性强、复杂性工作，将充分发挥人机协同能力，追求高智能、高性能的工作效率。因此，机器不可能完全代替人类，人机协同是未来的方向。
人工智能技术起源于上世纪五十年代。而自主智能系统则源于机器人发展的第三阶段，即智能机器人。自从上世纪六十年代末智能机器人的出现，自主智能系统对社会发展的贡献就上升了一个新的台阶，越来越发挥了巨大作用。例如，以PUMA为代表的工业机器人得到广泛应用，iRobot扫地机器人已经走入千家万户，“勇士号”等火星车帮助人类探索宇宙等。进入二十一世纪以来，自主智能系统的外沿进一步扩大。伴随着无人机、自动驾驶汽车、水下无人潜航器、空间操控机器人、医疗机器人、智能无人车间等出现，自主智能系统不再是我们传统认识中的工业机器人，它被赋予了更广泛的内涵。
二、自主智能系统将引领世界经济产业的跨越式发展
人类社会已经经历了三次工业革命。“新一代人工智能”的发展将使人类社会进入第四次工业革命。在这次新的工业革命中，自主智能系统将成为耀眼的明星，推动新工业革命发展。自主智能系统将会进一步将人类从繁重、危险、重复性劳动中解放出来，甚至能超出人类，完成以前人类不敢想象或尝试的工作，如深海勘探、太空制造、细胞手术等。自主智能系统将会使世界更加环保宜居。例如，高污染产业逐步消失，新能源成为自主智能系统的动力。每个家庭就是一个自主智能系统，它们成为人类最好的伴侣，为人类解决了养老、教育、住房等各种问题。
自主智能系统将会造成多种传统产业的变革，促进产业模式的调整。在工业领域，越来越多的岗位被自主智能系统所占领。智能无人工厂将在越来越多的行业中出现。在服务领域，自动翻译系统、自动收款系统、自动药物配发系统等一系列自主智能系统将取代传统的翻译员、收款员、药剂师等工作。在国家安全与军事领域，安检机器人、机器战警、无人战车等都将逐步成为主角。上述变化必将使产业模式发生革命性的变革。
自主智能系统不仅在改变着传统的产业模式，与此同时，新业态也在不断涌现。随着无人车和无人轨道交通的应用，无人公交、无人地铁、无人停车库、无人洗车房等产业将会涌现。随着无人机的发展，无人机快递、无人机监控、无人机急救等应用逐步成为现实。
随着自主智能系统的快速发展，它必将成为中国经济发展的支柱产业，必将成为科技创新的源头。无论是在科技方面，还是在经济发展方面，实现换道超车，成为世界经济发展和科技创新的领头羊。近几年来，我国政府大力提倡创新创业，自主创新。自主智能系统就是这场创新革命的主力军。各种自主智能系统如雨后春笋，不断涌现。在这些系统出现的同时，一批批关键技术得到突破，我国拥有了大量的独立知识产权，在国际科技经济竞争中更具有优势。因此，自主智能系统的发展必然会推进中国进步，必然会实现引领世界经济产业的跨越式发展。
三、自主智能系统将推动世界科技领域不断创新
《规划》为“新一代人工智能”的发展指明了方向。自主智能系统的研究目标和内容也清晰可见。它充分体现了该领域的创新。由此看出，自主智能系统将推动世界科技领域的不断发展和创新。
自主智能系统的研究带来了许多科学问题。针对自主智能系统高精度、高机动、强实时、高可靠等高性能感知和认知、协同控制和人机物互操作等需求，发展和完善面向自主智能系统高动态复杂环境建模、智能感知与认知、自主协同控制与优化决策等理论和方法。
核心技术创新是自主智能系统研究的必然之路。例如，在无人车智能技术领域，重点研究无人车复杂动态场景感知与理解、基于泛在感知无人车实时精准定位、无人驾驶车辆拟人驾驶智能决策、多无人平台和无人/有人平台的自主协同控制与优化等。在无人机智能技术领域，重点研究高动态系统快速环境响应与自主学习、无人机系统任务理解与智能行为规划、无人机群自主编队控制系统设计、面向异构自主平台与复杂环境的适应性智能导航飞行控制技术等。在轨道交通自动驾驶智能技术领域，研究无人状态下运行场景深度学习技术、基于大数据的趋势预警技术、面向铁路网综合优化的智能列车群自动驾驶技术等。
各种自主智能系统的应用是该领域的最终目标。应用领域的创新主要体现在应用模式的创新，应用效率的创新，应用评价的创新等。随着自主智能系统研究的不断深入，应用领域的不断扩大，它必将成为推动世界科技领域创新的原动力，带动世界经济产业不断向更高水平跃进。