智能系统工程作为一门新兴交叉学科,旨在将人工智能技术与系统工程理论方法深度融合,构建智能化复杂系统。本书系统阐述了智能系统工程的概念、内涵、目标、实现范式和手段,并分析了其在机器人、能源、制造、交通、城市等重点领域的应用实践,分享了一批成功案例,展望了其未来发展方向。
智能系统工程的核心特征是其“双重智能特征”,即系统工程的结果(智能系统)具有智能,以及系统工程的过程(智能工程)具有智能。这意味着智能系统工程不仅关注最终产品的智能化,也强调在系统生命周期各阶段应用人工智能技术提升系统工程水平。
智能系统工程的目标主要包括三个方面:系统工程智能化、智能系统工程化、工程系统智能化。即提高现有系统工程的智能化水平,实现智能系统工程化,以及将人工智能技术应用于各种工程系统,实现工程系统智能化。
智能系统工程的实现手段包括需求分析、系统设计、开发与实施、验证与测试、部署与维护等步骤,并在每个阶段都考虑人工智能技术的应用。此外,智能系统工程还涉及多种关键技术,如智能感知、智能决策、智能控制、智能推理、智能建模、智能仿真等。
智能系统工程在各个领域的应用正蓬勃发展,例如:
- 智能机器人系统:集成了环境感知、自主决策、规划控制、执行动作等多种人工智能技术,正从工业向非工业快速渗透,从结构化环境向非结构化环境延伸。
- 智能石油系统:运用人工智能技术,在石油全产业链环节实现油气藏精细刻画、钻井过程优化、油藏开采智能决策等,推动石油工业数字化、网络化、智能化转型。
- 智能制造系统:基于新一代人工智能技术,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动全过程,实现泛在感知、信息互联、自主决策的智能化制造系统,促进产品、生产、服务的智能化,最终实现提质增效、节能降耗、绿色发展的目标。
- 智慧物流系统:以物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术为支撑,对物流系统各要素、各环节、各流程进行全面感知、互联、分析、优化和控制,实现物流活动的自动化、网络化、智能化,最终达到降本增效、提质增速的目标。
- 智慧能源系统:通过能源产输配用各环节的自动化、智能化、网络化和数字化,构建高效、清洁、经济、安全的现代能源体系,实现能源全生命周期的实时感知、动态分析、智能决策和协同优化。
- 智慧城市系统:运用物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术,实现城市智慧化,为市民提供更加精准、高效、人性化的公共服务,最终实现以人为本、绿色低碳、创新驱动的可持续发展目标。
- 智能军事系统:以人工智能、大数据、云计算等新一代信息技术为支撑,实现指挥控制、侦察预警、武器装备、后勤保障等军事活动全流程、全要素的智能化,最终实现军事行动的高效、精准、自主和智能。
- 智能教育系统:通过学习全过程、教育全要素的数字化、网络化、智能化,构建高度个性化、精准化、自适应的新型教育形态,实现因材施教、因需学习,最终达到提高教育质量、促进教育公平的目标。
- 智慧医疗系统:以新一代信息技术为支撑,通过医疗健康数据的汇聚共享和深度应用,建立覆盖诊前、诊中、诊后全流程的新型医疗服务与管理模式,最终实现以健康为中心的整合型智慧健康服务体系。
智能系统工程未来发展趋势:
- 人工智能将成为智能系统发展的核心驱动力。
- 系统工程将迎来从信息化、数字化到智能化的跨越式发展。
- 智能系统发展重心将从局部走向整体、从单系统走向体系化。
- 智能系统工程将成为多学科高度交叉融合的前沿阵地。
- 智能系统发展路径将从单纯技术驱动转向需求牵引与制度保障并重。
智能系统工程发展重点:
- 瞄准"卡脖子"科学难题,突破理论基础。
- 聚焦产业"卡脖子"技术,突破发展瓶颈。
- 深耕行业场景,打造标杆性示范应用。
- 锻造多学科融通的复合型人才队伍。
- 统筹国内外创新资源,塑造开放发展新格局。