中国人工智能系列白皮书：智能系统工程

中国人智工能智系能统系工列程白皮书 中国人工智能学会二○二四年十二月 《中国人工智能系列白皮书》编委会 主任：戴琼海执行主任：王国胤 副 主任：陈杰 何友 刘成林 刘宏 孙富春王恩东 王文博 赵春江 周志华 郑庆华 委 员：班晓娟 曹鹏 陈纯 陈松灿 邓伟文董振江 杜军平 付宜利 古天龙 桂卫华 何清胡国平 黄河燕 季向阳 贾英民 焦李成 李斌刘民 刘庆峰 刘增良 鲁华祥 马华东 �夺谦潘纲 朴松昊 钱锋 乔俊飞 孙长银 孙茂松陶建华 王卫宁 王熙照 王轩 王蕴红 吾守尔·斯拉木 吴晓蓓 杨放春 于剑 岳东 张小川张学工 张毅 章毅 周国栋 周鸿祎 周建设周杰 祝烈煌庄越挺 《中国人工智能系列白皮书智能系统工程》编写组 刘增良 陈杰 王宇宁 辛斌 陈毅红 梁传圣 唐平 卢凡 彭彦平 杨斌 罗远哲 邓练兵 吕川 谷云东 王祥宗 杨武威 彭志红 王晴 李洪兴 杨天梁 张安安 张友春 刘知贵 刘瑞景 何恩培 何华 汪敏 吕向群 魏建让 曹谢东 孙宇 张学林 张洁 吴扬 张化照 章国栋 董常舟 何千里 李理 解春雷 柯小飞 汪德刚 陈佳琳 王睿星 李山 王倩 邓涛 安文河 侯哲威 张津荣 周传刚 王 烨 汤建军 杨恩辉 张永刚 侯占宇 杨俊杰 卢 宇 宋雅文 刘路路 何征宇 石鑫 高英凯 陶 源 谭学元 曹捷 邓力嘉 任昱衡 目录 前言11 第一部分智能系统工程概述13 第一章智能系统工程的概念与内涵13 1.1智能系统工程的定义13 1.2智能系统工程的目标15 1.3智能系统工程的实现范式15 1.4智能系统工程的实现手段18 1.5智能系统工程发展历史19 1.6小结20 第二章智能系统工程的难点问题和解决方法21 2.1智能系统工程面临的挑战21 2.2智能系统工程的方法23 2.3小结33 第二部分领域智能系统工程34 第三章智能机器人系统工程34 3.1智能机器人系统概述34 3.2智能机器人系统工程的关键技术35 3.3智能机器人系统国内外发展现状36 3.4代表性智能机器人系统38 3.5小结39 第四章智能石油系统工程39 4.1智能石油系统概述39 4.2智能石油系统工程关键技术40 4.3智能石油系统国内外发展情况41 4.4代表性智能石油系统43 4.5小结44 第五章智能制造系统工程44 5.1智能制造系统概述44 5.2智能制造系统工程关键技术45 5.3智能制造系统国内外发展情况47 5.4代表性智能制造系统49 5.5小结50 第六章智慧物流系统工程50 6.1智慧物流系统概述50 6.2智慧物流系统工程关键技术51 6.3智慧物流系统国内外发展情况53 6.4代表性智慧物流系统55 6.5小结56 第七章智慧能源系统工程57 7.1智慧能源系统概述57 7.2智慧能源系统工程关键技术59 7.3智慧能源系统国内外发展情况61 7.4代表性智慧能源系统63 7.5小结65 第八章智慧城市系统工程66 8.1智慧城市系统概述66 8.2智慧城市系统工程关键技术69 8.3智慧城市系统国内外发展情况71 8.4代表性智慧城市系统75 8.5小结77 第九章智能军事系统工程78 9.1智能军事系统概述78 9.2智能军事系统工程关键技术79 9.3智能军事系统发展现状80 9.4典型智能军事系统82 9.5小结83 第十章智能教育系统工程84 10.1智能教育系统概述84 10.2智能教育系统工程关键技术85 10.3智能教育系统发展现状86 10.4典型智能教育系统88 10.5小结89 第十一章智慧医疗系统工程90 11.1智慧医疗系统概述90 11.2智慧医疗系统工程关键技术91 11.3智慧医疗系统发展现状93 11.4典型智慧医疗系统96 11.5小结98 第十二章智能航天系统工程99 12.1智能航天系统概述99 12.2智能航天系统工程关键技术100 12.3智能航天系统发展现状101 12.4典型智能航天系统103 12.5小结105 第三部分典型智能系统工程案例剖析106 第十三章南充市电梯智慧物联网系统剖析107 13.1引言107 13.2系统架构107 13.3关键技术109 13.4实施过程110 13.5应用成效111 13.6经验总结112 第十四章智能物流系统京东无人仓剖析113 14.1引言113 14.2系统架构113 14.3关键技术115 14.4建设过程115 14.5应用价值116 14.6经验借鉴116 第十五章华为智能工厂的数字孪生系统剖析117 15.1引言117 15.2系统架构117 15.3关键技术118 15.4应用场景119 15.5实施效果120 15.6经验启示120 15.7结语120 第十六章传神智能化多语信息挖掘系统剖析121 16.1引言121 16.2系统架构121 16.3关键技术123 16.4应用实践124 16.5经验借鉴125 16.6结语126 第十七章国家电网泛在电力物联网系统剖析126 17.1引言126 17.2系统架构127 17.3关键技术128 17.4建设实践129 17.5实施成效130 17.7结语131 第十八章时代星光电子对抗智能无人机系统剖析131 18.1引言131 18.2系统组成132 18.3关键技术134 18.4应用场景137 18.5实战效能139 18.6经验启示140 18.7结语140 第十九章典型自适应教育学习智能系统剖析141 19.1SquirrelAI自适应学习智能系统141 19.1.1引言141 19.1.2系统架构141 19.1.3关键技术142 19.1.4应用效果143 19.1.5经验借鉴143 19.1.6结语144 19.2Knewton高等教育智能自适应学习系统144 19.2.1引言144 19.2.2系统架构144 19.2.3关键技术145 19.2.4应用成效146 19.2.5经验启示146 19.2.6结语147 第二十章典型智能辅助诊疗系统剖析148 20.1IBM沃森AI辅助肿瘤诊疗系统148 20.1.1引言148 20.1.2系统架构148 20.1.3关键技术149 20.1.4应用效果150 20.1.5经验借鉴151 20.1.6结语151 20.2谷歌DeepMind智能眼疾诊断系统152 20.2.1引言152 20.2.2系统架构152 20.2.3关键技术153 20.2.4典型应用154 20.2.5经验启示155 20.2.6结语156 20.3腾讯觅影AI辅助诊断系统156 20.3.1引言156 20.3.2系统架构156 20.3.3关键技术158 20.3.4应用成效159 20.3.5经验启示159 20.3.6结语160 20.4阿里健康ET医疗大脑161 20.4.1引言161 20.4.2系统架构161 20.4.3关键技术162 20.4.4应用实践164 20.4.5经验借鉴164 20.4.6结语165 20.5海杰亚HyVision肿瘤消融辅助决策系统165 20.5.1引言165 20.5.2系统架构166 20.5.3关键技术167 20.5.4应用成效168 20.5.5经验借鉴169 20.5.6结语170 20.6东方棱镜中医人工智能辅助诊疗决策系统171 20.6.1引言171 20.6.2系统架构171 20.6.3关键技术171 20.6.4应用实践172 20.6.5经验借鉴173 20.6.6结语174 第二十一章中超伟业智能化整体数据安全防护系统剖析175 21.1引言175 21.2系统架构175 21.3关键技术176 21.4实施过程177 21.5应用成效178 21.6经验总结178 第二十二章格理特石油化工智慧安全应急系统剖析179 22.1引言179 22.2系统架构179 22.3关键技术181 22.4应用实践189 22.5经验启示191 22.6结语192 第二十三章金牌大规模柔性智能制造系统剖析192 23.1引言192 23.2系统架构193 23.3关键技术194 23.4应用实践195 23.5经验启示196 第四部分智能系统工程未来展望198 第二十四章智能系统工程发展的总体趋势198 24.1人工智能将成为智能系统发展的核心驱动力198 24.2系统工程将迎来从信息化、数字化到智能化的跨越式发展 .........................................................................................................198 24.3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199 24.4智能系统工程将成为多学科高度交叉融合的前沿阵地200 24.5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200 第二十五章智能系统工程的发展重点201 25.1瞄准"卡脖子"科学难题,突破理论基础201 25.2聚焦产业"卡脖子"技术,突破发展瓶颈201 25.3深耕行业场景,打造标杆性示范应用202 25.4锻造多学科融通的复合型人才队伍202 25.5统筹国内外创新资源,塑造开放发展新格局203 参考文献204 后记212 前言 本书的撰写得到了众多专家、学者和机构的大力支持。在此,谨对中国人工智能学会的悉心指导表示衷心感谢!对清华大学、北京航空天航空大学、国防大学、中科院大学、国防科技大学、空军指挥学院、哈尔滨工业大学、北京理工大学、北京科技大学、北京交通大学、华北电力大学、大连理工大学、西南科技大学、西南石油大学、西华大学等高校专家学者,以及中国航天科技集团航天创新研究院、中国电子科技集团、华为公司、北京中超伟业信息安全技术有限公司、北京东方棱镜科技有限公司、成都时代星光技术有限公司、成都格理特科技有限公司、传神语联网网络科技股份有限公司、广东琴智科技研究院、粤澳先进智能计算联合实验室、西安欣创电子技术有限公司等的大力支持表示诚挚谢意!您们的智慧贡献是本书得以顺利完成的重要保障。 1994年9月，中国军事系统工程委员会在宣化炮兵指挥学院召开了“深化军事系统工程研究与应用学术研讨会”，涂序彦教授应中国军事系统工程委员会主任委员孙柏林将军的邀请参加研讨会，作了关于“人工智能研究、应用与发展”的报告，提出了“智能系统工程”(ISE)的新概念。2007年，中国人工智能学会设立了智能系统工程专业委员会，旨在促进智能系统工程学科及相关领域的研究和应用推广工作。涂序彦教授是智能系统工程专业委员会的名誉主任，长期以来为智能系统工程学科的发展发挥了系统性的指导作用。智能系统工程学科在中国的发展深深得益于涂先生的开创性贡献。2023年，涂先生不幸辞世，中国人工智能领域损失了一位令人敬仰的先驱和导师，谨以此书缅怀为智能系统工程学科发展做出了杰出贡献的涂序彦先生。书中关于智能系统工程的大量分析和认识源自涂序彦教授和马忠贵教授的合著《智能系统工程》，在此表示诚挚的敬意。 当前,人工智能技术飞速发展,不断催生出新的应用场景和解决方案,深刻影响和重塑着人类社会的方方面面。将人工智能与系统工程理论方法深度融合,构建智能系统,正成为工程领域的重要创新方向。本书围绕智能系统工程这一前沿课题,系统阐述其基本概念、理论基础、关键技术、方法体系,剖析了智能系统工程在机器人、能源、制造、交通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,旨在为相关领域的科研人员、工程技术人员、管理人员提供有益的参考和启示,以推动智能系统工程创新发展。 第一部分智能系统工程概述 智能系统工程作为一门新兴交叉学科,正处于蓬勃发展的起步阶段。本部分将从智能系统工程的内涵出发,阐述其目标、手段和实现范式,梳理其发展历程与演进路径,分析当前发展所面临的机遇与挑战。通过对智能系统工程基本理论框架、关键技术路线、方法体系的系统阐述,将为把握这一