工业智能技术范文
时间:2023-12-05 18:06:26
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篇1
关键词:智能工业;石油化工;技术变革
石油化工工业的转型是当前的一个重要趋势,主要因为石油石化工业受到新能源革命和页岩气技术以及化学反应工程新变化的影响。有关碳链变化的工业是石油化工工业的本质,石油化工就是对新物质和新应用进行创造和发展,石油化工技术的变革真正开启了新能源材料、新结构和功能材料的时代。
1石油与石化工的现状
将原油和天然气从陆地或海洋的油井中进行提取,然后利用各种方法将其运输到炼油厂。之后炼油厂通过各种物理和化学变化对原油和天然气进行处理。蒸馏是整个工业处理过程的核心[1]。CDU和VDU是蒸馏的两个进程,其中将有价值的馏分和汽油从原油原料中提取出来是CDU的主要目的。炼油厂裂解的原料就是石化行业应用的材料:天然气的组成部分就是提取出的石脑油和丁烷。更轻和更宝贵的部分是通过对重油分子进行裂解得到的。蒸汽裂解和催化裂解是两种分解的过程。当前全球提出的100%新能源计划是最大的挑战,石油化工工业传统的框架将会被全电动和太阳能汽车所改变,因此石化可能会被新能源全面代替,新能源将会成为能源新的提供者者,而将在非传统能源方面集中石油化工的主要产品,如经过创新的有机高分子材料。
2技术框架的进步
2.1空间维度的进步
目前从空间上来说。石油化工行业要从人类居住的核心区迁移到非适合人口生活的边缘区域,这是石油化工行业发展的一个重要趋势[2]。同时海上或陆地上的油井要从传统获取原油过度到对原油产品进行制造的方向。石油化工技术进步最直观的反应就是微型化的石化工业生产的过程,这个生产过程也是与地球表面的分布具有联系。反应过程空间尺寸的缩小受到纳米技术对催化反应贡献的影响,这也从侧面说明石化企业要从技术上对自己的工业空间进行重新设计。新石油石化工业空间的形态就是垂直工厂,当前的油井都是将陆地或者海洋内部的原油向陆地表面和海平面上进行提升,但是在未来要在陆地内部和海洋底部直接实验整合石油反应过程的目标,因此石油工厂发展的基本方向在地球表面上是不应该出现的。根据当前的开采技术相应的油气资源乐意在页岩层上进行获取,但是未来相应物质成份的转化可以直接在地下进行。其本质就是将转化与获取的过程融合在一起。
2.2分布式的应用
石油石化工业趋管线化是改变当前油气管线在地球表面遍布的一种必然趋势。所谓的管线就是支撑流体力学服务的系统,如果转化物质的过程在产油区本地进行,则会大大降低对管线的依赖程度[3]。从保护环境的方面来说,输油管线也是一种重要的潜在污染源,所以管线化的实现也是在一定程度上进行环境的保护。
3工艺过程的无线化和无人化
工业自动化技术发展基础结构的主要代表形式就是工业无线化,无人工厂和机器人服务真正意义上的实现都是由无线化来完成的。本文主要是对无线网络如何覆盖全工艺的过程以及普及无线应用如何用创新的商业模式进行促进这两方面进行重点研究。无线网线技术的演进速度对无线网络服务外包有着决定性的影响,这并不是用简单的投资回报问题就可以说明的[4]。传统工业企业自身无法实现运营无线工业网的主要原因是传统工业企业的本质是在有线通讯的基础上进行建立的,其在管理理念和应用创新方面没有积累有关无线化工艺过程的知识,对于处理无线化所产生的数据的能力也不具备。在传统的概念中就存在无人工厂,但是随着智能工业框架的发展对于当前各种技术挑战带来的需求无人工厂的本身已经无法使其得到满足,主要是因为在传统的概念中无人工厂主要是工业过程完成以后预置管理流和过程控制流的总称。但是在智能工业的框架中,需要对面向定制和迅速响应服务的系统进行建立,传统的无人工厂模式对于这种实时的影响过程难以使其实现。在无人工厂模式为未来的发展过程中,其管理平台的策略主要是利用模块化的功能来实现的,其不同工艺过程的安排和实施的共线或则制造平台化主要多是利用人工智能来实现的。
4结语
综上所述,随着我国经济和技术的发展,对新能源的利用越来越重视,而石油化工传统的框架将会受到新能源利用的巨大冲击,因此石油化工的技术框架也要进行变革和进步,如对纳米技术进行利用、对垂直工厂进行建造以及分布式的应用等,另外随着我国技术的不断进步石油化工的工业过程也会逐渐实现无线化和无人化,而且当前的石油石化工业对环境也会造成巨大的压力,这些都加快了石油石化工技术框架的转型,因此石油石化工技术的发展在一定程度上也是由环境决定的。
参考文献:
[1]丁未.智能工业与石油化工技术变革[J].中国仪器仪表,2015,(01),02:15-18.
[2]郑前贺.新疆石油管理局化工延伸加工的战略研究[D].重庆大学,2004,(03).
[3]沈金国.石油化工过程人工介入控制系统的应用研究[D].湘潭大学,2005,(06).
篇2
【关键词】现状;液压技术;机械智能化;发展趋势
1、液压技术
在电子信息发展、网络操控的时代,液压技术在许多行业和不同层面上应用很广泛,在近十几年中得到了巨大的提高。它是将电子与机械结合起来,能更好的利用电子操作的便捷和机械的动力相融合的一个机械系统。
1.1液压技术的现状
1795年,英国制造了世界第一台工业设备水压机;19世纪末,德国制造出液压龙门刨,美国也造出了液压六角车床和液压磨床。由于是刚发展的一门新的技术,当时的条件都不成熟,导致液压技术在当时发展停滞,直到20世纪,它才成为近代工业的一个重要的分支。
1.2液压技术的优势
由于液压技术在现代工业中作为一种兴起的技术,但它的优势越来越受现代企业的接受。首先,通过对机械的改造,液压技术在机械中的应用得到了很好的体现。机械组件结构的微型化,使得机械运转时消耗的功率减小,降低了耗电量,同时遏制了不必要的消耗;由于组件的功能存在多样化,在机械运转的过程中,使机械的操作更便捷、更人性化。其次,变量泵在机械中运用越来越广泛,通过对变量定律的研究和使用,降低了能量的消耗,也增长了变量泵的使用周期。再有,由于新材料的投入使用,对电磁阀、比例阀性质的提高起决定性的作用,可以提高阀的使用性能,通过阀所能操控的工作量更大、效率更高,使它的功能能够得到更好的体现。
1.3电液控制技术的应用
工程机械工作装置液压控制系统的发展往往有3个阶段,由操作杆手动直接控制换向阀芯到由手动先导比例减压阀液控主换向阀发展到如今先进计算机控制的电液比例操控。这种操控技术的自动化程度越来越高。
其中,卡特992B装载机应用了最为先进的工程机械工作装置操作系统,即利用电液比例控制系统来完成的。这是一项很重大的改革,实现了真正意义上的“指尖操作”,大大减小了劳动量。使产生的噪音、热量和作用力由原来安装在驾驶室内部的手动先导式比例减压阀转移到了驾驶室外部。通过避免受电信号的影响,可以在不受干扰的情况下对机械工程工作装置进行监测,随时对监测的状态与主控模块进行通讯,并能够实施全方位的控制,这种便捷与强大的操作系统将是工程机械发展的一个新前景。
电液比例控制是指在液压传动中,能够接收模拟和数字信号,使输出的流量或压力能够连续的成比例的受到控制。为了对液压系统的参数进行实时的监测与控制,往往与计算机紧密相连,通过计算机来监测,达到随时控制的目的。
1.4自动变速技术的应用
在工程机械中,往往作业环境和条件制约了工作者的劳动能力,导致工作效率低下。为了提高劳动者对外在条件变化的适应能力,往往使液力传动串联一个液压动力换挡的机械变速器,可以达到理想的效果。这种装置合并了液力传动与机械传动的优点,通过合理的配置,不仅可以提高了克服低速重载的能力,还能避免机械重载下发动机熄火的问题。但是新的问题又产生了,这种便捷导致了效率的低下,而且在高载或低载的情况下,机械运转将大部分的能量产生为热能。目前,驾驶员的经验与能力才能保证液力传动在高效区,但由于机械作业的条件相对复杂,作业的环境也很恶劣,而且需要驾驶员1小时换挡近1000次,这种高强度的劳动,也直接影响运转时的效率。随着科学技术的不断革新,智能化渐渐的占据了人们的生活。通过自动变速器的使用,不仅提高了效率,更减轻了劳动者的劳动强度,对这一技术,将会改善人们的生活。
1.5液压CAD技术的应用
通过了解液压CAD技术的发展过程,液压CAD技术将会取得很大的进展。近几年,在液压CAD技术方面,建立了信息一体化的系统操作范围,实现开发、制造、销售、使用和开发等一系列的过程,并将计算机技术融合其中,根据实际的操作,可以提前进行预演,保证目标实现的最大可能性。利用CAD技术对液压等产品的过程进行检测和维护,让液压技术及操控技术得到质的提高。
2、工程机械智能化
在当下快速发展的知识经济社会,原有的机械制造业的技术已经不能给企业带来更大的效益,为了走向更好的前景,企业的机械制造业在原有的基础上有所提高,制造出更利于企业发展的机械设备,带给工业技术和制造效率上的提高,从而实现低耗、高效,能够在短时间完成项目。
2.1工程机械的现状
传统的工程机械对人员的操作上有很高的要求,对人员的利用上也比较多,因为每一步工作都是在作业员的操作下完成的,才能保证机械的正常运转,这种机械操作对操作员的依赖程度很大,需要准确、准时的对机械进行操作,所以,在这种机械控制模式下制造的效率相对而言比较低下,人员的调动也是比较大的,往往操作上不能有任何的错误。随着科学技术的不断革新,各种制造技术的出现,工程机械将产生来巨大的改革与效益的大幅度提高。
2.2工程机械制造技术的发展
由于传统工程机械不能达到现代社会高效益的要求,落后的工程制造技术在一定程度上阻碍了企业制造业的发展,面临这种技术上的问题,企业亟待解决,所以,对工程机械制造技术做出个更高的要求。由于计算机的快速发展,计算机在操作上对工程机械制造提供了一个很好的环境,尤其是数控技术的出现与发展,它综合科电子、计算机、自动控制等方面的众多技术,同时,数控技术在很大程度上使人员在机械的操作上变得越来越便捷,效率得到了巨大的提升,由于网络化的不断发展,利用计算机与工程机械技术使得CAD、CAM与数控技术融为一体,进一步提高了效率。
2.3工程机械智能化的发展趋势
随着科技经济的到来,企业的制造业在社会上扮演的角色越来越重要,企业的制造业正逐步走向智能化,工程机械智能化在一定程度上标志着企业效益的提高,也显示了工程机械技术越来越跟随时代的脚步。在我国,工程机械产品要获得不断的提高才能具备国际竞争力,实现并形成产业化的生产模式。
1)对微电子、计算机、多传感器、自动控制等技术进行综合利用,对工程机械中的职能控制系统和集成操作技术进行控制,这些技术将是机械智能化的核心。
2)对工程机械中的故障诊断系统和技术研究开发。为了更全面的了解工程机械的工作状况,需要在工程机械的关键零件上安装传感器,对实时检测的数据进行收录,并加以收集与整理。比如,发动机的油温、油压、变速器油压、液压系统中回油背压和燃油量的运行数值等;并根据应该发生事故的类型安装必要的警示灯、报警器等。
3)通过收集机械工程中出现的典型的运行故障,对产品容易出故障的典型零件进行检测,对故障进行诊断方法与机理的研究,建立故障数据库,能够及时准确的对机械进行保养与维护。
4)对机群进行控制的新智能进行研究开发。该系统除了一般的配置,还应该能够故障的远程诊断与维护、机载智能化的监控、机群进行的监控接收等。
为了更好的提高工程机械的效率,减小劳动强度。发展智能化是必要的趋势。
参考文献:
[1]斯琴花.液压技术的作用与发展趋势[J].科技资讯,2012(14)
篇3
关键词:楼宇智能化工程技术; 新专业设置;专业特色
中图分类号:G71 文献标识码:A
1.开设《楼宇智能化工程技术》专业的必要性
1.1 国内经济发展的需要
加入WTO后,我国经济融入世界经济的步伐加快,调整产业结构的国策,使得我国迅速成为世界经济发展最快的国家。虽说国际经济受到了冲击,物联网科技技术的日新月异的迅猛发展,我国建筑行业生产还能保持稳定增长,良好的内需环境为中国建筑行业提供了良好的发展机遇。随着工业建筑智能化的快速发展和楼宇智能化工程设备应用领域的不断扩大,专业人才的需求量也不断增加。有关专家认为,今后几年是楼宇智能化工程行业发展壮大的战略机遇期。
目前我国国民经济稳步快速发展,近十年GDP增长率一直保持10%上下的幅度。在楼宇智能化工程技术类方面,随着现代化建筑行业的市场需求,楼宇智能化产业的规模空前庞大,业内专家表示,随着楼宇智能化工程技术的普遍应用,市场对楼宇智能化工程人才的需求量将不断增加、价值不断提升、领域不断扩大。现行业的培养机制和人才结构远远不能满足楼宇智能化工程业的发展需求,未来各类楼宇智能化专业人才需求量会很大。国内楼宇智能化行业将迎来前所未有的发展局面。
1.2 本地区经济发展的需要
根据对铁岭地区从事各种楼宇智能化工程设备的开发、生产、安装、调试及管理、营销等进行详细的调研,同时对国内楼宇智能化工程技术行业进行了认真的分析和论证。得出如下结论:
市内现有铁岭建筑集团、铁岭设计院、铁岭高压开关有限公司、铁岭市建筑有限公司、铁岭电子有限公司、各企事业单位、各宾馆、酒店、银行、部队等单位,他们都是从事楼宇智能化工程生产、研发、安装、营销等,生产经营良好,专业技术人才需求量大;
市内楼宇智能化工程制造、设计、施工、安装、调试、维修、综合布线和网络系统的系统集成、销售、售后服务、技术管理等专门人才每年需求量很大,每年新增专业就业人员300人以上。从发展的观点看,每年还有很大的逾增空间。随着沈铁同城化的建设,沈铁轻轨的开通,沈阳这个庞大的建筑工业体系为我们提供了千载难逢的机遇。本市周边北至四平、辽源,西至阜新,东邻抚顺,这个专业的开设具有很好的区域辐射作用。纵观国内楼宇智能化工程市场的发展需求,每年专业技术人员缺口很大,就业前景看好。这都为开设楼宇智能化工程技术专业创造了广阔的发展空间。
2.开设《楼宇智能化工程技术》专业的可行性
2.1师资队伍
拥有一支高素质的教师队伍,楼宇智能化工程技术专业教师19人(外聘教师3人)。其中高级讲师3人,副教授3人,研究生6人,双师型教师6人。根据长期发展对高水平师资的需要,确定了改善教师队伍结构、发挥兼职教师作用、建立教师培训制度、广泛引进急需专业的高水平理论教学和专业实习指导教师等一系列政策、措施,作为可持续发展的智力保障。
2.2实训条件
2.2.1基本实训条件
本专业设施较为齐全,有计算机网络中心、多媒体教室、计算机绘图室、维修电工实训室、PLC实训室、单片机原理与接口技术实训室、电工、电子实训室。办学条件较为完备。
2.2.2校内实训基地
《楼宇智能化工程技术》专业设有:维修电工实训室;电工、电子实训室、PLC实训室、综合布线实训室、建筑智能化一体化实训室等。
2.2.3、校外实训基地
目前已与铁岭建工集团、铁岭建筑设计院、铁岭市泰华瑞电子科技有限公司、辽宁铁岭方向电子公司、铁岭世纪电力有限公司、等企事业单位、宾馆、酒店、银行、部队签订作为校外实训基地的协议。
3.《楼宇智能化工程技术》专业人才培养模式
3.1 培养目标
本专业面向各企事业单位、各建筑行业、宾馆、酒店、银行、部队,培养具有与本专业未来工作岗位相适应的职业素质和职业道德,较强的学习能力和创新意识,具备楼宇智能化设计、安装、调试、综合布线系统、网络系统集成、网络控制技术应用的能力,能够胜任楼宇智能化设备装配检测、建筑产品的楼宇智能化系统安装调试、楼宇智能化系统的运行维护、楼宇智能化工程设备升级改造等岗位的应用型高技能人才。
3.2主干课程
设置电路基础、计算机原理基础、数字电子技术、建筑工程制图、PLC控制、现代检测技术、通讯原理与网络技术、单片机控制技术、综合布线控制系统、建筑设备工程、建筑电气等主干课程,辅以系列技能养成和实训课程如机加工实训、建筑电气技术、建筑CAD、天正CAD技术、电子技术强化训练、电子工艺实训、综合布线强化、单片机及接口技术等,以后还会根据发展需要增设新兴专业课程。
3.3.1、职业岗位能力要求
(1)具备常用元器件识别能力、掌握元件焊接技能,懂得设备装配工艺;
(2)具备识图能力,熟练掌握综合布线工艺,具备建筑智能控制系统的设计、施工安装、调试、管理、维修、测试能力;
(3)了解建筑智能化生产线控制原理,具备典型生产线设备维护及故障的诊断排除能力;
(4)具有建筑智能化控制技术的综合应用能力,能够完成小型建筑智能化控制系统的升级;
(5)具备简单电子线路的识图能力;
(6)具备常用建筑智能化设备的检测能力;
(7)熟练掌握典型建筑智能化生产线控制、安装、调试技术。
(8)具备建筑智能化工程设备安装能力;
(9)具备生产现场配电规划施工能力,达到高级维修电工水平;
(10)掌握数控机床建筑智能化控制设备的安装、调试及维护技术。
3.3.2、核心课程
(1)建筑智能化设备控制技术
(2)PLC控制技术
(3)楼宇智能化工程综合布线技术
(4)计算机控制技术
(5)通讯技术与网络技术
3.3.3、主要实训环节
建立以综合布线实训室、建筑电气实训室为主要实训场地,同时以企业实习为补充的格局,进行实践教学。按实习教学计划分阶段进行整体安排。
3.4专业特色
根据社会发展和经济建设的需求,以提高学习者的职业能力和职业素质为宗旨,树立以学生为中心的教育培训理念,建立多样性与选择性相统一的教学机制,通过与企业工学结合而具体的职业技术实践活动,帮助学生积累实际工作经验,突出高等职业教育的特色,全面提高学生的职业道德、职业能力和综合素质。以培养学生具备楼宇智能化工程系统设备的安装、维护能力;楼宇智能化工程产品器件生产、检测及维修能力;具备楼宇智能化工程工程施工能力;楼宇智能化工程设备的安装、调试、维护综合布线系统与网络系统集成技能。
篇4
【关键词】创新实践;校企合作;自主创新
楼宇智能化工程技术专业培养的学生,以面向智能建筑设计、楼宇控制工程、建筑设备安装、建筑物业管理等企业为主。学生就业主要是智能楼宇工程设计、安装、调试和维护等方面的工作。因此,要求学生在学校过程中,能够较为扎实的掌握专业技能,并且有较强的动手实践和创新能力。楼宇智能化工程技术专业学生自主创新实践平台是学生课堂之外的有效补充,对提高学生的创新实践能力,有着非常积极的作用。
一、自主创新实践平台的建设理念
以大学生素质教育理念为指导,把提高大学生的综合素质作为创新实践活动的出发点,通过本实践平台,把大学生创新实践活动,规范化,系统化,制度化和组织化。
创新实践平台,始终强调学生主体作用的充分发挥,强调学生在实践活动中的主体性,在整个活动过程中,通过相关制度和组织的有效管理,让学生适应自主学习,学会自主学习,最终培养出自主学习创新的素质,为以后从事岗位工作,打下扎实的基础。在平台活动中,学生学会的不仅仅是专业技能,更重要的是学会主动学习的方法。
执行“以教师为主导,学生为主体”的创新实践活动模式,为此,教师也要改变以往一言堂的教学模式。通过不断的自我学习和完善,切实有效的实践新的授课方法,把传统的“教”的模式,转变成“导”的模式。
楼宇智能化工程技术专业学生创新实践平台,力求综合配置学校的人力、物力资源;充分调动学生的学习自主性,最大限度的提高学生的创新实践能力和综合素质;是提倡自主学习的良好实践场所,切实把提高大学生的综合素质,提高大学生的创新实践能力,作为平台活动的最终目标。
二、自主创新实践平台的具体实践方案
楼宇智能化工程技术专业学生创新实践平台的创建,旨在通过平台活动,提高楼宇专业学生的专业兴趣、专业技能、创新实践能力以及综合素质。以下,将从教师队伍建设、创新组织机构、创新实践基地、学生竞赛基地、创新创业基地等五方面阐述楼宇智能化工程技术专业学生创新实践平台的建设具体实施方案。
1.学生创新实践指导教师队伍的建设
改变以往教于学的课堂教学模式。建立相对科学和灵活的,以“教师为主导,学生为主体”的创新实践模式。建立导师负责制,参加创新实践活动的学生,由指定教师指导,在导师的指导下定期完成相应的课题,并进行课题汇报。创新实践活动的内容,提倡学生根据兴趣爱好自主选取,学生的任何相关课题教师根据企业工作岗位需求予以引导。为了提高教师的指导能力,努力构建“双师型”教师队伍。鼓励教师下企业锻炼,掌握企业的最新专业技能,以便更有效的指导学生。
创建企业导师人才库。企业工作人员由于长期从事工程项目的建设,对专业技能的掌握往往更具实战性,可以对学生的专业技能进行有效的指导。积极联系企业员工,让他们在课余时间指导学生的创新实践活动。每学年举行定期和不定期的企业导师指导活动。
建立“学长带学弟”的传帮带机制,充分利用往届毕业生资源。积极联系已经毕业的并从事楼宇专业工作的楼宇专业学生,并列入毕业生资源库,安排特定的毕业生对参加创新实践活动的学生进行一对一结对子,来帮助学生的实践创新活动。由于协会活动包括各个年级的学生,安排高年级学生带领低年级学生,进行实践活动。
2.学生创新实践组织机构的建设
建立楼宇智能化工程技术协会,对楼宇专业学生的创新实践活动进行科学统一管理。建立“以兴趣为导向”的楼宇协会选拔机制,充分挖掘对楼宇专业有兴趣,并有主动学习态度的优秀学生;确保有兴趣的学生能够有机会进入协会活动。设立以学生为主体的协会活动管理机构,由协会会长和干事,组织管理协会日常事务。根据各个班级业余时间的情况,安排进行创新实践活动。
对于不加入协会的学生,可以在协会的统一管理下,享受创新实践平台的各项服务功能,尽可能吸纳更多的学生参加创新实践活动。
3.创新实践基地的建设
楼宇专业工程性极强,学生创新实践活动对场地和设备的支持依赖程度高。本专业有与楼宇工程企业共同建设的“产学研用一体”的专业实训室9个。这些实训室,平时作为课堂教学用,课余时间空闲。是学生创新实践的理想场所。实训室的使用要做到合理规范,针对创新实践活动,建立实训室使用章程,并引入企业6S管理模式,提高学生的职业能力。
根据岗位工作需求,构建创新实践课题,课题的选取既要满足企业工作岗位的需求,又要充分锻炼学生的创新实践能力,学生在课题的完成过程当中,要充分模拟企业项目的执行过程,让学生在课题的执行过程中,充分体验企业项目的各个环节。
“就地取材,活学活用”。楼宇智能化设备较为常见,整个学校校园,便有很多智能化设备,比如:楼宇消防、安防、供配电、以及综合布线等项目,在校园中都有典型的应用。可以将创新实践场所拓展到整个校园,通过与学校设备管理单位和基建单位合作,获得校园楼宇智能化系统的工程应用案例,让学生投入到系统施工、安装与维护调试过程中去,提高实践能力。
“校企合作,深入一线”。楼宇智能化工程技术专业面向工程项目,不同于科学研究,企业一线的锻炼经验对能力的提高作用巨大。通过校企合作的模式,拓展企业实践场所,让学生能够有机会从事更多的企业实践活动。
三、自主创新实践平台的特色与创新
1.创新实践平台活动的组织化和制度化
建立楼宇智能化工程技术协会,通过协会的运行管理机制,有效的对学生的选拔、培训、指导、课题实践等活动进行管理。
2.采用“教师为主导,学生为主体”的指导模式
改变以往教于学的课堂教学模式。建立相对科学和灵活的,以“教师为主导,学生为主体”的创新实践模式。充分调动,企业工作人员,本专业毕业生,专业教师等专业人员,给予学生多方面的指导培训。
3.构建学生自主学习模式
通过,一系列规范化的制度,引导学生,进行自主创新实践活动。在创新实践活动中,充分利用,“产学研用一体”的专业实训室,企业平台,以及校园智能化系统设备,构建模拟企业岗位活动相关的课题。学生在创新实践活动中,充当学习的主体,学会自主学习,并进行主动的自主创新活动。
4.学生竞赛基地的建设
通过本平台,积极为学生竞赛创造条件,鼓励更多的学生,参加各类学科竞赛。通过学科竞赛,提高自身的综合素质以及专业技能。
总之,创新实践平台是对课堂教学的有效补充,其活动内容的要求“源于专业,高于课堂”。楼宇智能化工程技术专业学生创新实践平台的创建和运行过程,是对学生学习观念进行有效改造的过程,是教师教学管理水平不断提高的过程,也是对教学资源,科学利用,有机整合的过程。
参考文献:
[1]田新山,王领.关于高校大学生创新实践平台建设初探[J].时代教育,2013.1
篇5
纳米技术简介
纳米技术是以在纳米尺度 (0.1nm-100nm)上研究利用原子、分子结构的特性及其相互作用原理,并按人类的需要,在纳米尺度上直接操纵物质表面的分子、原子、乃至电子来制造特定产品或创造纳米级加工工艺的一门新兴交叉学科技术。
纳米技术包括纳米结构和纳米材料两部分。纳米结构指的是在纳米尺度上构架功能性结构,比如单电子开关、纳米元器件等;纳米材料指的是构成材料的结构单元的尺度是纳米尺度,并且用到的材料性质是这个尺度上物质特有的非常规性质。纳米尺度的物质颗粒比宏观尺度(nm)小,比微观尺度(0.1nm)原子大,此时量子效应开始影响到物质的性能和结构。由纳米结构单元构成的纳米材料,在机械性能、光、电、磁、热等方面与普通材料有很大不同,具有辐射、吸收、催化、吸附以及二元协同性等新特性。从某种意义上说,纳米材料的出现极有可能改变能源消费与环境保护之间长期存在的矛盾。
纳米材料的化学活性和大比表面决定了它超强的吸附能力。我们知道,纺织工业的污水中通常含有有毒有害物质,包括有机物和重金属等,污水治理就是将这些物质从水中去除。由于传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题,污水治理一直得不到很好解决。纳米催化技术的发展和应用很可能彻底解决这一难题。
纳米材料在节能方面同样有着巨大的应用前景。对于我国而言,煤 、石油 、天然气在一个相当长的时间内仍是主要的燃料能源,纳米材料的引入能够有效地提高能量利用率,减少有害气体的排放。
纳米材料在纺织领域节能环保方面的具体应用
纳米催化剂
纳米材料的比表面积大,表面活性中心多,为其做催化剂提供了必要条件,国际上已把纳米材料作为第四代催化剂进行了研究与开发。纳米二氧化钛等催化剂具有独特的晶体结构及表面特性,如表面键态与内部不同、表面原子配位不全等,因而,其催化活性和选择性都大大优于常规催化剂,甚至使原来不能进行的反应也能完全进行。目前的研究表明,纳米催化材料对催化氧化、还原,裂解反应都具有很高的活性和选择性,对光解水制氢及一些有机合成反应也具有明显的光催化活性。
纳米材料的催化剂在纺织工业中有诸多应用实例。例如,纳米氧化锌、纳米二氧化钛对于水中的卤代脂肪烃、染料,硝基芳烃、取代苯胺、多环芳烃、杂环芳烃化合物,烃类,酚类、表面活性剂、农药等都能有效的进行光催化反应,通过除毒、脱色、矿化,最终分解为二氧化碳和水,从而消除有机物对环境的污染。不仅如此,纳米二氧化钛对水中的重金属离子有很强的还原能力,通过光催化可使85%的六价铬被还原,这在实际应用中对处理含铬废水有着重要意义。
纳米油添加剂
纳米技术吸收借鉴了生物骨骼滑液的减磨原理,模仿胆甾醇分子的分子结构及纳米尺寸大小开发出了纳米油,并且加入活性纳米金刚石滚珠,直径仅约为10nm,并且都呈完美的球形。将其按1:1000的比例添加至油中后,在“布朗运动”的作用下,活性纳米金刚石滚珠会有每秒十余米的热运动速度,使其得以在油中均匀、稳定的分布。
我校研究组申请了发明专利:“纳米仿生自组织油添加剂及其制备方法”( 专利号 :200710099305)成功实现了纳米的加工和制备。
为了验证纳米油的性能,我校研究组与英国利兹(LEEDS)大学欧洲油研究中心合作,对普通矿物油与加入纳米添加剂的油进行摩擦系数测定。实验结果如下:
试验采用“pin-on-plate” 实验平台,采用的英国壳牌公司购买的矿物油 “XHVI 8.2”空白油样,最后发现加入纳米添加剂(1:300比例)的油摩擦系数平均下降17%,而且长时间试验性能稳定。实验证实了纳米添加剂减摩的效果。
为了进一步验证纳米油添加剂在实际工厂使用的效果,我们选择了纺织工业企业最常使用的减速机试验。
通过实验发现,加入纳米油添加剂后,可以使得工业减速机的摩擦和磨损减小,也就是说反应在负载电流上,出现下降。通过基线比较,可以看出试验添加前后,电流下降6%-12%,按照平均节能8%计算,每小时可节省3度电,每天可节省72度电,一年内一台这样的减速机就可节省26280度电。
我们通过参考纳米摩擦学的研究,对于到达节能减磨的纳米添加剂原理进行初步的探讨。认为在啮合摩擦副表面的油膜中,由于呈完美的圆球形的纳米金刚石颗粒的存在,当临界摩擦产生时,纳米金刚石会以类似“轴承滚珠”的原理变原本的“滑动摩擦”为“滚动摩擦”,摩擦系数大大下降。在降低摩擦和消除磨损的同时,由此带来的摩擦性内耗亦获得有效控制。
其次,油膜中大量纳米金刚石颗粒的存在会显著提升油膜强度(支撑力),使异常极压状态下的油膜仍不至破裂,避免了齿轮表面胶合、磨损、塑性变形、齿轮疲劳和折断等损伤。
篇6
关键词:调研;典型工作任务;职业能力
高职教育培养的是企业所需的技能型人才,满足化工生产一线对人才规格的要求是目前国内基于工作过程的课程体系改革的目的。为此,我们对化工企业人事部门负责人、生产车间负责人、技术人员以及本专业毕业生进行问卷调查和座谈,现场考察企业岗位的工作过程和企业日常管理运行情况。
本文探讨应用化工技术专业岗位职业能力,为基于工作过程的项目化课程体系改革提供依据。
一、调研内容及方法
从用人单位和往届毕业生两方面进行调研,调研企业人才需求状况、就业职业岗位、岗位职业能力、知识和素质的要求。
1.用人单位调研
对化工生产企业进行问卷调研和企业人事部门负责人、车间主任、生产一线技术员访谈,可以准确地把握用人单位对本专业人才知识和能力结构的实际需求。
主要调查内容包括:用人单位今后对本专业人才可能的需求情况;就业工作岗位群情况(1-5年可能的工作岗位);本专业的素质、知识、能力要求;就业岗位群所需的专业技能要求,最需培养的专业能力;岗位工作过程。
2.毕业生调研
着重调研毕业3-5年学生,因为工作3-5年后,他们完全熟悉工作岗位要求,工作中最有帮助的知识、最有用的能力体会强烈;另一方面高职人才培养不仅需要岗位技能,更需要考虑职业的发展。
对毕业生进行问卷调查、访谈或者信函调研。主要调查项目包括:目前从事工作的性质,对目前所从事的工作最有帮助的知识,本专业毕业生最有用的能力。
二、职业岗位与典型工作任务分析
就业工作岗位调查是从两个方面进行的:一方面通过企业问卷以及人事负责人、车间主任访谈,另一方面通过往届毕业生问卷调查。企业问卷以及车间主任访谈是调查毕业生认真工作3-5年可能的工作岗位,问卷调查工作3年以上的往届毕业生目前所从事的工作岗位。两方面的调查情况统计如下图:
两方面的调查基本一致,就业岗位主要以操作岗位(现场操作、中控操作、班组长)为主,部分进入生产管理岗位(生产调度员、工艺员),个别从事产品销售、分析或安全环保等管理岗位。
进一步对车间主任或车间技术人员访谈,从他们自身的职业成长经历了解毕业生职业成长的变迁情况:(1)应用化工(高职)学生刚在化工企业就业,基本是副操作岗,在岗接受师傅培训,学习岗位操作规程,期间不断进行考核,3-5个月可以上现场主操岗,是化工生产的基本力量。(2)在现场主操岗工作1-2年后(对现场的设备、仪表熟悉后),可能进入中控岗。也有可能在副操岗培训后直接进中控岗,但大多数是在主操岗锻炼后进中控岗的。(3)在操作岗位认真工作3-5年,可以成为班组长。在这个岗位上可能工作较长时间,班组长需要进行生产操作,也要进行班组管理,是维持生产重要力量,但仍是操作岗位。(4)班组长熟悉整个车间的生产后,可能为生产调度员、可能成为值班长,若能力较强,可能直接作为工艺员。(5)若学生人际沟通能力强,也有可能在主操后成为化工产品销售工程师,但不是主流,因此,没有作为主要就业岗位考虑。(6)大企业高职学生要成为车间主任(分厂厂长)难度比较大,要经过长期的学习、锻炼;本科生相对容易些,容易成为工艺员,成为考察主要对象。
根据以上调查结果分析,考虑高职教育时间、学生特点,尽管有少数学生进入分析岗位,但考虑化学分析是高职的一个长线专业,因此,我们认为应用化工技术专业毕业生的主要就业岗位应是:生产操作岗(现场操作、中控操作、班组长岗),生产管理岗(生产调度员或值班长、工艺员)。
三、职业岗位对毕业生职业能力要求
职业岗位对毕业生职业能力的要求也通过企业和毕业生两方面进行调研,内容主要是岗位职业能力、职业素质。
对于职业能力两方面的调查统计基本一致:100%认为化工单元设备操作能力很重要;100%认为单元设备常见故障的判断、处理能力很重要;68%左右认为化工单元设备维护能力重要;48%认为化工单元设备选用能力重要;100%认为仪表会读识、电气设备会安全使用很重要,而选用能力不重要;100%认为自动控制操作很重要,而只有20%左右认为自动控制系统原理及组态等重要;100%认为产品分析、新品开发能力一般就行;100%认为识读工艺图能力很重要,65%认为画图能力重要;78%认为物料计算能力重要,30%认为热量计算能力重要,58%左右认为设备工艺计算能力重要,100%认为危险化学品防护能力很重要,65%左右认为安全装置、安全设施选用能力、安全措施的制定、化工三废处理方法的选择能力一般(认为由相应专业做);100%认为发生事故时的应急处理能力很重要;50%认为生产组织能力重要(仅对应届生)。
对于职业素质两方面的调查统计也基本一致:100%认为规范操作、吃苦耐劳、诚实守信、敬业爱岗、团队合作能力很重要;90%左右认为自我学习、提高能力、独立思考能力、与他人交流能力、信息分析、处理能力很重要。
对于计算机能力、英语能力两方面的调查统计不是很一致:95%以上企业要求能熟练地进行文字处理,45%企业要求能进行CAD绘图,而只有20%毕业生认为要能进行CAD绘图;对英语水平的要求,不同的企业显示出较大的差异,但100%以上企业要求能看懂工厂所涉及的专业(仪表、设备、化工原辅材料)英语单词,65%以上企业要求能借助字典较熟练地阅读化工专业文献,外资企业要求毕业生达到江苏省A级或B级及以上水平。
对于职业资格证书,企业看重的是真材实料的能力,如证书与职业能力相一致,则企业职业资格证书认为很重要,若仅是一张证书,企业认为职业资格证书不重要。
四、建议
1.以职业活动为导向,构建基于工作过程的项目化课程体系。以职业岗位由现场操作员至车间工艺员的岗位变迁设置项目课程内容,参照相关的职业资格标准确定教学内容、标准制定考核标准。
2.项目教学中以新手到行家里手的个人职业能力的上升设计任务训练。以职业能力训练为明线、理论知识为暗线,形成相对完整的职业能力,理论知识也需要相对完整,因为本专业更重视心智技能,没有理论基础,难以实现。
3.大班教学中难以实施项目化教学,必须大量引进、聘请行业企业具有丰富实践经验的技术骨干作为专兼职教师。构建“双师型”教师团队平台,通过企业挂职、国内外培训、科研、技术服务等方式,提高在职教师专业实践能力。
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关键词:艺术设计;教学现状;教学效果;实习
实训基地的建设,对高院艺术设计类专业的发展起着重要的作用。艺术设计类专业担负着设计类行业、企业人才的培养使命。而当前高职艺术设计类教育中存在一些问题,实训基地功能没有得以实现,以至于学生有好的创意但不能及时应用到实践中,限制了学生的生产力与创造力,导致就业时出现眼高手低的现象,这就对艺术设计类专业实训基地功能实现提出了更高的要求。
一、艺术设计类专业的教学现状
1.课程打包,生产性实训基地保障教学效果
以石家庄信息工程职业学院广告设计与制作专业为例,课程是打包教学,即课程体系是围绕职业岗位能力确定综合学习项目,再以综合学习项目为中心确定开设的支撑课程,构成了多个课程包。这就要求校内有生产性实训基地保障教学的有序进行。
2.顶岗实习,需多门校外实训基地提供实习岗位
暑假是学生最主要的顶岗实习时间之一,对于艺术设计类学生而言,每个设计公司几乎只能提供1~3个实习岗位,要满足多名学生的实习,就需要有多家校外实训基地。
3.实践类课程,需企业能工巧匠作为第二导师保障技能训练效果
在综合项目,如:海报设计项目、标志设计项目、展示设计项目教学过程中,通常会遇到一些个性的操作问题,针对专任教师在教学研究上投入的精力多而实践经验相对薄弱的现状,需要合作企业及时提供能工巧匠作为第二导师来保障技能训练效果,以保障不与市场脱轨。
二、实训基地建设现状
多年来,我们以校内实训室为基础,以校内生产性实训基地为重点,以校外实习基地为重要补充,构建了全方位的实践教学平台,不断完善和提高了实践条件。
1.“工学一体化”项目室
广告设计与制作专业目前建有多个“工学一体化”广告项目室,内有多媒体教学设备、人手一台高配计算机,专业还配有扫描仪、激光打印机、裁纸刀等设备和工具。可满足专业基础课和专业课程的教学需要。
2.“工作室”制校内生产性实训基地
工作室面向社会承接各项业务,能将理论与实践对接、课堂与基地对接、教学内容与生产任务对接,以生产产品为结果,提供真实的职场训练平台,具有实践教学和生产两大基本功能。能够满足综合类项目的教学需要。
3.“校企合作”式的校外实训基地
依托行业和社会资源,一方面,专业与位于孵化园内的多家设计公司等签订了校外实习基地协议,它们就设在院内,便于开展“前工作室后项目室”模式的工学结合,是专业独具优势的校外实习基地。另一方面,还与多家校外公司开展合作,建立了稳定的校外实习基地,确保学生顶岗实习一人一岗。
三、实训基地功能实现的途径
在现有实训基地的基础上,如何能够充分发挥实训基地的作用,主要从以下几个方面探索。
1.制定相关制度,实现校企共赢
随着校企合作的发展,我们发展企业的热情不是不能保持高涨,学校设想得很好,实施起来却很难,针对这样的现状,制定相关的制度来保障是非常必要的。在广告设计与制作专业教学实践的过程中,我们探索制定了入驻校内孵化园企业的“合作企业管理办法”来调动企业的积极性,如:办法中明确规定“合作企业要参与教学,作为入驻企业年终考核的依据”,制定了“校内生产性实训基地教学管理制度”,制定中提到工作人员要带学生做项目。
2.生产性实训基地要做到七大合一
生产性实训基地是专业得以发展的最重要的实践场所,要满足经营场所与实训场所合一,学生与员工合一,教师与师傅合一、教学内容与工作项目合一,教学工具与生产工具合一,教学与科研合一、教书育人与业务经营合一。
3.培养教师实践动手能力
在实训基地功能实现研究过程中,教师更清晰地看到了教学对于企业教师的依赖,技术上的缺陷使教师迫切要求提高业务能力,因此,教师积极到企业利用实习时间,主动向企业师傅学习,有针对性地取长补短。
4.优化教学资源库
实训基地面向社会承接各项业务,可直接为教学提供各种真实项目,让学生与设计师同步设计,既可以激发学生的商业意识,提高学生的竞争力,又能为同一项目提供多套方案,对于生产性实训基地的发展起到良性促进作用。而大批的设计方案、素材、企业真实项目为丰富与优化教学资源库起到了重要保障。
石家庄信息工程职业学院广告设计与制作专业将进一步在实训基地建设及功能实现上寻求途径,在改革的过程中不断回头看、往前瞻。通过校企合作长效机制的不断完善,更大地发挥实训基地的作用,促进高职艺术设计类专业健康发展。
参考文献:
[1]常云.高等职业教育实训基地教学资源优化配置研究[J]. 陕西师范大学,2012(5).
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[3]李国妍.天津滨海职业学院物流实训基地建设的研究[J].天津大学,2012(5).
作者简介:
张 静:女,1982年生,硕士,石家庄信息工程职业学院,讲师,主要研究方向为计算机技术与广告设计。
李素芳:女,1978年生,硕士,石家庄信息工程职业学院,讲师,主要研究方向为艺术设计。
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关键词:林业工程类专业;人才培养质量评价;研究现状;难题
项目基金:本论文为国家林业局林业软科学项目“林业技术技能人才培养质量评价研究(编号2014-R06)”子课题“林业工程类专业技术技能人才培养质量评价研究”阶段性研究成果。
G642
根据《普通高等学校高等职业教育专科(专业)目录(2015年)》专业设置的要求,林业工程类专业特指木材加工技术(含人造板自动化生产技术方向)、木工设备应用技术、森林防火指挥与通讯、林业信息技术与管理等4个专业。目前国内开设木材加工技术的高职院校有9所,在校生约1200人,企业人才需求约50000人/年;开设木工设备应用技术专业高职院校有1所,开设森林防火指挥与通讯、林业信息技术与管理专业高职院校有3所,此3个专业在校生较少,市场人才缺口较少。高职林业工程类专业的主要特点即行业工作环境相对艰苦,主要从事设备操作、设计、制造、管理、销售等工作,需要学生具有较高的职业素养。
一、林业工程类专业技术技能人才培养质量评价研究现状
21世纪是知识经济时代,对高素质人才的需求更是多层次、全方位的。从社会经济和科学技术发展的基本趋势以及对就业人群的质量标准看,人才的素质问题越来越成为整个社会关注的焦点。针对高职高专林业工程类专业技术技能人才的培养质量进行评价是专业内涵建设的需要,有助于明确专业人才培养的发展目标,提高人才培养的针对性和实用性,因此,建立行之有效的林业工程类专业技术技能人才培养质量评估体系是刻不容缓的。
1.国内研究现状
以林业工程类专业木材加工技术专业为例,在人才培养质量评价研究方面还处于真空状态,还未构建和制定科学、公认的人才质量评价体系和标准,方法、途径、体制与机制等缺乏。企业在转型升级过程中,高素质技术技能人才匮乏,需求旺盛,但毕业学生基本不能立马上岗,未能表现出其明显优势。提高人才培养质量和标准成为职业教育发展新阶段,探索与建立专业技术技能人才培养质量评价体系,是贯彻落实教育规划纲要迫切之需。技术技能人才培养质量评价研究刻不容缓。
开设有相关林业工程类专业的院校主要进行了人才培养模式、教育教学改革及专业建设等方面研究较多。在国内,众多的研究都还停留在探索阶段,侧重人才培养质量评价结果的管理作用与导向功能,至于结构、内涵、评价指标体系构建及实施等重要问题研究较少。传统的职业院校人才评价体系主要以卷面考试作为考察学生掌握知识的标准,这种方式单一、缺乏科学性。为了更好地促进技能人才培养,国内学者提出了构建以“职业能力”为重点、以“学生发展档案”为载体的综合评价体系;以项目为主导的“多样化评价”体系;工学结合人才培养质量评价体系;第三方人才培养质量评价体系;以能力或决策为导向的人才培养质量评价体系等理论。
2.国外研究现状
在国外,对于技能人才培养质量评价研究已经形成相对成熟的评价体系,各个国家根据实际情况,形成独有的体系。德国采用“双元制”教育制度,即学校教育和企业在职培训相结合;英国主要采用“三明治体系”及BTEC模式考核评价制度,由培训企业协会和培训机构紧密合作,提供就业支持和各种教育培训;澳大利亚的AQF国家资格体系发挥着重要作用;韩国采用专科教育和技能竞赛培养高技能人才;加拿大采用以能力为基础的教育(CBE)模式和认证制度;以及国际上比较完善的人才培养质量评价体系――柯氏四级评估模型的理论构架等研究。
二、林业工程类专业技术技能人才培养质量评价研究的难题
针对高等职业院校技术技能人才培养质量的内涵研究已经取得了较大进展,但理论无论多么完美,它最终归宿还是实践。评价林业工程类专业技术技能人才培养质量到底需要哪些指标、各指标的权重如何、针对个性化的人才培养质量应如何评价等问题,只有通过深入的调查,才能获得可靠的数据,通过分析数据才能发现其特点,找出适合目前条件下的人才培养质量评价体系。因此,人才培养质量评价指标的确立和评价体系的构建是研究的重点与难点。
1.人才培养质量评价指标的确立问题
林业工程类专业技术技能人才培养质量评价指标的确立方式可采用具有全程性、过程性和反馈性等显著特点的CIPP模型分析法,即全称决策导向型评价模型。CIPP模型是美国教育评价家斯塔弗尔比姆提出的,包括背景评价、输入评价、过程评价、成果评价四个方面,这四种评价可为决策的不同方面提供信息。
设立合理的评价一级指标和二级指标是专业人才培养质量评价的关键所在。但是我们发现,一些指标如“校企合作开发教材使用情况、学生实践课程比例、双证书获得率”等指标是可以量化评价的,而有些指标如“学生的职业素养与能力” 想要量化评价是很困难的,评价过程中的许多现象还会受到多种因素影响的,因此,如何定性评价与定量评价相结合,是目前评价过程中的一个难题。
2.人才培养质量评价体系的构建问题
林业工程类专业技术技能人才培养质量评价是复杂的综合性问题,确定评价体系的内容原则应基于实践调研与文献检索的基础。实践调研主要以问卷调查为主,调研问卷应针对职教专家、专业教师、企业代表、行业协会、学生、家长等进行分别设计。同时要对问卷的信度和效度进行分析。问卷的“信度”即可靠性,指采用同样的方法对同一对象重复测量时所得结果的一致性程度;“效度”即有效性,指测量工具或手段能够准确测出所需测量的事物的程度。问卷设计要保证信度的一致性和效度的显著性。
评价指标体系中每个指标对于评价目标的意义和重要程度都是不一样的,因此 ,在进行评价时 ,对每个指标赋予的权重也应该是不一样的。因此,亟需建立一套相对合理的林业工程类专业技术技能人才培养质量评价指标体系,用客观评价方法来分析指标间的相关性和各指标的权重,形成一套数据采集方便、指标权重分配合理、可操作性强的高职院校人才培养质量评价指标体系。
三、小结
在我国高等职业教育发展的过程中,存在着许多亟待研究和解决的问题。高等职业教育林业工程类专业同其他专业同样也遇到一些发展的瓶颈和亟待解决的难题。针对林业工程类专业技术技能人才培养质量评价的研究才刚刚起步,只有解决人才培养质量评价指标的确立和评价体系的构建问题,才能实现林业工程类专业技术技能人才培养质量的合理有效评价。
参考文献:
篇9
关键词:音频控制技术;物理农业;植物声频技术;音乐
中图分类号:F303.2 文献标识码:A DOI 编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2017.01.009
Abstract: In this paper, the origin and development of audio frequency were introduced. It was summarized that influence of audio frequency on crops included promoting crop growth, increasing the yield, improving quality, improving the ability of pest resistance, and reducing fertilizer and pesticides application. This paper discussed the mechanism of audio frequency effects on the plants, including the regulation of growth hormone, stimulation of cell division, promotion of the photosynthesis, transcription of inducible genes in plants, change of the redox balance and antioxidant ability.
Key words: audio frequency control technology; physical agriculture; plant acoustic frequency technology (PAFT); music
自改革_放以来,我国农业科技发展逐年加快,并呈现出多元化特征,与此同时出现了环境污染、生态退化等问题。在农业发展过程中,化学农药很好地促进了农作物产量的提高,然而在农药和化肥过量使用的同时也降低了农作物的品质,危害到了人类的健康并且造成了环境污染,进而阻碍了农业的可持续发展。目前,为了缓解环境污染、保障农业可持续发展趋势,我国农业正逐渐向生态农业过渡。生态农业需要遵循生态学和经济学两方面的原理,将传统农业中的有效经验、科技成果以及管理手段进行综合运用,从而建立现代化高效农业。它的核心目标是协调资源利用与保护、经济发展与环境之间的矛盾,有效地统一经济、生态、社会三大效益。而物理农业在很大程度上能有利于生态环境的保护,是实现我国农业转型至生态农业的重要途径之一。物理农业是以水、光、电、热、声、磁、核等物理学原理为基础的综合集成农业,它是一门通过使用能影响农作物的特定技术方法,进而达到增产、优质、防病虫害等目的的新兴农业生产技术[1-2]。在实现物理农业生产的过程中,音频控制技术逐渐被重视,成为音频技术与农业科学的契合点。
1 音频控制技术在生态农业中的应用和发展
音频控制技术作为一种特殊的音频技术手段,对农业生产中的动植物能产生一定的影响,这种功能性逐渐受到农业生产及研究者们的重视。对于动物而言,已经有实例表明音频在畜牧业中的作用,例如让奶牛适度地听舒缓的音乐,能够促进奶牛的内分泌,使其对食物的摄取量增加,这样就会多产奶。在日本、英国等国家,已有科学家做过这方面的实验,证明是有效果的。土耳其的养鸡业者通过饲养经验得出母鸡听忧伤音乐(如莒塞斯的歌曲)产蛋多、品质上乘,深受消费者欢迎。对于植物而言,近年来,越来越多的研究者从事了植物受音频的响应效应(包括其形态及生理特征等)研究,并制作了相关的植物声频发生器用于农业大田的操作,其结果呈现出多种农作物在音频控制技术的作用下,产量、品质均会受到不同程度的影响[1,3]。
1.1 植物声频控制技术的应用和发展
植物声频控制技术在物理农业生产中的使用是最近几年发展起来的一项新技术。它的基本原理是将特定频率的声波施于植物,使其与植物自身的发声频率相匹配,从而相互发生谐振,使植物光合作用效率得以提高,细胞分裂加速,对营养物质的吸收、传输及转化能力增强,促进植物的生长发育,最终达到增产、优质和抗病等目的[4-5],在这个过程中可以最大限度地减少化肥和农药用量。音频对植物生长具有一定的作用,一般来说,声音尖脆,振动频率很快,刺激的效果就较好。例如,国外有研究者采用了高频率的超声波(每秒钟振动大约在2万次以上)用来刺激马铃薯、甘蓝等蔬菜类,麦类,水果以及树木等,全部都获得了明显的增产效果。但是植物对超声波的接受并不是越多越好的。实践证明少量的超声波能促进细胞的分裂;中量的超声波可以抑制细胞的分裂;大量的超声波则会引起细胞的死亡。关于音频控制技术影响植物生长的研究,最早发生在法国,有报道发现利用音频技术处理可以提高大麦的发芽率;随后,在美国的Dan.Carlson公司采用Sonic Bloom技术来处理农作物,其核心技术就是利用高频(4~6 kHz)的声波[6]。
在我国较早研究植物声频技术的研究人员侯天侦,在声屏蔽室的抗震台上利用多年研制出的N激光多普勒测振仪测定了植物自身的发声频率,并做出了相应的频谱分析,初步探索了植物自身发声频率与环境因子的变化规律。在这些研究基础上,他研制开发了不同型号的植物声频发生器,在北京、新疆、山东、山西、江苏、天津、辽宁等地,在小麦、玉米、棉花、番茄、黄瓜、芹菜、豇豆、甜椒、食用菌、草莓、向日葵等30余种大田农作物和果树上进行示范试验,均取得了较好的增产效果[7-9]。此外,姜仕仁等[10-11]通过音乐与虫鸣混合研制的植物声频发生器对多种蔬菜(如萝卜、白菜、青菜、芥菜、苋菜、黄豆、茄子、番茄、黄瓜等)起到了良好的增产作用。植物声频控制技术是一项较新的技术,其发展时间较短,目前仍然存在许多不稳定的因素(如温度、光照、湿度等)的影响,其技术开发和设备的优化仍有进一步研究的价值和上升空间。
1.2 不同类型音乐对植物生长的影响
相关报道研究表明不同类型的音乐对植物生长也存在着不同的影响,例如日本的先拓公司采用雅乐来处理蔬菜[6],而法国和俄罗斯等有报道采用古典音乐(莫扎特和贝多芬的音乐)处理番茄和甜菜均能增产[3]。有些音乐会阻碍植物的生长,而有些音乐则会促进植物的生长[12]。同一种音乐若对植物的生长具有促进作用,当其所处的环境、播放方式发生改变,其影响也会不同。植物声频控制技术正是基于这种原理而发展起来的,相关研究表明,利用这种播放不同类型音乐的音频控制技术能显著提高种子发芽率、提早开花结实、增强抗病性能、延长储藏时间、加快后熟程度等,最终达到增加作物产量、提高营养品质的目的[13]。科学家们认为,音乐是一定频率的声波振动,能对细胞产生共振,原来处于静止休眠状态的分子就会和谐地运动起来,促进植物细胞的活化。实验证明,植物伴随音乐生长,叶绿素和根系会增多。不过也有例外的情况,例如给矮牵牛花听重金属音乐,其叶子会下垂,4周后就会枯死。某些植物例如红甜菜对音乐就没有任何反应。不同风格的音乐对植物能产生不同的影响,其中优美、轻柔的旋律可以影响作物的新陈代谢,从而促进作物生长。科学家通过播放音乐影响植物的生长,培育出2.5 kg重的萝卜、足球大小的甘薯、洗脸盆一样的蘑菇;给番茄“戴上耳机”,让番茄每天听3 h的音乐,最后番茄猛长至2 kg多重。何金明等[13]采用不同类型的音乐(纯音乐、摇滚乐、管弦乐)处理迷迭香之后,迷迭香植株普遍生长更旺盛,并且不同的音乐对迷迭香中的精油含量及组分影响不同。
音乐能促进植物生长是主要由于声波的刺激。植物的叶片表面分布了很多气孔,通过这些气孔植物能与外界环境进行气体交换以及水分蒸发。音乐在环境中播放的过程中,能经过空气的传播产生有节奏的声波,这种振动能够刺激植物叶片表面的气孔,可以增大气孔的开放度。而当气孔增大之后,相对增加植物吸收光合作用原料(二氧化碳)的量,使得光合作用变得更加活跃,从而使合成的有机物质不断增加;与此同时,植物的呼吸作用也增强了,这样就为植物的生长提供了更多的能量,植物就显得更加生机勃勃了。
2 音频控制技术对植物影响的机制研究及进展
近年来,音频控制技术逐渐被施加到植物的生理生长过程中,例如,种子发芽、愈伤组织的生长、内源激素、光合作用以及基因的转录。有关人员研究显示植物的自发声频率一般在50~120 Hz。此外,植物还可以吸收外部特定的声音频率产生共振。目前,声波对植物作用的机制尚未明晰,但已有一些研究对此方面进行了探索和讨论。
经过音频控制技术产生的声波刺激后,植物体内会发生一些变化,例如生长激素多胺类化合物(PAS)和吲哚乙酸(IAA)的含量增加,而这些生长调节物质直接调控着植物生长发育过程中各器官细胞的分裂,影响着维管束、叶片、花芽、器官等的形成。声波对植物蛋白结构也存在一定的影响。例如在烟草细胞的质膜蛋白结构与声压和频率有密切的关系。在频率为0.4 kHz和声压级为90 dB时,声波增加了α-螺旋,减少了β-转角,明显改变了膜蛋白结构。声波可以促进植物细胞的代谢。研究显示,频率为1 kHz且声压级为100 dB的声音刺激可促进细胞质内可溶性糖和蛋白质含量的增加,这表明药用植物(如药菊)的愈伤组织可在声波的刺激下有较高的代谢水平和旺盛的细胞分裂状态。声波刺激能改变植物内的氧化还原状况,如提高超氧化歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物同工酶(POD)等保护蛋白的活性,减少带负电的超氧离子(O2-)与过氧化氢(H2O2)等活性氧化物对细胞的伤害,从而增强植物的抗氧化、抗逆境和抗病毒等性能[14]。
此外,音频控制技术产生的声波还能促进植物叶片气孔开放,从而使该植物吸收更多的喷肥和露水,同时,这种音频技术还可以有效地使除草剂进入植物。若使用音频处理成熟的杂草,可以使喷涂除草剂和杀菌剂的量减少50%,可见音频控制技术的合理使用能减少农作物生长过程中化肥和农药的施用。
音频控制技术仍然面临着很多需要改进的问题。首先,音频控制技术对动物和人群(尤其是对于大田农场和温室里劳动的人们)易产生噪声污染。因此,为了解决这个问题,在大农场里声频的播放应短于清晨5:00―9:00,播放面积尽量超过2 hm2。然而,这种噪声可能对一些植物有益。如国外专家发现,因为红嘴蜂鸟更容易在嘈杂的地方筑巢,在天然气井区域95 dB左右的噪声可直接提高蜂鸟授粉,对松树生产松子有益。其次,该技术在频率和处理时间上目前还存在许多争议。此外,环境因素和声波之间的相互作用γ恐种参锷长的影响不同,植物对声音频率的响应亦不同。因此,未来工作应设置在一个完全的环境控制系统(空气温度、相对湿度、二氧化碳、光照、水、土壤和营养等因素),以避免任何其他环境因素的影响。同时,利用在声波的叶面喷施营养液处理能取得较好的效果。因此,一些应用研究需要在野外进行大规模的实验,量化声波对植物的影响和发现一些促进经济效益的凭证,健全该技术优势。
人口的增加、环境的恶化使利用新的绿色技术生产粮食的可能性增加。音频控制技术可以提高农作物免疫系统,降低化肥和除草剂的使用。之前的研究已经表明,音频的频率、声压级和曝光时间不同对植物生长的影响也不同;声波能刺激植物的生长、加速愈伤组织和细胞的合成代谢、提高蛋白质的二级结构质膜的流动性。音频控制技术在农业生产方面的应用主要表现在:(1)声波刺激植物光合作用效率明显增加,刺激内源激素增多。因此,音频控制技术能促进植物生长,增加生产和提高产量质量。(2)声波能刺激叶片气孔开放,增加其对养分的吸收,同时也有利于除草剂有效进入植物,减少其使用量。因此,音频控制技术产生的声波能减少对化肥和农药的需求,以及减少植物疾病和改善植物的免疫系统。
3 结论及展望
到目前为止的研究结果表明,不同的植物在不同的生长阶段对声波刺激有不同的反应,但其机制目前尚不明晰,因此,需要进一步的研究和确认这些结果。通过音频控制技术,激发一些植物的生长,而不需要的植物(例如杂草)可以受到抑制,这是由植物电磁波引起的,在这种情况下,声波脉冲频率的设定对植物活力的影响进入到分子水平。此外,声音如何影响细胞周期,从而影响植物的生长机制需要进一步的研究和比较以及科学的理解。音频控制技术这项物理农业技术还需进一步发展成为实用性技术,并与其他学科和技术相结合,整合为对提高农业生产效益、减少环境污染的综合技术。
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篇10
2015年12月,微软亚洲研究院首席研究员刘铁岩博士去蒙特利尔参加了NIPS年会(Annual Conference on Neural Information Processing Systems),这是人工智能领域的顶级学术会议。但与会期间,他印象最深的不是同行的专业进展,而是一位科学家告诉台下的与会者,早些年,他的博士生根本找不到工作,今年却被一抢而空。
这也是中国正在发生的故事。从硅谷到北京,人工智能都是热浪滚滚。这个在上世纪50年代和80年代掀起过两次的技术,现在似乎真的到了产业化的临界点。互联网时代的思想家和预言家凯文·凯利宣称,人工智能是下一个20年里颠覆人类社会的技术,它的力量堪比电与互联网。
人工智能(Artificial Intelligence),缩写为AI。它是研究开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。该领域的研究包括机器人(26.660, 0.12, 0.45%)、语音识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
人工智能快速进入大众视野,源于今年3月谷歌围棋人工智能程序AlphaGo战胜世界冠军李世石。人机围棋对弈只是普及人工智能的一个秀。它的背后是规模千亿级的人工智能产业市场。BBC预测,2020年全球人工智能市场规模将达1190亿元人民币。
目前看,这一数据远比不上2015年中国移动互联网的产业规模。但人工智能的意义不仅于此,人工智能技术的发展,还将带动云服务、大数据分析、移动互联网和物联网产业的升级迭代。它甚至将超越移动互联网,全面改变人类的生活和工作方式。
离人工智能最近的IT互联网公司敏锐嗅到了这一机遇。从2011年开始,包括深度学习算法、计算资源和大数据产业的成熟令人工智能技术实现飞跃,包括微软、IBM、谷歌、Facebook、BAT在内的国内外企业都开始深度布局人工智能,试图把握风口,成为下一个产业变革的巨擘。
已布局人工智能的IT和互联网巨头们,最有资格成为这一轮革命的获益者。但这终究是一个漫长的耐力游戏,除了技术布局,产业布局和战略视野也是决定成败的关键因素,短视者将随时出局。
BAT保守布局
中国的所有行业中,以BAT为代表的互联网行业在人工智能研究和商业化探索方面走得最早,也看得最远。其中,技术起家的百度走在最前端。
2012年10月,百度董事长兼首席执行官李彦宏参加了内部的一个基于深度学习的语音识别产品研究会。当时该产品的主导者余凯回忆,那是李彦宏第一次知道深度学习,他非常吃惊,并给全公司写信,让所有产品经理都要了解人工智能技术的发展。
当年12月,李彦宏开始和余凯讨论成立深度学习研究院的可行性。次年7月,这个研究院成立,李彦宏任院长,余凯为常务副院长。这是中国公司里的第一个人工智能研究院。
李彦宏很快将相关技术投入到搜索的核心业务中。2014年的百度内部统计数据显示,深度学习技术的应用,让百度和竞争对手的Diff(different,内部叫Diff)指标提升了若干倍。
但人工智能的科研,尤其是基础科学研究,是一个冗长寂寞的过程。此后,迫于财务数据和竞争压力,百度的决策者们更加注重眼前的布局和资源。
“到了后期,太长远项目,或是比较创新的项目,百度总部确实不太支持了。百度i站的项目、百度快搜这样的项目没了。”一位不愿具名的前百度人工智能研究岗位人士评价。一位现任百度相关人士对《财经》记者表示,百度前些年确实剔除了不少经过验证没有商业化前景的分支项目,但最近两三年,百度明显加大了在人工智能上的投入,包括无人驾驶汽车等长期项目。
6月8日,在2016百度联盟峰会上,李彦宏将百度无人驾驶汽车称作“一台带轮子的电脑”。他现场播放了百度无人车路测的实况录像,百度无人车已经可以像正常车辆一样加速、并线、超车,他同时表示,三五年之内,无人驾驶一定可以成为现实。
从整体来看,百度仍是BAT三家中首先完成有关人工智能技术体系整合的公司。目前,百度研究院、百度大数据、百度语音和百度图像等技术都已归入人工智能技术体系。李彦宏多次向外界强调,百度未来的发展将严重地依赖人工智能。
IBM研究院一位人工智能专家告诉《财经》记者,百度是被他们列入竞争列表的唯一中国公司。
硅谷尤其关心“百度大脑”的进展。百度大脑是百度在人工智能领域的核心。百度此前的诸多人工智能产品,如无人驾驶、智能搜索等,都是基于百度大脑的能力。
百度高级副总裁、自动驾驶事业部总经理王劲称,百度大脑已具备视、听、说和预测、规划决策以及行动控制的能力。在数据方面,百度有万亿级的网页、移动和行为数据可供分析。在深度学习方面,百度的万亿参数排在世界第一。
2015年,百度的研发投入超过100亿元。占百度2015年总营收663.82亿元的15%。
百度正在计划将百度大脑在金融、汽车、医疗等领域商业化。李彦宏称,人工智能的“井喷式”创新,将推动互联网进入第三幕,并将重构传统产业。比如“人工智能+金融”,可以快速地实现征信升级,实现“秒放”贷款。
阿里巴巴和腾讯的布局则更加克制。或者说,它们更代表中国公司的普遍做法,从业务驱动开始,逐渐加大档位。
阿里从2011年开始布局互联网医疗,投资收购和战略合作的公司数以百计。围绕医院、医保、医药做了大量布局。最新的统计数据显示,全国已经有超过400家大中型医院加入阿里的“未来医院”计划,覆盖全国90%省份。阿里云人工智能首席科学家闵万里博士告诉《财经》记者,阿里在健康医疗领域的布局快慢,取决于阿里在人工智能领域的技术突破。
阿里的设想是,未来,在阿里遍布全国边远山村的医院医疗点里,病患足不出户,只需拍一张CT,通过远程技术来完成专家级的诊疗过程。这种诊疗,依赖的就是基于阿里云的人工智能医疗系统。随着学习数据的不断增加,机器会变得越来越聪明,最终成为一个“永不退休的医学专家”。
多位接受《财经》记者采访的专家评价,阿里这个技术并不复杂,医疗诊断是基于经验的专家型劳动,是机器擅长的经验学习,三年内该技术便可成熟。
闵万里告诉《财经》记者,要实现这个目标,除了技术平台,还需要整个医疗体系的打通,需要政府和社会共同推动设备和资源的开放。一旦打通,聚合在一个人工智能服务平台之上,就将衍生出更多的应用服务场景,从而实现“商业和技术互为驱动”。
阿里是目前中国所有公司里,数据生态最完善、最健全的公司。iPIN创始人兼CEO杨洋认为,阿里的MaxComputer数据通道,是非常健康的数据大动脉,可以将阿里的所有数据资源非常高效地结合在一起。
此外,阿里云也是目前世界上最接近AWS(亚马逊云服务)的云计算平台。数据生态体系是做人工智能的重要基础。因此,在这场有关未来的布局中,阿里云的主导地位清晰。
阿里的人工智能研究分散在其各个业务分支之中,有待整合。闵万里说,阿里希望在算法能力上有所突破,这需要一个集中的技术机构来整合阿里的所有相关技术资源。
腾讯和阿里的情况类似。腾讯在人工智能上的布局,以IM和SNS业务为基础。例如语音识别主要是在微信部门、图片识别主要是在QQ,支付和金融业务方面植入了人脸识别,搜索部门则关注自然语言识别。
其中一些技术已在腾讯内部实现产品化。SNG(社交网络事业群)的优图团队聚焦图象识别领域,推出了黄图识别功能,并为腾讯内部产品如图片优化工具“天天P图”提供技术支持。WXG(微信事业群)则人机互动领域的拓展,也对图像和语音识别进行了原发。WXG推出了智能机器人“小微”,用户可以用自然语言与之沟通,解决此前语音助手智能机械应答的短板。对于未来,工程师希望“小微”成为一种“连接器”——与微信支付串联起来,接入微信公众号以及钱包内的各种生活服务,打造完整的微信内O2O闭环生态体系。
腾讯高级副总裁姚星在接受《财经》记者采访时表示,腾讯越来越重视在人工智能领域的技术开发,这包括两个路径:一是整合腾讯自身的技术资源,形成体系和重点;二是加快对优秀公司的收购和合作步伐。
腾讯参与了多个人工智能项目的早期投资。腾讯投资并购部一直在为公司寻找需要的标的,服务于腾讯的整体战略。腾讯日前与硅谷风投机构Felicis Ventures领头了人工智能创业公司Diffbot 1000万美元的A轮。这家公司通过人工智能技术,让“机器”抓取网页关键内容,并输出软件可以直接识别的结构化数据。
BAT的人工智能技术研发从第一天开始就是商业需求驱动的,他们从业务入手,收购甚至模仿别人的东西,这种做法避免了漫无目的研究和不必要的失败,但也无法保证在下一轮的人工智能平台大战中胜出。
今年,阿里和腾讯均有组建人工智能研究院的想法。姚星对《财经》记者说,很快,腾讯人工智能研究院就会成立。
国际巨头深入无人区
如果说BAT的人工智能布局处于对标和追赶的状态,那么以IBM、微软、谷歌、Facebook为代表的美国巨头公司已经开始深入科技无人区。
这些公司技术和业务各有所长,面向的用户也不同,但它们的目标一致:把人工智能机器做大、做强、再做没。
IBM和微软可能没有谷歌、Facebook看起来那么酷,但在人工智能领域有深厚的技术底蕴,IBM甚至已经开始用人工智能赚钱。
IBM人工智能研究可以追溯到1997年“深蓝”战胜当时的国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。2011年,代表着IBM在认知计算领域最先进技术的Watson在一个电视节目中一战成名,被认为是人工智能历史上的一个里程碑。
今天可以代表IBM在人工智能领域最高技术水平的,是不断进化中的Watson系统,和已经可以量产的人脑模拟芯片SyNAPSE(超大规模神经突触计算机芯片)。
Watson是一台超级计算机,最初由90台IBM的Power 7服务器并行组成。和Google、微软的人工智能相比,它从硬件芯片构架就开始模拟人类神经元,基于IBM的“DeepQA”技术开发。2014年1月初,IBM宣布组建“Watson Group”,旨在进一步开发、商用和增强“Watson”及其他认知技术,此外还投入10亿美元用于其他相关项目。
Watson已经开始为IBM赚钱了。法国农业信贷银行预测,Watson系统创造的收入将在2018年占IBM总收入的12%以上。Watson已经被部署在IBM去年收购的云计算基础设施业务Softlayer上,成为IBM与亚马逊、谷歌、微软等大型科技公司在云计算领域展开竞争的武器。
另一个代表性产品是IBM在2014年的人脑模拟芯片SyNAPSE。该芯片能够模仿人脑的运作模式、低功耗,在认知计算方面要远胜传统计算架构。和其他芯片公司的纸上规划不同,这款芯片已达到量产要求。
IBM将其技术和商业实力总结为“认知计算体系”。IBM大中华区副总裁、战略部总经理郭继军向《财经》记者表示,IBM推动认知计算体系,目标是把IBM在人工智能、大数据、深度学习、模式识别等所有领域里所做的积累应用到各个行业中去,帮助各行各业客户提升效率,解决他们所面临的现实挑战。
微软人工智能技术的研究已超25年。1991年微软成立研究院,最早的五个研究组,研究方向分别是人机交互、自然语言处理和机器学习、语音识别和语音合成、计算机视觉。这些恰恰是今天人工智能的几个最重要的分支。
微软的人工智能研究方向要宽泛很多,微软研究院拥有超过1000位科学家,在包括深度学习的多个领域的技术布局处于世界顶端。
微软最新的深度学习系统在2015年ImageNet计算机视觉识别挑战赛中,将计算机视觉系统错误率降低至3.57%,相比于人眼辨识的5.1%,这是人工智能首次在识别图像的错误率上超越人类水平。这些机器由微软的Azure云服务提供支持。
微软不仅将人工智能技术应用于如Windows、Azure等核心业务中,还构建开放的平台,将多年的技术积累开放给产业界,它的目标是打造一个人工智能生态圈。
它在无人区走得最远,在现实商业世界中隐蔽得最深。
和前辈相比,年轻的谷歌在人工智能领域做的事情更让外界看得懂,也更兴奋。谷歌一方面不知疲倦地做底层人工智能技术的积累,研发更加高级的深度学习算法,增强图形识别和语音识别能力。另一方面亲力亲为布局了包括智能家居、自动驾驶、机器人(2013年收购了8家机器人公司)等领域,前者为后者带来基础技术支撑,后者为前者提供数据和反馈。
值得一提的是,谷歌在无人驾驶汽车领域的技术积累,已经远远超过传统汽车厂商和其他互联网公司。
更加年轻的Facebook,将人工智能视为未来的三大方向之一。Facebook天然拥有全球范围内的海量社交数据,但在基础科学的研究上依然不遗余力。2013年,Facebook在加州成立了Facebook AI Research (FAIR)。卡耐基梅隆大学机器人系博士、Facebook人工智能组研究员田渊栋称,FAIR的研究方向自由宽松,研究所需的计算资源(如GPU)相对丰富,同时也没有近期的产品压力,可以着眼长远做困难和本质的研究。他称,这样的学术氛围在各大公司是极其少见的。
如果说前述几大巨头都是从人工智能技术出发,结合云计算赋予技术更多势能,那么亚马逊的路径正好相反。亚马逊是全球第一大云服务提供商,它的云服务收入超过微软、IBM、谷歌、Salesforce等所有对手的总和。但亚马逊目前的人工智能技术,多数集中在提升购物体验的深度学习领域。
人工智能技术有两大要素:核心技术平台和数据循环。只拥有技术是不够的,需要业务和数据结合,才能打造好的技术。对循环数据的获取,巨头们也都不遗余力。
以最热衷开源的微软为例,去年,微软了“牛津计划”(现更名为“微软认知服务”),这是一个基于微软云平台的智能API(应用程序编程接口),涵盖了五大方向的人工智能技术,包括了计算机视觉、语音、语言、知识、搜索五大类API。去年夏天火爆的How-Old.net,就是借助该平台快速开发出来的一款应用,一共只有20多行代码。
类似的工具包微软还有很多,例如深度学习工具包(CNTK)和微软亚洲研究院主导的微软分布式机器学习工具包(DMTK)等。
这些对于创业公司和中小企业来说相当实用。他们不用从底层技术一点点学,在小集群上或者是云服务上就可以直接调用。
对于巨头来说,算法已经不再是竞争的障碍,数据和用户习惯才是山头。大量的初创企业会采用开源做很多垂直领域的业务,其中包括海量试错和验证,最终也会反馈回开源,而这正是巨头们所期望的。
做B2B生意的IBM对数据的专业度要求更高,无法仅依赖搜索引擎和大量应用的交互来训练Watson系统,因此通过深度合作和并购来获取专业数据。
以医疗领域为例,IBM和多家世界级顶尖医院合作,向医院部署Watson的智能系统,通过分析这些医院的病历、专家的治疗经验、现有的学术研究等,帮助它们制定、观察和调整癌症患者的治疗方案。在这一过程中,Watson也就有了这一领域的数据积累。
2015年4月,IBM收购了Explorys,它是一家可以查看5000万份美国患者病历的分析公司。类似的收购IBM还有不少,并且出手相当大方。
Watson已经可支持针对乳癌、肺癌和结肠直肠癌、皮肤癌等癌症的初期诊断。在皮肤癌领域,在一项对3000幅皮肤镜检查图像的研究中,Watson识别皮肤癌的准确率高达95%以上。而人类识别皮肤癌的准确率只有84%。
国内的一位人工智能业者调侃,国际巨头在人工智能领域真正有价值的是它们的那些你看不见的、没开源的、国际会议上含含糊糊一笔带过的技术。“那些才是可以颠覆未来的弹药。”
填补断层
人工智能的产业结构可以分为三层:应用层、技术层和基础层。应用层聚焦在人工智能和各行业各领域的结合;技术层是算法、模型和技术开发;基础层则是计算能力和数据资源。
BAT擅长第一层。BAT手中,天然握有全球最大的数据资源。但在第二层和第三层严重断层。中国在人工智能领域的科研水平停留在工程数学、物理算法等工程科学的创新层面,基础理论研究领域的人才和资源很少。
多位接受《财经》记者采访的中外业者认为,BAT的优势在于海量数据,和国际巨头的核心差距在技术。
腾讯高级副总裁姚星告诉《财经》记者,今年初,他和腾讯的投资并购部达成了一个共识,开始大量考察美国的机器学习平台类创业公司。一则中国这类技术公司不多;二则收购这种公司可以快速补足腾讯在算法领域的不足。
姚星向《财经》记者分析,同样提供10万个样本给机器,优秀的算法平台可能只需要几个小时,速度慢的可能需要几天时间。
对于海外收购,搜狗公司CEO王小川则更加直白:“国内适合收购的标的公司很少,因为根是断的,(技术和基础研究)源头在国外,要到国外看。”
在快速迭代的互联网世界里,即便是互联网巨头,单打独斗练独门秘籍也会错失良机。最佳方式,就是拥有数据和拥有技术的公司,通过各种结盟方式形成优势互补,快速抢占市场。
2014年11月,蚂蚁金服宣布和旷视科技战略合作,利用后者的人脸识别技术Face++软件去确认开立在线银行账号的用户身份,即“人脸支付”。
Face++在人脸检测的多项指标评测中接连拿下世界第一。2013年,在极难识别的互联网新闻图片上,获得了97.27%的准确率,这个指标高于Facebook团队。三年后,这一准确率已提高至99.5%。
进行面部识别,需要处理大量来自面部的数据信息,包括结构、五官以及肌肉等方面的数据分析。阿里云为这个合作注入自身的数据和分析能力。
“凡是花钱解决的问题都不是问题,阿里可以自己完成这些事情,但时间成本是相当昂贵的。”闵万里对《财经》记者说,“阿里有1000件同级别的事情要做,能做好的只有其中几件,剩下的用投资+合作,这是时间和资本效率最高的做法。”
技术和数据的结盟并不限于BAT,更多的公司希望通过结盟方式获得未来,新的巨头或许从中诞生。
搜狗CEO王小川的思路是社交化,做更多连接,通过建设社群关系,把人大脑里的智慧表达出来,从而解决目前搜索技术存在的内容不够精准和实用性较差的问题。2013年腾讯入股搜狗后,先后向搜狗开放了微信公众号数据和QQ兴趣部落,为搜狗输入数据资源。除此之外,搜狗还在去年11月战略投资知乎1200万美元,全面接入知乎内容。
王小川想让搜狗的人工智能机器不断学习社群数据,他对《财经》记者说,“人工智能下一个五年不在于人工智能本身,而是让机器找到人。”
今天,技术和数据的天然开放性让各公司之间的竞争变得“我中有你、你中有我”,最终的赢家是可以将技术和数据平衡利用,达到平台效益最大化的公司。
微软亚洲研究院常务副院长芮勇认为,横向对比,中国和国际领先公司在核心技术上确实存在差距,国外更加注重基础研究和技术研发,国内企业可以将国外的研发工具化、商业化;从纵向看,中国在人工智能领域的技术积累近几年确实出现了飞跃,无论是最底层的计算机体系架构,还是智能硬件,或是上层软件应用,都有质的进步。
“只要不太急于求成,持之以恒地投入,中国的人工智能产业相当值得期待。”芮勇说。
挤出泡沫
马云在一次内部讲话中强调:“全球都在讲人工智能,到了风口浪尖,在创新面前,没有第二只有第一,创新落伍了,你就输了。”
焦虑的不仅是BAT,华为公司创始人任正非5月30日在全国科技创新大会上发言提到,“未来二三十年人类社会将演变成一个智能社会,其深度和广度我们还想象不到。如果不能坚持创新,迟早会被颠覆。”
开放趋势之下,人工智能也注定不是一场巨头间的战争。
市场调研机构CB Insights的统计数据显示,2014年风险资本对人工智能的投资增长302%,达到3.09亿美元。
中国人工智能领域已有近百家创业公司,65家获得投资,共计29.1亿元人民币,其中旷视科技、优必选、云知声、SenseTime四家公司登上艾瑞独角兽榜单。
更多初创公司只是打上了人工智能的标签。它们本质上是用国际开源的平台,用数据训练一两个模型,甚至照搬国际模型,这其实潜含危险,最大的风险是产品严重同质化,尤其在人脸识别、语音识别等成熟领域,这些公司的产品没有突破性创新,根本没有继续走下去或被收购的价值。
姚星常常为投资人鉴定真伪人工智能公司。他说,辨识伪人工智能公司有两个关键点:一是这家公司所采用的技术是否是最新、最前沿的技术,如果不是,则是用人工智能概念包装的伪人工智能。
其二,这家公司的技术和业务是否具备可扩展性?若否,则是采用部分机器学习算法或浅层人工智能技术的商业公司,而非真正的人工智能公司。
iPIN是一家拥有文本认知智能技术的公司,从去年开始,iPIN收到了不少投资机构的投资意向,该公司创始人兼CEO杨洋告诉《财经》记者,到目前为止,他还没有遇到真正有能力鉴别人工智能技术水平的投资机构。
“这对于做伪人工智能的公司绝对是一个好消息。”杨洋调侃说。
危险在于,就算是一些初创时期确实手握人工智能独特技术和商业模式的公司,也在资本的胁迫下慢慢走形。
在资本的压力之下,一些人工智能创业公司开始过早商业化,研发投入逐步降低,人员结构也发生变化,销售开始主导公司,最终技术公司变成营销公司,失去了被并购的价值。
投资人工智能公司,需要专业技术知识和长线投资眼光。根据Gartner的“智能机器炒作周期图”,由人工智能驱动的应用中,语音识别产业化最高,自动驾驶汽车和智能顾问处于炒作最高点,智能机器人、自然语言处理/生成和虚拟个人助手则处于爬坡期。这些都属于5年-10年内能广泛普及的颠覆性技术。而神经形态硬件(如神经元芯片等)属于10年以后才能普及的技术,但该技术可能还没研发成熟就被淘汰了。