本文选自中科院院士院刊《Engineering》2021年第六期

创作者：陆玉前，Juvenal Sastre Adrados，Saahil Shivneel Chand，王力翚

来源于：Humans are Not Machines—Anthropocentric Human–Machine Symbiosis for Ultra-Flexible Smart Manufacturing[J].Engineering,2021,7(6):734-737.

编后语

在智能化制造迅速發展的过程中，人类绝不允许受限于设备和自动化技术，相反设备和自动化技术应当听从人类，当今大家正处于完成以上目的的重要时间点上。将来的智能机器能够根据独立沟通交流、同理心和要求推动型合作，与工人创建值得信赖的关联，这还可以提升工人的工作效能，产生高效率且灵敏的制造加工工艺。

中科院院士院刊《Engineering》2021年第六刊物发《人非设备——朝向超灵便智能化制造的人性化的人机相互依存》，明确提出了一种以民为本的人机相互依存架构，该架构可以在工业生产条件中提高人的工作中能力，提升工人的身体健康，并探讨了这一架构的基本前提以及也就能技术性。文章内容强调，人机相互依存能够明显改善将来的生产系统和变化人类工人的人物角色，以民为本的人机相互依存能够产生工人福址、制造协调能力和人机能力发展趋势3个层面的长久经济效益。

一、前言

真真正正的情况并不是设备是不是会思索，只是人是不是会思索。

——Burrhus Frederic Skineer

因为以后的制造业（即工业生产4.0）必须 超灵敏的智能化制造系统软件（依据人性化商品全自动调节生产工艺流程转变 ），因而专用型制造系统软件已经逐渐退出人们的视野。制造生产车间能够变成非构造自然环境。在那样的条件中，制造系统软件和制造加工工艺根据响应式即时管理决策动态性更改其加工工艺工程项目。现阶段，提高制造业协调能力和重新构建性的一个新起发展趋势是采用可与人类一同工作中的高效率的协同式设备。人工智能技术（AI）所引领的设备已经多方面更改生产模式及其由谁以哪种方法进行工作。大家坚信，他们可以提升工人能力、提高工人身体健康。将来的时代将结构一个和睦的生态体系，在这个生态体系中，人类和设备彼此之间协作，将人类的认知能力优点与智能机器特有的能力融合起來，进而打造对自然环境可以响应式的智能化精英团队。

如同Rosenbrock警告称，“人类绝不允许受限于设备和自动化技术，相反设备和自动化技术应当听从人类”，大家觉得当今正处于完成以上目的的重要时间点上。将来的智能机器能够根据独立沟通交流、同理心和要求推动型合作，与工人创建值得信赖的关联。这还可以提升工人的生产效率及其产生高效率且灵敏的制造加工工艺。但当前对以工人权益做为主要提升方向的制造系统软件（即“以民为本”的制造系统软件）的有关分析还很缺乏。制造行业中的人机合作的科学研究迄今只用人机页面和人机工程学（如人体工学和人的大脑工作中负载）为主导，来提升整体体系的特性。为了更好地弥补这一空缺，大家在这里明确提出一种以民为本的人机相互依存架构。该架构可以在工业生产条件中提高人的工作中能力，提升工人的身体健康。文中将探讨这一架构的基本前提以及也就能技术性。

二、人机相互依存架构

在下文中，大家将详细介绍朝向协作制造选用的一种人机相互依存架构。人机相互依存具备下列特点：①以民为本，即关心人类念头和分辨的能力；②社会发展身心健康，即为了更好地最大限度提高社会发展身心健康而鉴别并回应工人心身主要表现的能力；③适应能力，即根据学习环境而更改方式的能力。

图1为一种人机相互依存架构，在该结构中，人类和设备构成智能化精英团队，她们一同认知、逻辑推理并协作解决将要发生的制造每日任务和紧急事件。第2.1节将探讨人类与设备中间的主要是沟通交流方法，第2.2节详细介绍人机了解难题，第2.3节将明确提出大家有关人机协作智能化的思索，第2.4节将探讨以民为本的合作体制（该体制是人机互融的一个重要特点）。

图1 以民为本的人机相互依存架构。AR：增强现实技术；VR：虚拟现实技术

（一）人机沟通交流

除开传统式的人机互动页面以外，也有多种多样沟通交流方法还可以完成人机沟通交流，如语音命令、手式、体形、脑波、增强现实技术（AR）/虚拟现实技术（VR）。这种最新的沟通方式是由人工智能技术技术性（如图象处理和语音识别技术）完成的，他们促使人机沟通交流更贴近于当然互动。表1根据应用场景和易用性，例举了经典的人机沟通交流方法。语音命令、物理学互动、文字、图象、视頻、增强现实技术和虚拟现实技术均可用以人类和设备中间的交流，而且这种方式 便于在现实制造中运用。虽然手式、体形和脑波鉴别市场前景宽阔，但被困于加工厂自然环境的繁杂限定，因而以上方式 比较适合于人类到设备的单边沟通交流。

表1 人机沟通交流方法

除开保证 人机中间的信息交流精确外，沟通交流还务必响应式于沟通交流內容、自然环境与人的真实身份。因为人机沟通交流与场景、时间点及其互换的新闻相关，因而人机沟通交流是一个信息的全过程。

合理的人机沟通交流可以依据以下几点来调节沟通交流方法：①信息的特性，比如，该信息是一条提议、一条警示或是一项标示；②场景，比如，设备是不是饰演輔助人物角色，及其状况是不是急迫；③人的学历、教育经历和沟通方式，比如，人是来源于高情境文化艺术或是低语境文化。

（二）人机了解——同理心能力

心理状态可以对本人工作业绩造成明显危害。人体的副作用（如肌肉劳损积累和欠佳姿态）会提升实行制造每日任务时的难度系数。心理反应（如高认识负载）会提升工作压力水准、减少成就感，最后消弱生产主力。因而，精确评定人机合作全过程中的人类精力负载、认知能力负载及其心理反应（如心态），针对增强人的功效尤为重要。在人机合作环境下，根据间接性解决各种各样数据信号（如心态律动、脸部情绪、体形、肌电图、双眼凝视和瞳孔扩张），能够探索人的身体情况、认知能力情况和心态情况。将来，设备务必可以仔细观察人的身体和精神面貌，创建一个以民为本的实体模型。在该实体模型中，设备将造成与工人同理心的个人行为，这类情形能够视作人机中间颇具同情心的互动交流。发展趋势智能机器同理心专业技能的总体目标是在人类和设备中间创建信任感和重视。由于大家发觉，信赖和重视是很多社交媒体（包含合作）的根本所属，可以提升人机精英团队的功效和成就感。

对人类来讲，掌握并关注智能机器的“身体状况”一样尤为重要，根据相互之间掌握，人类和设备中间能够搭建更为优良的关联。设备的身体状况包含与工作中负载、每日任务变化水准等相应的定量分析指标值。根据人机身体状况的每日任务动态分配和调节有利于最大限度地提升人机精英团队的功效。

（三）人机协作智能化

人机相互依存还必须考虑到智能控制系统的控制系统。一项对于12个领域1500家集团公司的研究表明，当人与系统软件产生协作智能化，而不是由人工智能技术优化算法主宰者智能化时，这种企业的业绩考核获得了最明显的提升。在智能化的人机合作条件中，人类和设备的智能体创建一种合作关系。这类合作关系根据与条件和别的智能体的互动交流，从而提高精英团队经济效益，并尽量提升自己的长久收益。智能机器能够转化成响应式实行对策，以满足转变的办公环境以及人类合作方的情况。在效率的队伍中，智能机器和人类智能体将根据互利共赢搭建一种可以合作整体规划与调节的关联。在这些方面，根据学习培训的优化算法（如多智能体增强学习）是完成人机精英团队响应式合作管理决策的一个颇有期待的选择项。

（四）以民为本的合作体制

依据当然的人机沟通交流（包含同理心了解），大家觉得，以民为本的生产方法将变成实际。将来的人机精英团队必须 把工人的需要和福址放置制造整体规划和调节的核心部位上，而不是执行当今朝向优化系统的制造控制措施。从专用型制造系统软件转型发展为灵敏的非结构型人机合作为确保制造生产主力和工人的福址产生了很大的考验和机会。大家必须依靠具有相对高度适应能力和重新构建性且可以并行处理数据信息的体系处理人体工学难题，与此同时确保人机合作领域的生产主力。比如，在人机闭环控制制造操纵中，我们可以在没有危害整体生产率的情形下考虑到人的心身情况，进而完成适应能力的劳动力要求。具有同理心能力的机器设备必须 给与工人最大限度的工作中可玩性，这种设备可以适应能力地帮助工人进行制造每日任务。大家必须运用实时动态整体规划和再整体规划优化算法解决工人的突发性个人行为，并依据即时每日任务进度和工人心身情况改善人机合作方案。

三、探讨

人机相互依存能够明显改善将来的生产系统和变化人类工人的人物角色。大家觉得，以民为本的人机相互依存能够提供下列长期性经济效益：

工人福址：因为工人从充分发挥听从功效变化为在制造中占主导性，人机相互依存能够明显提高工人福址和工作中成就感。人机合作体系能够不断地检测并提升工人的身体健康。

制造协调能力：人机相互依存能够提升制造系统软件和技术的协调能力。我们可以动态性配备制造系统软件和加工工艺，以解决商品、工人个人行为和生产系统的变化规律。从呆板的制造方式转换为灵敏的系统软件，该体系可能依照即时要求制造出动态性大批量的差异化商品。

人机能力发展趋势：凭借人工智能技术优化算法，人类和设备能够学习培训协作工作经验并提高分别能力。工人能够根据与智能机器开展靠谱且紧密的交互来获得新的专业知识和专业技能，这种智能机器将以合适的方法帮助、具体指导工人工作中。另一方面，设备还可以依据与不一样人的互动，提高其技术性能力和与人相处能力。

四、结果

大家觉得，人工智能技术技术应用的发展使以民为本的制造变成很有可能。人类将从反复固定不动的每日任务（最大限度地提升制造系统软件的特性）中解放出来，反过来，在智能机器的按需帮助下，工人能够在生产加工中起到主导地位。在动态性并存自然环境下，具备同理心能力的设备及其效率的人类合作方将提高制造业的延展性、协调能力和可持续。大家激励进行大量的科学研究，彻底改变人类在未来制造行业的人物角色。

注：文中內容展现略微调节，如要可查阅全文。

改写全文：

Yuqian Lu, Juvenal Sastre Adrados, Saahil Shivneel Chand, Lihui Wang.Humans are Not Machines—Anthropocentric Human–Machine Symbiosis for Ultra-Flexible Smart Manufacturing[J].Engineering,2021,7(6):734-737.

注：毕业论文体现的是科研成果进度，不意味着《中国工程科学》杂志期刊的见解。