随着新一代信息技术的飞速发展，以智能机器人、无人系统、工业互联网、人工智能大模型等为代表的智能系统正逐渐引领新一轮社会生产、生活重大变革，成为世界百年未有之大变局之下国家战略科技竞争的重要阵地。计算（IT）、通信（CT）和控制（OT）作为智能系统三大基石，逐渐呈现深度交叉融合的发展趋势。

为加速解决我国机器人、无人系统、工业互联网等智能系统关键瓶颈难题，提升关键核心技术创新能力，2023年《计算通信控制科学融合》第十届国际学术研讨会暨粤港澳大湾区智能系统高峰论坛在广州增城召开。中国工程院李国杰院士、孙凝晖院士带领中科时代等计算所的团队参加了此次峰会。

   中科时代高级产品总监兼上海公司总经理李小宁 中科时代资深副总裁刘生富 中国工程院李国杰院士 中国科学院计算所研究员韩银和杰青 中科时代CEO马君

中科时代高级产品总监兼上海公司总经理李小宁 中科时代资深副总裁刘生富 中国工程院孙凝晖院士 中国科学院计算所研究员韩银和杰青 中科时代CEO马君

《通信网络与计算科学融合国际研讨会》由中国工程院李国杰院士于2014年牵头组织，至今已成功举办九届，并在国内外产生了深远的影响。但面向智能系统的OICT融合仍面临众多挑战。什么理论可以指导面向智能系统的OICT融合？面向智能系统的 OICT融合的突破口在哪里？李国杰院士在开幕致辞中指出：关于计算与控制的深度融合，计算技术需要进一步下沉，包括下沉到边缘和终端，从某种意义上讲，我们需要走的是一条计算机化的道路。计算与控制这两个学科的诞生时间几乎相同，均为上世纪40年代，早期，这两个领域的结合非常明显，例如在我国，控制被称为自动化。实际上，当时的学者们主要从事模式识别和人工智能方面的研究，与计算机没有太大的区别。然而，将自动化与OT技术相结合的难度较大。

工智机的诞生

在计算与控制的早期融合中，典型技术便是可编程逻辑控制器（PLC）。从计算机的角度来看，PLC是一个融合了一定控制功能的小型嵌入式计算机系统。然而，随着智能化对算力需求的增加，PLC已经无法满足需求。因此，在工业现场增加了一个算力较大的工控机作为上位机，而PLC、运动控制器则作为下位机，上位机负责人机交互、调度决策和监控，下位机则负责检测执行。然而，这种架构处理的仍然是相对简单的控制，并不能算是计算与控制的真正融合。当前，许多智能应用都包括感知、判定、决策和行动，我们叫OODA环，这个环对现场软件、算法的计算平台提出更高的要求，类似于功能手机演变为智能手机，传统汽车演变为智能汽车，工业自动化需要朝着计算机化的方向发展，也就是说，我们需要一个类似于iPhone这样的多合一的产品，兼顾终端的算力和实时能力，我们将这种机器称为工业智能计算机，简称工智机，同时还需要一个操作系统，一个实时域控制域和一个非实时域计算域，使得原来不同机器上实现的计算与控制的架构，要变成一个机器内的进程间的控制和通信，这就会消除原来那个所谓上位机和下位之间跨机器、跨操作系统的通信，搞过计算机的都清楚，只要跨操作系统的通信就很慢。

基于以上的思路，中科院计算所智能计算机研究中心开展了这方面的研究，他们在操作系统层面、应用软件层面，甚至在芯片层面都做了一定的工作，他们开发了一个芯片叫大度，是做实时控制的。2022年，在计算所的组织支持下，成立了生产工智机的企业——中科时代，提供基于PC技术和软件定义技术的工业自动化的产品，一年内融资了五次，已经推出了5款工智机产品，今年的产品营业额可能超预期完成，已经达到了行业的前沿水平，并推广到了包括华为在内的企业当中。中科时代在计算机与控制的道路上迈出了一小步，深度学习大模型对人工智能技术的推广，为工智机提供了更加丰富的尝试和更广更强的解决方案，有助于化解OT技术的碎片化，为智能制造、实现工业智能化提供新的机遇。

计算与通信和控制融合方式的探讨

紧接着，孙凝晖院士在报告中分享了他总结的方式、方法：我们把信息时代分能三个阶段，1.0 是计算机的时代，它是靠计算机网络把这个计算机连成一个新的空间；2.0 是一个互联网的时代，把计算机和人连成一个二元的计算时代；这两个时代让我们创造了个全新的虚拟的一个数字空间。那么我们现在在3.0这个时代，就是要把物理世界加进来，需要我们构造的这个数据空间和已经存在的物理空间，或者人造的这个物理空间进行深度的融合，这个大背景才是我们三个学科需要深度融合的这样的一个背景，这是三者之间互相协作工作的一个实例。在1.0的那个那个时代，计算通讯控制是完全是独立发展的，互相之间还不是特别融合的，只有在早年那个计算机科学和控制科学刚启蒙的时候有一些融合。那么到2.0时代就发现 IT 和 CT 很紧密的融合在一起，所以我们经常看这个产业，有时候说叫 IT 产业，有时候叫 ICT 产业，所以他这两个是不可分的，那么到3.0时代，出现叫 OICT的产业，这三个之间不可分，任何一个计算系统也好，通讯系统也好，或者是控制系统也好，这三个东西它耦合在一起，无法把它拆解开。从计算的角度来说，有三种融合的方式，一种叫系统级的集成，一种是计算机技术的通用化或者叫计算机化，另外就是计算在提升，通讯的性能上也有一些作用。其实这个融合最早是高文院士开始在计算所工作的时候，他提了一个“算通机”的这个概念，这个名字就是（算：计算，通：通讯），那时候这个网络还没有今天那么好，然后我们的终端，非常重，他提到“算通机”的这个概念，就把这个这个“胖”的终端变成一个“瘦”终端，但现在我们都习以为常叫网络计算机了。他其实把网络的能力来转换成对计算能力的下降，就不需要太多的计算能力。这是最早融合的一个雏形。智能手机大家都知道，我们觉得它就是一个计算通讯融合的，底下是功能手机没有计算什么事，往上走无论是硬件和软件都是计算机专业的事，CPU、GPU、操作系统、图形渲染、通用编程环境都是计算机的概念，只有在底下是通讯的概念。OODA 是智能系统的一种方式，从军事领域来说，就是把一个比较复杂的智能过程，把它分解为感知、判断、决策、执行四个步骤，然后可以多重迭代循环，把一个复杂的系统怎么分解成简单的系统的叠加。所以OODA 环它的思路，是把一个智能过程，把它映射成一个可计算的，每一步骤是可以计算的，步骤与步骤之间可以通过算法建立连接，这个和控制理论的闭环迭代原理，也是非常像的。所以很多现实生活中智能系统，无论是军事、工业，农业它都是这样。这里面就除了传感器以外，它的执行器都是跟物理实界要打交道的，那要构造这样一个系统，它的编程界面还没有通用，每个人都可以做一个这样的系统，但是没有一个统一的变更界面。

工智机的思路

孙凝晖院士在谈到工智机时说：在做工智机的时候，我们的一个应用场景是国防领域的一个设备，这个设备的场景非常碎片化，需要一个通用的平台去支持。这与工业领域的需求非常相似，工业领域也非常碎片化。因此，我们将这个工业的O环展开，发现我们在使用的是工业的基础架构，如果再加上智能的需求，就会变得非常碎片化，很难支持复杂的工业场景。每一层都有不足之处，如果仅仅是运行简单的控制功能，那么传统的PLC控制性比较好，而且发展时间很成熟。但如果把这加上智能，就会发现无从下手。所以我们需要用计算机的思路，从底层给足够的支持，不用专用的MCU，专用芯片或者实时操作系统，而是使用海光的CPU，寒武纪的加速卡，再上层使用Linux等通用的平台，在上面进行改造，让它可以支持虚拟化。因为虚拟化会导致实时性不能保证，工业需要实时性好，所有的操作都需要确定的时间，资源需要立刻得到保障。所以我们需要一个能够保证实时系统运行的架构，而原来的计算机系统都没有考虑这个问题。在处理这种情况时，我们就需要使用计算和控制融合的思路。这就相当于智能应用，可以在一个平台上实现。这也是一个有趣但还不成熟的想法，我们借此机会与控制领域的专家讨论，发现工业的互联网应用也是碎片化的，有很多各种各样的应用，但我们没有统一的数字化方式。因此，我们需要在上面加一层抽象，取名为可计算制造工业操作系统。我们的想法是在计算机操作系统的概念基础上，在底层复杂多样性的硬件和上层多样性的软件之间加一层抽象。 

此次研讨会以“计算通信控制交叉融合 推动智能系统技术发展”为主题，围绕智能自主无人系统的感知—通信—计算融合、计算通信控制融合的工业数字化体系架构、面向工业互联网的计算通信控制融合方法和计算—通信—控制融合的人工智能范式以及相关延伸问题，采取院士报告、大会主旨报告、分会场特邀报告等多种形式等展开深入研讨，共同为工业4.0和计算制造领域科技创新、成果转化建言献策。作为中国工业4.0的代表企业之一，中科时代将进一步实现工业国产芯片、国产虚拟化双域操作系统和国产工业软件等产业技术，构建以“工智机”为核心的自主可控工业基础设施，以下一代计算机-算控机的新形态换道超车，破解工业卡脖子难题，助力实现中国制造向中国智造的转型升级，挑战国际对手，推动国家工业发展，引领可计算制造新时代。