數(shù)據(jù)之上 建構未來
——記國際歐亞科學院院士、華北電力大學教授牛東曉

倪海波

牛東曉

制造業(yè)數(shù)字化轉型是當前國家的重大戰(zhàn)略，作為國內較早從事大數(shù)據(jù)智能管理、復雜系統(tǒng)建模等研究的科研人員，國家重點研發(fā)計劃項目負責人、華北電力大學教授牛東曉正帶領團隊以國家重點研發(fā)計劃項目“制造業(yè)多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間設計理論與方法”為支撐，系統(tǒng)開展制造業(yè)多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間設計基礎理論研究，構建面向制造企業(yè)的多價值鏈協(xié)同體系，形成價值鏈活動新業(yè)務模式，實現(xiàn)企業(yè)全過程多價值鏈協(xié)同管理等工作，致力于為數(shù)字經濟在制造業(yè)領域應用實踐提供理論支撐、技術服務、應用場景和效益提升。目前，相關研究已經取得初步研究成果，各項研究工作正在緊張有序地進行。

面向基礎前沿 服務現(xiàn)實需求

據(jù)《數(shù)據(jù)時代2025》預測，2025年，全球數(shù)據(jù)量產生的第一大主體將由消費者轉移到企業(yè)，屆時企業(yè)產生的數(shù)據(jù)量將占到全球數(shù)據(jù)總量的60%。一方面，企業(yè)領導者將可以從這些海量數(shù)據(jù)信息和其價值中獲得新的商業(yè)機遇，但同時也需要對收集、使用和存儲數(shù)據(jù)的策略進行詳細規(guī)劃。

企業(yè)是經濟的主體。而制造業(yè)作為國民經濟支柱產業(yè)，更是重中之重，直接體現(xiàn)了一個國家的生產力水平，也是區(qū)別發(fā)展中國家和發(fā)達國家的重要因素。近年來我國制造業(yè)迎來了快速發(fā)展，但也伴隨著不少隱憂，存在諸如科技創(chuàng)新能力不足、參與國際競爭能力不強、經濟效益較差等突出問題。與此同時，國際上，以工業(yè)機器人為代表的智能裝備，正為傳統(tǒng)的裝備制造及物流等相關行業(yè)的生產方式帶來革命性的產業(yè)變革。

數(shù)字化、智能化正在成為新的發(fā)展機遇和時代浪潮。面對新形勢、新挑戰(zhàn)，我國制造業(yè)將何去何從？

時代的潮流就是號角，國家的需求就是命令。2020年11月，由華北電力大學領銜，浙江大學、清華大學、東北電力大學和北京清暢電力技術有限公司等5家單位共同承擔的“網絡協(xié)同制造和智能工廠”國家重點專項項目“制造業(yè)多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間設計理論與方法”正式立項，一支多學科協(xié)作、產學研融合的高水平研究隊伍迅速集結，向制造業(yè)多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間領域的重大戰(zhàn)略需求發(fā)起沖鋒。

據(jù)牛東曉介紹，他和研究團隊將根據(jù)智能工廠建設的需要，研究創(chuàng)建制造業(yè)多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間設計的基礎理論與方法，借以解決多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)體系架構基礎設計問題，構建面向制造企業(yè)的多價值鏈協(xié)同體系；提出多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間機器學習支持下的快速索引、關聯(lián)表示、全鏈搜索、集成演化方法，解決多價值鏈協(xié)同高維時空數(shù)據(jù)智能優(yōu)化決策問題；設計支持多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間的知識服務引擎架構、智能知識挖掘、動態(tài)知識服務等核心技術，解決多價值鏈協(xié)同知識的服務引擎構建問題；提出基于智能協(xié)同的多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間管理引擎設計理論與方法，構建多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間管理系統(tǒng)組成模型與架構，解決多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間管理引擎與管理系統(tǒng)架構設計及驗證問題，從而形成價值鏈活動新業(yè)務模式，實現(xiàn)企業(yè)全過程多價值鏈協(xié)同管理，較大提高制造企業(yè)智能化管理水平、綜合競爭力、生產效率和經濟效益，產生重大理論和應用成果，形成示范效應，引領前沿發(fā)展。

從理論到應用 搭建企業(yè)數(shù)據(jù)空間

企業(yè)活動會產生巨量的數(shù)據(jù)，有數(shù)值的，有文字的，有音視頻的，等等。企業(yè)的痛點在于如何從這些數(shù)量大、類型雜的數(shù)據(jù)中提取出高價值的信息。建立一個滿足企業(yè)需要的多源異構數(shù)據(jù)空間，就成為企業(yè)數(shù)字化的必由之路。對于如何搭建企業(yè)數(shù)據(jù)空間，科學界卻始終沒有形成清晰的、操作性強的理論體系。“它的理論體系是怎樣的？系統(tǒng)架構應該怎樣搭建？整個系統(tǒng)需要拆分成多少個層次，每個層次之間是怎樣的銜接關系？從最基礎的采集層面怎么設計？存儲層面怎么設計？等等，這些都是我們要解決的問題。”牛東曉一口氣提出了一大串問題。這些問題大多沒有任何先例和范式可以借鑒和遵循，是一個全新的理論體系，也是他和研究團隊需要一一攻克的技術難點。

總的來看，研究團隊面臨的問題主要分為數(shù)據(jù)協(xié)同、知識挖掘、管理優(yōu)化3個方面，需要跨過4道坎。其分別是多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)體系架構基礎設計問題，多價值鏈協(xié)同高維時空全過程數(shù)據(jù)智能優(yōu)化決策問題，多價值鏈協(xié)同知識的服務引擎構建問題，多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間管理引擎與管理系統(tǒng)架構設計方法及驗證問題。“為了解決這4個科學問題，我們提出了1個數(shù)據(jù)體系架構，4項理論方法，4項研究內容的研究思路。”牛東曉介紹道。

研究團隊要針對制造及協(xié)作企業(yè)多價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間中存在的異域、異源、異構數(shù)據(jù)問題，研究制定數(shù)據(jù)標準、規(guī)范和協(xié)議。在分層、分域、分布于協(xié)同、融合、全局一體化的高維時空內，運用分布式計算、云計算和并行處理技術，構建價值鏈活動數(shù)據(jù)生成、匯聚、存儲、管理、分析、使用和銷毀全過程的價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)體系架構，實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)支撐服務。

重任在肩 不辱使命

牛東曉團隊目前已取得諸多可喜的階段性成果，在4個重點領域均取得了初步進展。他們通過走訪國內較大的電力機械裝備企業(yè)，完成了項目需求的初步調研，了解了企業(yè)對數(shù)據(jù)空間的實際需要。初步建立了數(shù)據(jù)空間的系統(tǒng)架構，制定了相應的規(guī)則、程序，供日后發(fā)展完善。為了實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)空間的實際應用，在華北電力大學的大力支持下，研究團隊已經初步建立起應用平臺和實驗場地，實驗裝備均已到位。此外，他們還產出了一批高水平學術論文。

項目的順利推進，離不開大家的努力，也飽含著牛東曉的辛勞與汗水。“現(xiàn)在每天都特別忙，每天都是追趕時間的狀態(tài)。現(xiàn)在我們和國外在同一起點，國外的研發(fā)速度也很快，如果我們還慢慢悠悠的，那很有可能會落后。而在數(shù)字化這一新領域，我們是最有可能實現(xiàn)彎道超車的。我們必須抓緊，再抓緊，和國外拼速度。”他坦言，就在記者采訪的前一周，他剛剛走訪了上海的3家電力企業(yè)，而采訪后的第二天凌晨4點就又要踏上出差的旅途。牛東曉告訴記者，如果團隊真能率先一步把企業(yè)數(shù)據(jù)空間推廣開來，將來我國在這一領域將是領先的，可以引領世界數(shù)字經濟的發(fā)展潮流，占據(jù)新一輪國際競爭的制高點。

多年來，正是憑著這股“時不我待”的使命感，牛東曉在大數(shù)據(jù)智能計算、電力運營管理等領域開展了大量工作。他始終致力于國家重大需求，提出了一系列基于數(shù)據(jù)空間、智能計算、預測預警與評價決策的新理論與新方法，在某些理論方法領域達到國際前沿水平，主持完成國家重點研發(fā)計劃等各類項目113項，獲得省部級成果獎16項，出版著作23部，發(fā)表被SCI檢索的國際期刊論文126篇。許多成果得到廣泛應用，效益顯著。

同時，牛東曉在國際上也享有很高的學術聲譽。2021年，他入選美國斯坦福大學發(fā)布的全球前2%頂尖科學家Singleyr榜單，Elsevier中國高被引學者榜單，同時，還當選了國際歐亞科學院院士。

雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越。對牛東曉而言，前路充滿著未知和挑戰(zhàn)，為了提升我國制造業(yè)的智能化、數(shù)字化水平，他將身先士卒，一往無前。