展望ChatGPT在水泥工業(yè)的應(yīng)用

1、水泥行業(yè)智能化發(fā)展概況及ChatGPT介紹隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，近幾年5G網(wǎng)絡(luò)已在水泥行業(yè)得到實(shí)際應(yīng)用，并取得了不錯(cuò)的成果。國(guó)內(nèi)水泥廠(chǎng)利用5G網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人礦山、無(wú)人機(jī)巡檢、智能巡檢機(jī)器人等技術(shù)應(yīng)用，推動(dòng)了整個(gè)水泥行業(yè)的智能化發(fā)展。人工智能是當(dāng)今非常熱門(mén)的行業(yè)話(huà)題，更是各個(gè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的角逐地，目前水泥行業(yè)涉及的人工智能還處于初步應(yīng)用和探索階段。最近美國(guó)人工智能研究實(shí)驗(yàn)室OpenAI新推出了一種人工智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)的自然語(yǔ)言處理工具ChatGPT，即GPT-3.5架構(gòu)，它是建立在生成型預(yù)訓(xùn)練變換器3（GenerativePre-trainedTransformer3，簡(jiǎn)稱(chēng)GPT-3）之上衍生發(fā)展出來(lái)的，加入了人類(lèi)反饋強(qiáng)化學(xué)習(xí)（ReinforcementLearningfromHumanFeedback，簡(jiǎn)稱(chēng)RLHF）去訓(xùn)練變成ChatGPT，其進(jìn)化過(guò)程如圖1所示。圖1GPT-3進(jìn)化ChatGPT過(guò)程GPT-3的目的是為了使用深度學(xué)習(xí)生成人類(lèi)可以理解的自然語(yǔ)言，目前GPT-3的神經(jīng)網(wǎng)路包含1?750億個(gè)參數(shù)。GPT-3.5與GPT-3最大的差別在于GPT-3主要扮演一個(gè)搜集資料的角色，較單純地使用網(wǎng)絡(luò)上的資料進(jìn)行訓(xùn)練，而GPT-3.5則是由GPT-3基礎(chǔ)上增加RLHF微調(diào)衍生出來(lái)的版本，比GPT-3更強(qiáng)大，再配上過(guò)濾器或安全鎖機(jī)制確保GPT-3變換器成為輸出內(nèi)容是客觀的、無(wú)偏見(jiàn)的、安全和翔實(shí)的語(yǔ)言工具ChatGPT。正因?yàn)镃hatGPT配有強(qiáng)大的語(yǔ)言生成能力、巨量的基礎(chǔ)世界知識(shí)、高級(jí)的學(xué)習(xí)模型，可以和人類(lèi)幾乎無(wú)異的聊天場(chǎng)景進(jìn)行交流。ChatGPT不是簡(jiǎn)單的聊天機(jī)器人，還能進(jìn)行撰寫(xiě)郵件、腳本、文案、翻譯、代碼等任務(wù)。如此強(qiáng)大的工具會(huì)為今后各行各業(yè)帶來(lái)重大變革，僅水泥行業(yè)來(lái)說(shuō)，該工具可以在水泥廠(chǎng)多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行探索研究其應(yīng)用的可行性，本文僅列舉控制領(lǐng)域、管理領(lǐng)域和診斷領(lǐng)域進(jìn)行探討，ChatGPT引入水泥行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域如圖2所示。圖2ChatGPT引入水泥行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域2、ChatGPT在水泥行業(yè)的應(yīng)用展望2.1控制領(lǐng)域整個(gè)工廠(chǎng)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守?，F(xiàn)有自動(dòng)化公司推出的水泥廠(chǎng)專(zhuān)家控制系統(tǒng)大多是采用模糊控制器、專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)等配合一定算法實(shí)現(xiàn)的。專(zhuān)家控制系統(tǒng)的原理本質(zhì)是設(shè)計(jì)一系列分段的、不連續(xù)的控制方法，然后通過(guò)某種算法，將這些分段點(diǎn)附近不連續(xù)的部分經(jīng)過(guò)一個(gè)光滑過(guò)渡，再把這些分成一段一段的控制方法銜接成一個(gè)連續(xù)的控制方法。作為一種多變量的控制技術(shù)，通過(guò)模糊控制系統(tǒng)把難以被明確表達(dá)的控制問(wèn)題轉(zhuǎn)化成更加易于表達(dá)和計(jì)算的模糊規(guī)則算法，以便提高系統(tǒng)操作效率和精度。但本身這項(xiàng)技術(shù)存在不少問(wèn)題待處理，例如復(fù)雜模糊控制系統(tǒng)內(nèi)部的算法沖突、輸入空間的分割過(guò)多問(wèn)題、控制參數(shù)自適應(yīng)等問(wèn)題。另一方面因?qū)＜铱刂葡到y(tǒng)輸入端和輸出端變量的不可預(yù)測(cè)改變，超出了控制系統(tǒng)正常允許的范圍，則需要花費(fèi)時(shí)間進(jìn)行人工重新配置調(diào)整參數(shù)，或者更新控制模型代碼并重新調(diào)試，會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)暫時(shí)下線(xiàn)轉(zhuǎn)為常規(guī)人工控制操作方式，待控制系統(tǒng)進(jìn)行改造調(diào)整升級(jí)后恢復(fù)上線(xiàn)控制。而引入ChatGPT之后，設(shè)想ChatGPT經(jīng)過(guò)軟件編程人員訓(xùn)練后，能夠自我更新控制模型代碼，并在模擬環(huán)境下進(jìn)行仿真調(diào)試，快速完成控制算法代碼迭代升級(jí)，縮短專(zhuān)家控制系統(tǒng)的離線(xiàn)時(shí)間，或者能夠?qū)崿F(xiàn)在線(xiàn)無(wú)擾動(dòng)升級(jí)以適應(yīng)控制系統(tǒng)因輸入端和輸出端變量異常變化帶來(lái)的宕機(jī)的問(wèn)題。當(dāng)專(zhuān)家控制系統(tǒng)離線(xiàn)或因異常情況下不可使用的時(shí)候，DCS系統(tǒng)可考慮植入ChatGPT模型進(jìn)行模擬操作人員控制，用專(zhuān)家控制系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)作為ChatGPT的學(xué)習(xí)模型培訓(xùn)材料，進(jìn)行解釋推理。另外ChatGPT與操作人員面對(duì)面進(jìn)行語(yǔ)言交互培訓(xùn)，讓ChatGPT從交流中學(xué)習(xí)操作知識(shí)和認(rèn)知正確的操作步驟，操作人員提出操作過(guò)程問(wèn)題，來(lái)檢測(cè)ChatGPT回答內(nèi)容是否正確，矯正其錯(cuò)誤地方，并借助其自身的RIHF訓(xùn)練方法，根據(jù)操作人員的反饋，保證對(duì)無(wú)益、失真或偏離信息的最小化輸出。同時(shí)將這些訓(xùn)練正確內(nèi)容合并到專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)內(nèi)，不斷完善知識(shí)庫(kù)的內(nèi)容，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后形成虛擬的人類(lèi)操作人員，即AI（人工智能）操作人員上線(xiàn)替代人類(lèi)操作人員進(jìn)行無(wú)差別地操作DCS系統(tǒng)。水泥行業(yè)的控制領(lǐng)域引入ChatGPT語(yǔ)言模型通過(guò)四個(gè)階段進(jìn)化出AI操作人員模擬操作人員對(duì)DCS系統(tǒng)操作，模擬編程人員對(duì)專(zhuān)家控制系統(tǒng)代碼進(jìn)行維護(hù)升級(jí)。（1）第一個(gè)階段是ChatGPT通過(guò)學(xué)習(xí)模型，引入海量操作人員數(shù)據(jù)并融入專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)，通過(guò)Prompt的方法（一種ChatGPT預(yù)訓(xùn)練的模型方法）實(shí)現(xiàn)認(rèn)知決策的可控可解釋。（2）第二個(gè)階段是將ChatGPT和人類(lèi)操作人員的面對(duì)面交互問(wèn)答學(xué)習(xí)，作為AI操作仿真訓(xùn)練，并將每一個(gè)問(wèn)答信息匯集到專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)。（3）第三個(gè)階段是在操作人員監(jiān)督管理下將ChatGPT引入，真實(shí)接管操作人員操作，在其中嘗試使用RLHF。一般來(lái)說(shuō)，操作人員的每一次接管，都是對(duì)人工智能AI操作策略的一次人為反饋，這個(gè)接管數(shù)據(jù)可以被簡(jiǎn)單當(dāng)成一個(gè)負(fù)樣本來(lái)使用，就是AI操作決策被糾正的一次記錄。同時(shí)也可以被當(dāng)作改進(jìn)認(rèn)知決策的正樣本來(lái)學(xué)習(xí)。（4）第四個(gè)階段引導(dǎo)ChatGPT向編程人員學(xué)習(xí)并掌握專(zhuān)家控制系統(tǒng)算法代碼，在控制系統(tǒng)模型出現(xiàn)任何外部輸入量或內(nèi)部輸出量變量異常變化后，能夠快速實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)算法代碼自我迭代更新升級(jí)，恢復(fù)控制功能，確保專(zhuān)家控制系統(tǒng)正常運(yùn)行。通過(guò)上述四個(gè)進(jìn)化階段構(gòu)建了一個(gè)模擬人類(lèi)的AI操作人員（見(jiàn)圖3），基于這個(gè)新型的模式，AI操作人員可以使用DCS系統(tǒng)對(duì)全廠(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制操作，在各種工況下做出最優(yōu)的決策操作，同時(shí)可以進(jìn)行專(zhuān)家控制系統(tǒng)代碼維護(hù)修繕工作。圖3ChatGPT進(jìn)化示意舉例說(shuō)明：水泥廠(chǎng)配套的磨專(zhuān)家控制系統(tǒng)，由于磨系統(tǒng)喂入原料成分的改變，使得專(zhuān)家控制系統(tǒng)不能正常自動(dòng)控制，必須退出專(zhuān)家控制系統(tǒng)，切換到操作人員直接手動(dòng)控制磨系統(tǒng)設(shè)備，同時(shí)軟件編程人員根據(jù)外部變量變化信息修改調(diào)整控制系統(tǒng)的代碼，并經(jīng)過(guò)調(diào)試驗(yàn)證后恢復(fù)磨專(zhuān)家控制系統(tǒng)上線(xiàn)。如果ChatGPT經(jīng)過(guò)培訓(xùn)后引入AI操作人員，當(dāng)磨系統(tǒng)的原料出現(xiàn)改變，專(zhuān)家控制系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)自動(dòng)地切換到AI操作人員上線(xiàn)操作，保證磨系統(tǒng)正常連續(xù)工作，同時(shí)快速修改專(zhuān)家控制系統(tǒng)代碼，通過(guò)仿真測(cè)試，再次切換到磨專(zhuān)家控制系統(tǒng)接管運(yùn)行。若以上方法還無(wú)法滿(mǎn)足正常運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，再切換成操作人員或編程人員接手處理，甚至需要工藝工程師進(jìn)行工藝過(guò)程計(jì)算分析，實(shí)施工藝設(shè)備改造來(lái)達(dá)到磨系統(tǒng)的正常運(yùn)行。操作人員或其他人員接管處理也是對(duì)AI操作人員策略的正向反饋，作為一次正向?qū)W習(xí)經(jīng)驗(yàn)錄入到專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)內(nèi)。2.2管理領(lǐng)域通過(guò)專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、工廠(chǎng)MIS系統(tǒng)等工廠(chǎng)各種信息，并結(jié)合工廠(chǎng)外部各種市場(chǎng)資源等信息（錄入到管理知識(shí)庫(kù)），對(duì)ChatGPT進(jìn)行培訓(xùn)后，可塑造成水泥廠(chǎng)AI咨詢(xún)?nèi)藛T，可以與工廠(chǎng)的生產(chǎn)管理人員進(jìn)行對(duì)話(huà)交流，提出工廠(chǎng)整體管理優(yōu)化方案，給出相應(yīng)的生產(chǎn)排程、停產(chǎn)檢修、設(shè)備維護(hù)、備件購(gòu)置、安全措施、新員工培訓(xùn)等計(jì)劃預(yù)案，這個(gè)功能將大大減少管理人員的工作量，并有效地提高了工作效率，為企業(yè)創(chuàng)造更多價(jià)值。舉例說(shuō)明：工廠(chǎng)管理人員要求AI咨詢(xún)?nèi)藛T根據(jù)市場(chǎng)情況給出年度生產(chǎn)計(jì)劃，并完成年度利潤(rùn)額指標(biāo)，ChatGPT會(huì)根據(jù)工廠(chǎng)現(xiàn)有生產(chǎn)情況信息結(jié)合目前水泥行業(yè)熟料或水泥成品的市場(chǎng)行情進(jìn)行分析，優(yōu)化原料的進(jìn)場(chǎng)、產(chǎn)能、成品出廠(chǎng)、銷(xiāo)售等各個(gè)環(huán)節(jié)，輸出一份詳細(xì)計(jì)劃預(yù)案，經(jīng)過(guò)管理人員審核，如果計(jì)劃預(yù)案出現(xiàn)不滿(mǎn)意或是不正確的地方，管理人員可以進(jìn)行修改，并將修改的預(yù)案樣本作為正向資料輸入到管理知識(shí)庫(kù)內(nèi)。2.3診斷領(lǐng)域?qū)⒏鞣N設(shè)備的使用手冊(cè)、維護(hù)手冊(cè)等信息匯集到設(shè)備知識(shí)庫(kù)，并將每一次設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題尋求設(shè)備廠(chǎng)家售后服務(wù)人員診斷的全過(guò)程信息錄入設(shè)備知識(shí)庫(kù)，以供ChatGPT學(xué)習(xí)，采用與控制領(lǐng)域相同的訓(xùn)練方式，可以培養(yǎng)出AI診斷人員，可對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的設(shè)備提供相應(yīng)的診斷和解決方案，以減少等待設(shè)備廠(chǎng)家處理時(shí)間。舉例說(shuō)明：當(dāng)篦冷機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，DCS系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警信息并送至ChatGPT模型，AI診斷人員獲取該報(bào)警信息后，就會(huì)對(duì)這條報(bào)警信息進(jìn)行分析，從DCS系統(tǒng)收集相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)信息，結(jié)合學(xué)習(xí)認(rèn)知找出設(shè)備故障的原因，并輸出對(duì)應(yīng)的處理方案，如果不能解決故障或超出AI診斷人員回答能力，再求助于設(shè)備廠(chǎng)家售后服務(wù)人員進(jìn)行處理，完成處理后ChatGPT會(huì)將這項(xiàng)求助處理整個(gè)數(shù)據(jù)作為正向樣本錄入到設(shè)備知識(shí)庫(kù)內(nèi)，同時(shí)把不能解決故障的處理方案作為負(fù)向樣本導(dǎo)入設(shè)備知識(shí)庫(kù)內(nèi)。3、結(jié)束語(yǔ)展望在不久的將來(lái)，新一代人工智能驅(qū)