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高山讲堂 | 董洪标:从物理模型到数据驱动的智能制造
发布日期:2025-12-12 来源:Y-Lab

人工智能,正在给世界带来一场深刻变革:研发与生产,逐渐从传统的“经验+理论”驱动,转向“数据+智能”驱动。

 

这不仅意味着工具的升级,更是一场对认知与创新体系的重构。这场转型将如何发生?又将把工业的未来带向何方?

 

12月6日,英国皇家工程院院士董洪标做客甬江实验室高山讲堂。这位智能制造领域权威学者,以其深厚的学术积累与丰富的工业实践经验,系统阐述了如何以数据智能重新定义高端制造,为这场制造业范式革命提供了清晰的实践路径与思想启示。

 

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01

 

“读懂”材料:

从微观调控到性能突破

 

一片燃气涡轮叶片,必须在超过1300℃的烈焰与每分钟数万转的离心力中,稳定运行数千小时。

 

“要实现如此极致的材料性能,关键在于对其微观枝晶形貌的精确调控。”董洪标指出。过去,这主要依赖基于热力学与动力学的物理模拟,过程繁复,且难以对海量生产数据做出实时分析与反馈。

 

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如今,一条新路径正在打开。董洪标团队开发的SLPS监督式机器学习方法,让计算机学会了“阅读”材料的微观图像。该系统能够自动、快速、定量地从成千上万张显微影像中,识别并量化枝晶的形态、间距与取向,从而揭示工艺参数与微观结构之间隐藏的复杂关联。

 

通过这一数据驱动框架,研究团队发现:六边形紧密排布的凝固结构,比传统正方形排列具有更强的适应性,能自然形成更细小、更均匀的晶粒组织。

 

这一源自数据本身的规律,为工艺设计提供了全新的指导——主动引导材料形成最优微观秩序,从而显著减少缺陷、缩短热处理时间,在提升产品性能的同时,也大幅提高了生产效率。

 

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02

 

“重塑”流程:

体系化融入人工智能

 

超越单一工艺的优化,董洪标在报告中进一步勾勒出将人工智能体系化融入工业制造的宏大愿景。

 

“这不是简单地把AI当作辅助工具,而是一场贯穿‘战略规划-技术框架-实践验证’的系统变革。”他强调。在战略层面,需构建“数据-模型-知识”闭环驱动的研发新模式;在技术层面,应搭建融合物理机理与数据智能的混合建模平台,并开发适配工业场景的专用算法;在实践层面,则要在关键生产环节部署智能感知与优化系统,实现精准预测与实时调控。

 

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他以转炉炼钢为例:该过程需在30分钟内完成铁到钢的转变,核心是降低碳含量与控制温度。传统工厂依赖经验丰富的炉长进行过程管控,而董洪标团队整合企业五年静态与动态数据,构建“Wide Tapping Network”等模型,通过时序数据持续优化,显著提升了模型预测精度与工艺稳定性,为企业带来切实效益。

 

 

03

 

在“近似正确”

与“精确错误”间把握未来

 

在这场数据驱动的智能制造变革中,董洪标引导听众进入更深层的思考:在科学、工程与人工智能交融的时代,我们应如何重新理解与运用“模型”?

 

“物理模型基于第一性原理,追求普适的‘为什么’;数据驱动模型基于统计规律,擅长回答具体的‘是什么’与‘如何优化’。”他指出,二者的关系并非取代,而是互补与增强。

 

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统计学大师乔治·博克斯说:“所有模型都是错的,但有些是有用的。”

 

董洪标强调,在智能时代,人类的判断、跨学科知识、对不确定性的沟通以及诚信,比算法本身更为重要。在许多复杂领域,追求“实用且有限度的近似解”比执着于“理论上完美却脱离实际的理论解”更能推动进步。

 

在长达两个半小时的报告与互动中,董洪标教授以高屋建瓴的体系视角和生动详实的案例,激发了现场科研人员的广泛共鸣。大家围绕人工智能在材料设计、流程优化、跨学科融合等领域的应用,以及数据建设与行业数据差异等议题,与董教授展开了深入交流。董教授结合自身在学界与工业界的跨界经验,一一给予细致回应,并鼓励青年科研人员主动拥抱人工智能,在解决真实问题的实践中持续学习与迭代。

 

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作为全英华人教授协会主席,董洪标在分享尾声简要介绍了协会的使命与架构。他强调,该协会凝聚了在英华人学术精英,致力于搭建跨域协作、中外联动的知识网络。“当前,单点突破已不足以应对人工智能所带来的颠覆性挑战。”他表示,“全英华人教授协会的核心使命,正是推动开放、协同、可持续的全球学术合作。我们期待与像甬江实验室这样的创新力量携手,共同探索人工智能驱动下的科研范式变革与技术创新路径。”

 

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正如董洪标教授所言:“未来属于那些既能永葆好奇、勇于探索,又能审慎务实、稳步前行的人。”真正的智能,源于对物理世界的深刻洞察,也生长于面向未知、叩问真理的不懈探索之中——这正是我们从物理模型走向数据智能时代所需的智慧与担当。

 

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