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視覺人工智能(AI)在工業(yè)運(yùn)營(yíng)中的應(yīng)用前景廣闊，能夠顯著提升生產(chǎn)效率、質(zhì)量控制和安全性。然而，盡管其潛力巨大，但在工業(yè)運(yùn)營(yíng)中大規(guī)模擴(kuò)展視覺人工智能仍面臨諸多挑戰(zhàn)。本文將從技術(shù)、數(shù)據(jù)、成本、人才和生態(tài)等多個(gè)方面探討這些挑戰(zhàn)，并分析其背后的原因。
技術(shù)挑戰(zhàn)
復(fù)雜場(chǎng)景下的適應(yīng)性不足
工業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變，光線、溫度、濕度等因素對(duì)視覺系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響較大。例如，在動(dòng)態(tài)及復(fù)雜環(huán)境中，光線變化、缺陷樣本數(shù)據(jù)少、先驗(yàn)知識(shí)難以發(fā)揮作用等問題，導(dǎo)致視覺人工智能在準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性上還未達(dá)到理想水平。此外，工業(yè)視覺檢測(cè)需要處理多種復(fù)雜場(chǎng)景，如小樣本和數(shù)據(jù)非平衡、缺陷尺度變化廣和弱小目標(biāo)檢測(cè)難等。
算法和模型的局限性
視覺人工智能在工業(yè)中的應(yīng)用需要高度定制化的算法和模型。例如，傳統(tǒng)算法在處理復(fù)雜場(chǎng)景時(shí)存在局限性，而深度學(xué)習(xí)算法雖然在某些場(chǎng)景中表現(xiàn)出色，但在推理速度和實(shí)時(shí)性方面仍需優(yōu)化。此外，不同行業(yè)、不同產(chǎn)品的工藝差異較大，算法模型與應(yīng)用方法的復(fù)制推廣存在困難，導(dǎo)致在面對(duì)差異化場(chǎng)景時(shí)需要重新建模、訓(xùn)練和部署。
硬件和軟件的協(xié)同問題
視覺人工智能系統(tǒng)的硬件和軟件需要高度協(xié)同。例如，高精度的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI)需要完備的光學(xué)方案、穩(wěn)定防震的機(jī)臺(tái)、高重復(fù)定位精度的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及上下游精確聯(lián)動(dòng)匹配產(chǎn)線節(jié)拍。然而，目前硬件和軟件的協(xié)同一致性難以達(dá)到最優(yōu)效果，尤其是在快速應(yīng)對(duì)產(chǎn)品迭代和新場(chǎng)景時(shí)。
數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)
數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)量不足
工業(yè)視覺人工智能需要大量的高質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，但實(shí)際應(yīng)用中數(shù)據(jù)往往存在質(zhì)量問題。例如，數(shù)據(jù)標(biāo)注不規(guī)范、數(shù)據(jù)清洗不徹底等問題普遍存在。此外，工業(yè)場(chǎng)景中的數(shù)據(jù)獲取成本高，數(shù)據(jù)隱私和安全問題也限制了數(shù)據(jù)的共享和使用。
數(shù)據(jù)標(biāo)注和處理復(fù)雜
工業(yè)視覺數(shù)據(jù)標(biāo)注需要專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，尤其是對(duì)于復(fù)雜缺陷和弱小目標(biāo)的標(biāo)注。例如，在手機(jī)整機(jī)外觀檢測(cè)中，由于功能模塊多、形態(tài)多樣、缺陷類型復(fù)雜，成像情況復(fù)雜，難以用傳統(tǒng)算法完成所有缺陷覆蓋。此外，數(shù)據(jù)處理需要結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和人工檢測(cè)邏輯，增加了數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的復(fù)雜性。
成本挑戰(zhàn)
硬件和軟件成本高
視覺人工智能系統(tǒng)的硬件和軟件成本較高，尤其是高性能的視覺芯片、傳感器和計(jì)算設(shè)備。例如，基于Transformer大模型架構(gòu)的視覺芯片開發(fā)成本高，且難以在端側(cè)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。此外，軟件開發(fā)和維護(hù)成本也不容忽視，尤其是在定制化開發(fā)和模型優(yōu)化方面。
部署和運(yùn)營(yíng)成本高
視覺人工智能系統(tǒng)的部署和運(yùn)營(yíng)成本較高，尤其是在大規(guī)模應(yīng)用中。例如，企業(yè)需要投入大量人力、物力進(jìn)行系統(tǒng)部署、調(diào)試和維護(hù)。此外，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性要求高，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)成本進(jìn)一步增加。
人才挑戰(zhàn)
專業(yè)人才短缺
視覺人工智能的開發(fā)和應(yīng)用需要跨學(xué)科的專業(yè)人才，包括計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。然而，目前相關(guān)專業(yè)人才短缺，企業(yè)難以招聘到足夠的技術(shù)人才。例如，IBM《2022 年全球 AI 采用指數(shù)》報(bào)告顯示，34% 的調(diào)查受訪者表示缺乏 AI 專業(yè)知識(shí)阻礙了實(shí)施工作。
人才培訓(xùn)和留存困難
視覺人工智能技術(shù)更新迅速，企業(yè)需要不斷培訓(xùn)員工以適應(yīng)新技術(shù)。然而，人才培訓(xùn)成本高，且難以留住優(yōu)秀人才。此外，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)加劇了人才留存的難度。
生態(tài)挑戰(zhàn)
產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不足
視覺人工智能的擴(kuò)展需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同合作，包括硬件制造商、軟件開發(fā)商、系統(tǒng)集成商和終端用戶。然而，目前產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不足，各環(huán)節(jié)之間的合作存在障礙。例如，國(guó)產(chǎn)工業(yè)視覺產(chǎn)品在高端市場(chǎng)仍依賴進(jìn)口硬件和軟件，產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制薄弱。
標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化不足
視覺人工智能的擴(kuò)展需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，但目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尚不完善。例如，工業(yè)視覺產(chǎn)品的性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)格式、接口標(biāo)準(zhǔn)等缺乏統(tǒng)一規(guī)范，導(dǎo)致不同產(chǎn)品之間的兼容性差。此外，數(shù)據(jù)共享和模型應(yīng)用共建的需求尚未得到滿足。
解決方案和未來展望
技術(shù)創(chuàng)新
企業(yè)需要持續(xù)投入研發(fā)，提升視覺人工智能的技術(shù)水平。例如，通過預(yù)訓(xùn)練大模型推動(dòng)工業(yè)視覺算法的生產(chǎn)，加速垂直場(chǎng)景的應(yīng)用開發(fā)。此外，企業(yè)可以探索新的算法架構(gòu)，如Transformer大模型在端側(cè)設(shè)備上的應(yīng)用。
數(shù)據(jù)治理
企業(yè)需要建立完善的數(shù)據(jù)治理體系，確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和安全。例如，通過自動(dòng)化數(shù)據(jù)標(biāo)注和清洗工具，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的效率。此外，企業(yè)可以利用聯(lián)邦學(xué)習(xí)等技術(shù)，整合私有數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)共享和利用效率。
成本優(yōu)化
企業(yè)需要優(yōu)化硬件和軟件的選型，降低系統(tǒng)成本。例如，選擇性價(jià)比高的視覺芯片和傳感器，優(yōu)化軟件開發(fā)和維護(hù)流程。此外，企業(yè)可以通過云服務(wù)和邊緣計(jì)算技術(shù)，降低部署和運(yùn)營(yíng)成本。
人才培養(yǎng)
企業(yè)需要加強(qiáng)人才培養(yǎng)和引進(jìn)，提升團(tuán)隊(duì)的技術(shù)水平。例如，與高校和科研機(jī)構(gòu)合作，開展產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合項(xiàng)目。此外，企業(yè)可以通過內(nèi)部培訓(xùn)和激勵(lì)機(jī)制，留住優(yōu)秀人才。
生態(tài)建設(shè)
企業(yè)需要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，推動(dòng)視覺人工智能的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。例如，通過行業(yè)協(xié)會(huì)和標(biāo)準(zhǔn)組織，制定統(tǒng)一的性能指標(biāo)和接口標(biāo)準(zhǔn)。此外，企業(yè)可以通過開放平臺(tái)和合作項(xiàng)目，促進(jìn)數(shù)據(jù)共享和模型應(yīng)用共建。
總結(jié)
視覺人工智能在工業(yè)運(yùn)營(yíng)中的擴(kuò)展面臨諸多挑戰(zhàn)，包括技術(shù)、數(shù)據(jù)、成本、人才和生態(tài)等方面。然而，通過技術(shù)創(chuàng)新、數(shù)據(jù)治理、成本優(yōu)化、人才培養(yǎng)和生態(tài)建設(shè)，企業(yè)可以逐步克服這些挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)視覺人工智能的大規(guī)模應(yīng)用。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和生態(tài)的不斷完善，視覺人工智能將在工業(yè)運(yùn)營(yíng)中發(fā)揮更大的作用，推動(dòng)工業(yè)智能化升級(jí)。
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