華為雲天籌AI求解器:智慧世界是道迷人的數學題

naojiti發表於2021-11-04

二戰期間,盟軍要為規模空前龐大、結構無比複雜的潛艇與艦船規劃路線,制定運輸策略,於是軍方請來了數學家幫助破解這個複雜的管理難題。一門橫跨數學與管理學的全新學科體系——運籌學(Operational Research)就這樣誕生了。

中國翻譯家從“運籌帷幄之中,決勝千里之外”裡選取了運籌這個詞來意譯OR,真可謂是神來之筆。這門學科的精髓在於將應用數學中的求最優解方案,帶入到現實世界中五花八門的問題中來,幫助決策者看破數量和規模的迷霧。

上世紀60年代,運籌學開始與新興的電腦科學結合,用自動化計算的方式完成運籌推理,顯然比人工更具優勢,於是求解器誕生了。

在歐美國家,大型基礎設施建設和大規模企業背後,基本都有求解器的身影。大到航空軌道計算、遠洋船舶路線規劃,小到一家工廠的供應鏈管理、一個倉庫的庫區規劃,都可以用求解器得到最佳答案。

在中國,我們也可以看到需要求解器的場景越來越多。“雙11”瘋狂購物之後如何處理複雜的倉儲、物流與退換貨系統;面對疫情防控期間訂單暴漲,工廠如何管理上萬個員工和數百個廠房,才能實現資源最大化利用;在大型機場,如何讓每天上千架航班最大化利用廊橋……這些問題都需要求解器來一錘定音。在產業智慧化的浪潮中,求解器是一道不應缺席的身影。

在現實中,企業應用求解器總有這樣那樣的難題;求解器這棵古樹上,正待綻放出新的花蕊。

不久之前,華為雲在華為全聯接2021期間釋出了新一代天籌(OptVerse)AI求解器。在最新的全球權威Hans Mittelmann單純形求解器榜單中,華為雲天籌AI求解器斬獲第一。一時間,AI求解器在業界激發了無數討論,讓求解器這個歷史悠久的概念重新回到產業一線。而天籌AI求解器也與大模型、知識計算一同構成了華為雲最新的AI前沿技術序列。

在天籌AI求解器的背後,還有很多故事與價值值得被看見。智慧世界這道迷人的數學題,需要AI求解器深深參與其中。

一個難題,同時也是一個希望

在進入天籌AI求解器的故事前,我們必須先回答這樣一個問題:求解器的價值顯而易見,但為什麼企業,尤其是中國企業的應用率卻並不高?

這個矛盾點的核心在於求解器使用本身具有高門檻、高成本、高價值的“三高”特性。雖然對於工業生產、物流規劃、供應鏈管理等決策價值重大的企業和部門來說,求解器理論上能夠展現的價值非常容易理解。但在現實中,把複雜的零件、人員、工序以及多種變數表示為求解器的可解資料非常困難。這既需要企業有充分的資料化基礎,也需要求解器能夠真實貼近企業場景。

相比歐美企業具有悠久的IT建設歷史以及豐富的企業決策服務,發展中國家企業對運籌學的應用還是相對薄弱的。求解器落地,對企業的IT基礎設施與人員技術水平都有極高的要求,很多企業甚至很難理解求解器的工作需求。加上歐美求解器產品成熟較早,也有比較完善的商業化生態,國內做商業化求解器的公司較少,產業服務相對稀缺。另一方面,求解器是內嵌在企業數字化體系中的一部分,繼而也對企業整體數字化水平提出了要求,最終導致求解器在中國落地效果並不理想。即使在物流、倉儲、港口等天然適合應用求解器的企業,在進行重大決策時也普遍缺少求解器的幫助。

然而換個角度看待這個問題,每一個難題背後都是一個希望。隨著一些重點行業的不斷髮展,以及供應鏈體系的複雜,中國企業發展到一定規模後必然需要應用求解器。這既給中國經濟持續解放生產力帶來了契機,也給中國市場湧現出更好用、更富有價值的求解器產品以時代機遇。

畢竟,當企業規模與管理複雜度達到一定程度後,自然就會去探索求解器的可能性。華為,就是這麼做的。

一場華為的求解器探索,變成一個融合AI的產業契機

提起中國企業研究與應用求解器,就不得不提到華為。十幾年前,華為就開始了求解器的嘗試和研究,當時的華為已然有了求解器的場景需求和技術基礎。

一方面,華為在通訊領域的佈局和積累,需要大力研究訊號與資料的分配和規劃,這本身就與運籌學緊密相關。另一方面,華為擁有著難以想象的超大規模供應鏈,如何管理和規劃供應鏈,也是一個極有必要應用求解器的問題。

在自身技術佈局與產業需求的雙向加持下,華為看到了一系列問題都必須通過運籌規劃來解決。經過十餘年的技術探索與產業應用,華為積累了非常豐富的求解器技術,並且擁有了業內頂尖的求解器落地經驗。在一年多之前,華為雲做出了一個重要決定:把積累的求解器技術開放出來,進行商用。

這個戰略決定的背後,不僅僅是華為雲自身的技術迭代與產品考量。統觀整個求解器市場,目前主流的求解器產品已經相對成熟,並且長時間缺乏突破。尤其當以深度學習為代表的AI技術復興後,原本具有與AI深度融合必要性的求解器,卻因為產業進入平緩期、主流廠商缺乏技術突破意圖而錯過了智慧化機遇。這就導致當企業應用智慧化求解器的需求大幅增長時,求解器產品卻停滯在不好用、不好學、不夠智慧化的難題中。

而這正是華為雲的機會,也是商業求解器市場本身的機遇需求。早在2018年,華為就公佈了全棧全場景AI戰略,其中華為雲是AI技術革新與平臺沉澱的重要載體;華為將十餘年的求解器佈局與AI技術能力融合,打造出業界首款作用於產業場景的AI求解器產品——天籌AI求解器。

具體來看,天籌AI求解器相比於傳統求解器產品,差異化主要體現在AI技術的多方面融入。首先是在上層套件中,AI技術可以幫助求解器更準確、靈活地理解企業使用過程,將生產場景中的真實情況更簡單對映到求解器中。從而極大程度降低了求解器的使用門檻,這也解決了傳統求解器應用難、推廣難的最主要問題。

另一個AI求解器的關鍵提升在於求解過程的智慧化。傳統求解器大多基於數學經典演算法來實現,但AI求解器吸納了人工智慧的理解能力,極大提高了求解器的解釋速度。從而提升了企業應用求解器的效率。

降低門檻,提升效率,這是AI在投入企業應用時兩個恆定的主題。與求解器的結合也是如此,基於智慧化的加持,求解器可以適配更多樣化的企業場景,並且提升本身的工作能力與工作效,繼而突破了業界運籌優化極限。

從天籌AI求解器釋出起,我們可以看到一系列業界記錄被相繼打破。

在求解規模上,天籌AI求解器可以支援億級規模問題的求解,幫助處理更復雜場景的優化決策;在求解速度上,實現了面對億級規模問題的求解,速度也能最高提升100倍;在建模效率上,使用AI技術智慧建模後,建模效率最高提升30倍;在求解效率中,利用AI技術自適應調優後,效率最高提升30%。

最終,剛剛問世的華為雲天籌AI求解器在全球權威的 Hans Mittelmann 線性規劃單純形求解器於9月18日榜單中斬獲第一,重新整理了世界紀錄。

至此,AI求解器的誕生不僅豐富了華為雲的AI技術服務體系,更為產業智慧化之路開啟了一個全新的機遇。

一場港口之旅,洞開一場智慧化變革

此前我們就討論過天籌AI求解器在天津港的落地實踐。其實不僅是港口,物流、工廠、能源等結構複雜、要素多樣的產業在本質上都需要運籌學的加持,以達到生產效率與成本的最優解。

但在天籌AI求解器的天津港之旅中,確實可以看到AI求解器落地背後的很多有趣故事與產業智慧。

天津港是京津冀的海上門戶,也是一帶一路戰略的重要港口支點。在2021年,天津港這一特大港口的集裝箱年吞吐量已經近2000萬標準箱。在不斷髮展壯大的過程中,天津港也湧現出了豐富的數字化需求,以及對求解器應用的需求。

一方面,天津港在積極探索“智慧港口”的道路,比如5G、無人駕駛集裝箱卡車等。天津港在利用各種智慧化技術將單機效率達到極限後,面對如此龐大的業務體量,迫切需要基於全域性統籌計劃,進行全鏈路協同,最大化調動所有資源。

另一方面,隨著天津港的不斷髮展,越來越多的業務難以憑藉人工進行規劃。人工規劃只能看到自己負責的“一畝三分地”,而全域性統籌規劃需要涉及到千萬個甚至到億級的變數和約束條件,僅靠人工根本無法做到;另外,整個計劃做完需要耗時24小時,效率極低,每次只能提前計劃,難以實時調整。於是,天津港內部不斷產生了更新求解器產品的需求。而華為恰好在此時提供了這一技術能力的創新。

天津港與華為雲合作,開發了新一代的港口智慧計劃平臺,開始AI求解器的港口落地之旅。

天籌AI求解器在天津港的第一份工作,是從幫助港口進行計劃模組規劃開始的,並且很快取得了成果。通過天籌AI求解器,天津港的一些業務聯動效率與準確率得到了明顯提升,給港口生產帶來了長期價值。例如,華為雲天籌AI求解器可實現全鏈路協同,最大化地調動所有資源,使天津港裝置利用率提高15%,堆場翻倒率降低20%,大幅度地提升了港口運轉效率和作業效率,進而縮短船舶在港時間。通過全域性優化,真正地實現了天津港資源排程最大化。

在此基礎上,隨著雙方合作業務的深入與賦能模組的提升,AI求解器不斷深入到了天津港的方方面面,形成了模組化、常態化的落地通道。

合作中有一個很有意思的故事。在雙方合作剛開始的時候,華為雲相關團隊在研究了港口業務之後滿懷信心,團隊很快入駐天津港,逐條梳理了天津港的業務流程與生產資料,慢慢將問題接手過來。甚至主動幫助天津港去發現問題,糾正此前存在的資料錯誤,這一點讓天津港的工作人員都感到十分驚訝。

逐步去梳理行業問題,理解行業特徵,是很多AI技術落地時都不得不面對的問題。華為雲與天津港的合作,或許可以帶來很多產業經驗:對於流程複雜、業務模組眾多的重點行業,既不能存在對業務場景的為難和牴觸心理,也不必過分高估行業門檻的存在。深入其中,仔細梳理,以技術撬動需求,或許才是達成合作,共同創造價值的最佳方案。

未來,華為雲天籌AI求解器還將繼續深入探索港口行業,同時也會向工業、製造、物流等更多領域擴充。對於企業來說,天籌AI求解器不僅意味著強大的求解器支援,還是華為充沛行業數字化經驗的賦能,以及領先AI技術的加持。

融合運籌學、AI以及行業智慧,天籌AI求解器得以幫助行業把握住產業智慧化機遇。

一座燈塔,就是一個答案

求解器和運籌學重要嗎?當然重要,其在產業智慧化、數字化中的地位無可替代。

但在中國以及更多的發展中國家,運籌學的人才培養以及就業、創業支援都遠遠達不到需求水準。即使是華為,想要招聘運籌學人才都十分困難。

放眼整個產業,會發現大型企業多數將運籌學與求解器人才放在IT或者演算法崗位中,很少能夠單獨建立部門或者成立專案。很多非常需要求解器的企業,甚至都不知道運籌學與決策智慧的可能性。另一方面,市場需求的寡淡也影響了人才培育。學生更傾向去學AI等高需求、高回報的專業,對運籌學這樣的重要學科反而很難全力投入。

天籌AI求解器更深層的意涵,在於華為雲通過將內部技術開放出來,走向商業化與規模化,構築了一個全新的產業支點。這個支點就像一個燈塔,可以讓學生、老師、從業者看到運籌學與求解器本應具有的重要意義。學術與產業生態可以以此為圓點進行彙集,天籌AI求解器可以變成一項產業驅動力,一個交流與發展的平臺。運籌學這個學科,求解器這項技術,並不古老或保守,而是必然在AI時代必然會煥發出全新的生命力。

求解器應用是一道難題,於是AI求解器開啟了一個可能。

天籌AI求解器構築了一座燈塔,給運籌學與智慧化帶來了一個全新的答案。

數字中國建設是這個時代最重要的任務之一。在這一目標的引領下,各行業的管理效率提升、數字化決策、少人化管理是一道必答題。求解器必然會深深嵌入數字中國的根系,成為智慧化浪潮不可替代的支柱。

我們可以探索、建設甚至引領求解器的未來,這就是“天籌”的答案。

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