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《智能油田》自序

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人工智能时代的油气工业

——《智能油田》自序


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“这个世界之所以是这个样子,乃是因为我们的存在”

——霍金(1942-2018)

01   新时代

人类进入了人工智能时代!


在人类将近300 万年历史中,有超过299 万年的时间,人类都在吃不饱、穿不暖的农业社会、原始社会乃至更古老落后的社会形态中踟蹰不前。直到最近300 年左右的18 世纪下半叶,起源于英国的工业革命,人类才第一次放下了背负在身上体力劳动的重担,迈开了快速前进的步伐,人类的温饱水平得以大幅度提升。不过短短的200 年之后,人类的大多数还没有暖热工业社会的板凳,一个被称为计算机的小小发明,犹如一颗强劲的引擎,使人类社会的发展再次提速。特别是进入20 世纪80 年代之后,以互联网技术为核心,生物工程、纳米技术、新能源、新材料、机器人和移动通信等一大批新兴技术把人类社会一举送入信息社会,让人类社会的发展从骑马到开车再到现在几乎是坐着火箭前进。如果可以穿越,让大美女妲己穿越到乾隆皇帝的紫禁城,即使有将近3000 年的时间跨度,妲己同学也不会有太大的吃惊,但如果让乾隆同学穿越到300 年后北京城,绝对会被客厅里会说话的电视“吓尿”,有人用“吓尿指数”衡量日益加速的发展变化,这些年的吓尿指数毫无疑问是居高不下的。


我说,人类已经进入了人工智能时代,有些人的吓尿指数是不是要爆表了?


21 世纪的第一个10 年刚刚过去,人类进入信息社会才不过几十年的时间,人工智能时代犹如一只天外飞来的UFO已经纤尘不惊地悄然降落。


2016 年是人工智能历史上一个具有特殊意义的年份,它是一个时代的结束,也是新时代的开始。这一年距离1956 年麦卡锡、明斯基、罗彻斯特和香农等人提出人工智能概念整整过去了60 年。按照中国人的习惯说法,正好过去了一个甲子。而当年在达特茅斯学院提出这个概念的10 位科学家中最后一位科学家明斯基也在这一年的年初离开了人世,这或许标志着人类在人工智能领域第一阶段的努力落下了帷幕。就在明斯基去世后的两个月,谷歌公司的围棋软件阿尔法狗在与世界著名围棋选手李世石的对局中,以4∶1 的压倒性优势获胜,成为第一个战胜围棋世界冠军的机器人。它的意义要远远超过1997 年IBM 公司的深蓝战胜国际象棋大师卡斯帕罗夫,因为从难度上讲,围棋比国际象棋的难度要高出6~9 个数量级。这件事不仅是人类在机器智能领域取得的又一个里程碑式的胜利,而且标志着一个新时代—智能时代的开始。



02   暗知识

人类之所以能够成为万物之灵,成为这个蓝色星球的主宰,根本原因在于人类能够不断地总结、发现知识,并一代代传承下去。一代代的积累让人类逐渐从动物界脱颖而出,成为超越动物界高高在上的“神灵”,发现知识的能力是人类最重要的本质特征。


人工智能作为一种技术,而且还是一种不断发展完善中的技术,居然能够标志一个新的时代,自有其超越凡俗的特质—发现人类发现不了的知识!正是这一点,让人类大惊失色,担心不已,担心机器人会不会像人类超越动物界一样,逐渐超越人类,成为人类之上的、新的人造“神灵”。


前文提到的阿尔法狗围棋软件带给人类的就是这种巨大的冲击。


围棋被认为是人类历史上最复杂的游戏。在19×19 的纵横棋盘上黑白双方轮流下子,可能的走法是一个无法计算的巨大数值。粗略估算一下,按照平均下完一盘棋要走100 步,每一步有200 种走法,每局棋可能的走法就有200的100次方种,人们测算过,即使使用世界上运算速度最快的超级计算机,要遍历所有的走法,所需要的时间比宇宙的年龄都要长得多(宇宙的年龄大约是138 亿年),人类早已承认这超出了人类能力的范畴,但阿尔法狗却做到了。


在阿尔法狗4∶1 战胜韩国著名棋手李世石后,当时世界排名第一的中国围棋手柯洁不以为然地放言:阿尔法狗胜不了我!然而,无情的事实是,柯洁在阿尔法狗面前毫无抵抗力,以0∶3 完败。在接受采访时,这位天才棋手感叹,阿尔法狗太完美了,简直看不到任何获胜的希望,甚至流着眼泪承认:我们人类下了快2000 年的围棋,好像还没入门。中国老牌棋圣聂卫平对阿尔法狗的棋艺崇拜不已,他说:“阿尔法狗的着法让我看得如醉如痴。围棋是何等深奥和神秘,但阿尔法狗对下棋的顺序、时机的把握都堪称完美!它的水平完全超越了人类。我们应该让“阿老师”来教我们下棋。阿老师至少是20段,简直是围棋上帝。”


阿尔法狗彻底击碎了人类在围棋这种高度复杂的游戏中的尊严,2000 多年来,人类一代代棋手在这项游戏中积累下来的知识和智慧瞬间变得一文不值,这让许多棋迷简直无法接受,有人甚至痛哭流涕。

为什么会这样?围棋的可能着法比全宇宙的原子数都多,而人类历史上留下的所有对弈记录不过数万盘,二者相比的差距比整个太平洋对比一个水分子之间的差距还要大。人类在一代代的传承过程中,基本上都是沿着前人探索过的成功路径小心翼翼地向前探索,人生有限,想要快速取得成功,就一定要走在前人走过的路上,再慢慢向外探索,而不能自己信马由缰地胡乱摸索。阿尔法狗则不同,随后推出的升级版AlphaGo Zero 在下棋时,根本不需要学习人类积累下来的任何棋谱,而是一开始就是自己跟自己“随机”地下棋,每下一盘就自己产生一个棋谱,所有的路都是自己走出来的,不受前人经验框框的约束,所以它探索过的地方,都是人类未曾触碰过的区域,它就能发现人类发现不了的知识—人们称这类知识为“暗知识”。


人工智能的发展,让暗知识现象越来越常见。深度神经网络是一种常用的人工智能算法,在图像识别等众多领域得到成功应用,在著名的ImageNet图像识别竞赛中,成功地击败人类,这种算法就存在无法解释的“隐藏层”。


因为无法解释,所以即使取得了成功,人们也无法解释为什么成功,这也成为当前人工智能算法推广应用的一个瓶颈。大数据技术的发展给人类带了同

样的困惑。随着数据量的增大,不同来源不同类型的数据汇集到一起,大数据算法就能从这些数据中发现一些新的“关系”,这些关系对人类生产或者经

营活动有巨大的帮助,但人类“说不清”为什么会这样。人类总是习惯于因果关系的描述,但大数据给出我们“有用”的关系时,我们便恐慌地发现,我们找不到是什么因、产生什么果。


19 世纪的最后一天,欧洲著名的科学家欢聚一堂,开尔文男爵(英国著名物理学家威廉·汤姆生)发表了面向新世纪的新年祝词。他自豪地宣称,人类物理学的“大厦”已经落成,所剩只是一些修饰工作,物理学理论的晴朗天空上,只剩下两朵乌云。残酷的事实是,这些所谓的“修饰工作”和两朵乌云居然是相对论、量子力学等物理学发展的一个个高峰,相比之下牛顿力学只能算是基础。人类的自信不断地被自己所超越,这种超越带给人类的不是沮丧而是不断进步的希望。但人工智能不同,人类发现知识的能力和人工智能相比,差不多相当于一个是在山路上蹒跚跋涉的老人,一个是驾驶着越野车狂奔的青年。人类第一次深刻地体会到自身感受能力和表达能力的局限,第一次深刻地体会到有太多自己无法发现、无法理解、甚至是无法表达的知识,人工智能技术结合越来越强大的超级计算能力必将发现越来越多的“暗知识”,人类又一次给自己造了一尊“神”,这尊神不是泥塑木胎,不是只存在于宗教的臆想之中,而是存在于身边的现实之中。这带给人类的冲击是前所未有的,或许人类第一次真正地理解了2000 多年前苏格拉底这位智慧老人的名言:我唯一知道的,是我什么也不知道。



03 革命

易经中《革卦·彖传》有:“顺天而动,不失其时。汤武革命,顺乎天而应乎人。革之时,大矣哉!”。这是“革命”一词的起源。从汤武开始,2000多年过去了,人类经历一次次革命的洗礼,在血与火的废墟上昂首前行。今天我们再次站在了革命的门槛上。与以往不同,这次革命也许没有炮火硝烟、没有流血牺牲,但这一次比以往任何一次都彻底,这一次是“人工智能”革命,革掉的不是一个阶层、一个王朝,而是对整个人类的颠覆,要么毁灭、要么成神,人类真的站在了命运的岔路口。

革命发生在各个层面,当然也会发生石油工业。石油作为燃料的“命”也许很快就会被革掉,但作为材料,一定会有更长远的价值。

一是换血。石油作为“工业的血液”,差不多随着现代工业的诞生就在工业界的体内流淌,支撑着现代工业一路发展壮大,大幅度提升了人类整体的富裕水平。

而今,进入信息化时代,中国数字经济在国民经济中的占比已经超过三分之一,并且在快速的增长之中。传统工业的身体已经发生了变化,血液自然也需要更换,数据已经逐渐成为新经济的“新鲜血液”。

越来越多的企业依靠数据的丰足变得兴旺发达,而缺少数据积累、没有使用数据的能力,已经成为不少企业供血不足、增长乏力的致命伤。对比2008年和2018年全球市值500强企业排名,你会发现排名前十的企业由原来的银行、石油、汽车等传统企业,转变为微软公司、苹果公司、亚马逊等数据型企业。十年之间,天地翻覆,只有换血,才能新生。

从事油气勘探的人有一句流行的行话:石油在哪里?在地质家的头脑里!现在这句话恐怕要改一改了:石油在哪里?在数据中。

石油行业具有数据采集、存储、处理、应用的优良传统,和丰富的经验积累。但面对迅猛发展的人工智能和大数据技术,石油工业需要有更彻底革命的勇气,丢掉拍脑袋作决策的陋习、更多的让数据说话,让数据决策。这就要求我们做好数据治理的基础性工作,构建强有力的数据治理团队,引进并重用大数据人才,树立数据第一的观念,更多的油气发现、更低的运营成本都在其中了。


二是换力。化学是传统的实验性科学,许多科学家埋头实验室,皓首穷经,创新寥寥。去年和前年的诺贝尔化学奖都颁给了计算化学家,他们不是摆弄试管药剂,而是利用超级计算计,对化学过程建模、模拟,利用计算机代替了试验仪器,利用算力代替了劳力,取得了前所未有的丰硕成果。

同样,油气藏是可以模拟的、钻井过程是可以模拟的,开发生产是可以模拟的,压裂注水是可以模拟的、集输过程时可以模拟的,利用强大的计算能力,我们能够做到“未卜先知”,兵马未动已决胜于帷幄之中,而不需要非要等到士兵伤亡惨重才知道派兵太少、布局不当。充分利用好强大的计算能力,用已有的数据进行精确的建模和反复的优化模拟,是节省人力物力、提高运行效率的不二法门。计算力就是生产力!

三是换智。人工智能来了,不管你是否理解它,都要学会接纳它。他确实能够发现一些目前人力无法发现的知识,而这些知识也许就是你在勘探、开发、生产过程中遭遇到的各种难题的指路明灯。人都没有办法机器还能有办法?这句话的问号应该改成感叹号。石油深埋地下数千米,已经远远超出了人类正常的感知能力之外,但我们能够发现石油,并开采它、使用它,依靠的是人类的学习能力和知识积累。而这一点,正是人工智能超越人类之处,许多蕴含在数据中的“暗知识”必须借助人工智能。即使是需要常规的知识,借助人工智能也会提供更快、更优的解决方案。人工智能是人类智能的重要补充,在某些方面是人类智能的升级版。


在英文中,go的本意是围棋的意思,alphago不过是一个叫阿尔法的围棋软件,但中国喜欢把他亲切地称为阿尔法狗,让这个智能软件显得更有灵性、更有生机、更有亲和力,像一只通人性的宠物狗。

石油工业当然不会放过这只狗,去年斯伦贝谢公司就把这只狗领进了石油圈。

但狗毕竟还只是狗,在驯兽师手里能表演算数、唱歌的特异功能,别人领回家去就不一定那么灵了。目前还没有听到阿尔法狗在石油领域的辉煌业绩,但我们充满期待。


这是一个技术为王的时代,技术、技术、一切都是技术!

我们要么做一个技术狂人,要么做一个崇拜技术狂人的人


万能的人工智能来了,垂垂老矣的石油工业一定要想方设法的披上这件魔法外衣,甚至是换掉大脑、换掉骨骼、换掉血液,才能让自己焕发新的生机,甚至是返老还童。

有了数据的血、计算机的骨、软件的心脏和脉络、AI的大脑,智能油田这一崭新的生命体将会逐渐揭开神秘的面纱。著名词作者方文山为周杰伦撰写的《青花瓷》歌中写到“素胚勾勒出青花,笔锋浓转淡,瓶身描绘的牡丹一如你初妆”,智能油田的“初妆”能否如牡丹般国色天香,还要靠各路专家手中的浓淡笔锋精心描画。



04 智能油田

因为人工智能,所以智能油田。越是复杂的问题,本质反而很简单。

智能油田该是什么样子?智能油田就是智能油田的样子,就像你问:人长什么样子,回答一定是:人长的就是人的样子

但胜利油田的智能油田和大庆油田的智能油田一定不是一个样子。

油气地质情况不同,业务不同、数据不同、采用的技术不同,还有人员不同、文化不同,这一切落实到智能油田系统中去,让不同的智能油田自然不完全是一个样子。

但底层的思路、逻辑是一致的。


所以,本书不是描述人长什么样子,也不是描述东北人和山东人分别长什么样子。而是描述一个文明人应该有的学问修养、道德规范、举止行为等共性的、基本的东西。


我们关注的是智能油田建设底层的、共性的思路和逻辑。

因此,本书不是智能油田的“定妆照”,而是一幅简笔画。除几个主线条之外,更多的是大量的“留白”,大家可以在此基础上跃马扬鞭、神思飞扬。


人工智能的概念尽管已经提出了60多年,但人工智能技术真正实用的也只是有限的几种。人们总是疑问,而今铺天盖地的人工智能热潮,其中有多少是真正的人工智能技术?又有多少不过是噱头、不过是赶时髦、不过是装点门面?


其实这些并不重要!知道用人工智能来装点自己,说明至少有向学之心,也算是为人工智能增加了热度,总比漠不关心、不管不问要好得多。

前些年人们讨论是互联网+,还是+互联网,国家提出的量化融合就更高明一些,没有先后、主次,两个方面同等重要。智能油田也是一体两面,智能化技术的一面,油田生产工业技术的一面,二者不可偏废,同等重要。

上周美国著名超市Costco落户上海,开业第一天人潮爆满、应接不暇,考虑到安全原因下午不得不临时关门。对比国内这些年越来越多的实体零售店关门,仍在营业的有不少也是门庭冷落车马稀,这种巨大的反差绝对不是国内热炒的“新零售”带来的,也不是采用了什么最新的ICT技术,而是零售业的最本质问题:商品价格。业内人士表示,零售业毛利一般都在15~30%,而Costco严格控制在只有8%,任何毛利超过14%的商品上架必须经过总经理批准。2018年年报中的年度净利润是31.34亿美元,而会员费单项收入已达到31.42亿美元

,其公司利润根本不是来自商品零售的差价。可见做好零售业本质的工作比采用什么“新零售”的信息技术要靠谱儿得多。

近日在与Gartner的一个咨询师讨论工业互联网的发展,他谈到参观海尔电器的感受让我印象深刻。他说海尔的工业互联网平台是我见过的落地最棒的系统,对内“人单合一”,任何一个订单都通过竞争机制落实到成本最低的团队,对外各种需求都可以在平台上提交,构成了一个很好的生态,但是公司的盈利情况并不乐观。我追问原因,这位分析师思考了半天,轻轻地说:造冰箱还是要先把造冰箱的技术提升上来。

信息技术不是万能良药,人工智能技术同样不是,至少在现阶段还不是。两化融合才是发展的王道



05   关于本书

《易经。系辞下传》中有这样一段话:
“变动不居,周流六虚,上下无常,刚柔相易,不可为典要,唯变所适”。

善变、快速应变,是生存之本。见微知著,脚边刚破土的嫩芽,不经意间就会变成参天大树

本书成书在一个快速变化的时代,尤其是ICT技术日新月异,上个月刚刚写好的一篇内容,眼看着技术潮流已经转向,不得不重新写过。因此,交付印刷期间,我自己都无法保证自己的想法是不是已经改变,对一些问题是不是又有了新的看法和新的思路。因此,有缘看到这本书的朋友,大可以从目录看起,选择没有过时的内容细读。


本书共有9章,9乃数之极。写书写到此处,当止则止。


起承转合,第一章就是“起”,讨论了智能、智慧等不同概念,以及智能油田发展演变的不同路径。对本书所讨论的智能油田给出了一个基本的定义。本章赋予一个“念”字,念即概念、念头,一念生则千百个念头随之,所以有了本书。第二章讨论了企业信息化的发展,毕竟信息化是智能化的基础,一定要走过信息化、数字化之后,才有可能到达智能化的彼岸。这既是技术发展的必然,也是业务、文化乃至企业组织发展的必然。本章赋予一个“化”字,化即教化,化育万物,世界都沐浴在信息技术的化育之中。第三章开始分析油田业务,特别强调用数字化的视角解剖传统的油田业务,所有的业务活动、业务组织,最终的目的当然是为了高效的获取石油,但第一步首先是拿到数据,以此为出发点,看到的业务一定是“横看成岭侧成峰、远近高低各不同”了。本章赋予一个“业”字,业乃业务、事业。石油人建功立业的事业就是本章讨论分析的业务。第四章承接上一章,开始讨论数据治理,把所有油田业务所产生的数据,按照数据分析、大数据挖掘的不同需求“治理”好。本章赋予一个“数”字,所有的油田业务都可以变成数字,未来的业务操作对象也将是“数字”。第五章讨论了当前ICT技术中的几项关键技术,诸如物联网、大数据、人工智能、区块链、数据湖、边缘计算等等,由于技术众多,这里只是择要对智能油田中应用较多、价值较大的几项技术做了介绍。本章赋予一个“术”字,“术业有专攻”,每一种技术都能够解决一些特殊的问题,而我们遭遇的各种问题也要通过发展技术来解决。第六章专门讨论了平台化的问题。这是当前信息化建设发展转型的关键技术,也是智能化建设可持续发展的核心问题。本章赋予一个“台”字,台即平台,也是舞台,无论是技术人员还是业务人员都要在同一个舞台上共同演绎智能油田的大戏。第七章讨论了知识管理。这是智能油田建设中智能化的核心。从十余年前开始,几位作者或主持或参与了中国石化知识管理体系建设的全过程,今年这些成果先后获得了亚洲MAKE大奖和全球MAKE大奖,标志着在知识管理领域建设成就的领先地位。本章赋予一个“知”字,知即知识,是智慧的基础,是传承的载体。知识发展到今天,其渊博宏大是任何一个单独的个体都无法全部掌握的,而未来的智能机器却可以做到这一点,机器超越人类在这一点上似乎并不遥远。第八章是一些智能油田建设的案例。当今各种智能油田建设“百花竞秀”,各展风采。这些案例供大家相互借鉴。本章赋予一个“鉴”字,鉴同镜,“以铜为镜可以正衣冠、以史为镜可以明得失”,相互借鉴,智能油田的发展会更顺畅。第九章是数字化转型,在易经中“9”为老阳,物极必反、阳爻到此必变。数字化转型就是变,传统的企业、业务、组织等向数字化转变,在油气市场过度饱和的情况下,寻找变化、寻找转型的契机、寻找新的价值增长点。本章赋予一个“变”字,变即变化,《周易•系辞上》有云:“知变化之道者,其知神之所为乎!” 。数字化时代,向数而变,才是发展之道。



06 序章

在该说结束的时候我用了“序章”。因为,在序言的结束,才是正文的开端。

“凡是过去,皆为序章。”(Where of what's past is prologue),这句话出自英国著名戏刷家莎士比亚的剧作《暴风雨》。《暴风雨》是莎士比亚的最后一部完整的杰作。或许莎翁觉得,他过去的作品都是序章,正文和主题寄望于后人。

这篇文章是序章,这部书也是!

这篇文章是本书的序章,这部书是智能油田的序章。


人工智能的发展正方兴未艾,智能油田的认识、建设和实践都刚刚起步。各种技术、各类应用、各种探索层出不穷。

在本书的编写过程中,我们阅读了大量图书和来自网络、微信的文章,也引用了不少其中的观点和图片,我们都尽可能的注明来源和出处。但是来自网上和神奇的微信朋友圈不少内容,有些很难追究来源,未能尽数标明出处,在这里特别致歉。相信这些朋友愿意在网上分享自己的观点,也一定愿意我们通过本书助其传播。你们独到的见解,如海滩上闪闪发光的贝壳,我们偶然捡到一定会擦的更加闪亮,并欢欣鼓舞的与大家分享。对以上标明名字或者匿名的作者们对本书做出的贡献,在这里一并表示万分的感谢。

顺便给Windows系统提个建议,“复制+粘贴”很好用,但重要的问题是在复制的时候不能一同复制版权信息,粘贴的时候内容粘贴了,版权信息丢失了。一段时间后再审阅文章时,有时候已经分清那些是自己的原创、那些是复制粘贴的内容。有鉴于此,也为了向那些已经遗失了原出处的精彩文字的原始作者致敬,我们也将陆续把本书的一些内容在网上发布,分享内容、共享快乐,分享是快乐之本。

伟大的牛顿曾经说过:“我好像是一个在海边玩耍的孩子,不时为拾到比通常更光滑的石子或更美丽的贝壳而欢欣鼓舞,而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。”

打开本书,你便踏上了探索未知真理之海的小舟。


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