機(jī)械工程與人工智能的關(guān)系研究

陳斌斌

摘 要：相對(duì)而言，電子工程較以往的機(jī)械工程是全新的學(xué)科，二者在20世紀(jì)進(jìn)行碰撞并加以磨合，在人工智能技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)，機(jī)械電子由以往的能量連接與動(dòng)能連接逐漸發(fā)展成為信息連接，進(jìn)而使得機(jī)械電子工程具備了相應(yīng)的人工智能，而人工智能技術(shù)也逐漸的隨著機(jī)械電子工程日趨復(fù)雜化，同時(shí)，也取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)性的進(jìn)步與發(fā)展。本文針對(duì)機(jī)械工程與人工智能的關(guān)系進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程；人工智能；關(guān)系

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

機(jī)械工程與人工智能技術(shù)的結(jié)合提高機(jī)械工程行業(yè)的自動(dòng)化程度與工作的效率，確保機(jī)械工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性，還能夠減少機(jī)械工程所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。這兩者結(jié)合主要的就是信息連接，也就是在機(jī)械工程中加入人工智能相應(yīng)理念，從而減少失誤，并且可以使得機(jī)械工程的操作趨于完美。

1機(jī)械電子工程

機(jī)械電子工程這一技術(shù)名詞于20世紀(jì)70年代，由日本首先提出，在我國(guó)一般稱之為機(jī)電一體化。機(jī)械電子工程是制造業(yè)的核心技術(shù)，也與人民群眾日常生活密不可分，機(jī)械電子工程的進(jìn)步與發(fā)展，不但直接作用和推動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也深刻影響著人們?nèi)罕娙粘Ｉ钯|(zhì)量的提升。機(jī)械電子工程是機(jī)械工程與電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是一種包含有各類學(xué)科精華的綜合性學(xué)科。其與傳統(tǒng)機(jī)械工程相比，具有顯著的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。表現(xiàn)在機(jī)械電子工程通過(guò)高度發(fā)展的集成電路技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，使得機(jī)械電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，體積更小，運(yùn)行穩(wěn)定，性能更高。這些優(yōu)勢(shì)一方面可以減少人們操作傳統(tǒng)機(jī)械時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，有利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，另一方面，機(jī)械電子工程產(chǎn)品在外觀設(shè)計(jì)上擺脫了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的制約，更加靈活，更加多樣，個(gè)性化的外形設(shè)計(jì)，加上操作上簡(jiǎn)單易用，能耗低，故障率低，而迅速得到普及，成為人民群眾日常生活不可或缺的用品，不斷提升著人民群眾的生活質(zhì)量。

2人工智能介紹

2.1人工智能的定義

就人工智能而言，我們可以把定義分為兩部分，那就是“人工”和“智能”。對(duì)于“人工”非常好理解，幾乎沒(méi)有爭(zhēng)議。對(duì)于什么是“智能”，這涉及到自我、意識(shí)、思維等問(wèn)題，我們所了解的智能是我們本身的智能，也是普遍認(rèn)同的觀點(diǎn)。由于一直以來(lái)存在著爭(zhēng)議，我找到了具有權(quán)威性的說(shuō)法，斯坦福大學(xué)的尼爾遜教授認(rèn)為人工智能是有關(guān)知識(shí)的一門學(xué)科，該學(xué)科研究的是知識(shí)的表達(dá)，知識(shí)的獲取，知識(shí)的使用。而麻省理工學(xué)院的溫斯頓教授這樣定義人工智能：人工智能是研究如何通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)做智能工作即只有人才能做的工作。不同的人有不同的看法，我個(gè)人認(rèn)為人工智能是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟硬件的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)人類所能勝任的工作。人工智能不僅是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)重要分支，同樣也是21世紀(jì)中最偉大的學(xué)科之一。

2.2人工智能的發(fā)展

一門學(xué)科的出現(xiàn)往往不是一步發(fā)展而來(lái)，人工智能就歷經(jīng)了以下五個(gè)階段的發(fā)展：第一個(gè)階段即萌芽階段，從法國(guó)科學(xué)家B.Pascal發(fā)明第一部計(jì)算器到馮諾依曼發(fā)明第一臺(tái)計(jì)算機(jī)，人們?cè)谶@一個(gè)過(guò)程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為以后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；第二個(gè)階段即第一個(gè)發(fā)展階段，該階段產(chǎn)生了“人工智能”這一術(shù)語(yǔ)，這一時(shí)期人工智能進(jìn)入了第一個(gè)繁榮發(fā)展的階段；第三個(gè)階段即挫折階段，這一階段科學(xué)家通過(guò)深入的研究，發(fā)現(xiàn)用機(jī)器模仿人類是一項(xiàng)十分困難的工程，沒(méi)有什么邏輯可言；第四個(gè)階段即第二個(gè)發(fā)展階段，人工智能在這一階段開(kāi)始走向?qū)嶋H應(yīng)用，人工智能在商業(yè)領(lǐng)域取得令人滿意的成績(jī)；第五個(gè)階段即平穩(wěn)發(fā)展階段，隨著科技的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的普及，利用分布式主體的方式，人工智能可以實(shí)現(xiàn)處理多個(gè)目標(biāo)。

3人工智能與機(jī)械電子工程的相關(guān)性

3.1相關(guān)性分析

科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展共同推動(dòng)電子化信息的迅猛發(fā)展，而基礎(chǔ)性學(xué)科中的機(jī)械電子工程在整個(gè)社會(huì)生活生產(chǎn)中用著非常普遍的應(yīng)用。值得注意的是，機(jī)械電子工程尚存在諸多的不足，如系統(tǒng)復(fù)雜且不穩(wěn)定和功能多變等，造成這些不足的根本原因便是沒(méi)有完善的電子信息系統(tǒng)，而人工智能自身具備的信息快速處理與傳遞優(yōu)勢(shì)能夠有效的解決這一不足。當(dāng)機(jī)械電子工程在輸入過(guò)于復(fù)雜的信息時(shí)，電子信息系統(tǒng)極有可能出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤，此時(shí)便要人為干預(yù)進(jìn)行錯(cuò)誤處理[3]。將人工智能和機(jī)械電子工程有效的結(jié)合，便能對(duì)機(jī)械電子工程當(dāng)中的問(wèn)題和缺陷加以解決。

3.2具體應(yīng)用分析

目前，人工智能在機(jī)械電子工程中的具體應(yīng)用主要有模糊推理系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兩種。

3.2.1模糊推理系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐與研究，模糊推理系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)相對(duì)較為完善的系統(tǒng)，自身具備較好的信息處理功能，而且其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，因此實(shí)用性更高。現(xiàn)實(shí)中模糊推理系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用，尤其在自動(dòng)化控制和數(shù)據(jù)處理兩個(gè)方面。在機(jī)械電子系統(tǒng)工作過(guò)程中，該系統(tǒng)能夠模擬人腦對(duì)輸入語(yǔ)言進(jìn)行處理并對(duì)處理指令進(jìn)行下達(dá)，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中產(chǎn)生和處理指令相對(duì)應(yīng)的函數(shù)。對(duì)于模糊推理系統(tǒng)而言，其主要的應(yīng)用方式為由域到域，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)信息規(guī)則的存儲(chǔ)[4]。當(dāng)然，不可否認(rèn)的是在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中依舊存在一些不足，諸如計(jì)算量無(wú)法滿足實(shí)際要求、連接方式無(wú)法有效固定等，導(dǎo)致系統(tǒng)在輸入和輸出環(huán)節(jié)還存在一定的誤差，這也是人工智能技術(shù)具有一個(gè)優(yōu)勢(shì)。目前主要的發(fā)展趨勢(shì)是在模糊推理系統(tǒng)基礎(chǔ)上和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相互結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)間的取長(zhǎng)補(bǔ)短，降低系統(tǒng)錯(cuò)誤的出現(xiàn)。

3.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

人工智能既然是對(duì)人的行為和思維進(jìn)行模擬開(kāi)展研究的過(guò)程，將人工智能應(yīng)用在計(jì)算機(jī)中，便能夠顯著的增加應(yīng)用范圍。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是通過(guò)對(duì)人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬，將其在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行分布，最終實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。對(duì)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言，其結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，但功能性不足。當(dāng)然，其也具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)神經(jīng)元的構(gòu)成能夠?qū)⑸窠?jīng)系統(tǒng)具有的功能和效用更好的發(fā)揮出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高難度行為加以完成。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，其主要是通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行模擬輸出，再根據(jù)結(jié)果分析對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，最終利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出整個(gè)關(guān)聯(lián)函數(shù)。該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中相對(duì)簡(jiǎn)單，在整個(gè)信息輸入過(guò)程中，各個(gè)神經(jīng)元具有相對(duì)固定的聯(lián)接方式，并且計(jì)算量相對(duì)更大，在信息輸入和輸出上均有著極高的精度。該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)能夠有效的補(bǔ)充模糊推理系統(tǒng)在計(jì)算能力和信息輸入、輸出上存在的不足，將兩個(gè)系統(tǒng)融合使用具有非常好的應(yīng)用前景。

3.2.3智能型機(jī)械電子工程的應(yīng)用研究

目前，智能型機(jī)械電子設(shè)備主要應(yīng)用在煤礦山和非煤礦山開(kāi)采等領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)和監(jiān)管，有效的提高生產(chǎn)效率和安全性。在2014年發(fā)生的昆山“8.2”爆炸事故當(dāng)中，造成爆炸的主要原因便是粉塵濃度過(guò)大，假設(shè)當(dāng)時(shí)安裝有粉塵濃度傳感器、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)停線系統(tǒng)，便能夠有效的避免該事故的發(fā)生。當(dāng)前，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)降智能機(jī)械電子設(shè)備廣泛應(yīng)用在煤礦行業(yè)等實(shí)現(xiàn)對(duì)爆炸物濃度檢測(cè)中。此外，智能機(jī)械電子在交通運(yùn)輸業(yè)、機(jī)械加工等領(lǐng)域也擁有著較為普遍的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)工廠機(jī)械化、智能化的提高，已然是科技發(fā)展的重要方向，尤其在安全生產(chǎn)和監(jiān)管當(dāng)中更要極大推廣和技術(shù)研究。

結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)理論的不斷深化和擴(kuò)展，原本各學(xué)科間的壁壘正在被逐步打破，學(xué)科間的相互融合，相互交叉，成為科技發(fā)展的新特征、新趨勢(shì)。機(jī)械電子工程與人工智能的融合，是科技進(jìn)步的必然結(jié)果，也是社會(huì)發(fā)展的必然需求，以此產(chǎn)生的新理論催生出全新的學(xué)科，必將成為生產(chǎn)力大發(fā)展的強(qiáng)勁動(dòng)力，讓我們的生活更加美好。

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（作者單位：南京凱盛開(kāi)能環(huán)保能源有限公司）