人工智能在礦山水文地質(zhì)中的應(yīng)用分析

楊 超

（云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司勘查分公司，云南 昆明 650200）

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的普及，人工智能技術(shù)取得了進(jìn)一步的發(fā)展，已經(jīng)開始別應(yīng)用在很多的領(lǐng)域中，尤其是一些具有高度復(fù)雜性和危險(xiǎn)性的工作中。以礦山水文地質(zhì)勘測為例，使用人工智能技術(shù)，不僅可以提高降低工作的復(fù)雜性和難度，提高工作的精度，而且還可以避免事故對人的影響，保證了工作安全性。

1 人工智能概述

人工智能，指的是通過使用機(jī)器模擬人類的行為和思維意識等，以此來獲得的人工智能功能。將人工智能應(yīng)用在日常工作和生活中，可以有效的完成一些具有危險(xiǎn)性和復(fù)雜性的工作，這種人工智能化的機(jī)械勞作方式，減輕了工作的負(fù)擔(dān)，提高了工作的效率和精度。而將人工智能技術(shù)使用在礦山水文地質(zhì)中，借助其技術(shù)優(yōu)勢，機(jī)械化的處理每一項(xiàng)工作任務(wù)，既可以同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)工作任務(wù)，又可以更加高效的完成信息收集、整理等工作，為人們提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息。

2 專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)，指的是一種計(jì)算機(jī)智能程序系統(tǒng)，這一系統(tǒng)是人工智能中最活躍和最為關(guān)鍵的領(lǐng)域，系統(tǒng)內(nèi)部涉及到多個(gè)不同領(lǐng)域中大量的專業(yè)知識和專家經(jīng)驗(yàn)。使用專家系統(tǒng)時(shí)，可以有效借用人類專家的經(jīng)驗(yàn)、知識和能力解決各類相應(yīng)的問題。簡單來說，專家系統(tǒng)是一個(gè)包含大量專家知識、經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)，在使用中通過模仿人類專家的方式來解決相對復(fù)雜的問題。這種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了理論研究型人工智能向?qū)嶋H應(yīng)用型人工智能的轉(zhuǎn)變，并且使用范圍和應(yīng)用功能也有了極大的改進(jìn)[1]。

3 礦山水文地質(zhì)應(yīng)用人工智能專家系統(tǒng)的可行性

3.1 關(guān)聯(lián)性

礦山涌水地質(zhì)環(huán)境形成的因素有很多，主要是受礦山地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)和水文結(jié)構(gòu)的影響，比如說，礦體內(nèi)上下巖板層具有含水性，巖組具有含水性，地表水體與礦坑水間在一定的聯(lián)系。也就是說，若果礦體內(nèi)部具有良好的含水性，并且與礦體上表層的水體存聯(lián)系，就會導(dǎo)致礦坑內(nèi)存在嚴(yán)重的涌水問題，同時(shí)復(fù)雜程度也會增加。人們在對這一類的問題進(jìn)行分析時(shí)，經(jīng)常會考慮其因果關(guān)系，也就是借助假言推理的方式解答問題，即“如果……成立，就會……產(chǎn)生結(jié)果”。因此，在礦山水文地質(zhì)研究中進(jìn)行抽象處理時(shí)，就容易產(chǎn)生“如果……，就會……”的推理模式，這種因果關(guān)系的推理方式與專家系統(tǒng)的“認(rèn)識→分析→解答問題→得出結(jié)論”的推測過程具有一致性，區(qū)別在于人類將這種模式視為一種假言推理方式，而專家系統(tǒng)則將其視為一種運(yùn)行“規(guī)則”，借助這一“規(guī)則”，專家系統(tǒng)可以根據(jù)具體的數(shù)據(jù)信息，按照一定的規(guī)則對實(shí)際問題進(jìn)行判斷、分析和總結(jié)。

3.2 方法論

在對礦山水文地質(zhì)進(jìn)行分析時(shí)，一般應(yīng)用最直接和最有效的方式，是建立一個(gè)“右上至下”的分層分析結(jié)構(gòu)，也就是說，先對礦坑用水現(xiàn)象進(jìn)行思考，將其作為問題分析的起點(diǎn)，并分為水源與水道兩部分。然后再進(jìn)行細(xì)分為地下水、地表水、認(rèn)為作用等，同時(shí)對其中的部分問題還可以進(jìn)一步細(xì)說，以此來建立礦山水文地質(zhì)環(huán)境預(yù)測模型，對進(jìn)行礦山作業(yè)有著良好的指導(dǎo)作用。這種分析方式在工程學(xué)中被稱為是階層機(jī)構(gòu)分析法，可以將問題分解為不同的層次，并且可以進(jìn)行更加詳細(xì)的劃分。可見，這種自上而下的分析思路與專家系統(tǒng)的分析方式一致，也就是說將人工智能應(yīng)用在礦山水文地質(zhì)作業(yè)中可以發(fā)揮良好的效果。

4 人工智能專家系統(tǒng)在礦山水文地質(zhì)中的應(yīng)用

4.1 遵循系統(tǒng)的基本使用原則

首先，在應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意系統(tǒng)知識的來源。專家系統(tǒng)的知識主要來源于專家經(jīng)驗(yàn)知識、工程實(shí)際和理論分析三部分，這三個(gè)方面既可以應(yīng)用在獨(dú)立解決問題中，又可以綜合使用，而相比與獨(dú)立使用，綜合使用擁有的知識和問題解決方式更多，得出的結(jié)論也更加具備權(quán)威性。因此，在使用專家系統(tǒng)進(jìn)行礦山水文地質(zhì)分析時(shí)，應(yīng)關(guān)注系統(tǒng)知識的來源，盡可能實(shí)現(xiàn)綜合性分析，以此來提高結(jié)論的權(quán)威可信性。

其次，引入相關(guān)學(xué)說觀點(diǎn)。從系統(tǒng)知識的來源可以知道，要想保證礦山水文地質(zhì)方面問題分析的合理性，就應(yīng)重視對問題的綜合性分析，這樣才能提高分析的可信度。因此，在實(shí)際工作中，還應(yīng)加強(qiáng)對與礦山水文地質(zhì)有關(guān)學(xué)說觀點(diǎn)的研究，如工程地質(zhì)力學(xué)和系統(tǒng)工程學(xué)等。然后構(gòu)建問題分析模型，加強(qiáng)對礦山涌水問題形成、發(fā)展和演變的思考，了解礦山地區(qū)水流和水道的分布形態(tài)，以及造成這種水文地質(zhì)現(xiàn)象的綜合因素，與不同因素間的相互作用。

最后，專家系統(tǒng)應(yīng)用中應(yīng)具備良好的“人機(jī)對話”能力。通過對話的形式，既可以快速解決相關(guān)人員提出的問題，又可以及時(shí)獲得有用信息。

4.2 建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

在研究礦山水文地質(zhì)問題時(shí)，可以使用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)圖，將不同的問題前后連接成一個(gè)整體，在此過程中，要求上一個(gè)問題可以為下一個(gè)問題提供依據(jù)，而下一個(gè)問題又可以在上一個(gè)問題分析得出的結(jié)論基礎(chǔ)上，進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充。

在建立的過程中，為保證圖形的合理性，還需要做好相應(yīng)的輔助工作，具體來說，有以下幾方面：第一，建立信息庫，用來存儲相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，但為了不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，應(yīng)考慮系統(tǒng)咨詢時(shí)可能涉及到的問題，如氣象、地層、水文和巖性等，確保錄入的信息以實(shí)用為主。第二，對礦山涌水的條件進(jìn)行判定。對此，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以從礦坑水源、涌水流道、充水類型和邊界條件四方面進(jìn)行思考。第三，礦坑涌水測量。對礦坑內(nèi)的涌水進(jìn)行測量時(shí)，可使用的方式較多，不同的方式適用于不同的條件，如涌水量曲線方程法、礦山實(shí)例比擬法等，測量過程中可以綜合使用多種方式，提高相應(yīng)數(shù)據(jù)的測量準(zhǔn)確性。第四，判斷礦山地區(qū)水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性，這對開展礦山工作可以起到指示的作用[2]。

5 結(jié)論

綜上所述，將人工智能技術(shù)應(yīng)用中礦山水文地質(zhì)研究這類具有一定復(fù)雜性和危險(xiǎn)性的工作中，不僅可以降低工作的難度和危險(xiǎn)性，而且還有助于提高工作的效果。因此，在進(jìn)行礦山水文地質(zhì)研究這一類的工作時(shí)，要重視對人工智能使用，加強(qiáng)對這一技術(shù)的研究，掌握應(yīng)用的方法，從而提高工作的效率。