淺述人工智能在智能控制領(lǐng)域的應(yīng)用

張麗芳

摘 要：文章對人工智能理論進行了簡要的闡述，分析人工智能（AI）在各種智能控制技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。最后展望人工智能和智能控制的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：人工智能；智能控制；專家系統(tǒng)；發(fā)展前景

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）11-0073-02

人工智能技術(shù)是用計算機去做原來只有人才能做的具有智能的工作，如符號、語言和知識表達、狀態(tài)特征的識別、精確與模糊的信息處理、分析推理、判斷決策等，將這一擬人思維的技術(shù)通過計算機來彌補傳統(tǒng)控制方法的不足，促進了智能控制的迅猛發(fā)展。

智能控制一般按照實際結(jié)果進行控制，不依靠所控制對象的數(shù)學模型，傳承了人類傳統(tǒng)思想的非線性特性。它打破了傳統(tǒng)控制理論中關(guān)于數(shù)學模型的框架。

1 人工智能（AI）及智能控制的基本概念

人工智能是計算機學科的一個重要分支，一直處于計算機技術(shù)的前沿，被人們稱為世界三大尖端技術(shù)之一（空間技術(shù)、能源技術(shù)、人工智能）。人工智能研究的理論和發(fā)現(xiàn)在很大程度上將決定計算機技術(shù)的發(fā)展方向。

1.1 人工智能的定義及應(yīng)用領(lǐng)域

1.1.1 人工智能的定義

人工智能（AI）也稱機器智能，它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學。人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機器，該領(lǐng)域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。

1.1.2 人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域

①問題求解。計算機博弈是人工智能中關(guān)于對策和斗智問題的研究領(lǐng)域。目前，計算機博弈主要以下棋為研究對象，但研究的主要目的不是為了讓計算機與人下棋，而是為了給人工智能研究提供一個試驗場地。在下棋程序中體現(xiàn)出來的一些步驟，例如能夠思考如何向前走幾步，不僅要把對手的方法、步驟考慮進去，還能夠把困難問題進行逐步分解，最終戰(zhàn)勝對方的能力。如今的計算機軟件已具有如象棋、圍棋的世界錦標賽的先進水平。

②邏輯推理與定理證明。邏輯推理是人工智能研究中最持久的領(lǐng)域之一，重要的一點是要找到一些對策及方法，把大量的素材集中在一個大型數(shù)據(jù)庫中（數(shù)據(jù)庫需有很復雜的邏輯結(jié)構(gòu)，甚至還要有模糊記憶），留意可信的證明，并在出現(xiàn)新信息時即時修正這些證明。定理證明就是讓計算機模擬人類證明定理的方法，自動實現(xiàn)非數(shù)值符號的演算過程。如信息檢索和醫(yī)療診斷等都可以和定理證明問題一樣加以形式化。它方便了人類，促進了科學發(fā)展，達到了人類所不能及的智力……

③自然語言處理。自然語言處理主要研究如何使計算機能夠理解和生成自然語言。現(xiàn)在的自然語言理解往往與模式識別、計算機視覺等技術(shù)結(jié)合在一起，在文字識別和語音識別系統(tǒng)的配合下進行書面語言和有聲語音的理解。

④智能信息檢索技術(shù)。當今，科學技術(shù)的飛速發(fā)展，信息獲取是目前計算機科學與技術(shù)研究中迫切需要研究的課題。這一技術(shù)在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用，能使人工智能邁向更廣泛的實際應(yīng)用當中。

⑤專家控制系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是基于專家知識和符號推理方法的智能系統(tǒng)，它將專家領(lǐng)域的經(jīng)驗用知識表示的方法表示出來，放入數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)這些素材在推理機的作用下，解決某一專門行業(yè)內(nèi)需要專家才能解決的問題。如在第二代專家系統(tǒng)中，把原理和經(jīng)驗分離開來，并引入基于前者的深層推理和基于后者的淺層推理，從而提高了系統(tǒng)運行的強壯性?，F(xiàn)在這一點已被證實。如在礦物勘測、化學分析、醫(yī)學診斷方面，專家系統(tǒng)已經(jīng)達到了人類專家的水平。例如：地質(zhì)勘探軟件程序系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了一個鉬礦沉積，價值超過1億美元。MY CIN系統(tǒng)可以對人類血液傳染病、乳腺癌的診斷治療方案能夠提供咨詢意見；對患有細菌性血液病、腦膜炎方面的診斷和治療方案已經(jīng)超過了這一領(lǐng)域的專家水平。

1.2 智能控制理論及研究領(lǐng)域

智能控制是在人工智能及自動控制等多學科之上發(fā)展起來的一門新興、交叉學科，它具有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如專家控制、智能機器人控制、智能過程控制、智能故障診斷及智能調(diào)度與規(guī)劃等。

1.2.1 智能控制的定義

所謂智能控制是通過定性與定量相結(jié)合的方法，針對環(huán)境和任務(wù)的復雜性與不確定性，有效自主地實現(xiàn)復雜信息的處理及優(yōu)化決策與控制功能。

1.2.2 智能控制的研究領(lǐng)域

傳統(tǒng)控制包括經(jīng)典反饋控制和現(xiàn)代控制理論，它們的主要特征是基于精確的系統(tǒng)數(shù)學模型控制，在復雜問題的實際應(yīng)用中遇到了不少難題。因此，需將人工智能的方法引入控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化，即通過采用仿人智能控制決策，迫使控制系統(tǒng)向期望的方向發(fā)展。

智能控制是一類無需（或盡可能少的）人的干預就能夠獨立自主地應(yīng)付環(huán)境條件或加工對象的變化，有效地驅(qū)動智能機器實現(xiàn)其目標的自動控制，它是自動控制的最新發(fā)展階段，對智能控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計，重點放在對任務(wù)和世界模型的描述、符號和環(huán)境的識別以及知識庫和推理機的設(shè)計開發(fā)上，即放在智能機模型上。

3 發(fā)展前景

3.1 人工智能的發(fā)展趨勢

加強對人腦科學工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，深入調(diào)研分析，掌握人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器人、新型人工智能產(chǎn)品等的發(fā)展和應(yīng)用，整合現(xiàn)有資源，形成一些這方面的國家級或省級的技術(shù)中心和實驗室，推動人工智能關(guān)聯(lián)技術(shù)在醫(yī)療、工業(yè)、三網(wǎng)聯(lián)合等方面快速發(fā)展。

人工智能的飛速發(fā)展，使越來越多的具有智能的機器進入了人類的生活，并且在人類生活中扮演著重要的角色。它們比血肉之軀的脆弱人類更靈活，甚至在智力的某些方面，它們已經(jīng)超過了我們。機器寵物、智能電腦游戲、深海機器人、漢字識別系統(tǒng)、語音識別系統(tǒng)，這些智能機器讓我們驚覺。

未來人工智能技術(shù)將進一步推動關(guān)聯(lián)技術(shù)和新興科技、新興產(chǎn)業(yè)的深度融合，推動新一輪的信息技術(shù)革命，其人工智能技術(shù)將成為我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級嶄新的支撐點。

3.2 智能控制的發(fā)展趨勢

智能控制的應(yīng)用領(lǐng)域已從工業(yè)生產(chǎn)滲透到生物、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、軍事、空間技術(shù)、醫(yī)療、環(huán)境科學、社會發(fā)展等眾多領(lǐng)域，在世界各國的高技術(shù)研究發(fā)展計劃中有著重要的地位。由于這些任務(wù)的牽引，相信智能控制必將在控制理論的發(fā)展中引起新的飛躍。

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