光電技術(shù)在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用

張 盈

山東技師學(xué)院，山東 濟(jì)南 250200

0 引言

人工智能作為現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向，可以為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供更加便捷、更具創(chuàng)造性的條件。人工智能本身的具有顛覆性的特點(diǎn)，融合新型光電技術(shù)，可以推動(dòng)科技與產(chǎn)業(yè)的變革，并給社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們的生活帶來(lái)新的改變，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步具有推動(dòng)作用[1]。

1 光電技術(shù)在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用

人工智能技術(shù)（AI）表現(xiàn)出較強(qiáng)的延伸性，能夠模擬某些智能化的理論，從而優(yōu)化方法和技術(shù)，凸顯應(yīng)用的系統(tǒng)化特點(diǎn)。結(jié)合人工智能的主體應(yīng)用，涵蓋的類型較多，能夠完成語(yǔ)音識(shí)別工作，可以對(duì)文字和圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)述，突出人與機(jī)器之間的交流，人機(jī)對(duì)弈將轉(zhuǎn)向人機(jī)合作，從而合理完成知識(shí)應(yīng)用，約束機(jī)器的行為和操作[2]。通過(guò)分辨人工智能領(lǐng)域的基本內(nèi)容，融入光電技術(shù)，可以更好地解決相關(guān)問(wèn)題，拓展人工智能技術(shù)的應(yīng)用范圍。

1.1 光學(xué)超精密檢測(cè)技術(shù)

光學(xué)超精密控制技術(shù)滿足了機(jī)械零件、光學(xué)超精密表面和高測(cè)量精度的要求，實(shí)現(xiàn)了超精密曲面機(jī)械零件的表面加工和尺寸測(cè)量環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有的檢測(cè)方法，難以滿足超精度零件的測(cè)量需要，因而引入了光學(xué)白光的干涉測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)共聚焦測(cè)量，滲透旋轉(zhuǎn)鼻輪的基本方式，更好地優(yōu)化測(cè)量技術(shù)切換過(guò)程，保障機(jī)械零件測(cè)量的精準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)超精密質(zhì)量測(cè)算的高標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。

采用人工智能技術(shù)中的機(jī)械學(xué)習(xí)模式，使機(jī)械零件的光學(xué)超精密檢測(cè)過(guò)程，只需要按照人工分析的策略，就可以開(kāi)展多種無(wú)限次數(shù)的測(cè)算。將首次人工操作的結(jié)果設(shè)定為自變量，輸入在系統(tǒng)內(nèi)完成機(jī)械化測(cè)算，隨后獲取多個(gè)函數(shù)輸出數(shù)值，并將所得計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。之后都可以將光學(xué)超精密檢測(cè)過(guò)程，采用人工智能的學(xué)習(xí)模式獲得數(shù)據(jù)，系統(tǒng)完成信息檢索，更好地提升數(shù)據(jù)測(cè)算準(zhǔn)確度，顯著提升運(yùn)行效率。同時(shí)，也方便將來(lái)對(duì)同類機(jī)器部件進(jìn)行超精密光學(xué)檢測(cè)。

1.2 機(jī)器視覺(jué)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)

在人工智能的發(fā)展領(lǐng)域中，最有價(jià)值的技術(shù)為機(jī)器視覺(jué)，其類似于觀察世界的眼睛，可以了解更多的內(nèi)容。機(jī)器視覺(jué)的特點(diǎn)包括客觀性、穩(wěn)定性和精確性，被廣泛應(yīng)用于金融領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、無(wú)人駕駛汽車領(lǐng)域等。

計(jì)算機(jī)視覺(jué)就是通過(guò)計(jì)算機(jī)應(yīng)用，將相關(guān)設(shè)備予以關(guān)聯(lián)，從而模擬人類功能，突出表現(xiàn)在視覺(jué)方面的應(yīng)用，可以識(shí)別并測(cè)量相關(guān)圖形和目標(biāo)。麻省理工學(xué)院的研究人員研究開(kāi)發(fā)了DON系統(tǒng)，通過(guò)光電技術(shù)在人工智能領(lǐng)域的積極應(yīng)用，兩者間相互融合，確保機(jī)器人可以感知物體所在位置，繼而進(jìn)行相關(guān)操作。

1.3 光電識(shí)別技術(shù)

光電識(shí)別技術(shù)是一種利用紅外和其他光學(xué)傳感器、激光和弱光進(jìn)行光電跟蹤的方法，它可以搜索和跟蹤空中或地面目標(biāo)，計(jì)算目標(biāo)損失，并通過(guò)伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制。光電跟蹤技術(shù)作為一種現(xiàn)代偵察探測(cè)技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事等領(lǐng)域。對(duì)于光電搜索跟蹤的應(yīng)用，隨著反跟蹤技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)檢測(cè)方法會(huì)受到多種情形的攻擊，導(dǎo)致系統(tǒng)中常有雜波干擾，無(wú)法有效捕獲和跟蹤目標(biāo)。光電識(shí)別技術(shù)借助人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，采用圖像檢測(cè)，獲取比較全面的場(chǎng)景信息，然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)程序可以提取圖像中的重要信息，包括目標(biāo)的相對(duì)位置和數(shù)據(jù)量，并完成信息處理。根據(jù)預(yù)設(shè)信息完成圖像深度處理，直接確定最終定位，保障模擬決策的科學(xué)性，更好地完成自動(dòng)驗(yàn)算。由于人工智能技術(shù)的應(yīng)用，減少了人工干預(yù)，提升了目標(biāo)數(shù)據(jù)信息的獲取速率，注重速度反饋控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精確跟蹤。與傳統(tǒng)的光學(xué)搜索和跟蹤方法不同，人工智能有利于多種信息的識(shí)別和處理，展現(xiàn)信息智能化的同時(shí)，更加精準(zhǔn)地完成數(shù)據(jù)信息篩選，提供科學(xué)的決策備選方案，逐步展現(xiàn)出技術(shù)改造升級(jí)的優(yōu)勢(shì)。

1.4 光電領(lǐng)域的光儲(chǔ)存

光儲(chǔ)存更加深入地應(yīng)用了人工智能技術(shù)。人工智能在應(yīng)用過(guò)程中需要一定的基礎(chǔ)設(shè)施作為幫助來(lái)適應(yīng)海量的數(shù)據(jù)變化和數(shù)據(jù)增長(zhǎng)以及能源消耗的問(wèn)題。傳統(tǒng)存儲(chǔ)硬盤已經(jīng)不能滿足這些要求，而新一代光存儲(chǔ)技術(shù)具有巨大的業(yè)務(wù)量。光存儲(chǔ)的原理是記錄和讀取任何信息，包括圖像和語(yǔ)言。大數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)技術(shù)支持人工智能在安全領(lǐng)域的應(yīng)用，在大數(shù)據(jù)的不斷收集和云存儲(chǔ)技術(shù)不斷完善的過(guò)程中，表現(xiàn)出智能化特點(diǎn)。全息光存儲(chǔ)器是一種高性能的光存儲(chǔ)系統(tǒng)，可以存儲(chǔ)較多的數(shù)據(jù)信息，整體信息存儲(chǔ)時(shí)間較短，便捷了數(shù)據(jù)讀取的速率，是當(dāng)前的研發(fā)重點(diǎn)。

2 光電技術(shù)應(yīng)用在人工智能領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 有效融合，實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域發(fā)展

實(shí)現(xiàn)人工智能和光電技術(shù)的相互融合，是促進(jìn)其發(fā)展的必然要求，也是從根本上加快我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要支持。

在斯坦福大學(xué)的研究中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練方法，可以直接完成芯片利用，表現(xiàn)出以電子化為指導(dǎo)的功能效用，盡可能地控制成本損耗，契合節(jié)能的發(fā)展應(yīng)用目標(biāo)。很多學(xué)者結(jié)合研究目標(biāo)完成深入探究，強(qiáng)化機(jī)器的再學(xué)習(xí)成果，從而有利于推動(dòng)光電技術(shù)的完善，強(qiáng)化人工智能技術(shù)的發(fā)展，借助機(jī)器為載體，更好地應(yīng)用人工視覺(jué)技術(shù)，增加數(shù)據(jù)整合的數(shù)量，提升信息處理的速率，拓展相關(guān)數(shù)據(jù)檢索領(lǐng)域。例如，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，將人工智能引入醫(yī)學(xué)成像，更有利于病癥的發(fā)現(xiàn)和治療，如借助胸部光片篩查肺炎病癥，可更加直觀地了解病情，提升了診斷治療的速率。

2.2 高能低耗，微型集成

很多技術(shù)都能與人工智能技術(shù)相結(jié)合，促使設(shè)備表現(xiàn)出微型的特點(diǎn)，從而突出多功能應(yīng)用結(jié)果，盡可能地降低能源損耗。光電傳感器對(duì)光電技術(shù)的應(yīng)用，突出多種功能應(yīng)用成果，展現(xiàn)出較強(qiáng)的集成效果。結(jié)合宏觀技術(shù)創(chuàng)新研究的發(fā)展趨勢(shì)，很多精密機(jī)械需要被深度加工，新材料獲得了更加寬泛的應(yīng)用成果，從而加快了新技術(shù)研究，致使光電傳感器逐步表現(xiàn)出多元化的應(yīng)用特點(diǎn)，朝著微型甚至納米級(jí)的方向發(fā)展，在同一主板上集成多個(gè)敏感設(shè)備。由此，未來(lái)光電傳感器終將取代傳統(tǒng)的傳感器，愈發(fā)表現(xiàn)出多功能特征，充分發(fā)揮集成效用，更加小型，有利于降低成本，凸顯智能化。

2.3 開(kāi)源開(kāi)放驅(qū)動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工智能已經(jīng)滲透到中國(guó)的各個(gè)行業(yè)。自動(dòng)化、智能化、信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化成為未來(lái)研究方向。蘇黎世眾多研究學(xué)者對(duì)外公布，借助機(jī)器的學(xué)習(xí)能力，優(yōu)化光聲成像過(guò)程，應(yīng)用少量的數(shù)據(jù)，就可以獲取高質(zhì)量的圖像信息。在伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室中，研究人員發(fā)現(xiàn)，機(jī)器學(xué)習(xí)模式有利于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，同步提升加速器在光束性能方面的穩(wěn)定性。開(kāi)源開(kāi)放作為未來(lái)分析策略，注重學(xué)習(xí)平臺(tái)的人工智能研究，更好地強(qiáng)化深度學(xué)習(xí)成果，展現(xiàn)出軟件硬件一體化的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建全新的操作系統(tǒng)。在這之后的光學(xué)芯片研究，都將順應(yīng)人工智能生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建，加速各行各業(yè)智能化升級(jí)，具有至關(guān)重要的作用。

2.4 各類高新技術(shù)結(jié)合開(kāi)拓新的技術(shù)和應(yīng)用

高新技術(shù)的結(jié)合和交叉滲透是必然趨勢(shì)。光電技術(shù)和微電子技術(shù)之間的關(guān)系密切，在實(shí)踐中要想進(jìn)一步發(fā)展，必須結(jié)合應(yīng)用。光電子學(xué)和生物技術(shù)的結(jié)合促進(jìn)了光生物學(xué)和生物光電子學(xué)的出現(xiàn)。新興的納米技術(shù)也與光電子學(xué)密切相關(guān)。人類社會(huì)的一些基本問(wèn)題，如能源、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)警、食品安全和醫(yī)療保健等，通過(guò)光電技術(shù)與其他先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，已經(jīng)得到了極大的改善。

2.5 產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代和推廣應(yīng)用

人工智能技術(shù)已經(jīng)獲取多步優(yōu)化，整體發(fā)展速率迅猛，加強(qiáng)了多個(gè)研究因素的協(xié)同性。現(xiàn)有的光電技術(shù)，如光纖通信、光存儲(chǔ)、圖像信息采集、圖像顯示、光纖傳輸、激光處理、激光醫(yī)學(xué)、激光打印等，由于固態(tài)化的原因，集成化、廉價(jià)使用和“應(yīng)用化”光電器件的普及將更加廣泛和迅速。如光纖已進(jìn)入千家萬(wàn)戶，集資訊、通信、娛樂(lè)、教育、工作、財(cái)務(wù)管理于一體。在軍事方面，人工智能武器出現(xiàn)，會(huì)直接轉(zhuǎn)變戰(zhàn)場(chǎng)形態(tài)，或?qū)橐詸C(jī)器為主導(dǎo)的戰(zhàn)爭(zhēng)形勢(shì)。隨著光電器件功能和指標(biāo)的進(jìn)一步提高，武器及其運(yùn)載工具的威力將不斷增大，射程得以增加，目標(biāo)識(shí)別和分辨能力得以增強(qiáng)，可靠性得到提高，體積減小，重量也能得到減輕。借助人工智能技術(shù)，有利于縮短指揮官的判斷、決策時(shí)間，聯(lián)合多角度獲取的直觀數(shù)據(jù)，完成全面的測(cè)算，更好地控制監(jiān)督目標(biāo)，獲取整場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)的主導(dǎo)權(quán)和控制權(quán)。

3 結(jié)束語(yǔ)

光電技術(shù)與人工智能相結(jié)合，表現(xiàn)出更加積極的應(yīng)用特征。當(dāng)前光電技術(shù)應(yīng)當(dāng)朝著智能化的方向延伸，加快應(yīng)用效果獲得速率，有望主導(dǎo)人工智能未來(lái)的發(fā)展。