探究機(jī)械電子工程與人工智能的關(guān)系

衛(wèi)江　王勝

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)機(jī)械電子工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，且為推動(dòng)機(jī)電一體化的發(fā)展做出了較大貢獻(xiàn)。作為機(jī)械電子工程發(fā)展的必然趨勢(shì)，人工智能在社會(huì)各項(xiàng)生產(chǎn)、生活領(lǐng)域中的應(yīng)用也愈加廣泛，并使得機(jī)械電子工程迎來(lái)了另一良好的發(fā)展機(jī)遇。因此，為進(jìn)一步提高機(jī)械工程自動(dòng)化水平，確保機(jī)械工程產(chǎn)業(yè)能夠以更穩(wěn)定的態(tài)勢(shì)得到良好發(fā)展，該研究通過(guò)對(duì)機(jī)械電子工程以及人工智能的概念、發(fā)展階段和特點(diǎn)等進(jìn)行闡述和分析，進(jìn)而對(duì)二者之間的關(guān)系展開(kāi)了深入研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械電子工程 人工智能 模糊邏輯系統(tǒng) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）07（c）-0026-02

對(duì)機(jī)械電子工程學(xué)科進(jìn)行分析可知，其自身發(fā)展要明顯晚于傳統(tǒng)機(jī)械工程的發(fā)展，然而，網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的到來(lái)在加快二者融合速度的基礎(chǔ)上，也使得一項(xiàng)新的機(jī)械電子工程領(lǐng)域得以誕生，即人工智能。人工智能技術(shù)在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用無(wú)疑對(duì)推動(dòng)機(jī)械電子工程的信息化發(fā)展具有重大意義。因此，加強(qiáng)對(duì)機(jī)械電子工程和人工智能關(guān)系的研究，對(duì)于進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)械電子工程的發(fā)展和拓展人工智能技術(shù)的應(yīng)用范圍顯得極為必要。

1 機(jī)械電子工程概述

1.1 機(jī)械電子工程簡(jiǎn)介及發(fā)展

機(jī)械電子工程又稱機(jī)電一體化，是機(jī)械工程與自動(dòng)化的重要組成部分，其集機(jī)械工程、電子工程和信息工程為一體，旨在解決機(jī)械工程領(lǐng)域的各項(xiàng)問(wèn)題。至今為止，機(jī)械電子工程的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段，分別為：（1）萌芽發(fā)展階段，在此階段，機(jī)械電子的發(fā)展大都手工加工為主，受人力資源和自然環(huán)境的影響較大；（2）生產(chǎn)線發(fā)展階段，相較于傳統(tǒng)的手工加工模式，流水線的生產(chǎn)模式有效節(jié)省了人力資源，且使產(chǎn)品的生產(chǎn)效率大幅提高。但此階段機(jī)械電子工程也存在諸多不足，例如，某些機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)均需要以引進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)流水線為前提，從而使產(chǎn)品相對(duì)于市場(chǎng)的滯后性有所增加，難以適應(yīng)市場(chǎng)需求；（3）產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。機(jī)械電子的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段不僅實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品和市場(chǎng)之間的良好對(duì)接，而且也通過(guò)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展使人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活中對(duì)各類機(jī)械電子產(chǎn)品的需求得到了較好地滿足[1]。

1.2 機(jī)械電子工程特點(diǎn)

機(jī)械電子工程具有以下兩方面特點(diǎn)：（1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綜合性。對(duì)機(jī)械電子工程進(jìn)行分析可知，其并非一門(mén)完全獨(dú)立的學(xué)科，而是包含工程、機(jī)械、電子、物理等諸多領(lǐng)域知識(shí)的綜合性學(xué)科。因此，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)械電子工程將會(huì)從目標(biāo)與系統(tǒng)配置的角度出發(fā)，有針對(duì)性地將生產(chǎn)加工技術(shù)、管理技術(shù)等其他技術(shù)融入到產(chǎn)品當(dāng)中，提升產(chǎn)品價(jià)值；（2）產(chǎn)品特征的多樣化。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品相比，雖然機(jī)械電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，并未摻雜過(guò)多的運(yùn)動(dòng)元件或部件，但因機(jī)械電子工程技術(shù)本身的綜合性，從而使其產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此，若要提升產(chǎn)品新能，有必要也必須摒棄傳統(tǒng)而笨重的機(jī)械外形，促進(jìn)產(chǎn)品向精細(xì)化和小體積化的方向發(fā)展[2]。

2 人工智能概述

2.1 人工智能簡(jiǎn)介與發(fā)展

人工智能是研究和開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸人類智能的一種集理論、方法和技術(shù)于一體的新型綜合科學(xué)。人工智能的發(fā)展較早，且至今為止，其已經(jīng)理過(guò)了以下四個(gè)發(fā)展階段：（1）萌芽階段，人工智能的萌芽階段為17世紀(jì)中葉，自世界上第一部計(jì)算器被發(fā)明出后，人類便開(kāi)始認(rèn)識(shí)到人類智慧在機(jī)械電子產(chǎn)品中的重大作用。（2）發(fā)展階段，“人工智能”一詞在上世紀(jì)五十年代被正式提出，此后，人工智能領(lǐng)域便進(jìn)入了理論研究階段，主要集中在計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)械人與專家系統(tǒng)方面的研究。（3）挫折階段，在人工智能研究工作不斷推進(jìn)的背景下，人們也開(kāi)始發(fā)現(xiàn)人工智能在對(duì)人類思維進(jìn)行模仿的過(guò)程中還存在著諸多方面的問(wèn)題，例如，上世紀(jì)70年代前，科學(xué)發(fā)現(xiàn)的人工智能研究大都是建立在較為簡(jiǎn)單的映射方法的基礎(chǔ)上，由此導(dǎo)致產(chǎn)品的人工智能化程度也處于驕傲地水平。（4）二次發(fā)展階段，在人工智能領(lǐng)域取得初步成就后，我國(guó)隨即進(jìn)入了人工智能領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ)發(fā)展階段，此階段，部分基于人工智能的機(jī)械電子工程理論也得到了良好的應(yīng)用。

2.2 人工智能特點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的到來(lái)促使了人工智能技術(shù)在社會(huì)各項(xiàng)生產(chǎn)、生活領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，就現(xiàn)階段而言，人工智能的特點(diǎn)集中體現(xiàn)在兩方面，分別為挑戰(zhàn)性和應(yīng)用型。首先，人工智能是一門(mén)極富挑戰(zhàn)的學(xué)科，該領(lǐng)域的從事人員不僅需要對(duì)機(jī)械工程設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的知識(shí)予以較為全面的了解，而且還需要了解心理學(xué)、哲學(xué)等各個(gè)相關(guān)方面的知識(shí)，由此導(dǎo)致了其自身的挑戰(zhàn)性。其次，人工智能是一門(mén)應(yīng)用性較強(qiáng)的學(xué)科。在結(jié)合機(jī)械電子工程和人工智能的發(fā)展與特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，下文則著重對(duì)二者之間的關(guān)系展開(kāi)深入研究[3]。

3 機(jī)械電子工程與人工智能關(guān)系

3.1 信息處理方面的關(guān)系

對(duì)機(jī)械電子系統(tǒng)進(jìn)行分析可知，其在運(yùn)行過(guò)程中具有較強(qiáng)的非線性，即機(jī)械電子系統(tǒng)本身的不穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致其在輸入與輸出關(guān)系的處理方面十分困難，就現(xiàn)階段而言，描述機(jī)械電子對(duì)系統(tǒng)輸入、輸出關(guān)系的方法主要包括三種，分別為基于物理方程的數(shù)學(xué)關(guān)系式的建立、基于豐富經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)規(guī)則庫(kù)的建議和基于實(shí)踐的學(xué)習(xí)所形成的先進(jìn)知識(shí)。雖然以數(shù)學(xué)推導(dǎo)和理論分析為基礎(chǔ)而建立起的因果關(guān)系方法能夠促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的精細(xì)化，但此種方式卻只能在線性定常等較為簡(jiǎn)單的機(jī)械電子系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用，原因是，在相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)中，系統(tǒng)各模塊功能的數(shù)學(xué)解析式難以全部給出，加之不確定性和非線性信息的影響，使得解析式計(jì)算的復(fù)雜性顯著增加。因此，以知識(shí)為基礎(chǔ)的人工智能信息處理方式正逐漸取代傳統(tǒng)的基于機(jī)械電子工程的數(shù)學(xué)解析式信息處理手段[4]。

3.2 系統(tǒng)建模方面的關(guān)系

模糊邏輯系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)模型的建立具有較大的促進(jìn)作用。其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)模擬人體神經(jīng)結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)的各類數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，而模糊邏輯系統(tǒng)則以對(duì)人腦功能進(jìn)行模仿的形式對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析可知，其在信息輸出時(shí)，由于不同神經(jīng)元存在的關(guān)系是固定的，故而具有較為龐大的計(jì)算量，而模糊邏輯系統(tǒng)內(nèi)部各模塊的聯(lián)系并非固定的，故其計(jì)算量相對(duì)較小，但需要說(shuō)明的是，其信息輸入與輸出的精度卻要小于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出精度。因此，在系統(tǒng)的復(fù)雜性較高時(shí)，不能只通過(guò)單一的方法對(duì)基于建模的信息的輸入和輸出問(wèn)題予以解決，而應(yīng)將機(jī)械電子工程和人工智能進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在此基礎(chǔ)上，引入模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而將模糊邏輯系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)予以充分結(jié)合，從整體上提高了機(jī)械電子工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可操作性和實(shí)用性。

4 結(jié)語(yǔ)

該研究從機(jī)械電子工程與人工智能的概念和發(fā)展歷史的角度出發(fā)，在結(jié)合二者特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從信息處理與系統(tǒng)建模等方面對(duì)機(jī)械電子工程和人工智能間的關(guān)系做出了系統(tǒng)探究。研究結(jié)果表明，人工智能是機(jī)械電子工程領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)，加強(qiáng)二者的綜合利用有利于提高機(jī)械產(chǎn)品，特別是機(jī)械電子類產(chǎn)品的性能?？梢?jiàn)，未來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)機(jī)械電子工程與人工智能間關(guān)系的研究，必將在促進(jìn)機(jī)械工程產(chǎn)業(yè)自身健康、全面發(fā)展的同時(shí)，帶動(dòng)其他學(xué)科領(lǐng)域的共同發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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