淺析機(jī)械電子工程與人工智能的關(guān)系

張偉

摘 要：進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷突破，機(jī)械電子設(shè)備的成本不斷壓縮，機(jī)械電子工程已經(jīng)逐步滲透進(jìn)入各行各業(yè)，包括智能家電、交通運(yùn)輸、航空航天、國(guó)防科技等。學(xué)電子工程已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿χ?，傳統(tǒng)機(jī)械電子工程柔性差、智能化程度低，已經(jīng)難以適應(yīng)智能化、規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)，人工智能在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用將給生產(chǎn)制造業(yè)帶來(lái)新的變革。目前，我關(guān)于機(jī)械電子工程與人工智能的融合研究較少，很多研究成果不能直接用于實(shí)際應(yīng)用，本文將深入地分析人工智能在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用，為機(jī)械電子工程的智能化發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械電子工程；人工智能；應(yīng)用；關(guān)系

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.124

0 引言

傳統(tǒng)機(jī)械工程偏重于機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)空間、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等方面的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)機(jī)械工程一般包括動(dòng)力研究與制造工藝，動(dòng)力研究的主要對(duì)象機(jī)械傳動(dòng)基本原理，制造工藝包括了機(jī)械零部件的加工、裝配等生產(chǎn)過(guò)程。機(jī)械電子工程將傳統(tǒng)的機(jī)械工程與電子信息技術(shù)進(jìn)行完美的融合，早期的機(jī)械電子工程以分離模式研究電子工程與機(jī)械工程相關(guān)性，但隨著現(xiàn)代科技的不斷突破，機(jī)械工程與電子工程已經(jīng)具備較高的融合度。現(xiàn)有的機(jī)械電子工程的智能化程度較低，嚴(yán)重制約了科技生產(chǎn)力的發(fā)展。

1 機(jī)械電子工程簡(jiǎn)介

1.1 機(jī)械電子工程的發(fā)展史

上世紀(jì)40年代，二次世界世界大戰(zhàn)極大地推動(dòng)了全球科技研究的發(fā)展，為了將研究成果快速應(yīng)用于戰(zhàn)爭(zhēng)，學(xué)科之間的交叉已經(jīng)成為實(shí)際工程需求。機(jī)械電子工程的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段，包括手工加工階段、流水線生產(chǎn)階段以及集約化生產(chǎn)階段：（1）手工加工階段，手工加工階段主要依靠人力生產(chǎn)，人力資源直接決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，這種情況迫使人們通過(guò)技術(shù)手段提高生產(chǎn)力，極大地促進(jìn)了機(jī)械工程的發(fā)展；（2）流水線生產(chǎn)階段，該階段的標(biāo)志就是以流水線模式進(jìn)行生產(chǎn)加工，極大地提升了產(chǎn)品生產(chǎn)效率，促進(jìn)了規(guī)模化生產(chǎn)模式的發(fā)展，但流水線生產(chǎn)對(duì)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，生產(chǎn)柔性較差，已經(jīng)難以滿足社會(huì)群體個(gè)性化的需求；（3）集約化生產(chǎn)階段，集約化生產(chǎn)階段也是目前加工制造業(yè)正在發(fā)展模式，集約化生產(chǎn)柔性高、靈活性強(qiáng)，企業(yè)生產(chǎn)周期短，可以快速適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展，除此之外，集約化生產(chǎn)階段的產(chǎn)品具有較高的技術(shù)含量，提高了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1.2 機(jī)械電子工程的特征

機(jī)械電子工程中的各個(gè)學(xué)科不僅具有物理上的關(guān)聯(lián)性，同時(shí)具備信息與功能的協(xié)整性。智能化機(jī)械電子工程與傳統(tǒng)機(jī)械電子工程相相比，主要具備兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。一是設(shè)計(jì)差異，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)注重機(jī)械結(jié)構(gòu)與力學(xué)設(shè)計(jì)，智能化機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)需要以機(jī)械與電子為核心進(jìn)行擴(kuò)展性設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中融合其他學(xué)科的研究理論，包括制造技術(shù)、管理技術(shù)等，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)功能自上而下進(jìn)行設(shè)計(jì)。二是產(chǎn)品特征的區(qū)別，機(jī)械電子產(chǎn)品具備模塊化、集成化的特點(diǎn)，因此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理比較復(fù)雜，這種設(shè)計(jì)可以有效控制產(chǎn)品體積，提高產(chǎn)品的綜合性能。

2 人工智能介紹

2.1 人工智能的概念

人工智能主要用于研究、開發(fā)用于擴(kuò)展人類思維的技術(shù)，人工智能實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要分支，人工智能的核心是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬人類的思維方式，從而幫助人類處理實(shí)際問(wèn)題，人工智能的研究范圍十分廣泛，包括語(yǔ)言識(shí)別、專家系統(tǒng)、圖像識(shí)別等等。人工智能是目前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的主要發(fā)展方向，研發(fā)的必須同時(shí)具備計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)、哲學(xué)理論知識(shí)、心理學(xué)語(yǔ)言知識(shí)等，人工智能實(shí)質(zhì)上是提升機(jī)器處理復(fù)雜任務(wù)的能力，人工智能已經(jīng)成為世界三大尖端技術(shù)之一。

2.2 人工工程的發(fā)展史

人工智能的發(fā)展主要經(jīng)歷了五個(gè)階段：（1）萌芽階段，上世紀(jì)50年代，以申農(nóng)為首的科學(xué)家共同研究了機(jī)器模擬的相關(guān)問(wèn)題，人工智能正式誕生；（2）第一發(fā)展期，上世紀(jì)60年代是人工智能的第一個(gè)發(fā)展黃金階段，該階段的人工智能主要以語(yǔ)言翻譯、證明等研究為主；（3）瓶頸階段，上世紀(jì)70年代經(jīng)過(guò)科學(xué)家深入的研究，發(fā)現(xiàn)機(jī)器模仿人類思維是一個(gè)十分龐大的系統(tǒng)工程，難以用現(xiàn)有的理論成果構(gòu)建模型；（4）第二發(fā)展期，已有人工智能研究成果逐步應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，人工智能技術(shù)在商業(yè)領(lǐng)域取得了巨大的成果；（5）平穩(wěn)發(fā)展階段，上世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐漸普及，人工智能已經(jīng)逐步發(fā)展成為分布式主體，為人工智能的發(fā)展提供了新的方向。

3 機(jī)械電子工程與人工智能的融合

機(jī)械電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)一般屬于非線性系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一定局限性，難以處理多變量復(fù)雜問(wèn)題。如果在實(shí)際工程應(yīng)用中遇到類似問(wèn)題，一般有三種解決方案，一是建立數(shù)學(xué)模型，二是建立經(jīng)驗(yàn)公式，三是將時(shí)間規(guī)律總結(jié)成理論知識(shí)。以上方法具有較高的精度，但難以應(yīng)用于多變的復(fù)雜系統(tǒng)中。針對(duì)上述工程應(yīng)用問(wèn)題，可以通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與模糊邏輯系統(tǒng)有效解決，以上兩種系統(tǒng)都是對(duì)人類思維模型進(jìn)行模擬，通過(guò)規(guī)則與規(guī)則之間的關(guān)聯(lián)性，解決多變量的工程應(yīng)用問(wèn)題。人工智能技術(shù)在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)系統(tǒng)的缺陷，為機(jī)械電子工程的發(fā)展提供新的路徑。

4 總結(jié)

智能化的機(jī)械電子工程具備傳統(tǒng)機(jī)械電子工程無(wú)法比較的優(yōu)勢(shì)，智能化的機(jī)械電子工程將成為工業(yè)制造的主要趨勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)學(xué)科不斷細(xì)化、深化，學(xué)科之間的交叉也越來(lái)越頻繁，學(xué)科之間的交叉可以有效擴(kuò)展知識(shí)的延展度，為科學(xué)技術(shù)提供多元化的發(fā)展空間。除此之外，智能化的機(jī)械電子工程可以有效提高生產(chǎn)效率，最大限度降低生產(chǎn)制造業(yè)的人力成本。本文從機(jī)械電子工程的概念與特點(diǎn)、人工智能的概念與特點(diǎn)以及機(jī)械電子工程與人工智能的融合途徑等三個(gè)方面，分析了智能化機(jī)械電子工程的可行性與發(fā)展趨勢(shì)，希望本文的研究有利于我國(guó)智能化機(jī)械電子工程的發(fā)展。

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