人工智能與機械電子工程的相關(guān)性分析

張海霞

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢 430050）

1 引言

機械電子工程雖然發(fā)展較晚，但其與傳統(tǒng)機械工程相比，具備有諸多的優(yōu)勢。進入21世紀以后，機械電子工程得到更為迅猛的發(fā)展。特別是在計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，人工智能也取得了質(zhì)的發(fā)展。將人工智能和機械電子工程融合，使機械電子工程從以往的能量和動量連接逐漸發(fā)展成為信息連接，對機械電子工程的發(fā)展和提高生產(chǎn)效率均有著非常好的現(xiàn)實意義，通過對人工智能和機械電子工程間的關(guān)系研究，對兩者實現(xiàn)健康持續(xù)發(fā)展非常有益。

2 人工智能與機械電子工程簡述

2.1 人工智能

人工智能是基于計算機技術(shù)、心理學(xué)、控制技術(shù)和信息技術(shù)等基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展起來的新興學(xué)科，通過對計算機技術(shù)進行深入研究，實現(xiàn)對人智能的模擬與擴展，現(xiàn)在已經(jīng)成為21世紀重點研究的支柱學(xué)科之一。人工智能技術(shù)不斷應(yīng)用在人們的日常生活中，具有如下三個優(yōu)勢。首先，人工智能技術(shù)可以實現(xiàn)人與人間更好的溝通與交流：通過高科技能夠使人們交流更為的便利，在足不出戶的情況下便能了解天下事，并和周邊人實現(xiàn)良好的溝通。不但可以推動人類社會不斷進步，而且能夠使人工智能實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展。其次，人工智能技術(shù)可以推動經(jīng)濟發(fā)展：利用高科技可以刺激人們消費，使我國市場需求有所擴大，對保障我國經(jīng)濟平穩(wěn)發(fā)展有著很好的現(xiàn)實意義。最后，人工智能能夠推動企業(yè)發(fā)展：將科技應(yīng)用在企業(yè)中可以使企業(yè)的經(jīng)濟效益得到提升，間接推動人工智能產(chǎn)品不斷的應(yīng)用于市場中[1]。

2.2 機械電子工程

相比于傳統(tǒng)機械工程和機械電子工程，后者在跨學(xué)科和綜合性上具有更強的特點，其是囊括多學(xué)科精華產(chǎn)生的一門新學(xué)科、新技術(shù)[2]。對于設(shè)計環(huán)節(jié)而言，機械電子工程依舊將機械工程作為其核心，并將計算機技術(shù)和電子工程知識加以有效的整合，同時根據(jù)生產(chǎn)目標及配置系統(tǒng)實現(xiàn)對生產(chǎn)管理和制造加工等學(xué)科和技術(shù)的運用。在對機械設(shè)計過程中，運用由上至下的設(shè)計理念使各模塊實現(xiàn)緊密結(jié)合，實現(xiàn)更有效的完成全部設(shè)計工作。相比于傳統(tǒng)機械工程，機械電子工程制造的產(chǎn)品外形小巧簡單，不存在傳統(tǒng)機械具有的笨重特征，但其內(nèi)部組成也愈發(fā)的復(fù)雜，產(chǎn)品性能具有顯著的提高。

3 人工智能與機械電子工程的相關(guān)性

3.1 相關(guān)性分析

科技進步和社會發(fā)展共同推動電子化信息的迅猛發(fā)展，而基礎(chǔ)性學(xué)科中的機械電子工程在整個社會生活生產(chǎn)中用著非常普遍的應(yīng)用。值得注意的是，機械電子工程尚存在諸多的不足，如系統(tǒng)復(fù)雜且不穩(wěn)定和功能多變等，造成這些不足的根本原因便是沒有完善的電子信息系統(tǒng)，而人工智能自身具備的信息快速處理與傳遞優(yōu)勢能夠有效的解決這一不足。當(dāng)機械電子工程在輸入過于復(fù)雜的信息時，電子信息系統(tǒng)極有可能出現(xiàn)運行錯誤，此時便要人為干預(yù)進行錯誤處理[3]。將人工智能和機械電子工程有效的結(jié)合，便能對機械電子工程當(dāng)中的問題和缺陷加以解決。

3.2 具體應(yīng)用分析

目前，人工智能在機械電子工程中的具體應(yīng)用主要有模糊推理系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兩種。

3.2.1 模糊推理系統(tǒng) 經(jīng)過多年的實踐與研究，模糊推理系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為一個相對較為完善的系統(tǒng)，自身具備較好的信息處理功能，而且其結(jié)構(gòu)相對簡單，因此實用性更高?，F(xiàn)實中模糊推理系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)廣泛的應(yīng)用，尤其在自動化控制和數(shù)據(jù)處理兩個方面。在機械電子系統(tǒng)工作過程中，該系統(tǒng)能夠模擬人腦對輸入語言進行處理并對處理指令進行下達，同時網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中產(chǎn)生和處理指令相對應(yīng)的函數(shù)。對于模糊推理系統(tǒng)而言，其主要的應(yīng)用方式為由域到域，最終實現(xiàn)對信息規(guī)則的存儲[4]。當(dāng)然，不可否認的是在實際運行過程中依舊存在一些不足，諸如計算量無法滿足實際要求、連接方式無法有效固定等，導(dǎo)致系統(tǒng)在輸入和輸出環(huán)節(jié)還存在一定的誤差，這也是人工智能技術(shù)具有一個優(yōu)勢。目前主要的發(fā)展趨勢是在模糊推理系統(tǒng)基礎(chǔ)上和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相互結(jié)合使用，實現(xiàn)兩個系統(tǒng)間的取長補短，降低系統(tǒng)錯誤的出現(xiàn)。

3.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 人工智能既然是對人的行為和思維進行模擬開展研究的過程，將人工智能應(yīng)用在計算機中，便能夠顯著的增加應(yīng)用范圍。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是通過對人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進行模擬，將其在計算機網(wǎng)絡(luò)上進行分布，最終實現(xiàn)人機互動。對于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言，其結(jié)構(gòu)更為簡單，但功能性不足。當(dāng)然，其也具有非常顯著的優(yōu)勢，通過神經(jīng)元的構(gòu)成能夠?qū)⑸窠?jīng)系統(tǒng)具有的功能和效用更好的發(fā)揮出來，實現(xiàn)對高難度行為加以完成。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，其主要是通過對數(shù)字信號進行模擬輸出，再根據(jù)結(jié)果分析對應(yīng)的參數(shù)值，最終利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算出整個關(guān)聯(lián)函數(shù)。該系統(tǒng)在實際運用中相對簡單，在整個信息輸入過程中，各個神經(jīng)元具有相對固定的聯(lián)接方式，并且計算量相對更大，在信息輸入和輸出上均有著極高的精度。該系統(tǒng)的優(yōu)勢能夠有效的補充模糊推理系統(tǒng)在計算能力和信息輸入、輸出上存在的不足，將兩個系統(tǒng)融合使用具有非常好的應(yīng)用前景。

3.2.3 智能型機械電子工程的應(yīng)用研究 目前，智能型機械電子設(shè)備主要應(yīng)用在煤礦山和非煤礦山開采等領(lǐng)域中，實現(xiàn)安全生產(chǎn)和監(jiān)管，有效的提高生產(chǎn)效率和安全性。在2014年發(fā)生的昆山“8.2”爆炸事故當(dāng)中，造成爆炸的主要原因便是粉塵濃度過大，假設(shè)當(dāng)時安裝有粉塵濃度傳感器、自動報警系統(tǒng)和自動停線系統(tǒng)，便能夠有效的避免該事故的發(fā)生。當(dāng)前，已經(jīng)實現(xiàn)降智能機械電子設(shè)備廣泛應(yīng)用在煤礦行業(yè)等實現(xiàn)對爆炸物濃度檢測中。此外，智能機械電子在交通運輸業(yè)、機械加工等領(lǐng)域也擁有著較為普遍的應(yīng)用。實現(xiàn)工廠機械化、智能化的提高，已然是科技發(fā)展的重要方向，尤其在安全生產(chǎn)和監(jiān)管當(dāng)中更要極大推廣和技術(shù)研究。

4 結(jié)語

總而言之，隨著人工智能的快速發(fā)展，將其應(yīng)用在機械電子工程領(lǐng)域中，實現(xiàn)智能化電子工程的持續(xù)健康發(fā)展，對工業(yè)制造、煤礦開發(fā)、交通運輸?shù)刃袠I(yè)安全生產(chǎn)與運營均有著非常重要的現(xiàn)實意義。目前在機械電子工程中主要應(yīng)用的人工智能有模糊推理系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，但是兩者均存在一定的不足，通過聯(lián)合使用方可取得較好的效果，對此今后還需對人工智能系統(tǒng)在機械電子工程中的應(yīng)用加以研究，推動人工智能和機械電子工程的更好發(fā)展。通過對機械電子工程與人工智能間的聯(lián)系進行分析，期望對相關(guān)研究與應(yīng)用人員提供借鑒，推動智能型機械電子工程實現(xiàn)更好發(fā)展。

[1] 羅煒程.機械電子工程領(lǐng)域中的人工智能技術(shù)應(yīng)用分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017，07(15)：134-135.

[2] 王宇飛，郝清龍，李春風(fēng)，等.機械電子工程中人工智能技術(shù)的有效運用分析[J].時代農(nóng)機，2017，44(02)：34-35.

[3] 戴永睿.機械電子工程與人工智能相關(guān)性分析及安全生產(chǎn)應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，32(05)：114.

[4] 賴智威.剖析機械電子工程和人工智能的整合思路構(gòu)建[J].科技展望，2015，25(35)：70.