人工智能在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用

王風(fēng)

摘要 隨著信息技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，既提高了行業(yè)的生產(chǎn)效率，同時(shí)對(duì)行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量提高有著很大的促進(jìn)作用。其中，人工智能在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，推動(dòng)了機(jī)械電子工程領(lǐng)域信息化和自動(dòng)控制等方面的發(fā)展。基于此，本文首先分析了機(jī)械電子以及人工智能的相關(guān)概念、特點(diǎn)、作用等內(nèi)容，然后就人工智能技術(shù)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r和具體應(yīng)用情況作了詳細(xì)的闡述。

【關(guān)鍵詞】人工智能 機(jī)械電子 特點(diǎn) 應(yīng)用

近年來，我國的人工智能產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，智能芯片、信息處理、深度學(xué)習(xí)與應(yīng)用等多項(xiàng)技術(shù)都處于世界先進(jìn)水平。人工智能不僅改變了我們的生活，同時(shí)也大大提升了各行各業(yè)的生產(chǎn)效率。具體到人工智能在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用來說，由于人工智能科技生產(chǎn)力的變革作用，使得其運(yùn)用到機(jī)械電子工程行業(yè)產(chǎn)生了行業(yè)的更新?lián)Q代，使得逐漸從傳統(tǒng)的機(jī)械工程向電子智能化機(jī)械工程方向發(fā)展。人工智能技術(shù)的應(yīng)用提升了機(jī)械電子工程的效率和自動(dòng)管理水平，有效的推動(dòng)了機(jī)械電子工程的高效化、智能化發(fā)展步伐。

1 機(jī)械電子工程及人工智能的相關(guān)概念

1.1 機(jī)械電子工程

所謂機(jī)械電子工程其實(shí)是近幾年新興的一門綜合性學(xué)科，主要是指機(jī)械工程領(lǐng)域中自動(dòng)化的應(yīng)用，概括來說就是“機(jī)電一體化”。其涉及的領(lǐng)域較多，比如電子、機(jī)械化、信息處理、電氣自動(dòng)化、自動(dòng)控制科學(xué)及材料科學(xué)等相關(guān)學(xué)科。由于機(jī)械電子工程涉及領(lǐng)域廣泛而且所涉及的學(xué)科較為前沿，使得機(jī)械電子工程成為一個(gè)國家科技能力的重要體現(xiàn)和科技實(shí)力的集中體現(xiàn)。當(dāng)前，我國機(jī)械電子工程已經(jīng)取得了舉世矚目的成就，并且在我國的工業(yè)化進(jìn)程中發(fā)揮了重要作用。目前機(jī)械電子工程的應(yīng)用已經(jīng)滲透到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)角落，很多大中型企業(yè)已經(jīng)普遍采用機(jī)械電子工程系統(tǒng)來提高企業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)營效益。從我國的機(jī)械電子工程發(fā)展來看，主要分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段是以手工和人工生產(chǎn)為主的萌芽階段;第二個(gè)階段就是通常提到的機(jī)電一體化階段，在這個(gè)階段只有一些科技實(shí)力先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚的企業(yè)有能力進(jìn)行機(jī)械自動(dòng)化改革，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn);第三個(gè)階段是以智能化為特征的階段。智能化是當(dāng)前科技革命的核心內(nèi)容，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人類正在步入電子信息時(shí)代，在信息化的社會(huì)生產(chǎn)中，人工智能技術(shù)將普遍應(yīng)用于機(jī)械電子工程領(lǐng)域。這也是我國進(jìn)行機(jī)械電子工程領(lǐng)域科技研究和突破的重要原因之一。

1.2 人工智能技術(shù)

人工智能作為一種新興的產(chǎn)業(yè)，是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)以及其他前沿科學(xué)基礎(chǔ)上的技術(shù)，由于人工智能技術(shù)能夠大大提高生產(chǎn)效率，并且擁有廣闊的發(fā)展前景，使得各行各業(yè)乃至世界各國都非常重視人工智能技術(shù)的開發(fā)與利用。從學(xué)科角度來看，人工智能技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，在電子信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)上，將心理學(xué)、語言學(xué)、人體科學(xué)等相關(guān)的科學(xué)知識(shí)運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)的生活和產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中，人工智能技術(shù)開發(fā)利用的目的是為了提高生產(chǎn)力，以取代人力或者人力所不能夠達(dá)到的作業(yè)水準(zhǔn)?；趯?duì)人工智能技術(shù)的發(fā)展方式，可以將人工智能技術(shù)的發(fā)展分為三個(gè)階段：

1.2.1 未成形階段

雖然計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)和被應(yīng)用到企業(yè)管理中，但是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍未成形，手工生產(chǎn)依然是這一階段的主要生產(chǎn)方式。

1.2.2 萌芽階段

在這一階段，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了較大的普及，計(jì)算機(jī)科學(xué)和其他較前沿科學(xué)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，人工智能的概念及其應(yīng)用逐漸得到了人們的認(rèn)可和重視，但是由于技術(shù)限制，大部分領(lǐng)域仍沒有使用人工智能的技術(shù)條件和應(yīng)用環(huán)境。

1.2.3 高速發(fā)展階段

互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模的普及，并且隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)逐漸被開發(fā)出來并被應(yīng)用到某些領(lǐng)域的作業(yè)環(huán)節(jié)中，人工智能在這個(gè)階段開始影響人們的生活、思維以及生活習(xí)慣，在機(jī)械電子工程領(lǐng)域也被廣泛應(yīng)用。

就我國人工智能在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用狀況分析，我國當(dāng)前正處在第三個(gè)階段。目前這種綜合性的應(yīng)用型技術(shù)處在蓬勃發(fā)展時(shí)期，由于受到技術(shù)和開發(fā)成本等因素的影響，仍然有很多技術(shù)應(yīng)用沒有走出實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。但是隨著電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代，大規(guī)模的人工智能新技術(shù)將會(huì)誕生，同時(shí)將應(yīng)用于各行各業(yè)以及人們的生活中。

2 機(jī)械電子工程和人工智能的特點(diǎn)

2.1 機(jī)械電子工程特點(diǎn)分析

機(jī)械電子工程是電子工程、機(jī)械工程以及自動(dòng)化工程結(jié)合起來的綜合性學(xué)科，現(xiàn)階段機(jī)械電子工程主要具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：首先，機(jī)械電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單。相對(duì)于傳統(tǒng)意義上的機(jī)械電子來說，現(xiàn)階段的機(jī)械電子產(chǎn)品擁有構(gòu)造簡單、空間占用小的特點(diǎn);其次，機(jī)械電子工程學(xué)科理論體系逐漸成熟。從電子工程、機(jī)械工程以及自動(dòng)化工程來看，三者相互融合產(chǎn)生的機(jī)械電子工程學(xué)科，培養(yǎng)出來的設(shè)計(jì)人員都具有全面決策設(shè)計(jì)的能力，能夠保障機(jī)械電子產(chǎn)品在運(yùn)作過程中的科學(xué)和準(zhǔn)確性。

2.2 人工智能的特點(diǎn)分析

人工智能作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支，是一種結(jié)合人類智能發(fā)展起來的智能機(jī)器，現(xiàn)階段的人工智能產(chǎn)品具有圖像識(shí)別、語言識(shí)別等多種能力。歸納人工智能的特點(diǎn)主要包括：

2.2.1 人工智能能夠改變?nèi)藗兊乃季S和觀念

人工智能是綜合計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子信息科學(xué)以及其他相關(guān)的人文科學(xué)的綜合性科學(xué)，從某種意義上來說，人工智能技術(shù)能夠促進(jìn)人們的溝通交流，能夠?qū)崿F(xiàn)與不同群體的溝通更便捷，同時(shí)在人工智能環(huán)境的影響下，人類的依賴性以及思維習(xí)慣都會(huì)因此而受到影響。

2.2.2 人工智能是第一生產(chǎn)力

人工智能應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，如機(jī)械電子工程領(lǐng)域，能夠促進(jìn)機(jī)械電子產(chǎn)品的應(yīng)用范圍、工作效率，這對(duì)于促進(jìn)企業(yè)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的快速增長都具有重要的意義。未來的人工智能會(huì)進(jìn)一步縮小人力管理的空間，人們只要在家就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)、管理以及銷售等方面的作業(yè)流程。

3 人工智能技術(shù)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r

人工智能在機(jī)械電子工程中，最直觀的展示要屬美國大片中對(duì)于人工智能應(yīng)用的科幻技術(shù)應(yīng)用了。由于歐美文藝界慣有的未來意識(shí)的思維特點(diǎn)，這種發(fā)散性思維也成就了美國大片引領(lǐng)人工智能行業(yè)的先鋒角色。當(dāng)然，電影是虛構(gòu)的，但是也不是空穴來風(fēng)的，電影中很多關(guān)于人工智能的機(jī)械電子工程應(yīng)用已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室被研發(fā)出來，但是由于技術(shù)水平限制或者開發(fā)利用成本較高的緣故，很多技術(shù)應(yīng)用仍然走出實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

回到我們的現(xiàn)實(shí)世界，人工智能技術(shù)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的當(dāng)屬德國和日本的機(jī)器人工業(yè)了。早在上世紀(jì)八十年代，德國和日本就已經(jīng)著手開始了機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用，但是在人工智能萌芽階段，機(jī)器人僅僅被用來代替人工的操作機(jī)械手臂或者部分智能家居，由于機(jī)械電子產(chǎn)業(yè)工作的重復(fù)性特點(diǎn)，使得人工智能在機(jī)械電子產(chǎn)業(yè)中取代人工操作有很高的應(yīng)用前景，并且隨著機(jī)械電子工程領(lǐng)域?qū)τ谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的需求越來越多，人工智能逐漸成為了一個(gè)緊緊依托技術(shù)面向各企業(yè)的產(chǎn)業(yè)。

在目前，中國許多大中型機(jī)械電子工廠已經(jīng)大量使用人工智能機(jī)器人代替人工作業(yè)，不光是產(chǎn)業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)正在更新?lián)Q代，同樣，對(duì)于人工智能技術(shù)的專利收購也在逐漸增加，例如2016年我國小家電行業(yè)制造巨頭美的集團(tuán)成功收購了德國機(jī)器人制造商Kuka，以此邁出了我國機(jī)械電子行業(yè)進(jìn)入高端機(jī)器人市場的第一步。國內(nèi)有實(shí)力的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)一直致力于人工智能技術(shù)的研發(fā)工作，并且在機(jī)械電子工程的人工智能技術(shù)處在世界領(lǐng)先地位，在國家的大力支持下，很多高校、企業(yè)等研發(fā)機(jī)構(gòu)都開始了機(jī)器人的智能技術(shù)的開發(fā)研究工作，人工智能在機(jī)械電子工程行業(yè)的逐步應(yīng)用必將會(huì)推動(dòng)人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)機(jī)械電子企業(yè)的“人力”到“智能”的改變。

4 人工智能技術(shù)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用研究

4.1 精確的系統(tǒng)操作

人工智能系統(tǒng)最大的優(yōu)勢是本身的邏輯性能和強(qiáng)大的計(jì)算能力，由于機(jī)械電子工程本身是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，這就使得其自身操作方面存在著很高的技術(shù)要求。但是如果將人工智能系統(tǒng)嵌入到機(jī)械電子工程系統(tǒng)中去，能夠使復(fù)雜不易操作的機(jī)械電子工程系統(tǒng)簡單化或者人性化，在操作過程中，只要根據(jù)人工智能系統(tǒng)的操作要求和目的通過模糊推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)完成自行設(shè)計(jì)和選擇，從而使機(jī)械電子模型的控制和使用處于一個(gè)按鈕或者幾個(gè)按鈕的簡單操作上，以此實(shí)現(xiàn)最佳的操作效果。

4.2 優(yōu)化機(jī)械電子產(chǎn)品的診斷流程

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能技術(shù)在優(yōu)化機(jī)械電子產(chǎn)品診斷流程上有著不俗的表現(xiàn)。由于機(jī)械電子產(chǎn)品自身系統(tǒng)的復(fù)雜性，使得其穩(wěn)定性上存在一定的隱患和缺陷，傳統(tǒng)的解決辦法包括建立示范庫、推導(dǎo)數(shù)學(xué)方程和學(xué)習(xí)生成知識(shí)等三個(gè)主要方面，而在現(xiàn)代機(jī)械電子產(chǎn)品應(yīng)用中，人工智能技術(shù)能夠使這種機(jī)械電子工程系統(tǒng)的輸入和輸出更具有操作性和便捷性，能夠大幅度的提高檢測的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。從而大大提高了機(jī)械電子產(chǎn)品的使用性能，縮短了機(jī)械電子產(chǎn)品的診斷流程所占用的時(shí)間、提高了工作效率。

4.3 對(duì)系統(tǒng)的詳細(xì)研究

一般來說，機(jī)械電子工程領(lǐng)域的系統(tǒng)研究主要集中反映在模糊推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，具體順序是通過模糊推理技術(shù)對(duì)人腦功能的描述能力，將所獲得的信息轉(zhuǎn)化為機(jī)用語言數(shù)據(jù);然后通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)人腦結(jié)構(gòu)的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，在此基礎(chǔ)上將兩者進(jìn)行對(duì)比，然后在相應(yīng)的數(shù)據(jù)參考下進(jìn)行操作控制和管理。把模糊推理技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械電子產(chǎn)品的輸入和輸出中來，能夠使產(chǎn)品系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度的操作和控制，二者相互結(jié)合能夠使機(jī)械電子的信息能夠在不同網(wǎng)絡(luò)層次中找到最合適的表達(dá)空間。

4.4 找到最合適的表達(dá)空間

人工智能在機(jī)械電子工程領(lǐng)域能夠根據(jù)數(shù)據(jù)信息找到最合適的表達(dá)空間，這種空間表達(dá)對(duì)于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效整合和優(yōu)化有著十分重要的意義，具體來說其主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，增強(qiáng)函數(shù)連接方式。增強(qiáng)函數(shù)連接方式是人工智能在機(jī)械電子進(jìn)行空間表達(dá)最重要的方式之一，由于增強(qiáng)函數(shù)連接方式能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)值高速運(yùn)算的過程中保證精度，這使得這種空間表達(dá)方式在語言表達(dá)能力上使語言表達(dá)系統(tǒng)更加嚴(yán)謹(jǐn)和富有邏輯性，同時(shí)在系統(tǒng)的大規(guī)模運(yùn)算中起到非常重要的作用。另外，人工智能函數(shù)連接技術(shù)還能夠增強(qiáng)對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的空間構(gòu)建，以此實(shí)現(xiàn)機(jī)械電子工程更簡便性的操作和控制。

4.5 模糊系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的融合方式上

模糊系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的融合主要體現(xiàn)在人工智能在機(jī)械電子工程中的融合功能上，這種融合功能可以分為功能互補(bǔ)融合以及功能相似融合。具體來說，功能互補(bǔ)融合是將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中嵌入模糊系統(tǒng)，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的計(jì)算和邏輯推演能力作用下，更大效果的發(fā)揮模糊系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力和規(guī)律總結(jié)能力。兩者一個(gè)認(rèn)識(shí)對(duì)象，一個(gè)總結(jié)對(duì)象特征，兩者功能相互補(bǔ)充和融合，形成和發(fā)揮更強(qiáng)大的整體功能，使得整個(gè)系統(tǒng)的智能化程度進(jìn)一步提升，這對(duì)于實(shí)際的操作有很重要的意義;另一方面，功能相似的融合主要是指利用模糊系統(tǒng)最大算子和最小算子與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在算子中的相似性進(jìn)行融合分析和使用的描述。通過兩者的融合和分析能夠極大地提高系統(tǒng)的整體運(yùn)算性能。這對(duì)于簡化機(jī)械電子工程的計(jì)算過程，增加系統(tǒng)中的信息量來提高使用效率有著很重要意義。

5 結(jié)語

總之，人工智能技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代機(jī)械電子工程中，極大地提高了機(jī)械電子工程的發(fā)展，進(jìn)行關(guān)于人工智能在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用研究，能夠讓我們看到人工智能在機(jī)械電子工程領(lǐng)域應(yīng)用的時(shí)代發(fā)展趨勢。因此，現(xiàn)代機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)必須以人工智能技術(shù)的合理運(yùn)用為基礎(chǔ)，在這個(gè)過程中，加大對(duì)于技術(shù)瓶頸的研發(fā)力度，不斷開拓全新的機(jī)械電子工程人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)兩者共同發(fā)展和共同進(jìn)步的研究目的。

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