關(guān)于機(jī)械工程與人工智能的關(guān)系探討及應(yīng)用

張立鵬

【摘 要】將機(jī)械工程與人工智能技術(shù)相結(jié)合，可以提高機(jī)械工程行業(yè)的自動(dòng)化程度和工作效率，保證機(jī)械工程的安全和經(jīng)濟(jì)性能，減少機(jī)械工程帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。兩者的結(jié)合主要是信息連接，即在機(jī)械工程中加入相應(yīng)的人類工程智能概念，從而減少誤差，使機(jī)械工程的運(yùn)行趨于完美。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械工程;人工智能;探究分析;

近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展為學(xué)科的融合提供了很好的前景。然而，依靠傳統(tǒng)機(jī)械科學(xué)與信息電子技術(shù)的融合，機(jī)電工程這門新興學(xué)科已經(jīng)在日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，并成為一種必然的趨勢(shì)。

一、人工智能概念與其特點(diǎn)

1.人工智能的定義。我們需要明確智能是什么：通過(guò)學(xué)習(xí)獲取知識(shí)的能力，以及應(yīng)用這些知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題的能力，而人工智能是使用程序或算法來(lái)執(zhí)行需要人類使用我們的智能的任務(wù)，是通過(guò)創(chuàng)建和應(yīng)用內(nèi)置于動(dòng)態(tài)計(jì)算環(huán)境中的算法來(lái)模仿人類智能過(guò)程的基礎(chǔ)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，人工智能正在試圖讓計(jì)算機(jī)像人類一樣思考和行動(dòng)。

2.人工智能技術(shù)的研究基于對(duì)人類智能的理論研究。通過(guò)不斷的模擬和擴(kuò)展開發(fā)出新的技術(shù)概念。智能技術(shù)是構(gòu)成現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要模塊。它對(duì)人們思考方式有獨(dú)特的見解。人工智能技術(shù)主要由三部分組成：機(jī)器人部分，專家系統(tǒng)編程部分和圖像處理部分。因此，人工智能技術(shù)是以現(xiàn)有計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，通過(guò)不斷的開發(fā)逐步將自動(dòng)化和控制的功能相結(jié)合。同時(shí)，人工智能技術(shù)也是仿生學(xué)的衍生物，因?yàn)樗且匀梭w為基礎(chǔ)的。過(guò)去人工智能技術(shù)的發(fā)展可以解決一些比較復(fù)雜的問(wèn)題，特別是計(jì)算問(wèn)題。同時(shí)，還可以通過(guò)編程使機(jī)器執(zhí)行一些所需的操作。所以也可以說(shuō)智能技術(shù)就是人腦的仿生。編程的命令等同于我們的神經(jīng)反射。這可以說(shuō)是在我們的日常生產(chǎn)過(guò)程中。它完成了過(guò)去普通人無(wú)法做到的事情，大大提高了效率。當(dāng)然，對(duì)人工智能技術(shù)信息的分析也能夠識(shí)別我們以前的缺陷并及時(shí)糾正它們，使人工智能技術(shù)的功能更加愉快。人工智能技術(shù)發(fā)展的最大幫助就是在人力不足的情況下，通過(guò)非人類的技術(shù)手段解放我們的雙手，也就是說(shuō)，取代我們?nèi)祟惔竽X的作用。這樣做可以更好地收集和分析工作信息和數(shù)據(jù)。這將使我們能夠改進(jìn)我們的加工技術(shù)。同時(shí)也為機(jī)械工程的發(fā)展提供了證據(jù)，證明人工智能技術(shù)的必要性和實(shí)用性。人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以在人們無(wú)法使用機(jī)器來(lái)提高生產(chǎn)過(guò)程中的效率。這也為該行業(yè)節(jié)省了人力成本，工作的效率也可以同時(shí)得到提高。經(jīng)濟(jì)效益更好將推動(dòng)機(jī)械工程行業(yè)不斷創(chuàng)新發(fā)展，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)增添活力。

二、機(jī)械工程與人工智能的關(guān)系探討

1.二者間的關(guān)系探究?，F(xiàn)階段在機(jī)械工程系統(tǒng)中體現(xiàn)了一些不穩(wěn)定性，為了準(zhǔn)確描述這種輸入與輸出之間的非線性關(guān)系，一般可以采用三種手段：使用物理方程建立關(guān)系式;運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)和理論建立規(guī)則庫(kù);結(jié)合實(shí)踐，積累經(jīng)驗(yàn)。在應(yīng)用人工智能時(shí)，可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制等智能算法應(yīng)用在建立系統(tǒng)模型時(shí)，因?yàn)檫@些模型一般來(lái)說(shuō)都比較復(fù)雜，常規(guī)的建模方式很難達(dá)到建模的預(yù)期目標(biāo)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是按照人的神經(jīng)結(jié)構(gòu)衍生出來(lái)的一種智能概念，將機(jī)械工程中的信息使用數(shù)字信息進(jìn)行處理。在存儲(chǔ)一些信息時(shí)，也要借助一些特定的規(guī)則方式，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在其輸出階段由于各個(gè)神經(jīng)元間均有著固定形式的聯(lián)系，在應(yīng)用時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，所計(jì)算出的精度一般都比較高。模糊邏輯系統(tǒng)相應(yīng)的連接并不屬于固定形式的，與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不同，模糊控制的計(jì)算量比較小，同時(shí)精度比較低。

2.具體應(yīng)用分析。（1）模糊推理系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐與研究，模糊推理系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)相對(duì)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(duì)簡(jiǎn)單，因此實(shí)用性更高。現(xiàn)實(shí)中模糊推理系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用，尤其在自動(dòng)化控制和數(shù)據(jù)處理兩個(gè)方面。在機(jī)械電子系統(tǒng)工作過(guò)程中，該系統(tǒng)能夠模擬人腦對(duì)輸入語(yǔ)言進(jìn)行處理并對(duì)處理指令進(jìn)行下達(dá)，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中產(chǎn)生和處理指令相對(duì)應(yīng)的函數(shù)。對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)信息規(guī)則的存儲(chǔ)。（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。人工智能既然是對(duì)人的行為和思維進(jìn)行模擬開展研究的過(guò)程，將人工智能應(yīng)用在計(jì)算機(jī)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(guò)對(duì)人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬，將其在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行分布，最終實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。對(duì)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言，其結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，但功能性不足。當(dāng)然，其也具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)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(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行模擬輸出，再根據(jù)結(jié)果分析對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，最終利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出整個(gè)關(guān)聯(lián)函數(shù)。該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中相對(duì)簡(jiǎn)單，在整個(gè)信息輸入過(guò)程中，各個(gè)神經(jīng)元具有相對(duì)固定的聯(lián)接方式，并且計(jì)算量相對(duì)更大，在信息輸入和輸出上均有著極高的精度。（3）實(shí)現(xiàn)功能的互補(bǔ)和融合。對(duì)于機(jī)械電子工程的發(fā)展中，應(yīng)用人工智能技術(shù)，主要指的是通過(guò)建立模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種功能的互補(bǔ)和融合，功能互補(bǔ)是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中插入模糊系統(tǒng)推理功能，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備一定的推算能力，在具體的規(guī)則中，模糊系統(tǒng)的智能化水平也就會(huì)相應(yīng)提升，這種方式在實(shí)際使用的過(guò)程中，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。（4）針對(duì)水質(zhì)檢測(cè)進(jìn)行應(yīng)用研究。水質(zhì)檢測(cè)作為環(huán)境監(jiān)測(cè)中的重要組成部分，在我國(guó)環(huán)境保護(hù)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。目前，我國(guó)水污染情況嚴(yán)重，加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)，并采取相應(yīng)的措施有效減少水污染等工作刻不容緩。簡(jiǎn)要闡述了水質(zhì)檢測(cè)對(duì)于環(huán)境保護(hù)的意義，介紹了水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)和方法，討論和分析了水質(zhì)檢測(cè)中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，最后提出了檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理方法和相關(guān)注意事項(xiàng)，利用科學(xué)的水質(zhì)檢測(cè)方法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行有效的檢測(cè)，在一定程度上加大對(duì)我國(guó)水資源的保護(hù)力度，從而提高環(huán)保水處理的效果，改善我國(guó)水污染現(xiàn)狀。

三、人工智能在機(jī)械工程中的發(fā)展趨勢(shì)

傳統(tǒng)機(jī)械工程中會(huì)存在一些性能低下、生產(chǎn)效率低、浪費(fèi)嚴(yán)重等現(xiàn)象，因此我們需要調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降噪、降耗提高生產(chǎn)效率，在設(shè)計(jì)時(shí)就要從設(shè)備的結(jié)構(gòu)、使用的材料、制造工藝、模塊化、可拆卸、均衡壽命、人機(jī)工程、可用性等幾個(gè)方面進(jìn)行科學(xué)技術(shù)研發(fā)。有市場(chǎng)就有競(jìng)爭(zhēng)，有競(jìng)爭(zhēng)才會(huì)有進(jìn)步，優(yōu)勝劣汰是促進(jìn)行業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，未來(lái)的機(jī)械將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化的趨勢(shì)，發(fā)展多功能、高效率、低消耗的機(jī)械智能化設(shè)備。面對(duì)現(xiàn)存的諸多不利因素，機(jī)械企業(yè)要積極應(yīng)對(duì)，站在新的起點(diǎn)來(lái)審視和解決各種矛盾和技術(shù)問(wèn)題，要轉(zhuǎn)變發(fā)展理念，強(qiáng)化自主創(chuàng)新，增強(qiáng)市場(chǎng)意識(shí)，機(jī)械自動(dòng)化無(wú)人化的操作模式，要增強(qiáng)設(shè)備安全性能、提高生產(chǎn)效率。未來(lái)機(jī)械行業(yè)有巨大的發(fā)展?jié)摿?，需求量?huì)不斷擴(kuò)大，雖然現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)中存在一些不足之處，其中企業(yè)科技力量薄弱最為嚴(yán)重，但是我們也看到了很多中大型企業(yè)已經(jīng)在轉(zhuǎn)變，機(jī)械智能化的未來(lái)大有可為，我們拭目以待。實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械智能化不僅可以大大提升中國(guó)制造的整體水平，而且可以降低勞動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)營(yíng)成本，幫助客戶更好地提升贏利能力。當(dāng)前，我們?nèi)狈Φ牟⒉皇侵悄芑募夹g(shù)，而是智能化技術(shù)的應(yīng)用及相應(yīng)的成果。只有加大智能化的宣傳，并使其成果更多地惠及基層用戶，才能更好地推動(dòng)智能化的普及。

總之，智能技術(shù)越來(lái)越被認(rèn)為是當(dāng)今社會(huì)的一場(chǎng)工業(yè)革命。作為一項(xiàng)新技術(shù)，智能可以給每個(gè)行業(yè)帶來(lái)巨大的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，科學(xué)引入智能技術(shù)在機(jī)械工程具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，可以解決一些行業(yè)中存在的弱點(diǎn)，和智能技術(shù)的應(yīng)用可以提高設(shè)備生產(chǎn)效率，產(chǎn)生的設(shè)備也可以在市場(chǎng)上很有競(jìng)爭(zhēng)力和更好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹冬梅.機(jī)械電子工程與人工智能的關(guān)系研究.2018.

[2]蘇曉燕.張世鵬，機(jī)械工程與人工智能的關(guān)系探討及應(yīng)用.2018.

（作者單位：杭州綠潔環(huán)境科技股份有限公司）