機(jī)械電子工程與人工智能的相互作用探究

陳　年

機(jī)械電子工程與人工智能的相互作用探究

陳年

(中船澄西高級(jí)技工學(xué)校，江蘇 江陰 214400)

近些年來，機(jī)械電子工程和人工智能進(jìn)一步結(jié)合，給相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來了巨大變革，甚至是顛覆性的變革，同時(shí)也為相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來了機(jī)遇，給相關(guān)企業(yè)帶來了很好的經(jīng)濟(jì)效益。分析了機(jī)械電子工程與人工智能的相互作用，以期為開展相關(guān)后續(xù)研究提供參考，幫助相關(guān)產(chǎn)業(yè)抓住機(jī)遇、促進(jìn)發(fā)展。

機(jī)械電子工程；人工智能；相互作用

機(jī)械電子工程是由傳統(tǒng)機(jī)械工程發(fā)展而來的一門學(xué)科。隨著信息技術(shù)不斷發(fā)展，人工智能技術(shù)越來越成熟。實(shí)現(xiàn)機(jī)械電子工程產(chǎn)品的智能化和智慧化，已逐步成為信息時(shí)代機(jī)械電子工程發(fā)展的主要趨勢(shì)。將人工智能技術(shù)有機(jī)融入機(jī)械電子工程，可以有效推動(dòng)機(jī)械電子工程進(jìn)一步提高信息化、自動(dòng)化、智能化的水平，使得機(jī)械電子工程具有多學(xué)科融合和多學(xué)科交叉的特點(diǎn)。針對(duì)機(jī)械電子工程與人工智能的相互作用展開分析，有利于促進(jìn)機(jī)械電子工程向信息化、自動(dòng)化、智能化發(fā)展，對(duì)后續(xù)研究具有一定的參考價(jià)值。

1　人工智能的基本特點(diǎn)

1.1　人工智能具有處理模糊信息和構(gòu)建協(xié)作體系能力

人工智能是指由人制造出來的機(jī)器所表現(xiàn)出來的智能。應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠使機(jī)器具有跟人類似的感知、推理、判斷、決策等能力，可以處理很多未知問題。應(yīng)用人工智能相關(guān)技術(shù)，可利用模糊的推理形式來展開邏輯運(yùn)算，并不用對(duì)具體的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進(jìn)行精確運(yùn)算[1]。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，包含很多的模糊信息，如果不能對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行判斷和處理，就會(huì)給網(wǎng)絡(luò)安全管理帶來較大難度。應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以將互聯(lián)網(wǎng)中巨量的模糊信息進(jìn)行判斷和處理，能有效提升網(wǎng)絡(luò)安全管理能力。應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以使機(jī)器各系統(tǒng)之間具備相互協(xié)作的能力。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且涉及的范圍很廣，因此大大增加了網(wǎng)絡(luò)管理的難度。應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)功能，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行分類管理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分級(jí)管理。對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行分級(jí)管理，除了要將具體的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分成多個(gè)層級(jí)并對(duì)各級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)管理外，還要使各級(jí)系統(tǒng)之間能夠相互協(xié)調(diào)。通過應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以使各系統(tǒng)之間具備相互協(xié)作的能力，能夠更好地提升網(wǎng)絡(luò)各級(jí)管理的協(xié)作能力[2]。

1.2　人工智能具有一定的學(xué)習(xí)能力和處理非線性問題的能力

由于人工智能具有一定的學(xué)習(xí)能力，因此應(yīng)用人工智能技術(shù)可使機(jī)械電子設(shè)備在信息搜索、數(shù)據(jù)優(yōu)化、邏輯推演等方面的功能越來越強(qiáng)大。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中包含大量的信息，雖然這些信息往往看起來很簡(jiǎn)單，但信息的背后卻蘊(yùn)含著比較豐富的內(nèi)涵和意義[3]。能夠高效地對(duì)繁雜的信息進(jìn)行檢索、分析、篩選、優(yōu)化、提煉、判斷，是人工智能得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以使機(jī)械電子設(shè)備能夠通過模仿人類進(jìn)行邏輯推演，解決非線性的問題[4]。利用人工智能處理非線性問題，先將有價(jià)值的信息篩選出來，然后通過高效地學(xué)習(xí)，進(jìn)一步分析、推演、判斷信息中所蘊(yùn)含的內(nèi)涵和意義，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的優(yōu)化處理。隨著人工智能相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，將人工智能應(yīng)用于機(jī)械電子工程領(lǐng)域也不斷地取得了突破。

2　機(jī)械電子工程和人工智能之間的關(guān)系

2.1　應(yīng)用人工智能是機(jī)械電子工程發(fā)展的必然趨勢(shì)

在應(yīng)用機(jī)械電子系統(tǒng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很多不可預(yù)知的情況，如機(jī)械電子系統(tǒng)的輸入系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)往往在運(yùn)行的過程中會(huì)出現(xiàn)一些問題。應(yīng)用傳統(tǒng)的機(jī)械電子系統(tǒng)，往往只能夠分析和處理較為簡(jiǎn)單的問題。由于隨著機(jī)械電子工程的不斷發(fā)展，在機(jī)械電子系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題逐步呈現(xiàn)出復(fù)雜多樣的特點(diǎn)，因此機(jī)械電子系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中應(yīng)具備綜合處理復(fù)雜信息的能力。采用先進(jìn)的人工智能機(jī)械電子系統(tǒng)，能夠有效解決這一問題。用人工智能機(jī)械電子系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械電子系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。在機(jī)械電子工程設(shè)備中，人工智能將成為信息處理的主要方式。應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯構(gòu)建系統(tǒng)，通過分布式的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)信息的進(jìn)一步存儲(chǔ)[5]。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊推理系統(tǒng)其實(shí)就是在模糊集合與模糊推理的理論基礎(chǔ)之上建立的。應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠充分體現(xiàn)將人工智能運(yùn)用于機(jī)械電子工程中的價(jià)值，能夠?yàn)樾畔⒌膫鬟f和應(yīng)用提供很多便利，可以提高實(shí)際工作的效率以及質(zhì)量。應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以將信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和心理學(xué)進(jìn)一步融合，拓展機(jī)械電子工程設(shè)備的功能，促進(jìn)機(jī)械電子工程行業(yè)發(fā)展，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠提高人與設(shè)備之間信息交流的效率，使工作人員能夠及時(shí)、有效地了解相關(guān)信息，從而實(shí)現(xiàn)信息化服務(wù)的及時(shí)性、便捷性以及精準(zhǔn)性。將人工智能技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，需要不斷拓寬計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍，不斷完善人工智能的主要功能，不斷推進(jìn)人工智能技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械電子工程領(lǐng)域，有利于提升機(jī)械電子工程設(shè)備的科技水平、拓展產(chǎn)品的應(yīng)用范圍、滿足產(chǎn)品的市場(chǎng)需求、提高產(chǎn)品的市場(chǎng)份額，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)更為平穩(wěn)地發(fā)展[6]。

2.2　人工智能在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的具體應(yīng)用

機(jī)械電子工程設(shè)備在運(yùn)行的過程中可能會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象，雖然可以通過提升相關(guān)零部件的精密程度來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是不能從根本上解決問題。通過應(yīng)用人工智能相關(guān)技術(shù)，如利用模糊推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，就可以有效解決機(jī)械電子工程設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定的問題。通過模糊推理，能夠保留系統(tǒng)中有價(jià)值的信息內(nèi)容。應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以通過分布式的形式來存儲(chǔ)相關(guān)信息內(nèi)容，能夠科學(xué)地將各神經(jīng)部件緊密聯(lián)系在一起，從而提升計(jì)算總量。將人工智能系統(tǒng)作為機(jī)械電子工程設(shè)備的基礎(chǔ)，能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的機(jī)械化生產(chǎn)方式，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智慧化的綜合生產(chǎn)作業(yè)。通過應(yīng)用模糊推理系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠彌補(bǔ)目前人工智能設(shè)備存在的不足，有效完善機(jī)械電子工程設(shè)備的智慧化服務(wù)功能，使機(jī)械電子工程與人工智能之間實(shí)現(xiàn)更好地融合[7]。

3　機(jī)械電子工程與人工智能的相互作用

3.1　人工智能的發(fā)展推動(dòng)了機(jī)械電子工程平穩(wěn)發(fā)展

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，人工智能技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了飛躍式發(fā)展，已經(jīng)由單一主體發(fā)展為分布式多主體。人工智能技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，技術(shù)復(fù)雜程度越來越高，運(yùn)用范圍也越來越廣泛，并開始面向多個(gè)智能主體實(shí)現(xiàn)多層次發(fā)展，增強(qiáng)了人工智能技術(shù)的實(shí)用性。從20世紀(jì)80年代開始，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的高速發(fā)展和快速普及，人類邁入了信息化社會(huì)。人工智能技術(shù)作為推動(dòng)信息社會(huì)發(fā)展重要的新技術(shù)，對(duì)各個(gè)行業(yè)的信息化建設(shè)都有促進(jìn)作用。人工智能技術(shù)水平的提升，代表社會(huì)信息化程度的提高，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)中，如果將人工智能技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械電子工程中，可對(duì)機(jī)械電子工程設(shè)備相關(guān)技術(shù)性能的提升產(chǎn)生積極影響，如實(shí)現(xiàn)故障診斷與處理的自動(dòng)化、智能化。

由于機(jī)械電子系統(tǒng)自身不夠穩(wěn)定，因此描述機(jī)械電子系統(tǒng)的輸入和輸出之間關(guān)系十分復(fù)雜，描述輸入和輸出之間關(guān)系傳統(tǒng)的形式主要有以下3種：第一，推導(dǎo)出數(shù)學(xué)方程的方式；第二，創(chuàng)建規(guī)則庫的方式；第三，學(xué)習(xí)并且生成知識(shí)的方式[8]。其中，第一種方式更為嚴(yán)密而精確，但是只適用于比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中。

3.2　機(jī)械電子工程的發(fā)展推動(dòng)了人工智能相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步

目前，隨著電子信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，將人工智能應(yīng)用于機(jī)械電子工程中，在模型創(chuàng)建和控制方面都具有十分重要的作用，特別是診斷功能能得到大幅提升。在機(jī)械電子工程不斷發(fā)展的過程中，由于機(jī)械電子工程系統(tǒng)自身不穩(wěn)定，因此描述系統(tǒng)輸入和輸出的關(guān)系特別復(fù)雜，在描述輸入和輸出的關(guān)系時(shí)會(huì)遇到更多困難。這時(shí)，可以通過應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)系統(tǒng)輸入和輸出的關(guān)系進(jìn)行描述：先創(chuàng)建規(guī)則庫，然后通過學(xué)習(xí)生成相關(guān)知識(shí)[9]。

隨著機(jī)械電子工程不斷發(fā)展，對(duì)人工智能相關(guān)技術(shù)的要求越來越高，推動(dòng)著人工智能的創(chuàng)新與發(fā)展。采用傳統(tǒng)方式時(shí)，因?yàn)橐笮畔⑾到y(tǒng)應(yīng)十分精確和嚴(yán)密，所以如果系統(tǒng)較為復(fù)雜，則不能十分有效地完成相關(guān)技術(shù)操作。通過科學(xué)創(chuàng)建模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以更加順利地完成基本操作程序，具體表現(xiàn)為：應(yīng)用模糊推理系統(tǒng)，主要是通過模擬人腦的功能，對(duì)語言信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步分析；應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要是通過模擬人腦的結(jié)構(gòu)，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。在非線性的表達(dá)中，需要找出合適空間來展開詳細(xì)表達(dá)，這樣可以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)非線性的實(shí)際逼近能力。主要方式就是將存貯空間擴(kuò)大；另一種方式就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)進(jìn)行增強(qiáng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)語言表達(dá)，還可以通過數(shù)值方式使得計(jì)算變得更為精確，最后形成模糊函數(shù)。將這兩種系統(tǒng)進(jìn)行融合使用時(shí)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)可以將模糊邏輯主要規(guī)則進(jìn)行結(jié)合，最終為其提供新的結(jié)合方式。

4　結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，不僅促進(jìn)了學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展，還促進(jìn)了學(xué)科之間的交叉融合。人工智能就屬于多學(xué)科交叉和融合的產(chǎn)物。利用人工智能和機(jī)械電子工程之間的相互作用，將兩者進(jìn)行有機(jī)融合，為機(jī)械電子工程行業(yè)開辟一個(gè)智能化、智慧化的全新發(fā)展領(lǐng)域，有利于推動(dòng)機(jī)械電子工程行業(yè)及其相關(guān)行業(yè)的健康快速發(fā)展，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

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Research on the interaction between mechatronic engineering and artificial intelligence

CHEN Nian

(China Ship Chengxi Advanced Technical School, Jiangyin, Jiangsu 214400, China)

In recent years, the further combination of mechatronic engineering and artificial intelligence has brought great changes, even subversive changes to related industries. Meanwhile, it has also brought opportunities to related industries and brought good economic benefits to relevant enterprises. The interaction between mechatronic engineering and artificial intelligence is analyzed to provide a reference for follow-up research and help relevant industries to seize opportunities and promote development.

mechatronic engineering; artificial intelligence; interaction

TP18

A

2096–8736(2021)05–0052–03

陳年(1989—)，男，江蘇江陰人，大學(xué)本科，助理講師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械電子工程。

責(zé)任編輯：張亦弛

英文編輯：唐琦軍