解析人工智能的现状与未来

人工智能

    人工智能(Artificial Intelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。

人工智能与机电一体化系统的统一

    近几十年来，人工智能得到了长足的发展，譬如，IBM公司制造的深蓝计算机运用人工智能于1997年5月，战胜了国际象棋冠军卡斯帕洛夫。人工智能用于机电一体化是机电一体化发展的方向之一。这种智能主要通过控制技术加以设计和实现，即由机电一体化系统中的控制系统来具体实现。

    专家系统、模糊逻辑、神经网络控制、学习控制和分层递阶是目前人工智能研究主要的几个领域，它们各自发展，又相互渗透，走向结合。其中，前三个领域是目前机电一体系统实现智能化的较成熟的领域。

    1.自从第一个专家系统于1968年问世以来，经过30多年的发展，专家系统已经成为人工智能应用最活跃的领域。已经从最初的应用于医疗、科技等领域，向财政、金融、保险、商业和法律方向扩展，下面就与机电一体化有关的应用予以探讨。

    （1）在控制方面的应用：专家系统可以在机电一体化设备控制方面发挥作用，在伺服控制、数控机床、加工中心以及其它控制领域，已取得了进展。在这方面成功的例子如AT&T公司为控制机械手，研制出在单个芯片上实现的专家系统。最早的芯片包括16条规则的ROM，控制器以及处理数据与规则的推理机。采用2.5um线宽的CMOS工作，最初只使用了芯片面积的四分之一，改用1.5um线宽后可容纳256条规则，建立规则时采用模糊逻辑，执行速度可达到80000LISP，比常规专家系统快1000倍。尽管大型专家系统的造价是很昂贵的，但其经济效益大，通常一年之内可收回成本。因此，专家系统在机电一体化中的应用前景十分广阔。

    （2）在装配制造业的应用：产品的生产，总是用零件来构造的，将不同的零件一起装配成一种新产品，叫做配里任务。专家系统应用于装配智能制造方面可以取得可观的经济效益。比如，DEC公司的专家系统XCON，是应用于计算机配置的第一个专家系统，现在每年为DEC公司盈利1.5亿美元

    （3）在设备故障诊断中的应用：专家系统用于设备故障诊断，特别是针对大型的结构、复杂的故障诊断，可以尽快找到故障，大大缩短检修时间，有很多成功的例子，比如美国西屋电气公司研制的GEN-AID专家系统，已经成功地应用于诊断汽轮发动机的故障。IBM公司也曾经为其IBMATPC机配备了一个专家系统，用来精确定位系统故障。

    2.属于模糊概念的全体对象称为模糊集合。例如，说“XX是青年人。”这个青年就是模糊集合。基于模糊集合基础之上的逻辑与控制称为模糊逻辑与控制。它可用较少的代价传递足够的信息，并能对复杂事物做出高效率的判断和处理。模糊控制对某些参数变化不敏感。由于模糊控制器的决定往往要根据十几条甚至数十条规则才能做出，如果由于传感器或元器件出故障而导致某些规则失误，其它规则可起补偿作用，从而使输出保持连续平滑。所以，模糊控制较适用于一些要求鲁棒性能好的机电一体化系统中。

    3.人工神经网络能模拟人类大量脑细胞的高度连接，当有输人信号将神经元激活时，经过神经回路产生输出。神经网络具有学习能力和联想记忆，它经过学习能在输人信号后产生预期的输出。如果某一信息回路没学习过，它也能得出合理的输出。人工神经网络在机电一体化系统应用中有明显进展，与专家系统、模糊逻辑结合起来是重点的发展方向。用于机电一体化系统中的现场总线LONWORKS，其核心技术就是采用神经元芯片。这种芯片内部装有3个微处理器：MAC处理器完成介质访问控制；网络处理器完成ISO/OSI参考模型的3-6层网络协议；应用处理器完成用户现场控制应用。它们之间通过公用存储器传递数据。该神经元芯片还具有多种I/O和时间计算器等。一个小小的神经元芯片，不仅具有强大的通信功能，还集控制和数据于一体。在某些情况下，此芯片再配以其它一些器件，就可承担集散控制系统中一个独立控制单元的任务。

    总之，专家系统、模糊逻辑与人工神经网络三者，不仅各自发挥其独特的作用还日益走上综合集成形成全新的技术，进一步提高机电一体化系统的智能化水平，并不断扩展其应用水平。

人工智能在生活生产中的作用

    人工智能借助于通迅技术将网络的触手伸向世界的角落，向人们展示了精彩的世界。人工智能目前在计算机领域内，得到了愈加广泛的重视。并在机器人，经济政治决策，控制系统，仿真系统中得到应用。在另外广阔领域里，人工智能借助于机电光声技术，为社会提供了电子排版系统、家庭影院、音乐喷泉、CT检查和机器人等等，给人们带来了一片新气象。