探究機械電子工程與人工智能的關系

衛江　王勝

摘 要：近年來，我國機械電子工程產業發展迅速，且為推動機電一體化的發展做出了較大貢獻。作為機械電子工程發展的必然趨勢，人工智能在社會各項生產、生活領域中的應用也愈加廣泛，并使得機械電子工程迎來了另一良好的發展機遇。因此，為進一步提高機械工程自動化水平，確保機械工程產業能夠以更穩定的態勢得到良好發展，該研究通過對機械電子工程以及人工智能的概念、發展階段和特點等進行闡述和分析，進而對二者之間的關系展開了深入研究。

關鍵詞：機械電子工程 人工智能 模糊邏輯系統 神經網絡

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（c）-0026-02

對機械電子工程學科進行分析可知，其自身發展要明顯晚于傳統機械工程的發展，然而，網絡信息時代的到來在加快二者融合速度的基礎上，也使得一項新的機械電子工程領域得以誕生，即人工智能。人工智能技術在機械電子工程中的應用無疑對推動機械電子工程的信息化發展具有重大意義。因此，加強對機械電子工程和人工智能關系的研究，對于進一步促進機械電子工程的發展和拓展人工智能技術的應用范圍顯得極為必要。

1 機械電子工程概述

1.1 機械電子工程簡介及發展

機械電子工程又稱機電一體化，是機械工程與自動化的重要組成部分，其集機械工程、電子工程和信息工程為一體，旨在解決機械工程領域的各項問題。至今為止，機械電子工程的發展主要經歷了三個階段，分別為：（1）萌芽發展階段，在此階段，機械電子的發展大都手工加工為主，受人力資源和自然環境的影響較大；（2）生產線發展階段，相較于傳統的手工加工模式，流水線的生產模式有效節省了人力資源，且使產品的生產效率大幅提高。但此階段機械電子工程也存在諸多不足，例如，某些機械標準件的生產均需要以引進高標準的生產流水線為前提，從而使產品相對于市場的滯后性有所增加，難以適應市場需求；（3）產業化發展階段。機械電子的產業化發展階段不僅實現了產品和市場之間的良好對接，而且也通過產業化的發展使人們日常生產、生活中對各類機械電子產品的需求得到了較好地滿足[1]。

1.2 機械電子工程特點

機械電子工程具有以下兩方面特點：（1）產品設計的綜合性。對機械電子工程進行分析可知，其并非一門完全獨立的學科，而是包含工程、機械、電子、物理等諸多領域知識的綜合性學科。因此，在進行產品設計時，機械電子工程將會從目標與系統配置的角度出發，有針對性地將生產加工技術、管理技術等其他技術融入到產品當中，提升產品價值；（2）產品特征的多樣化。與傳統的機械產品相比，雖然機械電子產品的結構較為簡單，并未摻雜過多的運動元件或部件，但因機械電子工程技術本身的綜合性，從而使其產品的內部結構較為復雜，因此，若要提升產品新能，有必要也必須摒棄傳統而笨重的機械外形，促進產品向精細化和小體積化的方向發展[2]。

2 人工智能概述

2.1 人工智能簡介與發展

人工智能是研究和開發用于模擬、延伸人類智能的一種集理論、方法和技術于一體的新型綜合科學。人工智能的發展較早，且至今為止，其已經理過了以下四個發展階段：（1）萌芽階段，人工智能的萌芽階段為17世紀中葉，自世界上第一部計算器被發明出后，人類便開始認識到人類智慧在機械電子產品中的重大作用。（2）發展階段，“人工智能”一詞在上世紀五十年代被正式提出，此后，人工智能領域便進入了理論研究階段，主要集中在計算機視覺和機械人與專家系統方面的研究。（3）挫折階段，在人工智能研究工作不斷推進的背景下，人們也開始發現人工智能在對人類思維進行模仿的過程中還存在著諸多方面的問題，例如，上世紀70年代前，科學發現的人工智能研究大都是建立在較為簡單的映射方法的基礎上，由此導致產品的人工智能化程度也處于驕傲地水平。（4）二次發展階段，在人工智能領域取得初步成就后，我國隨即進入了人工智能領域的知識基礎發展階段，此階段，部分基于人工智能的機械電子工程理論也得到了良好的應用。

2.2 人工智能特點

網絡信息時代的到來促使了人工智能技術在社會各項生產、生活領域的廣泛應用，就現階段而言，人工智能的特點集中體現在兩方面，分別為挑戰性和應用型。首先，人工智能是一門極富挑戰的學科，該領域的從事人員不僅需要對機械工程設計和計算機領域的知識予以較為全面的了解，而且還需要了解心理學、哲學等各個相關方面的知識，由此導致了其自身的挑戰性。其次，人工智能是一門應用性較強的學科。在結合機械電子工程和人工智能的發展與特點的基礎上，下文則著重對二者之間的關系展開深入研究[3]。

3 機械電子工程與人工智能關系

3.1 信息處理方面的關系

對機械電子系統進行分析可知，其在運行過程中具有較強的非線性，即機械電子系統本身的不穩定性，從而導致其在輸入與輸出關系的處理方面十分困難，就現階段而言，描述機械電子對系統輸入、輸出關系的方法主要包括三種，分別為基于物理方程的數學關系式的建立、基于豐富經驗的系統規則庫的建議和基于實踐的學習所形成的先進知識。雖然以數學推導和理論分析為基礎而建立起的因果關系方法能夠促進產品設計的精細化，但此種方式卻只能在線性定常等較為簡單的機械電子系統當中應用，原因是，在相對復雜的系統中，系統各模塊功能的數學解析式難以全部給出，加之不確定性和非線性信息的影響，使得解析式計算的復雜性顯著增加。因此，以知識為基礎的人工智能信息處理方式正逐漸取代傳統的基于機械電子工程的數學解析式信息處理手段[4]。

3.2 系統建模方面的關系

模糊邏輯系統與神經網絡對復雜系統模型的建立具有較大的促進作用。其中，神經網絡通過模擬人體神經結構，對系統的各類數字信號進行處理，而模糊邏輯系統則以對人腦功能進行模仿的形式對數字信號進行處理。對神經網絡進行分析可知，其在信息輸出時，由于不同神經元存在的關系是固定的，故而具有較為龐大的計算量，而模糊邏輯系統內部各模塊的聯系并非固定的，故其計算量相對較小，但需要說明的是，其信息輸入與輸出的精度卻要小于神經網絡的輸入、輸出精度。因此，在系統的復雜性較高時，不能只通過單一的方法對基于建模的信息的輸入和輸出問題予以解決，而應將機械電子工程和人工智能進行有機結合，在此基礎上，引入模糊神經網絡，從而將模糊邏輯系統與神經網絡的優點予以充分結合，從整體上提高了機械電子工程產品設計的可操作性和實用性。

4 結語

該研究從機械電子工程與人工智能的概念和發展歷史的角度出發，在結合二者特點的基礎上，從信息處理與系統建模等方面對機械電子工程和人工智能間的關系做出了系統探究。研究結果表明，人工智能是機械電子工程領域發展的必然趨勢，加強二者的綜合利用有利于提高機械產品，特別是機械電子類產品的性能。可見，未來進一步加強對機械電子工程與人工智能間關系的研究，必將在促進機械工程產業自身健康、全面發展的同時，帶動其他學科領域的共同發展。

參考文獻

[1] 王琪.機械電子工程與人工智能的關系探究[J].科技傳播，2012（1）：114-115.

[2] 馮哲.關于機械電子工程與人工智能關系的探討[J].現代交際，2013（11）：28.

[3] 孫基勇，楊盼.機械電子工程與人工智能的關系[J].黑龍江科學，2015（7）：123.

[4] 田海湧.關于機械電子工程與人工智能的相關性分析[J].電子技術與軟件工程，2014（11）：104-105.