淺析機械電子工程與人工智能的關系

張偉

摘 要：進入二十一世紀以來，隨著半導體技術不斷突破，機械電子設備的成本不斷壓縮，機械電子工程已經逐步滲透進入各行各業，包括智能家電、交通運輸、航空航天、國防科技等。學電子工程已經成為工業生產的主要動力之一，傳統機械電子工程柔性差、智能化程度低，已經難以適應智能化、規模化的工業生產，人工智能在機械電子工程中的應用將給生產制造業帶來新的變革。目前，我關于機械電子工程與人工智能的融合研究較少，很多研究成果不能直接用于實際應用，本文將深入地分析人工智能在機械電子工程中的應用，為機械電子工程的智能化發展提供參考。

關鍵詞：機械電子工程；人工智能；應用；關系

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.124

0 引言

傳統機械工程偏重于機械結構、運動空間、結構穩定性等方面的設計，傳統機械工程一般包括動力研究與制造工藝，動力研究的主要對象機械傳動基本原理，制造工藝包括了機械零部件的加工、裝配等生產過程。機械電子工程將傳統的機械工程與電子信息技術進行完美的融合，早期的機械電子工程以分離模式研究電子工程與機械工程相關性，但隨著現代科技的不斷突破，機械工程與電子工程已經具備較高的融合度。現有的機械電子工程的智能化程度較低，嚴重制約了科技生產力的發展。

1 機械電子工程簡介

1.1 機械電子工程的發展史

上世紀40年代，二次世界世界大戰極大地推動了全球科技研究的發展，為了將研究成果快速應用于戰爭，學科之間的交叉已經成為實際工程需求。機械電子工程的發展主要經歷了三個階段，包括手工加工階段、流水線生產階段以及集約化生產階段：（1）手工加工階段，手工加工階段主要依靠人力生產，人力資源直接決定了產品的生產效率，這種情況迫使人們通過技術手段提高生產力，極大地促進了機械工程的發展；（2）流水線生產階段，該階段的標志就是以流水線模式進行生產加工，極大地提升了產品生產效率，促進了規模化生產模式的發展，但流水線生產對零部件的標準化程度較高，生產柔性較差，已經難以滿足社會群體個性化的需求；（3）集約化生產階段，集約化生產階段也是目前加工制造業正在發展模式，集約化生產柔性高、靈活性強，企業生產周期短，可以快速適應市場發展，除此之外，集約化生產階段的產品具有較高的技術含量，提高了企業的核心競爭力。

1.2 機械電子工程的特征

機械電子工程中的各個學科不僅具有物理上的關聯性，同時具備信息與功能的協整性。智能化機械電子工程與傳統機械電子工程相相比，主要具備兩個方面的優勢。一是設計差異，傳統機械設計注重機械結構與力學設計，智能化機械電子工程設計需要以機械與電子為核心進行擴展性設計，在設計中融合其他學科的研究理論，包括制造技術、管理技術等，設計人員需要根據功能自上而下進行設計。二是產品特征的區別，機械電子產品具備模塊化、集成化的特點，因此產品結構相對簡單，但內部運轉機理比較復雜，這種設計可以有效控制產品體積，提高產品的綜合性能。

2 人工智能介紹

2.1 人工智能的概念

人工智能主要用于研究、開發用于擴展人類思維的技術，人工智能實質上屬于計算機技術的重要分支，人工智能的核心是通過計算機模擬人類的思維方式，從而幫助人類處理實際問題，人工智能的研究范圍十分廣泛，包括語言識別、專家系統、圖像識別等等。人工智能是目前計算機領域的主要發展方向，研發的必須同時具備計算機專業知識、哲學理論知識、心理學語言知識等，人工智能實質上是提升機器處理復雜任務的能力，人工智能已經成為世界三大尖端技術之一。

2.2 人工工程的發展史

人工智能的發展主要經歷了五個階段：（1）萌芽階段，上世紀50年代，以申農為首的科學家共同研究了機器模擬的相關問題，人工智能正式誕生；（2）第一發展期，上世紀60年代是人工智能的第一個發展黃金階段，該階段的人工智能主要以語言翻譯、證明等研究為主；（3）瓶頸階段，上世紀70年代經過科學家深入的研究，發現機器模仿人類思維是一個十分龐大的系統工程，難以用現有的理論成果構建模型；（4）第二發展期，已有人工智能研究成果逐步應用于各個領域，人工智能技術在商業領域取得了巨大的成果；（5）平穩發展階段，上世紀90年代以來，隨著互聯網技術的逐漸普及，人工智能已經逐步發展成為分布式主體，為人工智能的發展提供了新的方向。

3 機械電子工程與人工智能的融合

機械電子工程領域的應用系統一般屬于非線性系統，該系統具有一定局限性，難以處理多變量復雜問題。如果在實際工程應用中遇到類似問題，一般有三種解決方案，一是建立數學模型，二是建立經驗公式，三是將時間規律總結成理論知識。以上方法具有較高的精度，但難以應用于多變的復雜系統中。針對上述工程應用問題，可以通過神經網絡系統與模糊邏輯系統有效解決，以上兩種系統都是對人類思維模型進行模擬，通過規則與規則之間的關聯性，解決多變量的工程應用問題。人工智能技術在機械電子工程中的應用可以有效彌補傳統系統的缺陷，為機械電子工程的發展提供新的路徑。

4 總結

智能化的機械電子工程具備傳統機械電子工程無法比較的優勢，智能化的機械電子工程將成為工業制造的主要趨勢。隨著科學技術的發展，各個學科不斷細化、深化，學科之間的交叉也越來越頻繁，學科之間的交叉可以有效擴展知識的延展度，為科學技術提供多元化的發展空間。除此之外，智能化的機械電子工程可以有效提高生產效率，最大限度降低生產制造業的人力成本。本文從機械電子工程的概念與特點、人工智能的概念與特點以及機械電子工程與人工智能的融合途徑等三個方面，分析了智能化機械電子工程的可行性與發展趨勢，希望本文的研究有利于我國智能化機械電子工程的發展。

參考文獻：

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