人工智能與機(jī)械電子工程技術(shù)關(guān)系探究

天津市第七中學(xué) 梅既瀾

1.引言

機(jī)械電子工程是傳統(tǒng)機(jī)械工程（由制造和動(dòng)力兩大類(lèi)組成）與電子工程（包括電測(cè)量技術(shù)、調(diào)整技術(shù)和電子技術(shù)等）以信息技術(shù)為橋梁結(jié)合的產(chǎn)物[1]，能夠極大提高社會(huì)生產(chǎn)力。近年來(lái)隨著電子技術(shù)和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，機(jī)械電子工程技術(shù)正由傳統(tǒng)的能量連接轉(zhuǎn)向信息連接[2]，而人工智能是當(dāng)今信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，將人工智能技術(shù)與機(jī)械電子工程相結(jié)合，能大大提高機(jī)械電子工程中信息連接的水平，對(duì)機(jī)械電子工程技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的全面發(fā)展具有重大意義。

2.機(jī)械電子工程的內(nèi)涵

機(jī)械電子工程是將傳統(tǒng)以動(dòng)力和制造為主的傳統(tǒng)機(jī)械工程與集控制技術(shù)、測(cè)量技術(shù)和調(diào)整技術(shù)為一體的電子工程通過(guò)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主的信息技術(shù)相結(jié)合的新型技術(shù)[3]，具有極強(qiáng)的學(xué)科綜合性。機(jī)械電子工程的發(fā)展主要經(jīng)歷了萌芽階段、標(biāo)準(zhǔn)件階段和現(xiàn)在的機(jī)械電子工程三個(gè)階段[4]。在萌芽階段中，生產(chǎn)主要依靠手工，提高生產(chǎn)力的辦法一般是雇傭大量的勞動(dòng)力，這種生產(chǎn)方式不僅效率慢，生產(chǎn)成本高，而且生產(chǎn)的穩(wěn)定性差，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證，難以跟上社會(huì)的進(jìn)步。在標(biāo)準(zhǔn)件階段，流水線(xiàn)是生產(chǎn)的主要方式，機(jī)器設(shè)備得到了大規(guī)模的應(yīng)用，生產(chǎn)對(duì)勞動(dòng)力的依賴(lài)逐漸減少，生產(chǎn)的效率和質(zhì)量得到了顯著提高，但由于標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格限制，這種生產(chǎn)模式生產(chǎn)靈活性較差，人們對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品的多樣化越來(lái)越高的需求，使得標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)越來(lái)越難以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。在機(jī)械電子工程階段，電子工程與機(jī)械工程的有機(jī)結(jié)合使產(chǎn)品最終具有了較強(qiáng)的靈活性，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，大大推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展。

機(jī)械電子工程將機(jī)械和電子工程相融合，與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)械工程比有許多優(yōu)勢(shì)[5]。在設(shè)計(jì)方面，機(jī)械電子工程具有極強(qiáng)的綜合性，其包含了以機(jī)械工程為核心的各個(gè)相關(guān)學(xué)科的核心優(yōu)勢(shì)；在產(chǎn)品方面，其產(chǎn)品小巧靈活，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強(qiáng)大，而且更新?lián)Q代的速度較快，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能更好的跟上社會(huì)的發(fā)展；在效率方面，其自動(dòng)化水平較高，可以節(jié)省大量的勞動(dòng)力，更多地降低了生產(chǎn)成本，可以為社會(huì)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3.人工智能的內(nèi)涵

人工智能是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，它是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制決策論、信息論、神經(jīng)生物科學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等多學(xué)科交叉基礎(chǔ)上發(fā)展形成的一門(mén)模擬人類(lèi)智能的科學(xué)技術(shù)[6]，其核心是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的載體下，借助計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的思維方式，進(jìn)而應(yīng)用到實(shí)際生活中，幫助人類(lèi)處理實(shí)際問(wèn)題。

人工智能經(jīng)歷了不同歷史發(fā)展階段。在初級(jí)階段，人工智能技術(shù)的主要研究特點(diǎn)集中在問(wèn)題求解的方法上，而忽略了知識(shí)的必要性[7]，以致于隨著機(jī)器翻譯的失敗，人工智能進(jìn)入低谷；在轉(zhuǎn)折階段，由于專(zhuān)家系統(tǒng)、第五代計(jì)算機(jī)的研制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，人工智能在自然語(yǔ)言理解、計(jì)算機(jī)視覺(jué)與機(jī)器人等方面取得了較大進(jìn)展，對(duì)知識(shí)工程應(yīng)用以及商業(yè)化發(fā)展具有重大作用；在發(fā)展階段，由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，人工智能研究主要從原來(lái)的單個(gè)主體轉(zhuǎn)向分布式發(fā)展；當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和大數(shù)據(jù)的進(jìn)一步發(fā)展，目前人工智能發(fā)展向著更智能化、復(fù)雜化和實(shí)用化的方向不斷進(jìn)展。

4.機(jī)械電子工程與人工智能的關(guān)系

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及各學(xué)科間的交叉融合，人工智能逐漸應(yīng)用于機(jī)械電子工程中，從建模，控制到診斷的過(guò)程，利用人工智能挖掘信息的功能，對(duì)機(jī)械電子工程自動(dòng)化和智能化的發(fā)展起著重要作用。在機(jī)械電子工程“建模—論證—生產(chǎn)”過(guò)程中，機(jī)械電子系統(tǒng)往往呈現(xiàn)不穩(wěn)定性或非線(xiàn)性，對(duì)其輸入輸出關(guān)系的描述方法通常有三種，一是通過(guò)物理方程構(gòu)建數(shù)學(xué)解析式，二是根據(jù)豐富的經(jīng)驗(yàn)建立規(guī)則庫(kù)，三是通過(guò)實(shí)踐學(xué)習(xí)生成知識(shí)[8]。在實(shí)際操作過(guò)程中，通過(guò)理論分析用數(shù)學(xué)解析的形式構(gòu)建出系統(tǒng)因果關(guān)系雖然精確、嚴(yán)密，但是由于解析解求解過(guò)程的難度，這種方法往往只適用于線(xiàn)性簡(jiǎn)單系統(tǒng)，而機(jī)械電子工程是一個(gè)復(fù)雜的非線(xiàn)性巨系統(tǒng)，不得不處理不同類(lèi)型的信息，因此在求解過(guò)程中很有可能會(huì)無(wú)法計(jì)算。對(duì)于不能用數(shù)學(xué)解析方法解決的問(wèn)題，由于人工智能與計(jì)算機(jī)科學(xué)之間的緊密聯(lián)系以及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析處理能力，使其可以應(yīng)對(duì)龐大的數(shù)據(jù)信息，清晰地描述輸入輸出關(guān)系，進(jìn)而使系統(tǒng)具有較高的自動(dòng)化水平，具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，為機(jī)械電子工程提供了新的解決方案，將其應(yīng)用于其中可以快速精確地進(jìn)行大量計(jì)算，提升效率[9]。此外，人工智能在機(jī)械電子工程應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)將信息歸納與整理，能夠極大地避免后續(xù)環(huán)節(jié)故障。

目前人工智能優(yōu)化輸入輸出關(guān)系較為成熟的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和模糊推理系統(tǒng)的應(yīng)用[10]。神經(jīng)推理系統(tǒng)并不是直接模擬人腦神經(jīng)的工作模式，而是其呈邏輯樹(shù)狀的分布的，點(diǎn)到點(diǎn)的處理數(shù)據(jù)的方式很像人腦神經(jīng)的連接方式，具有精確度高，對(duì)數(shù)據(jù)分析程度深的優(yōu)點(diǎn)，但這種方法的計(jì)算量較大。模糊推理則是通過(guò)對(duì)大量數(shù)據(jù)的分析，得出一些邏輯關(guān)系不強(qiáng)的結(jié)論，這種方法目前還不夠精確，但其所需要的計(jì)算量較小。在人工智能的發(fā)展過(guò)程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊推理兩種方法優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，相得益彰，使人工智能夠處理較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)，適應(yīng)較為復(fù)雜的環(huán)境，具有不可比擬的靈活性和適應(yīng)性。

總而言之，人工智能技術(shù)與機(jī)械電子工程相輔相成，機(jī)械電子工程借助人工智能完善了其自身工作處理系統(tǒng)，提高了工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)效率；而人工智能也利用在機(jī)械電子工程應(yīng)用過(guò)程中遇到的難題，在其算法處理上得到了更好的發(fā)展，引起社會(huì)更廣泛的關(guān)注。

5.結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，各個(gè)學(xué)科、各個(gè)領(lǐng)域之間的結(jié)合越發(fā)重要。針對(duì)于電子機(jī)械工程存在的功能多元化需求和系統(tǒng)不穩(wěn)定性缺陷，人工智能與機(jī)械電子工程的融合提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化，從而促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此，在此背景下應(yīng)加大力度促進(jìn)人工智能與機(jī)械電子工程技術(shù)相融合，使人工智能在機(jī)械電子工程領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。