人工智能在機械電子工程中的應(yīng)用研究

王亞男 崔磊 王剛

摘要：人工智能這個詞語近年十分的火熱，它是信息技術(shù)的高度代表，人工智能在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛且反響不俗。本文筆者主要探究機械電子工程與人工智能技術(shù)之間如何碰撞出火花，簡要探究他們之間的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：人工智能;機械電子工程;應(yīng)用研究

機械電子工程是自動化機械的一個重要領(lǐng)域，對我國工業(yè)生產(chǎn)有著較大的影響。傳統(tǒng)的機械電子工程受到科技發(fā)展的約束，電子機械產(chǎn)品的體積普遍較小、反應(yīng)不靈活、技術(shù)含量不高，已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代人們的生產(chǎn)生活需要了。而人工智能的出現(xiàn)給了機械電子工程發(fā)展3.0時代的機會。人工智能技術(shù)先進的邏輯思維和算法能力可以讓機械電子工程更好的滿足現(xiàn)代社會的需求，所以在理論成立的情況下，人們應(yīng)該多對這兩個工程進行應(yīng)用研究，從而推動社會科技的發(fā)展。

1 應(yīng)用研究

介紹了這么多人工智能與機械電子工程之間的聯(lián)系，我們可以看出人工智能在機械電子工程中的應(yīng)用方向偏向于機械電子的系統(tǒng)應(yīng)用，人工智能技術(shù)可以進一步優(yōu)化機械電子工程的智能性，讓機械電子工程擁有更高的學(xué)習(xí)能力，增強機械電子產(chǎn)品的適用性。

1.1 在機械電子工程系統(tǒng)中的應(yīng)用

（1）系統(tǒng)精確應(yīng)用。隨著機械電子工程的發(fā)展，電子機械代替人工做的事情越來越多，需要進行操作也越來越復(fù)雜。復(fù)雜操作的要求是擺在機械電子工程發(fā)展道路上的障礙石，最開始機械電子工程被應(yīng)用電子機械的制造中，機械電子產(chǎn)品通常被用來代替人工做一些需要不斷重復(fù)的工作，比如工業(yè)生流水線中，某一個工人一天只需要給一個機械產(chǎn)品上個發(fā)條，這就是簡單的重復(fù)工作，人們只需要給機械電子產(chǎn)品設(shè)定一個指令，它就可以不停地重復(fù)上發(fā)條的動作，并且對時間的把握和成功率都要高于人工。但是隨著人們對電子機械需求的提高，指令簡單單一的電子機械已經(jīng)開始落后了，這個時候電子機械來到了較為復(fù)雜的發(fā)展時期。這個時期的電子機械更精密也具有更強的功能選擇，但是卻因為過于復(fù)雜，所以需要人的操作，這對于機械電子工程沒有好處。拿電阻測試其來講，最早的電阻測試儀器電流表跟電壓表，當(dāng)時測量電阻需要借用電流和電壓線路組成一個完整的電流回路，借助電阻的計算公式得出電阻的數(shù)值，這個辦法很復(fù)雜，在實際的操作過程中也會出現(xiàn)很多的誤差。后來人們發(fā)明了萬用表，借助萬用表內(nèi)部的電阻回路可以直接測量出電阻的數(shù)值，但是這種萬用表需要人工操作，如果正負極接反也容易出現(xiàn)問題。但是人工智能的融入改變了這種現(xiàn)狀，人們利用人工智能將計算機的操作系統(tǒng)帶入到電阻測量儀中，做出了全新的智能電阻測量儀，該測量儀可以復(fù)雜的電壓電流統(tǒng)計、電阻的計算融為一體，并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換反映給使用者，而使用者從頭到尾都不需要太理解電路，因為智能電阻測量儀的操作十分簡單，用戶只需要點一下按鈕，智能電阻測量儀就可以自動的分析電壓電流變化并通過計算將電阻變化反應(yīng)在LED屏幕上。整個操作完成用時也很短，大約在十秒以內(nèi)。從電阻測量儀器的變化我們可以看出來機械電子工程在未引入人工智能概念之時，電子機械想要發(fā)展就必須要增加自身的功能，但是功能的增加需要更多的操作，操作的復(fù)雜性讓電子機械再一次依賴人的使用，電子機械發(fā)展似乎回到了過去。但是現(xiàn)代機械電子工程有了人工智能技術(shù)的幫助，讓電子機械有了“可以思考的大腦”，這個大腦就是操作系統(tǒng)。擁有操作系統(tǒng)的電子機械工作效率無疑會大大加快，操作系統(tǒng)強大的計算能力和學(xué)習(xí)能力使電子機械可以快速的分析、計算操作的難度，將結(jié)果反饋給使用者。表現(xiàn)出來的就是使用者在使用電子機械的過程中只需要通過按鈕控制選擇即可。

（2）系統(tǒng)詳細應(yīng)用。機械電子工程通過人工智能技術(shù)將復(fù)雜的操作隱藏在計算機系統(tǒng)中，簡化了人們操作電子機械的步驟，筆者認為這屬于一種外部簡化。但是人工智能技術(shù)運用在機械電子工程系統(tǒng)中可不能研究表面，內(nèi)部系統(tǒng)的研究才是最重要的。目前已知的機械電子工程系統(tǒng)主要有模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兩部分組成。模糊系統(tǒng)主要的功能是模擬認得四位來解決非線性問題，模糊系統(tǒng)自提出并應(yīng)用在計算機領(lǐng)域中，產(chǎn)生的效果顯著。模糊系統(tǒng)的存在增強了人工智能系統(tǒng)的“思考能力”，在機械電子工程中處在信息系統(tǒng)的控制鏈頂端，是人工智能技能在機械電子工程中的典型應(yīng)用之一。通過模糊系統(tǒng)是電子機械產(chǎn)品擁有了對話的能力，比如目前比較火的人機對話，像天貓精靈、小度、小愛同學(xué)等智能機器人產(chǎn)品都運用到了模糊系統(tǒng)。而他們都屬于比較高端的電子機械產(chǎn)品。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與模糊系統(tǒng)功能大同小異，從它的命名就可以看出來一些端倪。自然界的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)常見于人類身上，人腦結(jié)構(gòu)中復(fù)雜交錯的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)讓人們有了思考的能力，以“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”命名的電子機械系統(tǒng)，其目的就是表示出該系統(tǒng)對智能化電子機械產(chǎn)品的重要性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要工作就是將電子產(chǎn)品系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)與模糊系統(tǒng)的分析進行比對，判斷他們是否一致，然后再通過輸入與輸出路徑將系統(tǒng)的決策反應(yīng)在產(chǎn)品的表現(xiàn)上。比如，天貓精靈快要沒電了，這個時候有人說“天貓精靈，唱首歌”，天貓精靈會放歌，但是可能放到一半它會自動提醒沒電了。這對于使用者來說無所謂，但是在機器人的內(nèi)部系統(tǒng)中，要經(jīng)過很多次的反復(fù)的數(shù)據(jù)分析，才能得出并向用戶反饋“我沒電了”的結(jié)論。人工智能在機械電子工程中的詳細應(yīng)用就是賦予機械電子產(chǎn)品“思想”，讓它們具有簡單的邏輯思維，達到我們口中的“人性化”標(biāo)準(zhǔn)。

（3）系統(tǒng)融合應(yīng)用。前面已經(jīng)詳細介紹了人工智能在電子機械工程中形成的兩大系統(tǒng)，它們的功能類似，都是為了賦予電子簡單的邏輯判斷能力。其實這兩個系統(tǒng)還以互相融合，賦予電子機械較為復(fù)雜的邏輯思維，這也是人工智能與電子機械工程高度結(jié)合的表現(xiàn)，也是目前人工智能與機械電子工程融合的發(fā)展方向。這兩大機械電子工程的融合方向也有兩種，第一種是互補型融合。模糊系統(tǒng)可以給機械電子工程提供大量的邏輯算法，讓電子機械產(chǎn)品擁有一定的邏輯推理軌道;而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一種專家系統(tǒng)，屬于機械專家的范疇。該系統(tǒng)讓電子機械工程具有較強的學(xué)習(xí)能力，被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療診斷、機械制造等領(lǐng)域中。實現(xiàn)二者的互補融合就相當(dāng)于機械電子系統(tǒng)有了一個完整的大腦，讓電子機械產(chǎn)品有了完整的思考模式，這是一種質(zhì)的飛躍。就比如唐朝和唐詩，唐朝的繁榮促進了唐詩的發(fā)展，而唐詩也代表了唐朝高度發(fā)達的文化，這是一種互利共惠，如今人們提起唐朝必定會想起唐詩。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與模糊系統(tǒng)的融合就是如此，二者實現(xiàn)功能融合的那天就是人工智能與機械電子工程相互成就的時候。第二種是相似功能融合。這兩個系統(tǒng)的目的都是增強電子機械產(chǎn)品的功能性，他們都對產(chǎn)品系統(tǒng)的算法、數(shù)據(jù)分析等有著不同方向的影響，如果將模糊系統(tǒng)的算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的算法進行融合再應(yīng)用，可能會增強系統(tǒng)的計算能力。

1.2 在機械電子工程中的描述應(yīng)用

人工智能在機械電子工程中的應(yīng)用遠不止系統(tǒng)應(yīng)用，計算機控制系統(tǒng)、算法系統(tǒng)的指令下達與分析反饋都需要一個輸入與輸出的媒介，機械電子工程2.0時代，因為追求更復(fù)雜的功能性，所以系統(tǒng)方面也比較復(fù)雜，此時的機械電子工程是缺乏合適的輸入與輸出媒介的，僅憑當(dāng)時的能力，機械電子工程沒有辦法合理的描述出輸入與輸出系統(tǒng)，所以就造成了機械電子工程操作復(fù)雜的問題。但是人工智能的加入為機械電子工程描述輸入與輸出關(guān)系提供一個好的環(huán)境，讓機械電子工程系統(tǒng)擁有了整套的輸入與輸出媒介，完成了操作由繁到簡的蛻變。

1.3 在機械電子工程中的表達應(yīng)用

人工智能帶給機械電子工程改變的還有軟硬件空間的優(yōu)化。存儲空間是計算機軟硬件發(fā)展過程中都十分重視的內(nèi)容。拿互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展為例，便捷聊天軟件在使用過程中需要用到信息傳送，在每一個傳輸協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)下都有一個信息傳輸速度與傳輸量的閾

值，一旦超過了這個閾值就會導(dǎo)致軟件崩潰、網(wǎng)絡(luò)崩潰，之后軟件公司及網(wǎng)絡(luò)維修人員就需要對網(wǎng)絡(luò)進行維修。且不說維修時間漫長的問題，維修期間用戶的流失量就已經(jīng)十分龐大了。而在機械電子工程中，如果中央系統(tǒng)不能合理的分配信息的存儲和傳輸空間，電子機械產(chǎn)品就會經(jīng)常性的發(fā)生工作癱瘓，這個后果是無法計量。如果是普通的加工機器人，會造成加工貨物的堆積，延期工廠產(chǎn)品的交付時間，但是如果是采礦機械，一旦控制器發(fā)生癱瘓，后果就十分嚴(yán)重了。這些例子都表明了空間表達對機械電子工程的重要性。人工智能可以幫助電子機械優(yōu)化空間表達的合理性，還可以通過增強其他函數(shù)的聯(lián)系來使整個系統(tǒng)的信息存儲空間更嚴(yán)謹(jǐn)。

2 結(jié)束語

總結(jié)機械電子工程的發(fā)展歷史，如果把它分為三個階段，那么人工智能就是機械電子工程的3.0時代。通過本文對人工智能在機械電子工程的應(yīng)用研究，我們可以發(fā)現(xiàn)人工智能與機械電子工程的結(jié)合是必然的，未來他們之間還會碰撞出更多的可能性。

參考文獻

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