什么是人工智能

人工智能(Artificial Intelligence) ，英文縮寫(xiě)為AI。它是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)。 人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類(lèi)智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專(zhuān)家系統(tǒng)等。

人工智能與機(jī)電一體化系統(tǒng)的統(tǒng)一

近幾十年來(lái)， 人工智能得到了長(zhǎng)足的發(fā)展， 譬如，IBM 公司制造的深藍(lán)計(jì)算機(jī)運(yùn)用人工智能于1997年5月， 戰(zhàn)勝了國(guó)際象棋冠軍卡斯帕洛夫。人工智能用于機(jī)電一體化是機(jī)電一體化發(fā)展的方向之一。這種智能主要通過(guò)控制技術(shù)加以設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)， 即由機(jī)電一體化系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)來(lái)具體實(shí)現(xiàn)。

專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、學(xué)習(xí)控制和分層遞階是目前人工智能研究主要的幾個(gè)領(lǐng)域， 它們各自發(fā)展， 又相互滲透， 走向結(jié)合。其中， 前三個(gè)領(lǐng)域是目前機(jī)電一體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化的較成 熟的領(lǐng)域。

一，自從第一個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)于1968年問(wèn)世以來(lái)， 經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展， 專(zhuān)家系統(tǒng)已經(jīng)成為人工智能應(yīng)用最活躍的領(lǐng)域。已經(jīng)從最初的應(yīng)用于醫(yī)療、科技等領(lǐng)域， 向財(cái)政、金融、保險(xiǎn)、商業(yè)和法律方向擴(kuò)展， 下面就與機(jī)電一體化有關(guān)的應(yīng)用予以探討。

（1） 在裝配制造業(yè)的應(yīng)用：產(chǎn)品的生產(chǎn)， 總是用零件來(lái)構(gòu)造的， 將不同的零件

一起裝配成一種新產(chǎn)品， 叫做配里任務(wù)。專(zhuān)家系統(tǒng)應(yīng)用于裝配制造方面可以取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。比如， DEC公司的專(zhuān)家系統(tǒng)XCON， 是應(yīng)用于計(jì)算機(jī)配置的第一個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)， 現(xiàn)在每年為DEC公司盈利1。5億美元

（2） 在設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用：專(zhuān)家系統(tǒng)用于設(shè)備故障診斷， 特別是針對(duì)大型的

結(jié)構(gòu)、復(fù)雜的故障診斷， 可以盡快找到故障， 大大縮短檢修時(shí)間， 有很多成功的例子， 比如美國(guó)西屋電氣公司研制的GEN一AID專(zhuān)家系統(tǒng)， 已經(jīng)成功地應(yīng)用于診斷汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)的故障。IBM公司也曾經(jīng)為其IBMATPC機(jī)配備了一個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)， 用來(lái)精確定位系統(tǒng)故障。

（3） 在控制方面的應(yīng)用：專(zhuān)家系統(tǒng)可以在機(jī)電一體化設(shè)備控制方面發(fā)揮作用， 在伺服控制、數(shù)控機(jī)床、加工中心以及其它控制領(lǐng)域， 已取得了進(jìn)展。在這方面成功的例子如AT&T公司為控制機(jī)械手， 研制出在單個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)的專(zhuān)家系統(tǒng)。最早的芯片包括16條規(guī)則的ROM， 控制器以及處理數(shù)據(jù)與規(guī)則的推理機(jī)。采用2。5um線寬的CMOS工作， 最初只使用了芯片面積的四分之一，改用1。5um線寬后可容納256條規(guī)則， 建立規(guī)則時(shí)采用模糊邏輯， 執(zhí)行速度可達(dá)到80000LISP， 比常規(guī)專(zhuān)家系統(tǒng)快1000倍。盡管大型專(zhuān)家系統(tǒng)的造價(jià)是很昂貴的，但其經(jīng)濟(jì)效益大， 通常一年之內(nèi)可收回成本。因此， 專(zhuān)家系統(tǒng)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用前景十分廣闊。

二，屬于模糊概念的全體對(duì)象稱(chēng)為模糊集合。例如， 說(shuō)“ XX是青年人?！?這個(gè)青年 就是模糊集合。基于模糊集合基礎(chǔ)之上的邏輯與控制稱(chēng)為模糊邏輯與控制。它可用較少的代價(jià)傳遞足夠的信息， 并能對(duì)復(fù)雜事物做出高效率的判斷和處理。模糊控制對(duì)某些參數(shù)變化不敏感。由于模糊控制器的決定往往要根據(jù)十幾條甚至數(shù)十條規(guī)則才能做出， 如果由于傳感器或元器件出故障而導(dǎo)致某些規(guī)則失誤， 其它規(guī)則可起補(bǔ)償作用， 從而使輸出保持連續(xù)平滑。所以， 模糊控制較適用于一些要求魯棒性能好的機(jī)電一體化系統(tǒng)中。

三，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 能模擬人類(lèi)大量腦細(xì)胞的高度連接， 當(dāng)有輸人信號(hào)將神經(jīng)元激活時(shí)， 經(jīng)過(guò)神經(jīng)回路產(chǎn)生輸出。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有學(xué)習(xí)能力和聯(lián)想記憶， 它經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)能在輸人信號(hào)后產(chǎn)生預(yù)期的輸出。如果某一信息回路沒(méi)學(xué)習(xí)過(guò)， 它也能得出合理的輸出。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用中有明顯進(jìn)展， 與專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊邏輯結(jié)合起來(lái)是重點(diǎn)的發(fā)展方向。用于機(jī)電一體化系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)總線LONWORKS， 其核心技術(shù)就是采用神經(jīng)元芯片。這種芯片內(nèi)部裝有3個(gè)微處理器:MAC處理器完成介質(zhì)訪問(wèn)控制;網(wǎng)絡(luò)處理器完成ISO/OSI參考模型的3一6層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;應(yīng)用處理器完成用戶現(xiàn)場(chǎng)控制應(yīng)用。它們之間通過(guò)公用存儲(chǔ)器傳遞數(shù)據(jù)。該神經(jīng)元芯片還具有多種I/O和時(shí)間計(jì)算器等。一個(gè)小小的神經(jīng)元芯片， 不僅具有強(qiáng)大的通信功能，還集控制和數(shù)據(jù)于一體。在某些情況下， 此芯片再配以其它一些器件， 就可承擔(dān)集散控制系統(tǒng)中一個(gè)獨(dú)立控制單元的任務(wù)。