機械工業論文淺析機械一體化的相關分析

　　機械電子工程就是我們經常說的機電一體化，現在是一個很有前途的方向，原先有句古話：“隔行如隔山”，因此現在這種交叉行業特別吃香，小編今天介紹主要是機電一體化方面的論文。

　　【摘要】機械電子工程產業作為我國經濟發展的重要產業，它的每一次重大性變革都會給人們的生產與生活帶來重大影響。隨著信息網絡技術的快速發展，人工智能作為一種高端技術已經越來越受到各個行業和領域的高度重視。為了與時俱進，滿足社會發展需求，人工智能也被逐漸的應用到機械電子工程產業，它的到來彌補了傳統機械電子系統無法解決的難題，二者的完美結合為該行業提供了一個更好的發展空間，使其能夠在競爭激烈的市場經中健康穩定發雜很難。本文將對機械電子工程和人工智能分別加以簡單介紹，并對它們之間的關系進行探討與分析，以便廣大讀者能夠更好地認識和理解二者。

　　【關鍵詞】機械電子工程 人工智能 相關性分析

　　傳統機械工程主要是由動力和制造兩大類組成。制造類工程是以機械加工、毛坯制造和裝配等為主，而動力類工程則是以發電機為對象進行生產制造活動。與傳統機械工程相比較而言，電子工程起步相對較晚，受生產力發展的需求，在二十世紀兩者被逐漸的結合在一起。在最初，主要是采取塊與塊的分離模式或功能替代的模式將電子工程與傳統機械工程結合在一起。隨著信息科學技術的不斷向前發展，傳統機械工程把信息技術作為紐帶橋梁與電子工程結合起來，也就形成了今天的機械電子工程。而人工智能作為當代信息網絡技術的最高產物，隨著它在機械電子工程行業的運用，使其由傳統的能量、動量連接發展成為現在的信息連接，為機械電子工程發展注入了新的活力和源泉，極大的提高了機械電子工程的生產效率和發展水平，為其健康可持續發展做出了重大貢獻。

　　1 有關機械電子工程的論述

　　1.1 機械電子工程的發展史

　　20 世紀在社會化大生產的影響下，為了滿足生產力發展需求，科學領域也進行了不斷的探索研究，取得了較好的成就極大的推動了社會的向前發展。由之而帶來的影響是行業之間的分工越來越精確，各學科開始相互滲透，相互作用，共同發展。機械電子工程就是在這樣的大背景環境下產生的，它是把傳統機械工程與多個相關領域如電子、信息、管理、智能等相結合而形成的具有現代氣息的新產業、新領域。在社會主義新時期，機械電子工程在科學技術的推動下，也呈現出越來越復雜的特點，其發展史就是有力的證明。機械電子工程的發展主要經歷了三個階段：第一階段稱為萌芽階段，這時期主要是以手工加工進行生產活動，其生產力水平十分低下，要想獲得經濟利潤就必須要依靠大量的勞動才能實現，而勞動力的缺乏就嚴重阻礙了生產力的向前發展。為了解決這一難題，科學家們不得不另謀出路，把目光放在了機器的身上，至此機械工業產生并得到了大力發展。第二階段是標準件生產階段，它是把流水線作為依托進行生產，這種生產模式的運用大大提高了生產效率和生產水平，大批量生產的時代到來，但是由于標準件的要求一般都比較嚴格，生產過于死板，不具有靈活性。隨著社會的不斷向前發展，這種標準件生產的弊端也逐漸顯露出來，不能夠適應社會生產力的發展需求。第三階段就是當前的機械電子產業階段。身處于現代社會的人們最明顯的感受就是生活節奏的加快，無論是物還是人都處于這種快的節中，為了適應社會發展需求，就要求有一個相匹配的生產方式才能夠推動生產力的向前發展，即就是生產周期短，產品質量優，靈活性和適應性強的高科技生產方式，而機械電子工程就是把加工、物流、信息流三者有機結合進行生產活動的行業，順應了當今時代的發展。

　　1.2 機械電子工程所具備的特點機械電子工程作為工程學科中的一個跨學科專業，它是在機械制造和電子網絡信息技術等學科的基礎上發展起來的，充分運用二者的優勢與共同點有機結合起來，完成了物理和信息功能上的連接，同時它作為一門跨學科的大膽嘗試，還可以對所有與機械電子信息相關的計算機系統進行人工智能化的處理。盡管它依然屬于機械工程學的一個分支，但是在不斷的發展中已經形成了自己獨特的優勢，其特點主要表現在以下幾個方面：

　　(1)從設計角度來說，機械電子工程與傳統機械工程相比，它的跨學科性和綜合性十分強，是涵蓋了各類學科的精華部分而形成的一種學科。電子機械工程在進行設計環節時，依然是以機械工程為核心，同時有效結合計算機技術與電子工程兩個方面，并根據配置系統和目標的不同需求綜合其他學科與技術，如生產管理、制造加工等。設計工程師在進行設計時會采取自上而下的設計策略將各個模塊緊密結合起來，以便順利完成所有的設計工作。

　　(2)從產品特征上來看，與傳統機械工程相比，機械電子產品的外形構造更為簡單，小巧玲瓏，大大減小了物理體積，不再有傳統

　　笨重型機械的特征，但是內部組成更為復雜，而產品的性能卻得到了很大的提高。當代社會信息科學技術高速發展，那些懂得把各種先進科學技術綜合運用，從而優化機械工程與電子技術二者關系的人，就越能夠把握機械電子工程未來的發展趨勢，在實際運用中，優化兩者的聯系意味著生產力技術的革新，而人工智能在機械電子工程的運用使之這一法成為現實。

　　2 人工智能的相關論述

　　2.1 人工智能的內涵

　　人工智能屬于計算機學科的一個分支，它分為人工和智能兩個部分，對于人工大家都比較熟悉，而智能就會涉及到意識、自我、思維等多個領域，因此，關于它的定義，研究界也一直備受爭議，其中比較具有權威性和代表性的是尼爾遜教授和溫斯頓教授對人工智能的理解，前者屬于美國斯坦福大學人工智能研究中心，他認為人工智能是有關知識的學科的，即怎樣表示知識、怎樣獲得知識、怎樣運用知識的學科。而后者經過在美國麻省理工學院的研究認為，人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做得智能工作。綜合二者的說法，筆者認為，人工智能就是通過研究人類職能活動的規律，構造出具有智能特性的人工統，即運用計算機的軟硬件倆來模擬人類的某些智能行為的基本理論、方法和技術。

　　2.2 人工智能的發展

　　從人工智能的發展情況來看，主要經歷了萌芽階段、第一發展階段、受挫階段、第二發展階段和穩步發展階段，下面分別加以一一介紹：

　　2.2.1 萌芽階段

　　1642 年，法國哲學家和物理學家布萊士 •帕斯卡發明了世界上第一臺能夠機械加減法的計算機，在科學界產生了巨大影響，至此世界各國科學家都致力于計算機的研究，并在帕斯卡的基礎上獲得了較大的研究成效，直至馮諾依曼第一臺計算機的問世，人類社會發生了歷史的變革，進入了人工智能的萌芽時期，這一時期正處于理論與實踐的探索階段，因而發展速度十分緩慢但是卻積累了相當多的實踐經驗，為計算機的后續發展打下了堅實的基礎。

　　2.2.2 第一發展階段

　　1956 年的夏季，以麥卡賽、申農、明斯基等一批具有遠見卓識的科學家共聚一堂，來共同研究和探討用計算機模擬智能的一系列有關問題，并首次提出了“人工智能”這一術語，這就標志著“人工智能”這門新興學科的正式誕生，即人工智能的第一發展階段。這一時期人工智能研究主要運用于翻譯、證明和博弈上，并取得了一系列的研究成果，如 LISP 語言就是這一時期的產物。與萌芽階段相比，人工智能的發展速度得到了大大的提高，給了人們研究的勇氣和信息，使他們堅信只要對科學進行堅持不懈的研究，終有一天能夠依據人類的邏輯思維規律創造出一臺能夠對人類智能活動進行無限模仿的機器。

　　2.2.3 受挫階段

　　任何事物的發展都不可能是一帆風順的，人工智能也同樣如此，它經過了第一階段的飛速發展后，在接下來的探索研究中出現了瓶頸，一些問題逐漸顯現出來，特別是在二十世紀六十年代中到七十年代初，對人工智能的工作原理進行研究后，科學家們發現用機器來模仿人類的思維并不是一件容易辦到的事情，許多研究者在實踐過程中依然采用簡單映射的方法根本沒有涉及到邏輯思維方面，致使研究成效并不令人滿意。但是也有一些科學家進行大膽的嘗試與創新，在許多領域如自然語言理解、機器人、計算機視覺等取得了可喜的成就。1972 年，法國科學家發明了 Prolog 邏輯編程語言，是繼 LISP 之后運用最為廣泛的人工智能語言。

　　2.2.4 第二發展階段

　　1977 年，第五屆國際人工智能聯合會會議的開展，標志著人工智能進入了以知識為基礎的發展階段。至此，知識以非常快的速度滲透到人工智能的各個領域，并使人工智能更就有實際應用性。此后，隨著商業化經濟的高速發展，人工智能也表現出了頑強的適應力并得到了廣泛應用。在關鍵性技術問題如不確定推理、分布式人工智能等，實際應用問題如專家系統、智能機器人等兩個方面上獲得了蓬勃發展。

　　2.2.5 穩步發展階段

　　科學技術的不斷向前發展使互聯網技術在全球范圍內得到了推廣與普及，極大的推動了人工智能的進一步發展，它不再以單個主體為發展方向，而是趨向于分布式主體。此外，人工智能在演變的過程中更體現出復雜性的一面，且也更具有實用性，它可以同時應對多個不同智能主體的多個目標進行求解。

　　3 人工智能技術在機械電子工程中的應用人類社會賴以發展的兩大因素是物質和信息。在人類社會發展初期，由于社會生產力弱等原因的綜合制約，人類社會把物質生產放在生存與發展的第一位，并采用如“結繩記事”這樣的方法來達到信息交流的目的。但隨著社會的不斷向前發展，生產力水平得到了極大的改善與提高，人類的認知能力也得到了快速提升，信息在日常生活、生產中的重要性日益凸顯出來，原有的信息傳遞方式已經不能夠滿足交流的需要。文字的出現和使用，使它的信息傳遞功能得到了充分的展現，并成為最為理想的傳遞模式。而后，科學技術的發展尤其是網絡技術的普及給信息傳遞注入了新的活力和源泉，人類逐步的進入信息時代，而信息社會的運行是以人工智能為技術支撐的，包括機械電子工程領域，無論是模型的建立和控制還是故障診斷，都離不開人工智能的信息處理功能。電子信息技術在推動機械工程發展方面是有目共睹的，具有不可替代的作用，但是它并不是十全十美的，自身也存在著一定的缺陷，穩定性能比較差，這就導致在對機械電子系統的輸入與輸出關系進行描述時就顯得十分有難度。傳統機械工程對二者的描述方法主要是運用導法，對數學工程進行推導獲得輸入與輸出的相關信息，此外建設規則庫和學習并生成知識兩方法也運用的十分普遍。盡管傳統的描述方法具有嚴密和精準的優勢，但是只能處理線性定常這樣比較簡單的系統，而對于那些稍微復雜一點的系統就不能夠運用數學解析式的方法了，只有對輸入和輸出的程序進行編程操作才能完成。在現代社會中，各個行業所需要的系統構成不再是單一的，往往呈現出復雜性，經常會出現對多種不同類型的信息進行同一時間處理的現象，如傳感器的使用就會對數字信息和專家的語言信息進行解讀、分析和處理。由此可以看出人工智能系統在進行信息處理時具有不確定性和復雜性，因此，以知識為基礎的人工智能信息處理方式成為機械電子工程信息處理的首選方式。神經網絡系統和模糊推理系統是人工智能進行系統建立最為常見的兩種方法，前者能夠對人腦結構進行模擬，能夠對所傳達的數字信號進行分析并給出數據參考值，而后者則是根據人腦的功能對其進行模仿，從而對所傳達的語言信號進行解讀和分析。在對機械電子工程系統的輸入與輸出進行處理時，兩者既具有相似性又具有不同點。相似點體現在都是以網絡結構為平臺選取任一精度形成一個連續函數;不同點主要表現在：

　　(1)在物理意義上，模糊推理系統比神經網絡系統更具有明確性;

　　(2)映射方式上，前者采用的是點到點而后者采用的是面到面;

　　(3)在信息儲存方式上，前者是分布式的，后者是規則式的。

　　(4)在神經元的聯系上，神經網絡系統內的每個神經元的聯系都是相對固定的，因此在輸入理時就需要很大的計算量，而模糊推理系統正好與之相反;

　　(5)在輸入輸出的精度上，神經網絡系統的精度較高，呈現出光滑曲面，而模糊推理系統較低，呈現出臺階狀。在現代機械電子工程領域，科學家們已經不滿足于單一的人工智能系統，更多的致力于綜合性較強的人工智能系統研究，以滿足社會發展需求，其中把神經網絡系統與模擬推理系統二者有效結合形成的模糊神經系統就是一典型的代表，二者能夠相得益彰，使之功能發揮到最大，為機械電子工程的更好發展打下了堅實的基礎。科學技術的飛速發展使各學科之間的碰撞、交流更為頻繁，并反過來促進科學技術的不斷向前發展。人工智能技術與機械電子工程的有效結合，避免了二者自身存在的不足，并促進了二者的共同發展。人工智能在機械電子工程中的應用，提高了生產力，為其可持續發展提供了堅強的后盾支持。

　　參考文獻

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　　《機械制造與自動化》(雙月刊)創刊于1972年，由南京機械工程學會、南京機電產業(集團)有限公司主辦。本刊是傳播機械與電氣行業新成果、新技術、新產品、新材料、新工藝、新設備，以及國內外機電行業前沿信息和企業管理、人才培養、教學研究與實踐經驗的綜合性機電技術期刊，也是江蘇省機電行業唯一的集數控、智能化、機電一體化和敏捷制等先進制造技術的技術期刊。