人工智能技术基础范例6篇

人工智能技术基础

人工智能技术基础范文1

自我国电力事业得到全面的发展之后,很多电气化设备也在逐渐地趋于智能化。在机电逐渐一体化的今天,继电保护中人工智能技术的应用也越来越关键。尤其是在一些大型企业,继电保护的人工智能化不仅能够让供电的可靠性得到全面的提升,还能让电气设备逐渐地趋于电气自动化。所以,对继电保护设备中人工智能化技术的应用十分关键。

1 继电保护中的人工智能技术应用概况

1.1 人工智能技术的应用现状

人工智能技术的应用在目前还处于较为初级的阶段,其也仅仅是体现自一些局部领域。相对于继电保护设备中,人工智能技术的应用还较为广泛。早在20世纪人们就已经能够利用电磁继电器对电力系统进行初步的保护。但是由于其磁效应也会对继电保护的可靠性造成一定的影响,所以在很长一段时间内都未能取得突破性的进展。但是随着数字继电保护装置的逐渐运用以及以数控为基础的智能化断路器等新原件的开发,使得继电保护设备的保护效果得到明显的提升。这也为人工智能技术的发展奠定了良好的基础。所以,人工智能技术处于一种高速发展的阶段。

1.2 人工智能技术应用的作用

人工智能技术的应用不仅能够让继电保护装置的运行效率更高,而且还能使得其可靠性得到全面的提升。其各种智能化程序的应用还能使得人力以及物力得到大幅度的节省,使得成本效率也能得到持续性的降低。尤其是在主电路以及辅助电路中,继电保护人工智能技术的应用,能够使得其负载降低,从而让电力的运行更加的流畅,减少了故障出现的机率。

2 继电保护中人工智能技术的分析

2.1 计算机网络基础

在进行人工智能技术的应用过程中,其必须利用网络计算机进行相应的程序设计,而且在设定之后,其微机线路首先会对硬件进行保护。这也是继电保护的基础。其硬件设施一般会在控制电路系统之中,而计算机网络化也是根据控制电路的变化情况对继电器进行相应的调试。目前,很多供电企业已经逐渐在开发32位硬件保护系统。这对于人工智能化技术具有很好的促进作用。同时,在对硬件进行保护的过程中,实质是对整个网络系统进行保护。这种保护模式也是计算机逐渐网络化的门户。 电力系统对微机保护的要求不断提高,除了保护的基本功能外,还应具有大容故障信息和数据的长期存放空间,快速的数据处理功能,其信号的输入以及以及输出也需要多方面的协调。所以利用计算机网络基础对人工智能技术进行应用可以推动电力系统的自动化。

2.2 人工神经网络

人工神经网络是基于电力系统中的一种电路模拟。因为电路虽然以神经系发散出去,但是从另外一方面而言其具有很强的规律性。无论是串联电路还是并联电路,其电压、电流都具备一定的规律。而人工神经网络就是从电路系统中入手,对其电路进行全面的模拟,然后以计算机作为软件基础,实现继电保护装置对整个电路的全面监控。而且其还能对电路做出全方位的诊断,应用ANN技术实现故障诊断不同于ES诊断方法。ANN方法通过现场大量的标准样本学习与训练,让整个电路逐渐实现了数字化的基础。从而实现人工神经网络对整个继电保护装置的全面反馈。

2.3 数字继电保护的智能化

在整个人工智能技术的应用中,数字电路的应用也必不可少。其能够有效地实现断路器的智能化,与传统的电磁继电保护相比明显存在一定的优势。其主要是对一些小型机组以及变压器和电动机进行相应的保护。在低压电路中的应用表现的十分明显。例如:过流继电器,其在控制电路中,通过对主电路电流的监护,将其控制在一个正常的数值内,如果电力系统出现电流过载,那么过流继电器就能够在第一时间将电源进行切断,这样主电路中的电流互感器也会出现相应的电流过载感应,从而对电磁继电器发出相应的反馈信号,这样就能够实现电气二次设备的保护。这也是数字继电保护智能化的核心所在。

3 结语

继电保护中的人工智能技术应用十分关键,其是提升继电保护装置可靠运行的基础。在进行人工智能技术应用的过程中,一定要结合实际情况。对其硬件以及软件基础进行全面的分析,并实现人工智能化。只有这样继电保护装置在人工智能化基础中的应用才能更加地广泛。

参考文献

[1]区伟鹏.人工智能技术在电力系统无功电压控制中的应用[J].科技展望,2016(09).198-199.

人工智能技术基础范文2

智能工业应用初步展开,智能制造将成为行业发展热点

造词2013年,以智能设计、智能制造、智能运营、智能管理、智能决策和智能产品为主要特征的智能工业初步发展。一是3D打印技术创新和产业化进程加快。1月科技部着手研究制定3D打印相关战略;3月中国首个3D打印机技术创新中心落户南京,这表明3D打印技术发展模式将迈出实质步伐。二是集精密化、智能化、柔性化等先进技术于一体的工业机器人应用范围逐渐从汽车制造业向其他劳动密集型制造业推广。3月,OEM巨头富士康开始在自动化生产线上大量配备工业机器人。三是作为支撑智能工业的核心关键技术,智能传感器发展迎来难得机遇。2月,工信部、科技部、财政部、国家标准化管理委员会联合组织制定了《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》,推动传感器及智能仪器仪表行业创新、持续、协调发展。数字化工厂、智能工厂开始建设。9月,西门子(中国)有限公司在四川成都建设的西门子工业自动化产品生产研发基地正式投产,该生产基地作为智能工厂的典型应用,将实现从设计到制造过程的高度数字化。

随着智能工业在各行业的逐步渗透,2014年,智能制造成为行业发展热点,在航空航天、飞机制造、汽车制造、电子制造等行业初步展开。3D打印技术将在部分行业实现初步实际应用,如航空航天领域已开始应用3D打印技术。中航集团采用3D打印技术成功研发“钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”,并运用该技术进行飞机零部件的生产,生产出世界上能够打印的最大钛合金飞机零件。人工智能技术、工业机器人技术与制造技术的紧密融合,将推动智能机器人的应用范围不断扩大。汽车、航空、电子制造等行业将更多采用智能机器人来代替人工,推动这些行业的制造过程逐渐向智能化和柔性化模式发展。

人工智能技术基础范文3

关键词:人工智能技术;电气自动化控制;应用

人工智能技术的诞生与发展,为工业领域,特别是在电气自动化方面更是凸显出了愈来愈大的重要作用,帮助相关企业具备更为强劲的市场竞争力。因此,本文对人工智能技术作出了较为细致地分析与探讨,并在此基础上阐释其所具备的各方面的显著性特点,从而对其在电气自动化控制的实际应用作出良好地研究。

1人工智能技术概述

1.1人工智能技术

人工智能技术,通常也被人们称之为AI技术。从本质上来说它就是用于模拟,亦或者是延伸等一系列智能理论和技术诸多方面的一种应用系统。人工智能是基于计算机而诞生和发展起来的,同时它也在很大程度上完成了对于人脑的良好模仿,从而使其能够较好地提升在不同领域里面的实际应用成效。

1.2人工智能控制器的特点分析

而要想实现这一技术,就必然要依赖于人工智能控制器。而对于人工智能控制器而言,它所涵盖和涉及到的学科知识是极其丰富的。特别是在研究之时,基本上就是对与人类有关的各种各样的信息等,作出收集以及分析,最终在这一基础上完成对人脑的较高程度上的模拟。所以,对于人工智能控制器而言,它和其他控制器之间进行比较来看,具备更为强大的稳定性,当把这一技术应用于电器自动化领域之时,可以实现效果较为良好地控制效果。

1.3人工智能技术的功能

1.3.1自动化采集与处理数据功能要想最大限度地提升电气自动化的整体水平,便应当尽可能地对各方面的数据信息等作出良好地收集,以及相应的分析。而人工智能技术的实际应用,在很大程度上就为数据采集和分析奠定了一个较为突出的优异的基础和前提。最终构建出相关的数据库,且对各种电气自动化设备进行了良好的优化,以及控制。1.3.2自动响应警报功能自动响应警报功能,也是人工智能应用当中的一个具有重要作用和意义的功能。它是在电器运行过程中,对于其所进行的较为综合的监测,与此同时,也可以对其中的各类信息作出对比以及分析,从而对其中所潜在的各种问题作出有效而快速地预警。1.3.3故障录波功能故障录波功能,从本质上讲就是在人工智能技术的实际应用过程中,对于电气设备的各种问题作出快速地捕获。除此之外,也能够对这些问题作出良好地分析,从而最终实现良好地控制效果,最大限度地确保电气设备在运行过程中可以实现安全与稳定的最佳化状态。

2人工智能技术在电器自动化控制中的应用

2.1人工智能技术在电器产品设计中的运用

对人工智能技术进行科学而高效地实际应用,可以最大限度地提升对各种相关资源的高利用率。特别是对电器产品所进行设计之时,可以通过人工智能所具备的较为出色的运算,来对各种各样的参数作出全面而高效的计算,并在此基础上确保这些参数具有较高的准确性,最终使得电器产生的使用效果能够达到最佳化的良好状态。

2.2人工智能技术在电器自动化控制中的运用

人工智能技术,在电气自动化控制的实际应用,可以在很大程度上较为显著地提升电气设备的工作效率。除此之外,也能够使得电气设备具有更加良好的稳定性,以及安全性,而且在实际操作时也相对更为简单,能够实现较为出色的控制效果。2.2.1模糊控制模糊控制技术在人工智能应用当中,可以解释为一种构建于集合这一条件上的全新的技术。简而言之,它在很大程度上就是模糊系统技术,以及自动化技术两者之间进行较为良好的结合的一种技术。此外,它和电器设备之间所产生的适用性愈来愈高,最终达到较为出色的控制成效。2.2.2专家控制对于人工智能技术而言,当其处于决策阶段时,能够通过专家控制来使得最终的决策更加的科学与合理。与此同时,也可以对各种较为复杂性的问题,作出近似于人脑的良好处理与解决。专家系统是需要在人工智能实际应用过程中,进行更为深层次地学习的,同时对其中所存在的问题进行解决,从而避免问题再次出现。2.2.3神经网络控制系统对于人工智能技术而言,神经网络控制技术也同样是其中发挥着极其关键作用与功效的技术。从本质上来讲,它是在模拟人脑神经的基础上得以实现的。此外,它所能够发挥出的功能相当之强,可以完成各种计算机能力,以及自学能力等等。最后,它也可以对各类问题作出较为良好的识别,并在此基础上进一步地完成对电器设备的高效控制。

2.3应用于电器设备的故障诊断

对于电器设备而言,它们在进行运行时,往往会出现各种各样的故障和问题。而在这些故障或者是问题出现之前,往往也会有一定的预兆,所以对于其运行时各方面的细节之处作出高效的良好监测,并在此基础上实现良好的控制,及时地发现故障问题,以此来快速地对其进行维修,进一步地确保电气设备能够高效地进行运行下去。比如说,对于变压器来说,当他处于运行之时,以往所采用的人工维修的方式,在很大程度上浪费了人力以及物力等,同时最终的效果可能也并不尽如人意。而对于人工智能而言,它在电气设备的实际应用当中,可以较为准确地找到故障发生的位置,并对其作出良好的诊断,最终使得检修效果达到最佳化的程度。除此之外,应用人工智能,也可以最大限度地节约各种资源,减少资源的浪费,使得人工成本等大大降低,最终提升企业的竞争力与实际的经济效益。

3结语

人工智能技术在电器自动化控制中的应用,不管从哪一方面来看,均是时代进步的一种重要的潮流和趋势。它在很大程度上可以较为良好地确保各种相关的电气设备在运行时有着更加出色的安全性与稳定性。与此同时,也能够极大地提升电器自动化的整体水平,效果较为显著地强化电器的工作效率,以及综合质量。所以,我们应当对人工智能所具备的一系列特征,以及其所具有的各类功能有着较好的掌握。并在此基础上使其实际应用达到最佳化程度,从而帮助企业进一步地扩大自身的经济效益。

参考文献

[1]仲瑞.人工智能技术在自动化控制中的应用[J].集成电路应用,2021,38(05):82-83.

[2]孔继民.人工智能在冶金自动化中的应用研究[J].冶金管理,2021(03):102-103.

[3]张迪,曲帅.关于人工智能技术在自动化控制中的应用初探[J].数码世界,2020(12):277.

[4]陈俊材.人工智能技术在自动化控制系统中的应用研究[J].卫星电视与宽带多媒体,2019(23):14.

人工智能技术基础范文4

关键词:培养计划;智能科学与技术;面向应用

上海理工大学于2010年经教育部批准设立智能科学技术本科工程类专业,并于当年招收第一批学生。该专业主要依托上海理工大学光电信息与计算机工程学院的自动化系、电子工程系和计算机系的基础资源和师资,借助于学院自动化仪表、光学工程等的社会应用背景,培养智能测控、智能信息融合、智能信息管理等方面的工程技术人才。

为制定出适合社会需求的智能专业人才培养计划,我们拜访了具有相关专业培养经验的兄弟院校,学习他们的办学经验,深切感受到培养智能专业人才的困难。主要体现在专业的“智能”特点及培养方法上。如何结合工程实际的培养要求,制定出一套可操作、学生易接受,有利于培养学生的创新思维、激发学习兴趣、强化动手能力的培养计划,是我们首先要做的工作。

我们学校采用学分制教学模式。共180个学分,专业学分只有77.5学分,约1 240学时。要在这么少的学时内完成如此广泛的教学内容,并达到良好的教学效果,有一定难度。为此,我们从以下几个方面进行设想。

1) 探索新的人才培养方案,构建与社会需求直接相关的课程体系。

2) 改进课程教学方法,加强教学互动机制。

3) 加强教师队伍建设,引进与培养相结合,提高教师自身的业务水平和实际应用能力。

4) 加强实践环节,充分利用学院教学资源,使学生有更多机会参与实际操作,增强学习兴趣,提高创新能力[1-2]。

1培养计划

上海理工大学是一所以工科为主的综合性大学,培养的学生主要面向应用。要办好新专业,必须有自己的学科体系和课程特色。办工学智能科学与技术专业,很容易受理学办学模式的影响,从而导致理论大而不精,实际应用能力缺少专门训练,无法适应社会需求的情况。我们的培养目标定位是以工程应用为主,加强技术能力的培养。多学兄弟院校的办学经验,但不进行形式攀比,扎扎实实地做好培养实用型人才的本位工作。考虑到我院在光电技术、智能化仪表、智能检测与控制方面的优势,我们确立以“智能集成和智能仪表”作为专业特色。

我校培养计划的基本思路是:基础知识精、简、实用但要扎实。专业知识以掌握应有的技能为目的,加强创新和实践教育,同时加强对学生道德、人文素质方面的教育,以使学生具备坚实的数理基础,系统掌握智能科学与技术的基础理论、基本知识和基本技能。

整个培养计划分成三大块:通识教育、基础课程、专业课程。通识教育由学校统一规划,除政治、思想、道德、体育及人文等方面的教育外,还包括外语基础、电脑应用常识及计算机程序设计基础。基础课程由光电信息和计算机工程学院统一制定,主要包括数学基础类、工程设计基础类、电类基础课程及计算机原理等。专业课程分为4个课程块。第一课程块为专业核心课程。主要包括自动控制理论、智能检测、智能信息处理和机器视觉技术等,要求本专业的学生对与智能科学与技术相关的专业基础理论和技术有一个全面的掌握。在确定核心课程时,我们考虑了作为工科学生的培养要求,更注重课程的实用性以及学生在选择专业方向时的知识覆盖面。第二课程块为技术基础课程。作为本专业的技术入门课程,“智能科学与技术导论”和“脑与认知科学初步”安排在技术基础课程模块。由于智能科学与技术专业涉及面很广,为使学生能根据自己的爱好和特点选择发展方向,这个模块允许学生选择不同的技术基础课程。第三课程块为专业技术课程。包含计算机技术、智能控制技术及数据融合技术等。计算机技术主要以嵌入式处理器、DSP处理器及计算机网络与通讯技术这些与实际应用联系比较紧密的技术为主要内容。学生可根据自己的兴趣选择其中几门,作为专业技术课程。第四课程块为专业选修课程。该课程组针对智能化的具体应用联系方面,课程有比较大的选择余地,学生可以根据自己的专业方向选择相应的课程,强化自己的专业知识[3-4]。

2培养方法

我们培养学生的基本目标是:每一个学生至少有一项基本技能,每一个学生都具备足够的自信心和基本的道德水准。由于我校生源的总体水平比重点大学要弱一点,我们计划从进校开始就对学生进行自我价值、创新意识、社会道德的教育,激发学生积极向上、发奋学习的主观能动性。智能科学与技术所涉及的理论比较广,制定培养计划时,既要考虑到学生对这些学科的了解、学科间的联系,又要使学生对有实用意义的理论知识有比较扎实的基础,并且在以后选择专业方向时有一定的理论基础覆盖面。我们把这些内容分成概述型和精讲型两类。选择三四门具有一定深度、知识覆盖面比较广、反映智能科学与技术主题的专业理论课程作为核心课程,在内容的选取上偏重有用性、实用性、易用性原则,尽可能做到学精、学好、学以致用。把一些认识层面的内容以概述型课程加以介绍,使学生对智能科学与技术所涉及的内容有一个比较完整的了解。

作为工科学生的培养,我们不要求学生全面完整地掌握基础知识,而是注重实用和掌握,要求学生能熟练灵活地应用所学的基础知识。从以往相关专业的教学要求和效果看,对大而全的教学要求,整体上不能达到满意的教学效果,学生忙于应付,结果导致掌握不实,不能很好地把握基本概念,并加以运用。我们的教学思想是:针对培养目标,精选课程内容,力求实用易学,引导学生兴趣,以达到教学互动的效果。

在专业课程中,我们主要考虑实用性、广泛性和可选择性,注重技术和技能。由于智能科学与技术涉及的知识领域广泛,因此我们开设的专业课程尽可能满足学生对不同技术、技能、知识的兴趣和选择,便于学生根据基础课程的掌握情况选择喜欢的专业课程。对于每一个专业课程,教师着重要求基本知识点的掌握,要求学生学会根据基本知识扩展专业技能。

在教学形式上,我们以开放、引导、自主学习为主,专业实验室向学生全面开放,学生可以自己设计问题,经任课教师安排,在专业实验室研究解决“问题”。教师以“任务”驱动带动实验教学,提出任务,设计问题,让学生通过实践、观测、分析、讨论和总结,达到对问题的理解和知识的掌握。归纳起来,我们有以下几个方面的教学思考。

1) 课堂教育避免陈述式的教育模式。

通过提出问题,分析问题的因果关系,总结归纳问题的变化趋势,寻找解决问题的途径,讨论解决问题的方法。引导学生使用正确的思维方法,激发学生的学习积极性。老师要“走”到学生中去,和学生成为朋友,和学生共同讨论问题,启发主动思维和创造性思维。这样的教学模式可以逐步培养学生自我发现知识的能力,使学生具备独立分析和解决问题的能力。

2) 充分认识课程建设在专业建设中的基础性地位。

完善基本管理规范和评价体系。以教师教学规范为依据,加强教学管理;以学校课程评估指标体系为参照,实施课程评估。优化课程组合,调整教学内容。以专业规范为参照,按照公共基础、专业基础、专业主干等不同层次,形成前后连贯、横向联合、相互支撑的课程组合,进而调整其中各门课程的教学内容。改革教学方法,发掘、发挥学生在教学中的主体性作用,注重学生自主学习,提倡探讨式学习、研究型学习等。在教学中,根据内容需要精心准备、认真组织,采取灵活多样的教学方法。加强教材建设和网络多媒体课件建设,鼓励选用原版教材、规划教材,同时鼓励教师的教材编撰工作。推动教师利用专业优势开发网络多媒体课件,改善教学效果。推进考试改革,根据课程内容、教学方法的不同,结合教学过程和教学效果的综合因素,鼓励采用灵活多样的考试和成绩评定方式。

3) 注重课程教学的总结、反馈、交流和评估。

课程教学是教师学生共同参与的经常性教学活动,应逐步建立教师之间针对课程教学的总结、反馈、交流和评估活动,形成良好的教学研究、教学互帮互学的敬业氛围,争取在学时精简、内容压缩的情况下保证课程教学质量。

我们强化实践环节,改造实验、综合设计等课程,扩大实训。以课程实验为基础,注重方法、观测、分析的培养。减少课程实验中大量验证性实验,培养学生在实验过程中发现问题、分析问题和解决问题的能力,并在报告中直接反映,锻炼学生的基础实践能力。以综合设计作为培养学生独立思考、综合各种知识、技能的方法,改变课程设计依赖单一课程的训练模式,而以课程组的综合设计为背景,注重实际操作、实验报告数学规范以及设计思想的阐述、表达能力的培养。力求使综合设计真正能够培养学生的综合实践能力。以实习实训为强化技能的手段,让学生广泛、深入地接触生产应用第一线,了解技术开发现状和工作模式,掌握流行的开发工具和开发环境,按照行业规范完成一个典型系统的开发,使实习实训能够锻炼学生的实际工作能力。以毕业设计作为最后检验学生综合能力的手段,强调创新与实践的要求,鼓励学生参与科研实践、生产实践和理论前沿相结合的课题,全面锻炼学生的创新实践能力[2]。

3师资队伍建设

根据专业培养要求,教师自身专业水平、实际经验和能力、创新意识等都需要不断加强和提高。我们的专业教师大都来自计算机工程、信息科学及自动化技术等专业。智能科学与技术专业中的很多课程与这些专业交叉,但有一些核心课程还是有其专业特点。对于这一部分师资,我们的思路是两条腿走路。一方面,通过引进专门人才来加强师资力量;另一方面,通过对内部师资的培训来满足相关课程需要。对于青年教师,加强传、帮、带,使年轻教师在教学方法、教学责任、教学理念等方面达到比较高的水平,在专业技术方面提高自身能力。经过教学基本功的磨练、科研基本功的锻炼和学术方向的凝练,使之迅速成长为适应专业建设需要的中坚力量,形成一支结构合理、富有活力、注重应用、富有创新精神和团队意识的教师队伍。我们坚持人才引进以才为先,以能否为专业建设所用来考量,结合专业建设的需要,以多种形式促进教师在职提高,同时把教师的职业道德和敬业精神作为教师考核的重要内容和职务聘任的重要条件[1-3]。

4实验室建设

我们以专业核心课程建设为主线,夯实专业办学条件基础。学院目前实验室资源充足,已经具备一套完整的光电、信息、计算机应用、电力、电子、电器、自动化仪表、自动控制等实验室。我们计划按核心课程要求建立智能检测与机器视觉实验室。按照人才培养需要、特别是实践能力和创新能力的培养要求,我们进行合理的规划与调整,充分利用现有实验室,使其发挥效益。在专业建设资金的安排方面,在保证足额、及时到位的前提下,确保用好、用足,使专业人才培养的基础设施完备、良好,达到与产业界衔接的水平。

实验室要与课程要求密切配合,一切服从于课程要求。在实践环节方面,紧密围绕学生面向应用实践能力的培养目标。我们计划在原有实验室的基础上,建立智能科学与技术实验室,主要为智能科学与技术专业课程提供实验支持。先期以机器视觉和智能检测为主要实验建设内容,可开展尺寸测量、缺陷检测、模式识别、图像融合、目标跟踪、三维重构以及智能温度检测、智能压力检测、智能流量检测、智能物位检测和智能成分检测等多种综合性的实验项目。其中包括机器视觉技术及应用、智能检测技术与系统等专业课程的实验。实验室的建设以面向应用为前提,突破以认知为目的的实验计划,加强探索性、创新性的实验内容,形成包括课程实验、综合设计、实习实训、毕业设计等环节构成的培养体系,坚持在实践形式、培养模式方面的探索。同时,我们更进一步地调整实践环节的时间分配、场地保障,使学生更加灵活、方便地完成各种实践环节,进一步增加综合性、创新性实践的比重。

5结语

智能科学与技术专业的设立既是机遇又是挑战,我们需要使用一种新的教学模式来适应一种科学与技术高度结合、把智能理论转化为工程应用的挑战。我们的专业应该是面向应用的,应该是社会需求的,我们培养的人才应该是能快速适应社会的,这才是工科智能与科学技术专业的培养意义。立足未来,立足社会需求,培养适用于市场的实用性人才,是该专业能长期生存的根本保障。

参考文献:

[1] 吴元欣.落实科学发展观,提高人才培养质量[J].学习月刊,2006(3):79.

[2] 史忠植.智能科学与创新教育[J].中国大学教育,2006(1):28-30.

[3] 王作军,张磊,杨鹏,等.谈我校增设“智能科学与技术”专业的设想与措施[J]. 计算机教育,2009(11):53-56.

[4] 史忠植.智能科学技术[J].计算机教育,2004(1):34-38.

Reflection on Application-oriented for Undergraduates Training Program of

Intelligence Science and Technology

JIANG Nianping, CHEN Wei, XU Weiming, SUN Hong, JU Zhiyong

(School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

人工智能技术基础范文5

【关键词】智能制造;创新平台;核心竞争力;宁波

智能制造是以新一代信息技术为基础,配合新能源、新材料、新工艺,贯穿设计、生产、管理服务等制造活动各个环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。智能制造已成为新一轮工业革命的核心与全球制造业发展的重要方向。加快发展智能制造,是推进“中国制造2025”试点示范城市建设的必要举措,是抢占智能经济发展新机遇、提升制造业核心竞争力、打造智能经济发展先行示范区的必然选择。为此,宁波市工商业联合会课题组侧重从如何实现智能技术的创新突破和龙头企业的示范引领的视角,开展了宁波智能制造发展情况专题调研,并提出关于加快发展智能制造、提升智能经济核心竞争力的建议。

一、宁波智能制造发展的特点与趋势

(一)支持智能制造发展的政策体系和方向路径

逐渐明晰宁波市委、市政府高度重视发展智能制造,以“中国制造2025”试点示范为契机,研究制定推动智能制造发展的战略规划、实施方案和产业政策,基本形成了比较完备的智能制造政策框架体系,明确了以“3511”产业体系作为智能制造发展的重点。智能制造试点示范工作稳步推进,组织部级试点示范项目7个、自动化(智能化)成套装备改造试点项目13个,推动“机器换人”技改专项项目1200余个,行业区域覆盖广泛,示范作用明显。

(二)智能制造创新平台和核心技术突破初见成效

中国工程院院士谭建荣教授和“国千”专家甘中学博士、杨桂林博士带领各自团队相继落户宁波,宁波智能产业研究院、宁波装备制造业产学研技术创新联盟、宁波智能制造技术研究院、宁波智能装备国家检测中心、宁波市智能制造协会等一批创新平台崭露头角,引领宁波企业实现了从最初的技术引进、模仿跟随式创新,到产学研合作集成创新、原始创新以及商业模式创新相结合,在新材料、智能装备等细分领域突破了一批关键核心技术。

(三)龙头企业智能化转型和区域集聚加快形成

镇海炼化、海天塑机、上海大众、宁波吉利等龙头企业智能化转型加速,数字化车间、智能工厂初步呈现。宁波均胜、舜宇集团、弘迅科技、慈星股份等行业领军企业在加快智能化转型的同时,逐步发展成为本土智能制造系统化解决方案供应商。各地积极抢滩布局智能制造产业,余姚产业园、杭州湾新区、新材料科技城、北仑智能装备研发园等智能制造产业集聚区加快形成。

(四)以工业机器人为引领的智能制造装备产业发展驶入“快车道”

从“造产品”到“造装备”,宁波制造产业链不断向智能制造核心产业延伸,初步形成了以工业机器人、成套智能设备、伺服电机、数控机床、精密轴承为代表的智能制造装备产业体系,2016年全市智能制造装备产业实现总产值580亿元。中国机器人峰会永久落户余姚,全市共有工业机器人生产企业100余家,部分企业已初步具备机器人研发生产能力,大正机器人、伊泽机器人等一批拥有自主核心技术的初创型企业发展潜力巨大。物联网产业拥有企业数超过350家,宁波正逐步成为国内物联网器件和设备生产的重要基地。电子信息制造业、软件和信息服务业、集成电路、大数据等产业已具备一定规模。

二、智能制造发展过程中面临的困难和问题

(一)制造基础有待夯实

1.智能制造基础比较薄弱。“两化融合”仍处于“单项应用业务基本成熟、综合集成尚未有效实现”的集成提升阶段初期,制造业企业总体仍处于1.0、2.0、3.0并联发展的阶段,已经达到3.0水平的企业凤毛麟角。数据开发应用能力不足、智能装备集成能力不强、整体自动化水平不高,低成本加工模式较为普遍,智能化改造升级成本自我消化能力不足,4.0技术成了1.0工厂的不可承受之重。2.品牌品质基础不够扎实。智能制造装备整体水平不高,产业链配套不齐全,品牌品质标准认证体系尚不完善,不少制造企业的质量标准化、管理规范化、工厂智能化程度不高,在产业分工体系中仍处于“担水劈柴”的地位和“微笑曲线”的低端,品牌品质建设亟待加强。目前,宁波在制造业品牌建设方面与杭州差距明显,在全国首批制造业单项冠军评选中,我省共有11家企业获评制造业单打冠军,其中杭州八家,宁波仅有两家,这与宁波作为“全国品牌之都”的地位极不相称。3.信息基础设施亟待优化。物联网、云计算和大数据等基础性关键环境要素的建设滞后于智能制造的发展需求,引进大型公共数据平台不足,现有宽带网络容量和多业务承载能力有限,工业企业信息数据安全保障形势严峻。

(二)发展层次亟待提升

1.核心控制技术依赖进口。鼓励大企业、龙头企业在智能制造技术领域进行创新突破、替代进口的发展氛围和政策体系尚未形成,构成智能制造装备和实现制造过程智能化的重要基础技术和关键零部件自主化进程缓慢,缺“核”少“芯”问题突出。减速器、伺服电机和控制系统等智能制造核心部件以及精密成套设备长期停留在“引进”阶段,数控机床、机器人等高端产品仍然大量使用国外软件系统,工业机器人等智能制造高端产业低端化苗头显现。2.创新驱动支撑力度不足。一方面,工业机器人等智能制造核心产业研发投入大部分仍处于实验室阶段,产业化进程缓慢;另一方面,大部分制造业企业实施“边缘创新”策略,主要关注产品改良,原创性不足。总体上,宁波国内发明专利授权量不及深圳的1/4、杭州的1/2,也落后于南京、广州、西安、成都和武汉,全球专利布局处于绝对弱势,突破国际垄断技术的能力不够强。同时,企业更重视以土建投资为主的“硬投入”,而对品牌、知识产权、智能化研发等“软投入”则不够重视。3.龙头企业培育引进缓慢。一些本土大企业对智能制造的新模式、新业态观望以待,对智能技术的创新研发鲜有布局,“大而不强”特征较为明显。对具备国际影响力和市场话语权的本土智能制造龙头企业的培育相对缓慢,尚未出现可以比肩深圳中兴、杭州海康威视、青岛海尔、佛山美的、珠海格力等名企的“智能制造”龙头企业。龙头企业引进力度不足,落户宁波的国际知名智能制造企业和服务供应商相对较少,难以为宁波制造企业树立标杆样板。

(三)示范引领有待加强

1.智能制造标准指数缺位。一方面,由于“智能制造”尚处于起步阶段,各界对智能制造的理解、界定尚未形成共识,权威的智能制造产业分类目录和产品标准体系尚未制定出台;另一方面,能够对智能制造发展起到反馈、评估、引领作用的指标评价体系尚未建立,难以科学反映宁波智能制造所处方位和发展水平。受此影响,不少企业对“智能制造”认识不清、方向不明,政府相关政策落实效果大打折扣。2.智能制造实施路径不明。对试点示范项目的总结、推广步伐还不够快,适合不同行业、不同规模企业的可复制、可推广的智能制造实施路径较为缺乏。离散型智能制造、流程性智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制和远程运维服务等新业态、新模式稀缺,人工智能、大数据、传感器等新技术尚未推广,数字化车间和智能工厂应用较少。分类指导、精准施策还未形成机制,制造企业探索差异化智能制造路径困难较多。3.智能制造文化引领不力。一方面,由于实体制造业利润微薄,而开展智能制造投入巨大,“脱实向虚”诱惑不断,即便是少数专业专注的“工匠企业”,对资金投入大、见效周期长的智能技术研发和智能化也持谨慎态度;另一方面,各类媒体对坚守主业、不断追求工艺完美和产品极致的“工匠精神”、在细分领域能够引领国际一流品质的“工匠企业”宣传不够,宁波尚未形成“工匠精神”培育、传承、弘扬的社会环境,全社会理解、支持、尊崇“智能制造”的文化氛围淡薄。

(四)服务保障亟需优化

1.公共技术服务支撑不足。能够为龙头企业开展智能技术创新提供智能制造整体解决方案和技术支撑的公共机构还处于起步阶段,集成软件、工业设计、检验检测、科技中介咨询、工程服务、专业公司等优质供应商较为紧缺,数据智能应用服务平台缺乏。部分本土智能制造龙头企业虽然能提供局部的智能化改造服务,但系统化方案解决能力依然不足,难以满足广大制造企业开展智能制造的需求。2.国际技术合作服务乏力。当前宁波开展智能制造国际合作的平台较为缺乏,与德日等发达国家和“一带一路”沿线各国驻华机构及驻外机构的联系不够紧密,鼓励龙头企业“走出去”开展国际技术合作的服务机制不够健全,支持企业参与跨国招商、跨国并购、跨国研发的力度不足,难以引进、消化、吸收其他国家的先进智能制造技术为我所用。

三、发展智能制造提升智能经济核心竞争力的对策建议

(一)推进强基工程,打通智能制造承载能力的“卡口”

1.提升制造业基础能力。针对关键基础材料、核心基础零部件、先进基础工艺和产业技术基础的“四基”短板精准发力,矢志不移推进“强基”工程,着力在新材料、智能装备、新一代信息技术等重点领域的“四基”工程化、产业化生产和应用取得重大突破。狠抓管理提效、工厂升级,提高工厂自动化水平,踏实补好2.0的课。通过强有力的政策扶持,推动大企业和龙头企业“弯道超车”,加快实现从2.0向3.0、4.0的过渡。2.加强质量品牌建设。借鉴杭州加强“中国制造2025”质量品牌标准认证体系建设的成功经验,通过培育一批行业细分领域的“工匠型”企业,引导制造企业加大专利品牌标准等“软实力”投资,积极采用新技术、新工艺、新设备、新材料,促进“宁波产品”向“宁波精品”转变,引导企业积极参与国际和国家、省级技术标准的制订,形成一批能够代表“宁波智造”、引领国内产业发展的技术标准,以此推动宁波智能制造质量品牌建设跃上新台阶,不断提升“宁波制造”的品牌价值和整体形象。3.完善信息基础设施建设。以“宽带宁波”和企业信息化建设为契机,全面拓展宽带容量,提升多业务承载能力,加强企业内部网络宽带设施建设,完善匹配工业控制系统标准的信息网络。着力加强公共场所和智能制造产业集聚园区的工业互联网基础设施建设,推进工业大数据、云平台与工业宽带的对接,着力打造“网+云+端”的制造信息基础设施。加快引进和培育一批本土工业软件开发企业,鼓励研制安全可靠的信息安全软件产品,强化工业互联网信息安全管控,确保智能制造信息安全。

(二)主攻替代进口,抢占智能制造创新发展的“风口”

1.突破智能制造关键技术。面向宁波智能制造重点发展领域,针对制造业设计、生产、管理、服务等关键环节智能化发展的迫切需求,研究制定技术创新路线图,支持行业龙头骨干企业、科技创新型企业全面整合创新链、超前布局产业链、不断完善服务链。前瞻布局工业机器人、新能源汽车、碳材料、新兴磁性材料与器件、集成电路、关键基础件等一批市级重大科技专项和关键技术专项,突破一批关键智能基础零部件、工作母机先进设计制造工艺技术以及先进感知与测控、控制与优化、建模与仿真、工业大数据等共性关键智能制造技术。大力推进科技成果孵化、产品中试和产业化应用,提高系统集成应用技术水平,形成智能制造关键核心技术体系支撑能力,提高智能技术国产化水平。2.打造智能制造创新中心。广泛参考国际先进城市开展技术创新的探索实践,借鉴运用上海、深圳等城市打造世界级科创中心的经验做法,依托智能制造产业集聚优势,加快实施一流创新平台引进共建计划、国际创新资源链接计划、高层次人才引培计划,加大国内外智能制造领域知名科研院所的引进力度,推动全球智能制造领域的创新人才、研发团队和科研成果等各类创新要素资源向宁波集聚。统筹整合全市高等院校、智能制造产业研究院等科研院所、企业研发中心、孵化平台、科技大市场等存量创新平台,在紧跟智能制造发展前沿的基础上,围绕产业链布局创新链,重点突破关键领域、核心装备和基础工艺,把宁波打造成为在全国具备一定影响力的智能制造创新中心和智能制造技术研发的“策源地”。3.培育智能制造领军企业。通过出台鼓励科研院所以技术和研发成果入股企业等激励政策、建立核心关键技术研发风险补偿机制、完善技术与资本市场紧密对接协同发力机制、优化创新成果转移和产业化服务体系等途径,释放创新体制“红利”,吸引西门子等国际知名智能制造企业来甬设立分支机构,鼓励龙头企业和140余个细分行业“隐形冠军”建设高端技术研发中心,着力提升以自主知识产权为核心的企业竞争力,培育壮大智能制造“领军企业”队伍,发挥“领军企业”对行业上下游企业的裂变带动作用,引领广大中小微企业向“单项冠军”和“专精特新”方向发展,使更多的企业成为智能制造技术创新的领跑者。

(三)强化示范引领,明确智能制造突破提升的“方向”

1.强化智能制造标准指数引领。尽快组织部门、专家加大对“智能制造”产业标准的研究力度,加快建立产业分类目录。成立一批质量认证机构,着力在新材料、光学电子、工业机器人等重点优势产业领域研究制定一批基础共性标准、关键技术标准、产品标准和重点应用标准,并争取上升为“浙江标准”和国家标准,提升自主技术标准的国际话语权。借鉴宁波具有国际航运影响力的“海上丝路贸易指数”的成功经验,组织专家开展智能制造指标评价体系研究,力争在全国率先“智能制造指数”,使之成为评价、引领智能制造发展的“风向标”。2.充分发挥示范引领作用。探索形成离散型、流程型、网络协同制造、大规模个性化定制和远程运维服务等一批成熟、可复制、可推广的智能制造新业态、新模式,分行业建设一批示范数字化车间和智能工厂,着力打造一批智能技术研发示范企业,把部分智能制造基础和环境较好的县(市、区)、产业园区打造成为智能制造示范基地,充分发挥试点示范项目的积极引领作用。3.突出智能制造文化引领。大力弘扬专业专注、精益求精的“工匠精神”,借鉴深圳“鼓励创新、宽容失败”的创新精神,大力挖掘宣传方太厨具、江丰电子、均胜电子等宁波智能制造领军企业先进典型事迹,全面总结提炼推广“黄大年精神”,丰富宁波智能制造文化的基因。积极借鉴温州筹拍《温州一家人》系列电视剧的成功经验,筹拍以茅理翔父子、姚力军、王剑锋等一批企业家坚持创业创新、深耕智能制造的艰辛历程为背景的电视剧,增强宁波“智能制造”的自豪感、荣誉感,树立以开展智能制造为荣的“智造文化”,引导制造企业深耕智能制造,持之以恒走“专精特新”路线,打造智能制造“百年老店”。

(四)优化服务保障,消除公共服务能力不足的“痛点”

人工智能技术基础范文6

关键词:智能科学;智能技术;智能工程

中图分类号:G642 文献标识码:B

1 对智能科学技术的再认识

1.1 从“人工智能”到人机系统

Wiener的“控制论”和钱学森的“工程控制论”是人们研制较为简单的系统,且系统运行的环境也不复杂情况下的一面旗帜。

1956年,在美国Dartmouth举行的一个信息科学大会上,J.McCarthy和H.Simon倡议开展人类思维活动规律的研究,并给予其“人工智能”(Artificial Intelligence)的命名。人工智能主要研究用人工的方法和技术来模仿、延伸及扩展人的智能,从而实现机器智能。迄今为止,这一方向虽然已取得了不少成就,如博弈、自动定理证明、模式识别、自然语言理解、自动编程和专家系统等,但是,传统的人工智能在方法论上以符号推理为中心,企图用机器来实现人类的思维活动。所以,许多年来的研究虽然取得了一些成就,但距离人工智能提出的目标还有很大距离。

近三十年来,人工智能进展缓慢。1979年,H.L.Dreyfus《计算机不能做什么?》一书的副标题就是“人工智能的极限”,提出了人工智能存在不可逾越的障碍。紧接着,以人工神经网络为代表的“计算智能”和Brooks的反应式结构(“没有表示”、“没有推理”的系统)给传统的符号智能带来了巨大冲击。特别是日本提出的“第五代计算机”并没有达到预期的目标,仅以实现一个“人机对弈”而告终,这些事实都促使人们对“智能”(或“人工智能”)要有一个重新的认识。对人工智能四十年的研究进行反思,使人们从科学概念上明白了以往不自觉地企图用机器解决一切问题的局限性,并试图从科学观念、研究目标和方法论上打开思路,以重新认识,寻求新的途径。

另一方面,四十年来,特别是从最近二十多年科学技术的发展来看,在当前的信息社会中,信息技术是立国之本,信息化的进一步发展必然走向“智能化”,因此,以“智能”为核心的技术是至关重要的。从两次海湾战争以及其他局部战争,我们可以十分清楚地看出,今后的战争是人――机结合的智能系统之间的对抗,而智能技术将会覆盖几乎所有的工程技术领域。

既然完全基于机器的符号推理(也包括其他的智能方法)不能达到实现人的思维的目的,那么有没有其他道路可循?这是人们都很关心的问题。解决这个问题要从两方面着手。一方面,需要脑科学、认知科学等一些研究人的智慧的基础学科继续研究人的思维规律――这也是人类永远的追求。虽然目前还不能做到这一点,但人们总是在不遗余力、一步一步地向着这一目标前进。当然,这也是人类社会发展赋予智能学科的一个任务,这就是智能科学的目标。另一方面,社会生产、生活、科技、军事各个方面又提出了层出不穷的需求,迫切要求设备、系统、工程要“智能化”,而现在尚没有真正能模拟人的智慧的计算机,因此计算机还不能代替人。解决这个问题只有从两方面入手,一方面实事求是,尽量开拓、发展当前的计算机科学技术,使计算机尽可能多地帮助人做工作:另一方面,尽可能把人的智慧包含到系统中去,人要起主导作用,但要充分发挥计算机科学与技术的优势,创造出最有“智能”的人机结合系统。

具体来说,人机结合的系统就是将人作为一个组成部分包括到系统之中,并能清楚地区分出哪些工作应该由人完成,哪些工作应该由机器完成。在运行过程中,当进行到需要人完成的工作时,系统就将工作交给人;而当需要机器完成时,就将任务转交给机器,最终构成一套和谐的、协调的、高效的运行机制,以保证系统目标的实现。

1.2 “智能”学科的三个层次

根据研究任务的不同,智能科学技术的学科内容可以划分为智能科学、智能技术、智能工程三个层次。

(1)智能科学(Intelligence science)

这是基础研究的层次,它的主要任务是研究人的智慧,建立人机结合系统的理论,并用其模拟人的智慧。智能科学主要包括脑科学、思维科学、认知科学等在内的基础学科。

思维科学着重研究人的思维规律,也就是研究人是如何思维的,这种研究的目的是为了给人工智能提供基础,也就是告诉计算机要模拟什么。而认知科学则是研究人的认识,也就是人是如何认识事物的,并将其扩展去研究动物的智能。

智能科学的成果将是整个智能科技发展的基础和先导。

(2)智能技术(Intelligence Technology)

在智能科学的框架内创建人机结合的智能系统,需要有合适的方法、工具和技术,这就是智能技术。

信息的本质是知识,而知识是构成智能的基础。因此,信息化发展必然走向智能化。

模拟人的某些智能行为,或者在现有系统中增加某些智能功能,是智能技术最基本的能力。针对这些要求,在智能科学理念的指导和启发下,人类已经提出了许多有效的技术和工具,它们被应用在各个领域中,创建出许多卓有成效的智能系统,主要包含如下的技术:

基于传统人工智能方法的智能技术;

基于计算智能(软智能)方法的智能技术;

基于模式识别的智能技术;

人机系统技术(包括多媒体技术,虚拟现实技术);

基于通信的智能技术;

基于多Agent系统的智能技术。  以上列举的是当前部分主流的智能技术,这些技术已经在科学技术特别是在高技术领域中发挥了巨大作用,这也是将自动化推向智能化过程中,需要我们十分关注的技术领域。

(3)智能工程(Intelligence Engineering)

用智能科学的理念和思想,充分运用智能技术工具去创建各种应用系统,这就是智能工程。“智能化”实质上就是智能工程实现的过程和归宿。智能工程是当前科学技术和社会发展的前沿阵地,特别是高技术发展的核心动力之一。同时,它也是当前新技术、新产品、新产业的重要发展方向、开发策略和显著标志。

2 无处不在的智能科技

2.1 前沿高技术是智能科学技术发展的动力和源泉

智能科学技术是一个融合计算机、人工智能、模式识别等研究领域的交叉性学科,这些前沿高技术也是当前智能科学发展的动力和源泉。

在所有系统中,体现智能行为的工具和载体就是计算机。所以,计算机科学很自然地成为智能科学发展最重要的支撑点和原动力之一。

以符号推理为基础的人工智能方法和以人工神经元网络为代表的计算智能方法仍然是当前智能技术的重要组成部分。它们从不同的途径和方法进行问题求解,在搜索、规划、学习等各类问题中取得了相当有价值的成果。

模式识别是人类智能的一种体现。“模式”是一个极为广泛的概念,如图像、图形、文字、语言都是一种“模式”。按Zadeh的定义,“模式识别”是一种从“模式”出发的一种非线性映射,它是一种技术,可以用来实现人类智慧的一部分功能,如文字识别(认字)、语言的说与听等。模式识别的目的是将对象进行分类,可以是图像、信号波形式或者任何可测量且需要分类的对象。模式识别在工业自动化以及信息处理和检索中变得日益重要,这种趋势把模式识别推向工程应用研究的高级阶段。在大多数机器智能系统中,模式识别是用于决策的主要部分。

模式识别技术在各种工程实际系统中大量存在。机器视觉的主要技术基础就是模式识别;OCR(光学字符识别)是模式识别的另一个重要应用,它是识别文字字符信息的很主要的手段;计算机辅助诊断也是另一个重要的应用,多种医学图像处理已成为当前信息产业的一个热点;语言识别当然是模式识别另一个研究和应用的热点。其他如指纹识别,以及其他生物器官的识别、签名认证、文本检索、表情和手势识别,都是很有趣的研究领域,也是用来开发人机结合智能系统的很有价值的技术。

当前,对复杂智能系统进行研究的核心是解决人与机器的结合问题,也就是人作为系统的一个组成部分参与到系统的运行中,系统功能中也应体现出人的一部分作用。人与机器的结合有两个层次,一是人作为一个成员,综合到系统的体系结构中;一是人和机器的结合通过某个“人机界面”来实现。当然,这种界面不仅仅是目前计算机普通采用的图标界面,而是包含了模式识别这类涉及感知方面问题的广义的人机界面。这是当前十分活跃的一个研究领域,最有代表性的包括多媒体技术和虚拟现实(VirtualReality)技术。

此外,在控制科学与控制工程领域,随着智能科学技术的发展,已经形成了一整套智能控制的理论、方法和技术。主要的智能控制方法有:

基于计算机视觉的导航控制:

基于计算智能的控制方法与技术;

基于知识的专家系统控制;

基于自动检测技术的智能制造系统的控制;

以自动规划技术为核心的自主控制系统:

多智能体系统的控制。

这些方法都是智能控制中应用卓有成效的技术与方法。

在信息技术中,人类也广泛地提升了智能化的水平,主要包括信息获取与信息处理等多方面的智能技术:

信息获取:智能传感器网络技术:

信息安全:各种识别技术(指纹、人脸、视网膜等)的应用;

信息服务:语言翻译、信息自动查询、自动化办公系统等:

信息处理:文档理解、目标识别、航测照片判读;

计算机网络智能化:利用软件智能体增强网络服务,计算机网络的智能故障检测等。

2.2 现代工业生产和复杂工程急需智能科学技术

随着社会的发展,人类在生产、生活等各个方面也不断提出新的需求,因此现代工业生产不断壮大,并日趋复杂。现在,现代工业生产和复杂工程急需智能科学技术,一批已经在发挥重要作用的技术如下:

智能自动化和控制技术生产过程监控、产品自动检测和质量控制、工艺参数的优化和自动设定、故障自动诊断的报警等;

智能CAD复杂工程的优化设计智能仪表对工艺参数的自动分析、监测、报警和调整:

智能交通红绿灯管理、基于GPS与电子地图的定位与导航、安全监控、车流自动疏导等;

智能仿真技术,这是大型复杂工程设计不可缺少的手段。

2.3 智能科技是现代军事科技(包括航天领域)最重要的关键技术之一

智能科技是现代军事科技最重要的关键技术之一。近代科技发展的历史表明,军事的需求总是科技创新的最大动力之一,“以军带民”是一般规律。军用技术辐射和带动国民经济是一条促进社会经济发展十分有效的途径。因此,军事科技(包括航天领域)也是应用智能技术最多的领域之一。

未来战争的重要武器――无人作战平台(无人机、无人战车、自主水下机器人、机器人士兵等)的自动导航、路径规划、自动避障、目标识别、自动驾驶和其他自主控制技术等都是智能技术的典型应用。以无人机为例,它是现代战争中掌握制空权的重要手段,在近年来的几次局部战争中都发挥了很大作用,例如它可以进行侦察,发现目标后引导有人飞机实行攻击,并对攻击效果进行评估。

在地面军用机器人中,智能技术也发挥着重要作用。地面军用机器人不仅可以在平时帮助人类排除炸弹,完成要地保安任务,还可以在战时代替士兵执行扫雷、侦察和攻击等各种任务。例如,美国的ALV是一种高水平的陆地自主军用机器人,它采用各种智能技术来实现自主操作。ALV装有高级彩色摄像机(视觉),用以识别道路,同时还配备有阵列激光测距仪,用以识别障碍;它可以根据道路场景规划行车路径,避免碰撞,躲避障碍,实现公路上的自动驾驶,行车速度可达60千米/小时。除此之外,车上还可装载各种仪器,以完成不同的侦察任务。

防爆(暴)机器人是机器人发挥威力的另一重要领域。暴徒、爆炸、火灾以及其他灾害都是非常危险的环境,因此用机器人去处理是减少危险、提高成功率的有效途径。在反恐斗争中,有针对性地研制这类机器人,是当前迫切需要解决的问题。

航天领域综合展现了最高水平的智能科技,人造卫星、航天器和各种太空探测器是当代高水平智能技术的综合体现。在2004年初,在火星成功着陆的火星探测机器人是最有说服力的例子之一。

2.4 为人类生活服务是智能科技发展的广阔天地

为人类生活服务是科技的重要方向。随着人类生活水平的不断提高,生活质量也需要不断改善,服务要求更周到,做到方便、舒适、节约、安全,更具人性化。这种需要也为智能科技的发展增添了新的活力。

在日常生活中,无处不在的服务都和智能技术的发展紧紧扣在一起。事实上,我们身边总有许许多多的智能系统在运转,一个个智能工程在提供着实实在在的服务。例如:

智能交通

红绿灯智能管理、电子地图导航、安全监控、车流疏导等。

智能楼宇

现代的大楼管理系统是一个智能化的综合管理系统。它能够将收集到的楼内相关资料分析整理成具有高附加值的信息,运用先进的技术和方法,使大楼的作业流程更有效、运行成本更低、竞争力更强。

智能信息处理、管理、查询等

医学图像处理

如CT、MR、PET等,都是智能技术的典型代表,也是和人的健康息息相关、不可或缺的智能技术。

智能服务机器人

具有一定智能的机器人代替人做服务工作是一种发展趋势,这也是智能技术为人类服务最有代表性的事件之一。

这类机器人的典型例子有:可以自动完成清扫任务和自动充电的清扫机器人;能辅助医生进行外科手术的医疗机器人;能为病人服务的机器人护士;可在家中进行巡视、监测潜在危险情况并适时报警的家庭保安机器人:用于照顾老、病、残的服务机器人等。

总而言之,只要有需要的地方,就有可能是机器人可以服务的地方。

3 对“智能科学与技术”专业架构的思考

从上面列举的很少一部分实例,我们已经可以看出当前智能科技的发展状况。它无处不在、发展迅猛、功效卓著,已经成为当前科技发展不可缺少的部分。它是许多重大工程的支撑,引领许多传统领域向现代化方向发展,是当代前沿高技术发展的重要方向。

另一方面,计算机科学、信息科学、控制科学等学科的进步,也极大地促进了智能科技的快速发展,智能化科技已经展现出一幕幕诱人的场景。科技发展的根本是人才,“智能科学与技术”大学本科专业已经成功设立,迈出了培养高层次人才的关键一步,这必将推动我国的智能科技更快地向前发展。

目前,追溯各个设立“智能科学与技术”专业学校的本源,可以发现各校之间差别甚大。有的学校的“人工智能”专业从计算机科学延伸而来,有的则来自控制科学和控制工程,还有的由信息科学的其他分支演变而来。在归属方面,有的学校将其归于理科,而有的学校则将其纳入工程学科。此外,设置该专业的行政学院亦有所区别,不同学校的智能学科分别隶属于各类学院。这种现象正好说明“智能科学与技术”这一学科发展的多源性,学科发展的空间大,应用需求面广。

另一方面,面对这样一个蓬勃发展、涉及面极广的新兴学科,如果培养各层次的人才,高校教育应该有一个怎样的架构,已经成为一个不可回避的问题摆在我们面前。解决好这个问题,就可能推动学科和人才培养顺利发展。从学科发展的多源性和应用面的广谱性来看,智能学科不可能作为另一个学科的二级学科来发展。从学科的性质来说,“智能科学与技术”应该建立一级学科的架构。根据我国教育体制的结构以及多层次人才培养的需求,可以设想如下架构。

“智能科学与技术”作为一级学科,设一级学科博士点,根据各个学校的不同情况,将其分别归属为理学或工学。对于不同的归属,该专业在培养目标和培养方式上应有所区别,理学应偏重基础研究,而工学则应注重技术和工程。一级学科下设若干个二级学科,二级学科设硕士点和博士点。二级学科的设置需要更进一步考虑学科发展的多源性以及延拓应用的专业性,梳理分类,并结合现实的需要与可能,经过充分的讨论后来决定,这是多层次架构中最复杂的环节。