機(jī)械智能化的發(fā)展趨勢(shì)

1、機(jī)械智能化的發(fā)展趨勢(shì)社會(huì)學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家、未來(lái)學(xué)家關(guān)于21世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)特征問(wèn)題有過(guò)許多不同的說(shuō)法。我國(guó)學(xué)術(shù)界通常把 21世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)稱(chēng)為 新經(jīng)濟(jì)”。盡管關(guān)于經(jīng)濟(jì)形態(tài)的提法各異，但關(guān)于未來(lái) 經(jīng)濟(jì)特征的看法卻是相同的，即 入類(lèi)正在步入一個(gè)以智力資源的占有、配置，知識(shí)的生產(chǎn)、分配、使用（消費(fèi)）為最重要因素的經(jīng)濟(jì)時(shí)代 ”。這就是說(shuō)，未來(lái)的經(jīng)濟(jì)就其本質(zhì)而言是智力 經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)的需求及其發(fā)展趨向， 必然對(duì)科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生巨大的影響。新經(jīng)濟(jì)”對(duì)智力的需求，必然帶來(lái)各經(jīng)濟(jì)部門(mén)智能化的發(fā)展趨向及各科學(xué)技術(shù)部門(mén)對(duì)智能化的研究。這種研究與應(yīng)用是相互促進(jìn)、相互影響、共同發(fā)展的。每個(gè)時(shí)期都有該時(shí)期的中心科學(xué)技術(shù)?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)21世紀(jì)

2、中葉以前，信息科學(xué)技術(shù)是中心科學(xué)技術(shù)。從 21世紀(jì)30年代開(kāi)始，中心科學(xué)技術(shù)將逐漸轉(zhuǎn)移到生物科學(xué)技術(shù)（包括生命科學(xué)技術(shù)）。而到本世紀(jì)中葉以后，將有可能以認(rèn)知科學(xué)技術(shù)為中心，把信息科學(xué)技術(shù)、 生命科學(xué)技術(shù)和系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)等高新科學(xué)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，形成智能（認(rèn)知）科學(xué)技術(shù)群。隨著認(rèn)知科學(xué)的深入研究，人們將逐漸搞清人類(lèi)智能的機(jī)制，在此基礎(chǔ)上，智能科學(xué)技術(shù)將會(huì)得到充分發(fā)展。用機(jī)器輔助和代替人的體力勞動(dòng)早已實(shí)現(xiàn)了，但用機(jī)器輔助和代替人的腦力勞動(dòng)卻困難得多，現(xiàn)在才剛剛開(kāi)始。如果后者真正實(shí)現(xiàn)了，人類(lèi)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)、文化、科學(xué)、技 術(shù)就會(huì)產(chǎn)生更大的飛躍，人類(lèi)文明必將達(dá)到一個(gè)新的階段。1、智能化是信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向

3、人類(lèi)生活質(zhì)量提高的方向正由物質(zhì)方面轉(zhuǎn)向精神方面，即從衣食住行的物質(zhì)方面轉(zhuǎn)向教 育、科技、體育、醫(yī)療、旅游、文化、藝術(shù)等精神方面。即使在衣食住行的物質(zhì)方面，也愈 來(lái)愈多地增加了精神因素。這就是說(shuō)，信息科技的發(fā)展及其應(yīng)用要愈來(lái)愈多地考慮滿(mǎn)足人們 精神方面的需求，即愈來(lái)愈多地考慮智力方面的因素。此外，社會(huì)的發(fā)展是建立在人類(lèi)群體活動(dòng)的基礎(chǔ)上的，群體的活動(dòng)是在智力信息交流和協(xié)同的基礎(chǔ)上發(fā)展的，所以推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展就必然地要使這種智力信息的交流和協(xié)同日益發(fā)展?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)與通信科學(xué)技術(shù)是信息科學(xué)技術(shù)的核心，目前正沿著數(shù)字化、微型化、個(gè)性 化、交互式、移動(dòng)式、集成式、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展?，F(xiàn)代智能化通信設(shè)

4、備、各種智 能化的家用電器、電子商務(wù)、網(wǎng)上教育、網(wǎng)上設(shè)計(jì)、虛擬企業(yè)甚至遙控做醫(yī)療手術(shù)都大 量應(yīng)用著智能化技術(shù)。 許多國(guó)家還提出建立智能因特網(wǎng)、制造智能計(jì)算機(jī)的任務(wù)。 可以毫不夸張地說(shuō)，信息化、網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)質(zhì)就是智能化。我們還可以看到實(shí)現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化的工具是智能化的。在現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)中，愈來(lái) 愈多地使用了自然語(yǔ)言識(shí)別與理解、圖像識(shí)別與處理、 計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器人規(guī)劃、多信息傳感與控制、知識(shí)的表示、獲取與處理、推理與求解、專(zhuān)家系統(tǒng)、智能控制等人工智能技術(shù)。 盡管近年來(lái)人工智能的研究還沒(méi)有產(chǎn)生重大的突破，但是隨著認(rèn)知科學(xué)與智能技術(shù)的發(fā)展， 人工智能技術(shù)將會(huì)愈來(lái)愈多地應(yīng)用于信息科學(xué)技術(shù)。2、智能化是生

5、命科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向人腦是人體智能系統(tǒng)的 司令部”，腦科學(xué)是生命科學(xué)的核心，智能化也是生命科學(xué)技術(shù) 的發(fā)展方向。人腦的研究將形成智能科學(xué)技術(shù)，它是帶動(dòng)21世紀(jì)基礎(chǔ)科學(xué)研究的科學(xué)。由于人腦非常復(fù)雜，任何機(jī)器都不可能完全代替人腦。目前，對(duì)人腦的研究尚不充分， 人腦的記憶、思維、想像、情感的奧秘遠(yuǎn)未揭開(kāi)。在人類(lèi)智能尚不清楚的條件下，不可能搞 清什么是機(jī)器智能、什么是智能機(jī)器。我們只能使機(jī)器智能不斷接近人類(lèi)智能和模擬人類(lèi)智 能，而永遠(yuǎn)不能使機(jī)器智能等同于人類(lèi)智能，進(jìn)而代替人類(lèi)智能。但是部分模仿人腦功能、 輔助人類(lèi)智能、甚至促進(jìn)人類(lèi)智能發(fā)展的機(jī)器卻是可以實(shí)現(xiàn)的，也是應(yīng)當(dāng)大力加以研究的。在這方面要有所突破

6、， 最重要的是，首先必須對(duì)人腦的研究要有所突破。其次，生命科學(xué)技術(shù)本身也大量應(yīng)用著智能化技術(shù)。在基因工程中，應(yīng)用著智能化的微操縱平臺(tái)；在精確醫(yī)療手術(shù)中，應(yīng)用著智能化的操作機(jī)器人；在醫(yī)療檢驗(yàn)用的生物芯片中，應(yīng)用著智能化的檢測(cè)技術(shù)；就是在未來(lái)有可能成為新一代分子計(jì)算機(jī)邏輯元件的生物芯片中，也必然要應(yīng)用有別于二值邏輯的某種智能邏輯作為其工作的基礎(chǔ)。3、智能化是自動(dòng)化工程的發(fā)展方向自動(dòng)化是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要手段和條件，可以毫不夸張地說(shuō)，現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的過(guò)程就 是不斷應(yīng)用、改進(jìn)和提升自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)的過(guò)程。當(dāng)前在各種自動(dòng)化工程中，愈來(lái)愈多地使用了各種各樣的智能化系統(tǒng)和技術(shù)。自動(dòng)化工程中應(yīng)用智能化技術(shù)的水平和

7、程度決定了該工程自動(dòng)化的水平和程度。智能化 已經(jīng)成為各種工程現(xiàn)代化最明顯的標(biāo)志。4智能化是機(jī)械工程和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)的發(fā)當(dāng)前，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中智能化已露端倪，智能化產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，智能化趨向愈來(lái)愈明顯，出現(xiàn)了各種智能儀表、智能車(chē)輛、智能機(jī)器、智能機(jī)器人、智能 寵物”、智能材料 甚至智能大廈。一些生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)也大量地采用智能技術(shù)，如各種智能生產(chǎn)控制系統(tǒng)、智能物流系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、虛擬企業(yè)、電子商務(wù)等。至于這些生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)的管理系統(tǒng)，就 更快地實(shí)現(xiàn)了不同程度的智能化，如智能鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)、智能空中交通管制系統(tǒng)、智能財(cái)務(wù)結(jié)算系統(tǒng)、智能金融管理系統(tǒng)、智能物資管理系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等。斗五”期間，

8、我們要用信息化帶動(dòng)工業(yè)化，特別是要用具有各種智能化技術(shù)的信息化來(lái) 帶動(dòng)工業(yè)化，所以各工業(yè)部門(mén)正在這一過(guò)程中愈來(lái)愈多地實(shí)現(xiàn)著智能化。5、智能系統(tǒng)定義具有(部分具有)人類(lèi)智能或能模擬(部分模擬)人類(lèi)智能的系統(tǒng)稱(chēng)為智能系統(tǒng)。智能系統(tǒng)可以分成下列幾種類(lèi)型：(1) 人類(lèi)本身的人體系統(tǒng)，特別是人腦系統(tǒng)；(2) 人類(lèi)以其智能直接參與活動(dòng)的系統(tǒng)，如金融系統(tǒng)、保險(xiǎn)系統(tǒng)、體育系統(tǒng)等經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)；(3) 人與機(jī)器共同工作的人機(jī)系統(tǒng)；(4) 模擬(部分模擬)人類(lèi)智能的機(jī)器系統(tǒng)，如智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、智能機(jī)器人系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、智能語(yǔ)言理解系統(tǒng)、智能圖像處理系統(tǒng)、智能專(zhuān)家系統(tǒng)等。前兩類(lèi)智能系統(tǒng)是 入本

9、系統(tǒng)”，也就是人類(lèi)本身的系統(tǒng)；后兩類(lèi)智能系統(tǒng)是入為系統(tǒng)”,也就是人類(lèi)改造自然為人類(lèi)謀利益而創(chuàng)造的系統(tǒng)。入本系統(tǒng)”是生命科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)及社會(huì)科學(xué)研究的對(duì)象，而入為系統(tǒng)”則是工程科學(xué)研究的對(duì)象。 當(dāng)然，要對(duì)入本系統(tǒng)”進(jìn)行模擬， 也要用到工程科學(xué)技術(shù)對(duì) 入為系統(tǒng)”的研究結(jié)果。關(guān)于人類(lèi)智能行為的標(biāo)準(zhǔn)，不同學(xué)者有不同的看法。如科學(xué)家認(rèn)為，只有按人腦的工作方式工作的機(jī)器才能稱(chēng)為智能機(jī)器； 而工程師則認(rèn)為，不管智能實(shí)現(xiàn)的途徑是什么，只要機(jī) 器有人腦的某些功能， 就能稱(chēng)為智能機(jī)器。 當(dāng)前，為了促進(jìn)智能系統(tǒng)的研究與發(fā)展， 我們只 能采用工程師的觀點(diǎn)，即只要求該系統(tǒng)具有某些人類(lèi)的智能，而不管其實(shí)現(xiàn)的途徑是什么。從

10、這一基本觀點(diǎn)出發(fā)，我們可以認(rèn)為具有下列特征之一的系統(tǒng)就應(yīng)稱(chēng)為智能系統(tǒng)。(1) 多信息感知與融合；(2) 知識(shí)表達(dá)、獲取、存儲(chǔ)和處理 (主要是識(shí)別、推理與決策)；(3) 聯(lián)想記憶；(4) 自治控制，即自相似、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織、自維護(hù)；(5) 容錯(cuò)。當(dāng)然,就智能的高級(jí)形態(tài)而言，還有信念、意圖、喜愛(ài)、厭惡、誠(chéng)摯、承諾等理性和情感的因素，這在當(dāng)前 入為”的智能系統(tǒng)中還難以達(dá)到。6、機(jī)械工業(yè)在智能化中的發(fā)展6.1選擇智能化的產(chǎn)品作為機(jī)械企業(yè)未來(lái)發(fā)展的新產(chǎn)品機(jī)械企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急是進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。我國(guó)過(guò)去的機(jī)械工業(yè)部門(mén)是生產(chǎn)資料的生產(chǎn) 部門(mén)。在面向市場(chǎng)，特別是面向全球化經(jīng)濟(jì)的形勢(shì)下，這種觀念應(yīng)迅速轉(zhuǎn)變

11、，即機(jī)械工業(yè)既提供生產(chǎn)資料又生產(chǎn)人民生活需要的各種產(chǎn)品。我國(guó)機(jī)械工業(yè)各企業(yè)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整中選擇產(chǎn)品時(shí)無(wú)論是生產(chǎn)資料還是消費(fèi)品，都要首先選擇帶有智能信息技術(shù)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。6.2機(jī)械企業(yè)的制造和管理要向智能化方向發(fā)展在當(dāng)今信息技術(shù)高速發(fā)展、 經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)不斷加劇、我國(guó)已進(jìn)入 WTO的形勢(shì)下，我國(guó)制造業(yè)正面臨著難得的機(jī)遇和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。市場(chǎng)變化頻繁和難以預(yù)測(cè)，產(chǎn)品的生命周期日益縮短，產(chǎn)品更新速度不斷加快， 顧客對(duì)產(chǎn)品的需求趨向個(gè)性化、多樣化，生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)不斷提高，生產(chǎn)者的創(chuàng)新作用愈來(lái)愈重要，信息化技術(shù)的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛 這些因素使制造業(yè)的生產(chǎn)模式和管理方式發(fā)生了根本的改變：企業(yè)生產(chǎn)從面向產(chǎn)品轉(zhuǎn)變

12、為面向客戶(hù)、面向需求、面向服務(wù)；企業(yè)的主要生產(chǎn)要素正從勞動(dòng)力和資本轉(zhuǎn)向知識(shí)；企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程正從流水線式和自動(dòng)線式、單品種固定式規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)向多品種、柔性、并行式、智能化的集約生產(chǎn)。 與此相應(yīng)的企業(yè)管理模式，也從低效率、多層次金字塔式、分級(jí)遞階管理轉(zhuǎn)向能夠充分發(fā)揮 人的智力和創(chuàng)造性，能夠快速反應(yīng)市場(chǎng)需求的、智能化分布式網(wǎng)絡(luò)合作生產(chǎn)管理系統(tǒng)。雖然近20年來(lái)國(guó)際上提出的先進(jìn)制造系統(tǒng)多達(dá)數(shù)十種，但有兩點(diǎn)是共同的：一是各個(gè)先 進(jìn)制造系統(tǒng)都是結(jié)合各自國(guó)家的國(guó)情和傳統(tǒng)，在原有的基礎(chǔ)上改進(jìn)和發(fā)展的；二是都是以信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為其發(fā)展方向，而且這二化”都是逐步推進(jìn)、持續(xù)發(fā)展的。我國(guó)目前還沒(méi)有完全建立適應(yīng)我國(guó)

13、國(guó)情的現(xiàn)代先進(jìn)制造模式，許多企業(yè)采用的還是原有 的傳統(tǒng)的制造模式，或是部分地采用了其他先進(jìn)國(guó)家的制造模式。其實(shí)，就制造模式而言， 我們傳統(tǒng)的模式中， 就有值得借鑒的部分。 例如50年代提出的 兩參一改三結(jié)合”兩參：工 人參加管理，干部參加勞動(dòng)；一改：改革不合理的規(guī)章制度；三結(jié)合：領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)人員、工 人三結(jié)合)的鞍鋼憲法”就是很好的管理模式?？上Ш髞?lái)我們沒(méi)有在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代管 理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善這一制造哲理。既然未來(lái)的生產(chǎn)是智能化的集約生產(chǎn)，企業(yè)的主要生產(chǎn)要素是知識(shí)，企業(yè)的生產(chǎn)特征是 智能制造，企業(yè)的生產(chǎn)目的是為了滿(mǎn)足顧客，總之一句話，企業(yè)要以人為本”，那么這就決定了企業(yè)的生產(chǎn)和管理必然要

14、向智能化的方向發(fā)展6.3用智能化技術(shù)充實(shí)、改進(jìn)和提升企業(yè)的信息化與網(wǎng)絡(luò)化斗五”計(jì)劃指出：以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)力的跨越式的發(fā)展?！蹦敲词裁词切畔ⅲ渴裁词切畔⒓夹g(shù)？企業(yè)究竟怎樣利用信息化來(lái)帶動(dòng)工業(yè)化，實(shí)現(xiàn)跨越 式的發(fā)展？信息是表征事物狀態(tài)的信號(hào)、數(shù)據(jù)、指令、程序、消息和情報(bào)。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，信息就 是知識(shí)。信息技術(shù)是對(duì)信息進(jìn)行采集、識(shí)別、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、傳輸、顯示及其他各種處理的技 術(shù)。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，信息技術(shù)也就是處理知識(shí)的技術(shù)。知識(shí)的本質(zhì)是智能， 處理知識(shí)的技術(shù)就是智能技術(shù)。因此信息技術(shù)就是智能技術(shù)。用智能技術(shù)來(lái)充實(shí)、改進(jìn)和提升企業(yè)信息化、網(wǎng)絡(luò)化的具體措施如下。(1) 企業(yè)要

15、樹(shù)立 以人為本”的思想：要全心全意地為顧客服務(wù)，全心全意地依靠職工，充 分發(fā)揮人的智力和創(chuàng)新精神，保證優(yōu)質(zhì)、快速、低耗、清潔、高效的生產(chǎn)；(2) 把反映現(xiàn)代科技知識(shí)的信息資源的開(kāi)發(fā)和利用作為信息化建設(shè)的核心任務(wù)；(3) 改革企業(yè)管理體系，營(yíng)造良好的內(nèi)外環(huán)境，建立結(jié)合我國(guó)國(guó)情的MRPU或ERP,促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)鏈、網(wǎng)絡(luò)物流、電子商務(wù)、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟、虛擬企業(yè)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用。(4) 建立以智能化為方向的企業(yè)研究與開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)，采用智能CAD、網(wǎng)絡(luò)合作設(shè)計(jì)、智能數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上逐步實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/CAM 的智能集成。(5) 建立人機(jī)結(jié)合的現(xiàn)代智能制造系統(tǒng)，不管采用哪種先進(jìn)制造模式

16、，都要以人為本”，即以發(fā)揮人的創(chuàng)新智能為主，做到人的智能和機(jī)器智能相結(jié)合。制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)在車(chē)間，要建立車(chē)間級(jí)的智能生產(chǎn)規(guī)劃和調(diào)度系統(tǒng)。我們?cè)M(jìn)了不少M(fèi)RPU和ERP系統(tǒng)，但都沒(méi)能充分發(fā)揮作用，其主要原因之一就是缺少車(chē)間級(jí)管理和技術(shù)支持；(6) 要建立開(kāi)放式可重構(gòu)智能制造系統(tǒng)， 基礎(chǔ)制造設(shè)備不可能隨產(chǎn)品改變而完全更新，但設(shè)備的組成方案及加工、 調(diào)度路線卻是可能隨產(chǎn)品的品種、 批量、數(shù)量的改變而改變的。 在 這里智能重構(gòu)技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)。6.4關(guān)注和應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能科學(xué)的最新成果現(xiàn)代科技發(fā)展的一個(gè)特點(diǎn)是，從基礎(chǔ)科學(xué)轉(zhuǎn)化為技術(shù)的時(shí)間愈來(lái)愈短，從技術(shù)到工業(yè)的 應(yīng)用幾乎是同時(shí)的。信息技術(shù)的基礎(chǔ)

17、是計(jì)算機(jī)科學(xué)，智能技術(shù)的基礎(chǔ)是人工智能科學(xué)。當(dāng)前，分布式計(jì)算和人工智能相結(jié)合所形成的分布式的人工智能(Distributed Artificial Intelligence ,DAI)已成為研究的熱點(diǎn)。分布式人工智能有兩個(gè)研究領(lǐng)域，即分布式問(wèn)題求解(DistributedProblem Solving , DPS)和多智能體系統(tǒng)(Multi, MAS)。前者考慮怎樣將一個(gè)特殊問(wèn)題的求解工作在多個(gè)合作的、知識(shí)共享的模塊或結(jié)點(diǎn)之間劃分，采用由頂向下”的方案來(lái)求解問(wèn)題。后者則主要研究一組自治的智能體(Agent)之間智能行為的協(xié)調(diào)，采用 曲底向上”的方案來(lái)求解問(wèn)題。由此可見(jiàn)分布式人工智能(DAI)的兩種方法(DPS和MAS)都是對(duì)知識(shí)資源進(jìn)行處理以完成給定的任務(wù)。所以這種智能技術(shù)很快在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)管理中得到應(yīng)用，特別是在各種智能軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。企業(yè)采用了上述DPS和MAS技術(shù)后，企業(yè)的產(chǎn)品水平、 制造質(zhì)量、成本及管理水平都迅速地得到 了提高，并在這些方面取得了自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，因此大大增強(qiáng)了企業(yè)在全球經(jīng)濟(jì)中的競(jìng)爭(zhēng)力。6.5注意選拔和培養(yǎng)高素質(zhì)的人才現(xiàn)代企業(yè)要在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中不斷地向前發(fā)展，關(guān)鍵是人才。現(xiàn)在最需要的是兩類(lèi)復(fù)