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1計(jì)算智能概述

計(jì)算智能（ComputationalIntelligenee，簡(jiǎn)稱(chēng)CI），又稱(chēng)軟計(jì)算，該詞于1992年被美國(guó)學(xué)者J.C.Bezdekek首次提出，1994年全計(jì)算智能大會(huì)明確提出了計(jì)算智能的概念，標(biāo)志著計(jì)算智能作為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科的誕生。傳統(tǒng)的人工智能問(wèn)題的處理、結(jié)論的得出都需要在建立精確的數(shù)字模型的基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)，但現(xiàn)實(shí)中有很多的數(shù)據(jù)都是模糊的，無(wú)法建立精確的模型，使得人工智能的應(yīng)用范圍相對(duì)狹窄，而計(jì)算智能則突破了人工智能的瓶頸，以模型為基礎(chǔ)，模擬人的理論與方法，只需要直接輸入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，應(yīng)用范圍更加的廣泛。計(jì)算智能的本質(zhì)是一類(lèi)準(zhǔn)元算法，主要包括進(jìn)化計(jì)算，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊計(jì)算、混沌計(jì)算、細(xì)胞自動(dòng)機(jī)等，其中以進(jìn)化計(jì)算、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊系統(tǒng)為典型代表。

1.1進(jìn)化計(jì)算

進(jìn)化計(jì)算是采用簡(jiǎn)單的編碼技術(shù)來(lái)表示各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并通過(guò)遺傳操作和優(yōu)勝劣汰的自然選擇來(lái)指導(dǎo)學(xué)習(xí)和確定搜索的方向，具有操作簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、效率高的優(yōu)點(diǎn)，其工作原理是通過(guò)種群的方式進(jìn)行計(jì)算，借助生物進(jìn)化的思想來(lái)解決問(wèn)題，分為遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃及進(jìn)化策略三大類(lèi)。

1.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)高度復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，具有模糊推理、并行處理、自訓(xùn)練學(xué)習(xí)等優(yōu)勢(shì)，其工作原理是仿照生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理信息方式，通過(guò)不同的算法和結(jié)構(gòu)，將簡(jiǎn)單的人工神經(jīng)細(xì)胞相互連接，通過(guò)大量的人工神經(jīng)單元來(lái)同時(shí)進(jìn)行信息的傳播，并將信息儲(chǔ)存在改革細(xì)胞單元的連接結(jié)構(gòu)中，快速地得到期望的計(jì)算結(jié)構(gòu)。生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的細(xì)胞是在不斷的生成和更新著的，即部分細(xì)胞壞死，整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仍能維持正常的運(yùn)轉(zhuǎn)秩序而不會(huì)驟然崩潰，同樣人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也有著這樣的特性，即使部分神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生問(wèn)題，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)也能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)按照連接方式的不同分為前饋式網(wǎng)絡(luò)與反饋式網(wǎng)絡(luò)，前饋式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)元是單層排列的，分為輸入層、隱藏層及輸出層三層，信息的傳播是單向的，每個(gè)神經(jīng)元只與前一層的神經(jīng)元相連，即信息只能由輸出層傳向隱藏層再傳向輸入層，而不能由輸出層直接傳向輸入層；反饋式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中每個(gè)人工神經(jīng)細(xì)胞都是一個(gè)計(jì)算單元，在接受信息輸入的同時(shí)還在向外界輸出著信息。不同的行業(yè)和領(lǐng)域可以根據(jù)自身的需要將不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)方法相結(jié)合，建立不同的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)不同的研究目的。

1.3模糊系統(tǒng)

客觀世界中的事物都具有不同程度的不確定性，如生活中的“窮與富”、美與丑”“、相關(guān)與不相關(guān)”無(wú)法用一個(gè)界線劃分清楚，對(duì)于事物不確定研究的過(guò)程中產(chǎn)生了模糊數(shù)學(xué)，所謂模糊性是指客觀事物差異的中間過(guò)渡中的“不分明性”。美國(guó)專(zhuān)家L.A.Zdahe教授首次運(yùn)用了數(shù)學(xué)方法描述模糊概念，自此之后模糊數(shù)學(xué)形成了一個(gè)新的學(xué)科，并在世界范圍內(nèi)發(fā)展起來(lái)，在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等方面得到了應(yīng)用。

2計(jì)算智能在機(jī)械制造中的應(yīng)用

機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展對(duì)于促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展，保持經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長(zhǎng)，滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枨?，提高人們的生活質(zhì)量有著重要意義。一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造業(yè)水平的高低是衡量該國(guó)工業(yè)化程度的重要指標(biāo)。由于研究角度的不同，機(jī)械制造業(yè)有著不同的分類(lèi)，如國(guó)家統(tǒng)計(jì)局將機(jī)械制造行業(yè)分為通用設(shè)備、專(zhuān)用設(shè)備、交通運(yùn)輸設(shè)備、電氣設(shè)備、儀器儀表及辦公設(shè)備五大類(lèi)，證券市場(chǎng)將機(jī)械制造行業(yè)分為機(jī)械、汽車(chē)及配件、電氣設(shè)備三大子行業(yè)。根據(jù)調(diào)查顯示，2013年我國(guó)制造業(yè)產(chǎn)值規(guī)模突破20萬(wàn)億元，同比增長(zhǎng)17.5%，產(chǎn)值占世界比重的19.8%，經(jīng)濟(jì)總量位居世界首位，利潤(rùn)4312.6億元，增長(zhǎng)0.33%，增加值累計(jì)同比增長(zhǎng)10.4%。隨著計(jì)算智能研究的深入，計(jì)算智能在機(jī)械制造中得到了應(yīng)用。伴隨著機(jī)械行業(yè)的飛速發(fā)展，各類(lèi)生產(chǎn)安全事故也時(shí)有發(fā)生。造成安全事故的原因是多方面的，首先是操作人員安全意識(shí)淡?。黄浯问瞧髽I(yè)的安全管理和監(jiān)督缺失，我國(guó)相當(dāng)多的機(jī)械制造企業(yè)不重視勞動(dòng)安全衛(wèi)生方面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和資料積累，為了追求最大利潤(rùn)在安全生產(chǎn)方面投入的資金過(guò)少，缺乏對(duì)員工開(kāi)展安全教育的培訓(xùn)。建立科學(xué)的安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)方式對(duì)于防止各類(lèi)安全事故，提高安全效益有著積極意義。人工智能的安全評(píng)價(jià)方法以線性函數(shù)為基礎(chǔ)，而安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)體系是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及的內(nèi)容繁雜，需要考慮的因素很多，存在很大的不確定性，導(dǎo)致得到的結(jié)論與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)常常不能一致，計(jì)算智能以選擇非線性函數(shù)建立安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性函數(shù)關(guān)系的擬合，解決了這一難題。在機(jī)械制造中存在著大量的模糊信息，如機(jī)械設(shè)備的損耗、零件設(shè)計(jì)目標(biāo)等信息都是用比較模糊的術(shù)語(yǔ)來(lái)表達(dá)，傳統(tǒng)的人工智能進(jìn)行新的零件生產(chǎn)制造時(shí)，設(shè)計(jì)人員對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定零件的尺寸，然后試生產(chǎn)零件應(yīng)用在設(shè)備中，如不符合要求，再進(jìn)行調(diào)整，這就要求設(shè)計(jì)人員有著豐富的知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠根據(jù)需要設(shè)計(jì)出適合的零件，而計(jì)算智能以系統(tǒng)論作為基礎(chǔ)的，對(duì)選擇的自變量進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化和控制，只需要設(shè)計(jì)人員將零件的形狀、大小、作用等輸入計(jì)算機(jī)，并對(duì)零件制造的程序編排，利用計(jì)算機(jī)確定零件的制造技術(shù)，同時(shí)控制零件的質(zhì)量，使零件設(shè)計(jì)、制造的過(guò)程更加便捷。

3結(jié)語(yǔ)

機(jī)械制造業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，是其他經(jīng)濟(jì)部門(mén)發(fā)展的基礎(chǔ)。相對(duì)于國(guó)際來(lái)說(shuō)，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展緩慢，技術(shù)落后，因此建立智能化的機(jī)械體系，將計(jì)算智能運(yùn)用于機(jī)械制造中，制造出高質(zhì)量、高性能、高標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械，建立起國(guó)際市場(chǎng)上的運(yùn)作體系，才能進(jìn)一步，發(fā)揮我國(guó)機(jī)械制造的優(yōu)勢(shì)，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

作者：郭光嗎 羅紅蔚 單位：江西水利職業(yè)學(xué)院