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【關(guān)鍵詞】人工智能 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
1 引言
人工智能(AI)是上世紀(jì)50年展起來的新興學(xué)科,主要內(nèi)容包括:知識(shí)表示、自然語言理解、機(jī)器學(xué)習(xí)和知識(shí)獲取、知識(shí)處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)視覺、自動(dòng)推理和搜索方法、智能機(jī)器人、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)等方面。在過去的幾十年里人工智能涌現(xiàn)出了大量的方法,大致可分為兩大類:第一類是基于Newell和Simon的物理符號(hào)系統(tǒng)假說的符號(hào)處理方法。這種方法大多采用從知識(shí)階段向下到符號(hào)和實(shí)施階段的自上而下的設(shè)計(jì)方法,第二類是采用自下而上設(shè)計(jì)的“字符號(hào)”方法。
2 人工智能的發(fā)展
全球?qū)θ斯ぶ悄艿难邪l(fā)經(jīng)歷了已經(jīng)有70年的發(fā)展,從上個(gè)世紀(jì)的50年代開始一直到今天,歷經(jīng)了兩次大起大落,但伴隨著深度學(xué)習(xí)的重燃、龐大的大數(shù)據(jù)支撐以及計(jì)算能力的不斷提升和成本的不斷下降這些因素的出現(xiàn),尤其是在摩爾定律、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算、新方法這些人工智能進(jìn)步的催化劑作用下,將迎來人工智能新的春天。
3 人工智能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上的應(yīng)用
3.1 在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中人工智能的應(yīng)用
在醫(yī)學(xué)診斷中人工智能的應(yīng)用會(huì)出現(xiàn)一些難題,例如知識(shí)獲取比較難、推理速度慢、自主學(xué)習(xí)以及自適應(yīng)變化能力弱。研究人腦連接發(fā)現(xiàn)了以人工神經(jīng)為特點(diǎn)可以解決在獲取知識(shí)中所出現(xiàn)的瓶頸和知識(shí)種類繁瑣問題,能夠提高對(duì)知識(shí)的推理能力,包括自主學(xué)習(xí),自組織等方面的能力,促進(jìn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)中的快速發(fā)展。
人工智能領(lǐng)域ANN,有不同于其他人工智能的方法,在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上,它只是AI分支中的一個(gè),只能通過邏輯符號(hào)來模擬人腦的思維方式,進(jìn)一步來實(shí)現(xiàn)人工智能,與之相比,不同的ANN是學(xué)習(xí)和訓(xùn)練為一體來達(dá)到智能的。ANN具有學(xué)習(xí)的能力及特殊方法,用戶不用編寫復(fù)雜的程序來解決所遇到的問題,只用提供有效的數(shù)據(jù)就可以完成。迄今為止,醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中對(duì)大部分的病理原因無法解釋,無法確定病理原因,加上各種疾病的表現(xiàn)種類復(fù)雜多變。在醫(yī)學(xué)的日常實(shí)踐中,疾病相應(yīng)的治療只能以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)來判斷。所以,ANN有著記憶,學(xué)習(xí)和歸納總結(jié)為一體的人工智能服務(wù),在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有很好的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)。
3.2 在中醫(yī)學(xué)中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
在中醫(yī)學(xué)中,所提出的“辨證論治”中的“證”具有模棚性、不確定性的特點(diǎn),主觀性比較強(qiáng),因此中醫(yī)的診斷方法和治療手段與醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)水平有很大聯(lián)系。數(shù)年來在實(shí)驗(yàn)研究,臨床觀察,文章整理,經(jīng)驗(yàn)總結(jié)上,都有著對(duì)“證”的研究思想的深入調(diào)查。一部分“辨證”的過程可以用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來替換使用。恰當(dāng)?shù)闹嗅t(yī)癥狀可以作為基本輸入和適當(dāng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)以往的學(xué)習(xí)“經(jīng)驗(yàn)”來進(jìn)行綜合分析,從而提出中醫(yī)診斷方法。
由神經(jīng)元結(jié)構(gòu)模型、網(wǎng)絡(luò)連接模型、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法等幾個(gè)要素組成了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。具有某些智能系統(tǒng)的功能。 按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來劃分,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有很多不同的種類,例如感知器、BP網(wǎng)絡(luò)、Hopfield網(wǎng)絡(luò)等,目前應(yīng)用最為廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是其中的BP網(wǎng)絡(luò)。這種前沿網(wǎng)絡(luò)非 BP網(wǎng)絡(luò)所屬,網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與權(quán)值能夠表達(dá)復(fù)雜的非線性 I/0映射關(guān)系。憑借 BP網(wǎng)絡(luò)優(yōu)良的自主學(xué)習(xí)功能,既可以通過誤差的反向傳播方法,對(duì)照已知樣本反復(fù)進(jìn)行訓(xùn)練,也可以調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值,直到網(wǎng)絡(luò)的 I/0關(guān)系在某一塊訓(xùn)練指標(biāo)下最接近樣本為止。
3.3 人工智能在臨床醫(yī)療診斷中的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)編寫的程序主要根據(jù)專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和方法來模擬醫(yī)生的醫(yī)學(xué)診斷,以及通常治療手段的思維過程來進(jìn)行。醫(yī)療專家系統(tǒng)是臨床醫(yī)療診斷中人工智能的很好體現(xiàn),不僅能夠處理較為復(fù)雜的醫(yī)學(xué)治療問題,還能當(dāng)做醫(yī)生診斷疾病的重要工具,更重要的是傳承了專家們的寶貴醫(yī)學(xué)治療經(jīng)驗(yàn)。
3.4 人工智能技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像診斷中的應(yīng)用
目前,在醫(yī)學(xué)影像中存在著的問題,比如:誤診率高、缺口大。這些問題需要通過人工智能的方法來解決。在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)領(lǐng)域人工智能的應(yīng)用包括主要的兩個(gè)方面,分別是:第一個(gè)方面為圖像識(shí)別,第二個(gè)方面為深度學(xué)習(xí),其中人工智能應(yīng)用最核心的部分實(shí)深度學(xué)習(xí)。這兩個(gè)部分都是基于醫(yī)學(xué)影像大數(shù)據(jù)所進(jìn)行的數(shù)據(jù)上的挖掘和應(yīng)用。這兩個(gè)方面所進(jìn)行的數(shù)據(jù)挖掘及其應(yīng)用都是依據(jù)醫(yī)學(xué)影像大數(shù)據(jù)來完成的。
Geoffrey Hinton教授是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的大師,2006年,他與其博士生在《Science》和相關(guān)的期刊上發(fā)表了論文,第一次提出了“深度信念網(wǎng)絡(luò)”的概念。2012年,由斯坦福大學(xué)Fei-Fei Li教授舉辦的ImageNet ILSVRC大規(guī)模圖像識(shí)別評(píng)測(cè)任務(wù)是由Hinton教授的研究團(tuán)隊(duì)參加的。這個(gè)任務(wù)包括了120萬張高分辨率圖片,1000個(gè)類比。Hinton教授團(tuán)隊(duì)使用了全新的黑科技多層卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),將圖像識(shí)別錯(cuò)誤率突破性地從26.2%降低到了15.3%。 這個(gè)革命性的技術(shù),讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)以迅速的速度進(jìn)入了醫(yī)療和工業(yè)的領(lǐng)域范圍,隨后這一技術(shù)被陸續(xù)出現(xiàn)的醫(yī)療影像公司使用。例如:國際知名的醫(yī)學(xué)影像公司Enlitic和國內(nèi)剛剛獲得有峰瑞資本600萬天使輪融資的DeepCare。都是不斷積累大量影像數(shù)據(jù)和診斷數(shù)據(jù),繼續(xù)對(duì)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深度的學(xué)習(xí)訓(xùn)練,從而有效的提高了醫(yī)生診斷的準(zhǔn)確率。
人工智能不僅能使患者的健康檢查快速進(jìn)行,包括X光、B超、核磁共振等。另外還能大量減少醫(yī)生的讀片時(shí)間,提升了醫(yī)生的工作效率,降低誤診率。
4 總結(jié)
人工智能軟件工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人類大腦,不僅能夠更快速的找到數(shù)據(jù)的模式和相似性,還能有效幫助醫(yī)生和科學(xué)家提取重要的信息。隨著人工智能的發(fā)展及其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的逐漸普及和應(yīng)用,兩者的互相融合在未來必定成為醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要方向。
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【關(guān)鍵詞】工業(yè)儀表;智能;發(fā)展現(xiàn)狀;趨勢(shì)
工業(yè)儀表智能化技術(shù)是集計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動(dòng)控制、電子、自動(dòng)化儀表等于一體的跨學(xué)科的專業(yè)技術(shù)。近年來,隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,智能儀表在工業(yè)領(lǐng)域大量普及,呈現(xiàn)出生命力極強(qiáng)的發(fā)展前景。
一、工業(yè)儀表智能化技術(shù)概述
工業(yè)儀表“智能化”主要是采用超大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù),使用嵌入式軟件將“人工智能”、“專家控制”等理論方法和技術(shù)運(yùn)用到儀表內(nèi)部操作中,以實(shí)現(xiàn)工業(yè)儀表自主完成某些測(cè)量任務(wù),甚至在相關(guān)程序的指導(dǎo)下實(shí)施某個(gè)預(yù)定控制動(dòng)作,能進(jìn)行較為復(fù)雜的計(jì)算和誤差修正的數(shù)據(jù)處理。整體來說,即使得工業(yè)儀表擁有自主適應(yīng)、自主學(xué)習(xí)、自主校正、自主協(xié)調(diào)、自主組織、自主修復(fù)等“擬人智能”的特性或功能。工業(yè)儀表智能化技術(shù)的應(yīng)用,不僅能完成輸入信號(hào)的非線性、壓力與溫度的補(bǔ)償、零點(diǎn)錯(cuò)誤、故障診斷、量程刻度標(biāo)尺的變化等基本職能,還能在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)過程的控制,不斷拓展擴(kuò)散控制系統(tǒng)的功能。這種以電子數(shù)字顯示形式出現(xiàn)的智能產(chǎn)品,提升儀表性能的同時(shí)還能通過網(wǎng)絡(luò)組成新型的過程來控制系統(tǒng),更有利于信息通信。智能儀表具有科學(xué)自動(dòng)的操作體系,是一個(gè)專用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通常情況下,硬件和軟件共同構(gòu)成智能化儀表,其中信號(hào)的輸入通道、微控制器、標(biāo)準(zhǔn)通信接口、人機(jī)交換通道等構(gòu)成智能化儀表典型的硬件部分。而軟件部分則主要包括接口管理程序、監(jiān)控程序及數(shù)據(jù)處理程序三大部分。
工業(yè)儀表智能化技術(shù)所具有的特點(diǎn)如下:首先,開發(fā)性強(qiáng),可靠性高。微處理器與智能儀表的有機(jī)結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)“硬件軟化”,使用軟件替代相關(guān)硬件來實(shí)現(xiàn)操作者想要的功能,需要對(duì)功能做出調(diào)整時(shí),僅僅對(duì)程序做出適當(dāng)改變便可。這就在一定程度上減少了元器件,降低了故障發(fā)生率,大大促進(jìn)了儀表可靠性的提升。其次,性能好,精度高。其運(yùn)算和邏輯判斷功能能夠有效的消除眾多因素引起的誤差,使得儀表的測(cè)量精度不斷提升。再次,具有友好的人機(jī)對(duì)話能力。通過鍵盤輸入命令能夠控制儀表的測(cè)量和處理功能。最后,具有可程控操作能力。GP -IB、RS232C、USB等通信接口的應(yīng)用,使儀表與計(jì)算機(jī)結(jié)合起來,進(jìn)而擁有可程控操作功能,便于完成更復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。
二、工業(yè)儀表智能化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
20實(shí)際90年代,儀表的智能化特征突出表現(xiàn)出來,主要是:儀表的設(shè)計(jì)方面受飛速發(fā)展的微電子技術(shù)影響而有所創(chuàng)新;在此階段問世的DSP芯片加強(qiáng)了儀表的數(shù)字信號(hào)處理功能;具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力的微型機(jī)的發(fā)展,更是便利了工業(yè)儀表的應(yīng)用。此外大力增強(qiáng)和普及的圖像處理功能、得到廣泛應(yīng)用的VXI總線等都彰顯出這一時(shí)期儀表的智能化特征。
近年來,儀表的智能化檢測(cè)控制功能得到全面的發(fā)展,國內(nèi)生產(chǎn)和研究出越來越多的智能化測(cè)量監(jiān)控儀表,比如,智能節(jié)流式流量計(jì),通過自動(dòng)進(jìn)行差壓補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)流量的節(jié)省;在程序控溫方面有較大成就的智能多段溫度控制儀;在數(shù)字 PID和其他各項(xiàng)復(fù)雜控制規(guī)律上進(jìn)行調(diào)節(jié)的智能式調(diào)節(jié)器;智能色譜儀能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種譜圖的分析和數(shù)據(jù)處理等。而在國際上更是有眾多智能測(cè)量?jī)x,比如產(chǎn)自美國HONEYWELL公司的DSTJ-3000 系列智能變送器、產(chǎn)自美國 RACA-DANA 公司的 9303 型超高電平表、產(chǎn)自美國 FLUKE 公司的超級(jí)多功能校準(zhǔn)器 5520A、產(chǎn)自美國 FOXBORO 公司的數(shù)字化自整定調(diào)節(jié)器等。上述智能儀表中,智能變送器能夠?qū)崿F(xiàn)差壓制狀態(tài)下的復(fù)合測(cè)量,自動(dòng)補(bǔ)償變送器本體的溫度、靜壓等,具有精準(zhǔn)度高的特點(diǎn)。9303 型超高電平表能夠使用微處理器減弱甚至消除電阻中電流流經(jīng)時(shí)產(chǎn)生的一定量的熱噪聲。而超級(jí)多功能校準(zhǔn)器 5520A更是在內(nèi)部應(yīng)用了三個(gè)微處理器,具有強(qiáng)大的穩(wěn)定性及較完善的線性度。最后數(shù)字化自整定調(diào)節(jié)器巧妙的將專家系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)用到設(shè)計(jì)中,使得調(diào)節(jié)器能夠像經(jīng)驗(yàn)豐富的控制工程師一樣隨著現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的變化自主整定調(diào)節(jié)器。
三、工業(yè)儀表智能化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
總的來說,與傳統(tǒng)儀表相比,工業(yè)儀表智能化技術(shù)推動(dòng)者現(xiàn)代儀表向新的方向發(fā)展,尤其是隨著計(jì)算機(jī)和智能機(jī)器的發(fā)展,進(jìn)一步推動(dòng)儀表呈現(xiàn)出虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、人工智能化發(fā)展趨勢(shì)。
(一)虛擬儀表
一般來說,測(cè)量?jī)x器的三大功能為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示,而在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示在一定程度上可以完全使用PC機(jī)上的軟件來替代,這也就是說,只要另外擁有相關(guān)數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備,就能通過這些設(shè)備與PC機(jī)進(jìn)行聯(lián)合,共同組成全新的測(cè)量?jī)x表。我們將這種基于PC機(jī)的測(cè)量?jī)x器統(tǒng)稱為虛擬儀器。并且在虛擬儀器的使用過程中,針對(duì)相同的硬件系統(tǒng),僅僅采取不同的軟件編程,就能享受到功能完全不一樣的測(cè)量?jī)x表,以更好的完成測(cè)量。由此可見,虛擬儀器的核心便是其中完整的軟件系統(tǒng),這便是另一個(gè)角度上將軟件視為儀器的現(xiàn)實(shí)依據(jù)。相對(duì)于傳統(tǒng)智能儀表中運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的滲透特征,虛擬儀表強(qiáng)調(diào)在通用計(jì)算機(jī)的同時(shí),采取措施更好的將儀器技術(shù)滲透到其中。軟件系統(tǒng)既身為虛擬儀器的核心,就需要它具有通用性、通俗性、可視性、可擴(kuò)展性及升級(jí)性,以滿足為用戶謀取利益的基本要求,這就決定了虛擬儀表與傳統(tǒng)智能儀表相比更為前瞻的應(yīng)用前景和市場(chǎng)。
(二)網(wǎng)絡(luò)化
現(xiàn)階段,隨著網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和快速進(jìn)步,工業(yè)控制和智能儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域越來越多的滲透著網(wǎng)絡(luò)技術(shù),這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自身含有的通訊功能能夠幫助智能儀表實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的構(gòu)建,并且能夠在一定程度上對(duì)新的、初設(shè)計(jì)完成的智能儀表系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)、系統(tǒng)維護(hù)及相關(guān)功能重置等方面的保障。比如,由LATTICE半導(dǎo)體公司提出的In System Programming(在系統(tǒng)編程技術(shù),簡(jiǎn)稱ISP),作為一種對(duì)軟件進(jìn)行修正、組態(tài)或者重組的最新技術(shù),它能夠使人們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、售后等每個(gè)階段都能組態(tài)或重組產(chǎn)品的器件、電板路甚至整個(gè)電子系統(tǒng)的邏輯和功能。相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)中存在的一些限制和連接弊病,ISP運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)予以消除,以更好的進(jìn)行在板設(shè)計(jì)、制造和編程。此外,編程ISP不必像傳統(tǒng)儀表一樣需要專門的編程器及復(fù)雜的流程,這是因?yàn)镮SP器件完全可以通過印刷電路板(PCB)進(jìn)行處理,也可以通過PC機(jī)、 INTERNET 遠(yuǎn)程網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)處理器等進(jìn)行編制。
(三)人工智能化
作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)全新的領(lǐng)域,人工智能旨在使用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)某些人類所具有的獨(dú)特的智能進(jìn)行模擬,就目前來說,人工智能主要涉及醫(yī)療診斷、機(jī)器人、專家系統(tǒng)、推理證明等領(lǐng)域,并隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,逐漸向智能儀表研究和應(yīng)用中滲透。智能儀表逐漸趨向人工智能化,其進(jìn)一步發(fā)展將會(huì)或多或少的帶有一定的人工智能,就是說人工智能使得儀表在視覺、聽覺、思維等方面擁有一定的能力,進(jìn)而替代人的一部分腦力工作。在這種情況下,即使沒人進(jìn)行干預(yù),智能儀器也能自發(fā)自主的完成檢測(cè)或控制功能。更為重要的是,在現(xiàn)代儀表中滲透人工智能,能夠使人們?cè)诿鎸?duì)傳統(tǒng)方法解決不了的難題時(shí),有新的思路和方法。
四、結(jié)語
伴隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及測(cè)量控制技術(shù)等的不斷發(fā)展和彼此滲透,工業(yè)儀表智能化技術(shù)得到大量普及和發(fā)展,使得智能儀表極大的擴(kuò)充了傳統(tǒng)儀表的應(yīng)用范圍,表現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景??梢灶A(yù)見,不久的將來,社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域都將迅速普及各種功能的智能儀表。
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作者簡(jiǎn)介:
四大顛覆性技術(shù)
從目前的趨勢(shì)看,未來10年典型的顛覆性技術(shù)主要來自四大方面:人工智能、新材料、基因工程和分享經(jīng)濟(jì)。之所以稱之為顛覆性技術(shù),是因?yàn)楝F(xiàn)在的生活方式和理念都有可能將被這些技術(shù)極大地改變甚至顛覆。
人工智能。由人工智能技術(shù)衍生的機(jī)器人、自動(dòng)駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)等將致力于智能化提升人類生產(chǎn)生活效率,將人從繁重或簡(jiǎn)單重復(fù)的體力勞動(dòng)中解放出來,尋求更高層次的需求。
――機(jī)器人技術(shù):主要包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和家庭機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人造就了“黑燈工廠”,即不需開燈的全機(jī)器人工廠;農(nóng)業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高度機(jī)械自動(dòng)化;醫(yī)學(xué)上,達(dá)芬奇機(jī)器人已經(jīng)能幫助醫(yī)生完成更高質(zhì)量、低創(chuàng)傷的手術(shù),且能進(jìn)行遠(yuǎn)程操作;家庭生活中,多款家庭機(jī)器人已經(jīng)出現(xiàn),比如日本的Pepper機(jī)器人,能夠幫助看家、與你聊天、陪小孩學(xué)習(xí)等。
――自動(dòng)駕駛技術(shù):自動(dòng)駕駛采用了人工智能、計(jì)算機(jī)視覺、激光雷達(dá)、機(jī)器對(duì)機(jī)器通信等高精尖技術(shù),并已實(shí)現(xiàn)部分商業(yè)化應(yīng)用。麥肯錫估計(jì),自動(dòng)駕駛技術(shù)到2025年的經(jīng)濟(jì)規(guī)模將達(dá)到萬億美元,降低交通事故每年將挽救3萬-15萬個(gè)生命,大幅降低汽車的廢氣排放達(dá)90%。自動(dòng)駕駛將幫助社會(huì)實(shí)現(xiàn)更少的汽車、更高的效率、更清潔的環(huán)境。
――虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù):虛擬現(xiàn)實(shí)利用圖像識(shí)別和處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、360度攝像等技術(shù)旨在實(shí)現(xiàn)一種新的人與虛擬世界互動(dòng)的方式,可能成為計(jì)算機(jī)、手機(jī)之后下一個(gè)萬億級(jí)別的平臺(tái)。
新材料和儲(chǔ)能技術(shù)。由新材料技術(shù)衍生的太陽能和風(fēng)能發(fā)電、儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展將改變世界能源格局,減少人類對(duì)化石能源的依賴,大幅改善環(huán)境質(zhì)量。
――太陽能:隨著晶硅制造成本在過去10年大幅降低90%,太陽能的發(fā)電成本相比于火力發(fā)電等傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)有一定的競(jìng)爭(zhēng)力,未來在成本進(jìn)一步降低后有望取代火力發(fā)電成為主流發(fā)電模式。
――電池儲(chǔ)能技術(shù):太陽能、風(fēng)能,電動(dòng)車等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一直受制于儲(chǔ)能的瓶頸。目前新的技術(shù)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn),氧化鋁電池、鋰氧電池、燃料電池等都可以實(shí)現(xiàn)電池效率的大幅提升,下一步的目標(biāo)是降低成本,實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。電池成本如果大幅下降,電動(dòng)車行業(yè)直接受益,太陽能和風(fēng)能發(fā)電的間歇性問題也將獲得解決,清潔能源將可以提供持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)。
基因工程。由基因工程衍生的基因檢測(cè)、基因修復(fù)、基因擦除等技術(shù)使得免疫治療、精準(zhǔn)化治療人類疾病和器官再造變得可能,從而大幅延長(zhǎng)人類的健康壽命。
分享經(jīng)濟(jì)。由分享經(jīng)濟(jì)衍生的住房、汽車等個(gè)人物品分享將大幅降低人類對(duì)土地、房產(chǎn)、汽車的需求,提升資源利用效率。分享經(jīng)濟(jì)是互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物,陌生人之間“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的信息低成本共享已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。信息的共享可以讓資源獲得更有效利用。房屋、汽車、禮物等多種私有物品未來都會(huì)以共享模式存在,物品的固定持有成本將大幅下降,讓更多的人能夠享用這些資源。
簡(jiǎn)言之,新技術(shù)將大規(guī)模提升生產(chǎn)力,提高資源利用效率,將人從繁重的勞動(dòng)中解放,讓人類有更長(zhǎng)的壽命、更多的自由時(shí)間追求創(chuàng)造性、追求快樂、追求自我實(shí)現(xiàn)。
顛覆性技術(shù)帶來的重大影響
當(dāng)顛覆性技術(shù)到來,我們都在憧憬技術(shù)帶來的便捷,可隨之而來的對(duì)生活、對(duì)社會(huì)的巨大影響還沒有被廣泛認(rèn)知。我們需要也必須看清將要發(fā)生的變化,盡早做出戰(zhàn)略調(diào)整。
――多個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)或遭遇顛覆。歷史上,技術(shù)進(jìn)步帶來的行業(yè)顛覆比比皆是:汽車在美國普及僅用13年,徹底讓馬車變成了娛樂項(xiàng)目,數(shù)碼相機(jī)10年時(shí)間就將膠片相機(jī)送進(jìn)博物館,有線電話取代了電報(bào),智能手機(jī)取代固定電話等。未來只會(huì)有更多顛覆技術(shù)出現(xiàn),不做改變的傳統(tǒng)行業(yè)必然受到?jīng)_擊甚至是被顛覆。
例如電動(dòng)車行業(yè),電動(dòng)車的硬件制造很簡(jiǎn)單,整車能動(dòng)部件只有18個(gè),而一般汽車的能動(dòng)部件超過2000個(gè),當(dāng)電動(dòng)車進(jìn)一步普及,不僅是汽車制造和銷售企業(yè)受到?jīng)_擊,配套的零部件生產(chǎn)行業(yè)也將逐漸凋零。此外,F(xiàn)acebook推行的太陽能無人機(jī)、谷歌正在實(shí)驗(yàn)的平流層熱氣球和低軌道通信衛(wèi)星等將把互聯(lián)網(wǎng)信號(hào)帶到世界各地。未來,電信服務(wù)、通信塔公司和有線電視等行業(yè)勢(shì)必將被“天空飄來的Wifi信號(hào)”部分取代甚至徹底顛覆,傳統(tǒng)通信行業(yè)已經(jīng)失去了短信業(yè)務(wù),正逐漸失去聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),未來甚至失去通話業(yè)務(wù)。
其他可能被顛覆的行業(yè):虛擬現(xiàn)實(shí)沖擊傳統(tǒng)娛樂業(yè),因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)能比傳統(tǒng)娛樂(如電影,電視,賭場(chǎng))帶來更多的娛樂刺激;分享經(jīng)濟(jì)將沖擊酒店業(yè)以及房屋建筑業(yè);大數(shù)據(jù)分析將代替一般的咨詢、商業(yè)分析和廣告業(yè);基因工程個(gè)性化制藥代替?zhèn)鹘y(tǒng)制藥業(yè)等。
關(guān)鍵詞:人工智能 工業(yè)機(jī)器人 產(chǎn)業(yè)升級(jí) 政策支持 產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)
中圖分類號(hào):F426.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2015)07(b)-0059-02
工業(yè)機(jī)器人是人工智能產(chǎn)業(yè)的細(xì)分領(lǐng)域之一。工業(yè)機(jī)器人綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械電子工程、信息傳感與控制等高新技術(shù)。近年來,我國制造業(yè)使用機(jī)器人及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域得到了前所未有的關(guān)注,這是由于3個(gè)方面原因:其一是由于我國低成本人口紅利消失而造成的人力成本上升;其二是我國科技水平及制造業(yè)的發(fā)展,具備了使用工業(yè)機(jī)器人的條件;其三是工業(yè)機(jī)器人體現(xiàn)著國家高科技水平。
1 工業(yè)機(jī)器人方興未艾,產(chǎn)業(yè)爆發(fā)正當(dāng)時(shí)
進(jìn)入21世紀(jì),為了滿足制造業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的客觀要求,能夠以較低成本制造出品質(zhì)過硬的精益工業(yè)品已經(jīng)得到廣大制造業(yè)企業(yè)的共識(shí);同時(shí)隨著我國人口紅利的逐漸消失,勞動(dòng)力成本提升,工業(yè)機(jī)器人在不少領(lǐng)域已經(jīng)形成了替代人工操作的大趨勢(shì),工業(yè)機(jī)器人在我國制造業(yè)的應(yīng)用數(shù)量得以迅速提升,未來機(jī)器人在我國其他行業(yè)的用途也將越來越廣。
工業(yè)機(jī)器人在國內(nèi)的應(yīng)用以汽車制造及電子電器居多,其中汽車制造是工業(yè)機(jī)器人的最大應(yīng)用領(lǐng)域,應(yīng)用比例達(dá)38%,電子工業(yè)達(dá)18.1%,此外還有橡膠塑料、軍工、航空制造、醫(yī)藥設(shè)備等。北京、上海、廣東、江蘇等地是我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集中地,擁有的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量達(dá)全國市場(chǎng)的50%。隨著科技的進(jìn)步,機(jī)器人逐步在軍事訓(xùn)練、醫(yī)療手術(shù)、危險(xiǎn)作業(yè)、生活服務(wù)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。
2 產(chǎn)業(yè)升級(jí)箭在弦上,兩化融合首當(dāng)其沖
產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)是當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重中之重,而其中以制造業(yè)為主要內(nèi)容的工業(yè)化和信息化深度融合,促進(jìn)制造業(yè)由機(jī)械化向智能自動(dòng)化轉(zhuǎn)變則是未來發(fā)展的主方向。過去20年,中國經(jīng)濟(jì)處在高速發(fā)展階段,第二產(chǎn)業(yè)則是拉動(dòng)GDP增長(zhǎng)的重點(diǎn),然而隨著GDP增速出現(xiàn)回落,中國經(jīng)濟(jì)整體已不處于高速發(fā)展階段,轉(zhuǎn)而進(jìn)入了“供給側(cè)改革”的結(jié)構(gòu)調(diào)整期,我國制造業(yè)正從勞動(dòng)密集型向科技密集型轉(zhuǎn)變,推進(jìn)工業(yè)自動(dòng)智能化儼然成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要任務(wù)。作為制造業(yè)中不可替代的重要裝備,工業(yè)機(jī)器人成為了理想選擇,其能夠提高生產(chǎn)率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、穩(wěn)定生產(chǎn)節(jié)拍。
3 政策推進(jìn)力度強(qiáng)勁,未來發(fā)展前景可期
近些年來,國家不斷出臺(tái)激勵(lì)政策支持高端裝備制造業(yè)良性發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人作為智能制造裝備得到了國家政策的強(qiáng)力支持。
工信部2015年3月《2015年原材料工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展工作要點(diǎn)》提出,在機(jī)器人方面,將擴(kuò)大關(guān)鍵崗位機(jī)器人應(yīng)用,在危害健康和危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境、重復(fù)繁重勞動(dòng)等崗位推廣專業(yè)機(jī)器人。同年5月,隨著“中國制造2025規(guī)劃”的出臺(tái),明確指出在我國勞動(dòng)力成本日益增加,傳統(tǒng)制造業(yè)優(yōu)勢(shì)喪失的不利條件下,工業(yè)機(jī)器人是我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要保障。2016年3月工信部、發(fā)改委、財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)了《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016―2020年)》,提出發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的主要任務(wù),引導(dǎo)我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展。《規(guī)劃》提出了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展5年總體目標(biāo),要求形成較完善的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系,增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新能力和國際競(jìng)爭(zhēng)力,關(guān)鍵零部件研發(fā)取得重大突破,產(chǎn)品性能和質(zhì)量達(dá)到國際水平,基本滿足國內(nèi)市場(chǎng)需求。
4 國內(nèi)增長(zhǎng)空間打開,彎道超車重質(zhì)保量
2013年是我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展元年,這一年國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人銷量為3.69萬臺(tái),同比增長(zhǎng)36%,購買量占全球工業(yè)機(jī)器人銷量的20%,這使得我國成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場(chǎng),2014年同比增長(zhǎng)54%以上,繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。目前全球制造業(yè)工業(yè)機(jī)器人密度為62,而中國工業(yè)機(jī)器人密度僅為21,遠(yuǎn)低于美日德等發(fā)達(dá)國家,在中國制造2025整體規(guī)劃下,未來我國工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)還有很大的增長(zhǎng)空間。
盡管在市場(chǎng)與產(chǎn)業(yè)規(guī)模上,我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展均呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),但我國工業(yè)機(jī)器人的核心技術(shù)仍依賴外國企業(yè)的尷尬現(xiàn)狀不容忽視,尤其在減速機(jī)、伺服電機(jī)等核心零部件上,短期內(nèi)我國機(jī)器人企業(yè)仍將受制于人,大多依賴進(jìn)口且成本高,造成了產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力弱,無法與國外機(jī)器人廠商競(jìng)爭(zhēng),這需要引起國家和相關(guān)各方的高度重視。
上游核心零部件的突破需要時(shí)間和精力來完成技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累,但對(duì)國內(nèi)機(jī)器人廠商來說,下游應(yīng)用環(huán)節(jié)商機(jī)則同樣巨大,中小企業(yè)難以接受國外廠商提供的昂貴應(yīng)用解決方案,我國機(jī)器人廠商可以借“技術(shù)紅利”的低成本優(yōu)勢(shì),為中小企業(yè)大量非自動(dòng)化生產(chǎn)線的改造升級(jí)提供定制化服務(wù),針對(duì)具體行業(yè)的應(yīng)用需求設(shè)計(jì)合理的解決方案,緩解并根除企業(yè)生產(chǎn)過程中的弊端,從而打破工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)受制于人的尷尬局面。
5 結(jié)語
工業(yè)機(jī)器人在提高產(chǎn)品質(zhì)量、加快產(chǎn)品更新、提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)生產(chǎn)制造柔性化、增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力等諸多方面具有舉足輕重的地位。盡管目前發(fā)展相對(duì)成熟的只有工業(yè)機(jī)器人,但從全球機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)看,服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、教育機(jī)器人等市場(chǎng)潛力依舊巨大,機(jī)器人未來會(huì)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)療、服務(wù)、教育等各行各業(yè)被廣泛應(yīng)用,通過發(fā)展機(jī)器人等高新科技產(chǎn)業(yè),可以有效提升國家的綜合競(jìng)爭(zhēng)力,為提高國家在機(jī)器人等全球人工智能產(chǎn)業(yè)中的話語權(quán)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞 機(jī)電安全技術(shù) 現(xiàn)狀發(fā)展探討
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透,工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程一體化發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入以“機(jī)電安全技術(shù) ”為特征的發(fā)展階段。
一、概述
機(jī)電安全技術(shù)是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機(jī)電安全技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機(jī)電安全技術(shù)是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)及電力電子技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值, 并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個(gè)機(jī)電安全技術(shù)系統(tǒng)或機(jī)電安全技術(shù)產(chǎn)品。
二、機(jī)電安全技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電安全技術(shù)的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段:(1)20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期,人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。 (2)20世紀(jì)70—80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期,計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電安全技術(shù)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn);機(jī)電安全技術(shù)技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;各國均開始對(duì)機(jī)電安全技術(shù)技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。(3)20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電安全技術(shù)技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電安全技術(shù)進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電安全技術(shù),微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電安全技術(shù)中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電安全技術(shù)和微機(jī)電安全技術(shù)等新分支;另一方面,對(duì)機(jī)電安全技術(shù)系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法都進(jìn)行了深入研究。
三、機(jī)電安全技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
(一)發(fā)展的智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電安全技術(shù)技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電安全技術(shù)的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然,使機(jī)電安全技術(shù)產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。
(二)發(fā)展的模塊化
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電安全技術(shù)產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電安全技術(shù)產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元,具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的,還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突,近期很難制定出國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。
(三)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電安全技術(shù)新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨(dú)到、質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電安全技術(shù)產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì),利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system,CIAS),能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此,機(jī)電安全技術(shù)產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
(四)發(fā)展的微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電安全技術(shù)向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電安全技術(shù)產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電安全技術(shù)產(chǎn)品體積小,耗能少,運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。
(五)發(fā)展的環(huán)?;?/p>
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電安全技術(shù)產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電安全技術(shù)產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。
(六)發(fā)展的系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)。一般除RS232外,還有RS485等智能化通信接口。其高層境界就是人機(jī)安全技術(shù)和模仿生物機(jī)理,研制出各種機(jī)電安全技術(shù)產(chǎn)品來。
總之,機(jī)電安全技術(shù)的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的成果,是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來越明顯,機(jī)電安全技術(shù)技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越好。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:“互聯(lián)網(wǎng)+”;應(yīng)用型人才;過程化考核;立體化考核;應(yīng)用能力
1概述
作為信息共享和交流溝通的平臺(tái),“互聯(lián)網(wǎng)+”推動(dòng)各行各業(yè)的快速發(fā)展,在當(dāng)今時(shí)代中起著越來越重要的作用。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的來臨,教育事業(yè)的發(fā)展也發(fā)生著翻天覆地的變化,教學(xué)的形式、教學(xué)的內(nèi)容、教與學(xué)之間的相互融合等都得到深入的發(fā)展。應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)是學(xué)生既能掌握計(jì)算機(jī)學(xué)科的基本理論,又具有較強(qiáng)的系統(tǒng)開發(fā)與維護(hù)、軟件開發(fā)與測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與管理以及數(shù)據(jù)庫開發(fā)與應(yīng)用等能力,能夠從事計(jì)算機(jī)科學(xué)以及各個(gè)領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的工作。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論是計(jì)算機(jī)學(xué)科相關(guān)專業(yè)的一個(gè)入門課程,對(duì)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)起到承上啟下的作用,引領(lǐng)學(xué)生步入計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和研究。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,計(jì)算機(jī)方面新的技術(shù)、新的應(yīng)用也在不斷涌現(xiàn),應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的教學(xué)也應(yīng)順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展做出相應(yīng)的調(diào)整。因此,計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的教學(xué)在“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺(tái)的助推下,通過科學(xué)規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容、采用多種教學(xué)模式和教學(xué)手段,使得學(xué)生能夠在全面了解學(xué)科知識(shí)的前提下,加強(qiáng)動(dòng)手能力培養(yǎng),提升專業(yè)素養(yǎng)。
2豐富教學(xué)內(nèi)容,跟蹤學(xué)科最新發(fā)展、突出應(yīng)用型人才培養(yǎng)特點(diǎn)
計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的教學(xué)內(nèi)容在保持全面介紹計(jì)算機(jī)學(xué)科基本知識(shí)的基礎(chǔ)上,結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺(tái)上計(jì)算機(jī)各種新技術(shù)、新應(yīng)用,并且根據(jù)應(yīng)用型人才的特點(diǎn)適當(dāng)拓展以下教學(xué)內(nèi)容。2.1云計(jì)算云計(jì)算通過虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源的按需分配,提高了資源利用率,增強(qiáng)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的服務(wù)功能,方便了用戶的使用。云計(jì)算還可以通過多種方法對(duì)計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行分配,比如通過拍賣的方法分配資源,云資源的擁有者可以通過不同的拍賣機(jī)制實(shí)現(xiàn)資源的合理分配。此外,不同企業(yè)和組織構(gòu)建的云可以組成聯(lián)邦云,通過聯(lián)邦云實(shí)現(xiàn)資源的協(xié)同利用。這部分內(nèi)容主要向?qū)W生講解云計(jì)算的實(shí)現(xiàn)思想、系統(tǒng)架構(gòu)、主要的云計(jì)算系統(tǒng)以及云計(jì)算的最新應(yīng)用等[1],引導(dǎo)學(xué)生建立合理、高效、協(xié)同使用計(jì)算機(jī)資源的思想,了解計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展和應(yīng)用。2.2大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)是通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享,對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以獲得潛在的有價(jià)值信息,對(duì)大數(shù)據(jù)的合理使用還可以提高生產(chǎn)效率。比如,醫(yī)療大數(shù)據(jù)可以通過不同醫(yī)院診治某種疾病的分析,得到診治這種疾病的有效方法,提高診療效果;通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng),還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診療。對(duì)交通大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可以針對(duì)不同的交通情況合理設(shè)置交通管理方法以及提高公共交通安全等。大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用,推動(dòng)了各個(gè)領(lǐng)域的快速發(fā)展[2]。因此,通過大數(shù)據(jù)的基本原理、主要應(yīng)用的講解,可以進(jìn)一步開闊學(xué)生的視野,使得學(xué)生認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)學(xué)科與其他學(xué)科進(jìn)行交叉研究能夠進(jìn)一步促進(jìn)計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展、提升計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力。2.3人工智能及其最新發(fā)展人工智能是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)分支,通過研究人類感知、思維與推理能力特點(diǎn),構(gòu)造出模擬人類智能的機(jī)器和系統(tǒng)推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展。人工智能綜合計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息論、神經(jīng)科學(xué)等學(xué)科知識(shí),其中計(jì)算機(jī)技術(shù)在人工智能中起到了重要作用。人工智能的發(fā)展異常迅速,從簡(jiǎn)單的智能家電向應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)方面發(fā)展[3],虛擬現(xiàn)實(shí)更是成為當(dāng)下最為熱門的高新技術(shù)之一。人工智能改變了人們的生活方式,機(jī)器設(shè)備的越來越智能化使得人們可以從各種艱苦和繁重的勞動(dòng)中解脫出來,智能機(jī)器人也可以彌補(bǔ)人工勞動(dòng)力的不足,智能機(jī)器人逐步升級(jí)到通過情緒感知與人類進(jìn)行心靈的溝通和交流。通過人工智能的學(xué)習(xí),使得學(xué)生對(duì)本專業(yè)的發(fā)展前景有一個(gè)很好的展望和期待。2.4計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能計(jì)算機(jī)學(xué)科的大學(xué)新生和其他專業(yè)大學(xué)新生知識(shí)背景相同,在進(jìn)入大學(xué)之前只有部分學(xué)生學(xué)習(xí)過簡(jiǎn)單的辦公軟件和程序設(shè)計(jì)語言,很多學(xué)生對(duì)辦公系統(tǒng)軟件和程序設(shè)計(jì)軟件了解不多。辦公軟件是計(jì)算機(jī)學(xué)科學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)必備工具,要求學(xué)生能夠深入理解和熟練運(yùn)用。而程序設(shè)計(jì)語言是計(jì)算機(jī)學(xué)科學(xué)生將來主要的開發(fā)工具,在學(xué)科入門階段的學(xué)習(xí)中要求學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)語言的相關(guān)知識(shí),并能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì),加深對(duì)本學(xué)科的理解。因此,在授課過程中可以采用課內(nèi)引領(lǐng)和課外指導(dǎo)多種形式對(duì)上述計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能方面的知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí),使得學(xué)生能夠?qū)Υ瞬糠种R(shí)很好地掌握和運(yùn)用。
3教學(xué)模式和教學(xué)手段多樣化
“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下,教育資源得到了最大程度的共享,教學(xué)模式和手段得到了不斷創(chuàng)新。根據(jù)當(dāng)前教育的時(shí)代特點(diǎn),應(yīng)用型本科計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的教學(xué)要在教學(xué)模式和教學(xué)手段上不斷創(chuàng)新,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,主要包括以下方面。3.1課堂教學(xué)與課外實(shí)踐相結(jié)合應(yīng)用型人才要求具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力,因此在計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的教學(xué)中加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。比如,學(xué)生在課內(nèi)學(xué)習(xí)了操作系統(tǒng)的知識(shí)后,在課外指導(dǎo)學(xué)生對(duì)具體的操作系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)踐。這樣通過學(xué)生課外自學(xué)、教師輔導(dǎo)等多種措施,提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,加深對(duì)課內(nèi)理論知識(shí)的理解。3.2知識(shí)學(xué)習(xí)與探索相結(jié)合通過引導(dǎo),組織學(xué)生參加到教師相關(guān)的大學(xué)生創(chuàng)新小組、競(jìng)賽小組以及科研開發(fā)小組中去,鼓勵(lì)學(xué)生參加計(jì)算機(jī)學(xué)科前沿講座。通過這些活動(dòng),可以進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考、勇于探索的精神,使得學(xué)生能夠更為深入地了解本學(xué)科的知識(shí)體系和發(fā)展方向,提高動(dòng)手能力。這些活動(dòng)的組織和實(shí)施可以充分利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),使得活動(dòng)的參與方便和快捷。3.3教師教學(xué)與企業(yè)專家相結(jié)合對(duì)教學(xué)任務(wù)進(jìn)行模塊化教學(xué),理論部分內(nèi)容學(xué)校教師授課為主,實(shí)際應(yīng)用相關(guān)部分聘請(qǐng)企業(yè)專家進(jìn)行授課。在校教師具有扎實(shí)的專業(yè)理論,而企業(yè)專家具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),從專業(yè)入門課程開啟校企聯(lián)合的人才培養(yǎng)模式[4],真正做到理論知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐傳授相結(jié)合,提升教學(xué)效果。3.4課堂教學(xué)與互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)相結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)可以作為學(xué)生的第二課堂。首先,教師可以將計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程學(xué)習(xí)相關(guān)資料放到網(wǎng)絡(luò)上供學(xué)生下載學(xué)習(xí),比如上課的課件、視頻以及探討題目等;其次,學(xué)生可以通過微課、慕課等形式進(jìn)行學(xué)習(xí)[5,6];再次,師生可以通過網(wǎng)絡(luò)和學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通和交流,做到及時(shí)解疑釋惑。
4考核過程化和立體化,促進(jìn)學(xué)生的深入理解和運(yùn)用
“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下,加強(qiáng)過程考核,在教學(xué)過程中考核學(xué)生的實(shí)際分析問題、解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生深入研究、堅(jiān)忍不拔的精神。傳統(tǒng)考核手段是期末考試,屬于一卷定終身的考核方式。對(duì)于計(jì)算機(jī)導(dǎo)論來說,試卷的題目往往趨于知識(shí)淺層次的考核,對(duì)于學(xué)生知識(shí)的運(yùn)用能力考核不夠,特別是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程缺乏考核,部分學(xué)生期末通過課本知識(shí)的死記硬背也能取得好成績(jī)。在教學(xué)過程中進(jìn)行考核,可以督促學(xué)生及時(shí)掌握授課內(nèi)容、并且達(dá)到熟練運(yùn)用。過程考核中,既要進(jìn)行理論知識(shí)考核又要進(jìn)行實(shí)際動(dòng)手能力考核,體現(xiàn)出應(yīng)用型人才的培養(yǎng)特點(diǎn)。在過程考核中可以將授課內(nèi)容設(shè)置為不同的知識(shí)單元,每個(gè)知識(shí)單元結(jié)束后進(jìn)行相應(yīng)的考核,每次單元考核成績(jī)納入總評(píng)成績(jī),期末進(jìn)行綜合考試。此外,課外學(xué)習(xí)小組的學(xué)習(xí)情況也納入考核范圍,使得學(xué)生在課外學(xué)習(xí)中真正投入精力,取得收獲。鼓勵(lì)學(xué)生考取行業(yè)內(nèi)國際知名企業(yè)相關(guān)應(yīng)用能力證書,獲得證書也可以得到相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。通過上述措施,既對(duì)課內(nèi)學(xué)習(xí)進(jìn)行了考核又對(duì)課外學(xué)習(xí)進(jìn)行了考核,既對(duì)理論學(xué)習(xí)進(jìn)行了考核又對(duì)知識(shí)的運(yùn)用進(jìn)行了考核,實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)考核的立體化。
5結(jié)論
“互聯(lián)網(wǎng)+”不僅僅提供了一個(gè)信息交流的平臺(tái),更重要的是改變了傳統(tǒng)的思想觀念和行為方式?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”時(shí)代,應(yīng)用型本科計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程教學(xué)一方面將計(jì)算機(jī)學(xué)科相關(guān)的最新技術(shù)和應(yīng)用融入到課程教學(xué),開闊學(xué)生的視野;另一方面改變傳統(tǒng)的教與學(xué)的方式和方法,采用多種教學(xué)模式、多種教學(xué)手段提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和知識(shí)應(yīng)用能力,引領(lǐng)學(xué)生步入計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識(shí)殿堂。
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關(guān)鍵詞:機(jī)電:技術(shù);人才;研究
教育作為知識(shí)、智力、技術(shù)、的主要產(chǎn)業(yè),在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌的重要時(shí)期要得到蓬勃發(fā)展,也必須轉(zhuǎn)變觀念、建立有效機(jī)制、迎接挑戰(zhàn)?,F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透,工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)及電力電子技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值,并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此,“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機(jī)械,其主要功能依然是代替和放大的體系。但是。發(fā)展到機(jī)電一體化后。其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外,還被賦予許多新的功能,如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制、自動(dòng)診斷與保護(hù)等。也就是說,機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸,智能化特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
一、機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段
(一)20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期,人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時(shí),研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
(二)20世紀(jì)70-80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期。計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是:mechatronics-詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn);機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展:各國均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。
(三)20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支:另一方面,對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí),人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組,并將該技術(shù)列入“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,取得了一定成果。但與日本等先進(jìn)國家相比,仍有相當(dāng)差距。
二、發(fā)展機(jī)電一體化
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面:
1.智能化:是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然,使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。
2.模塊化:模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元,具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的,還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突,近期很難制定出國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè),還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),模塊化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3.網(wǎng)絡(luò)化:20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常 生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨(dú)到、質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì),利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system,CIAS),能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4.微型化:微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小,耗能少,運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
5.環(huán)?;汗I(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化 ,進(jìn)程, 智能化, 發(fā)展
Abstract: along with the development of information technology, mechanical and electrical integration technology development is rapid, "mechanical and electrical integration" is to take machinery, electronics and information technology to organic union, in order to realize the industrial production and process optimization of the whole a high and new technology. Mechanical and electrical integration is refers to the Lord in the equipment institutions function, power function, the information processing functions and control function introduce electronic technology, mechanical and electronic device design and software combined form the floorboard of the system. Mechanical and electrical integration is the modern inevitable outcome of the development of science and technology, this paper introduces the basic characteristics of the electromechanical integration technology, this paper analyzes the development trend of the electromechanical integration technology.
Keywords: electromechanical integration, process, intelligent, development
中圖分類號(hào): TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
“機(jī)電一體化”在國外被稱為Mechatronics,意為機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。它是在以微型計(jì)算機(jī)、機(jī)械電子技術(shù)深度結(jié)合的基礎(chǔ)上,綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù),從系統(tǒng)理論出發(fā),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo),對(duì)各組成要素間的信息處理、接口耦合、運(yùn)動(dòng)傳遞和能量變換進(jìn)行研究,使整個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合與綜合集成,并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下,形成物質(zhì)和能量的有規(guī)則運(yùn)動(dòng),在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等方面實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價(jià)值的系統(tǒng)工程技術(shù)。
一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
(一)、機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ),機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng),利用其它高、新技術(shù)來更新概念,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能
上的變更,滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過程中,經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù),同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等,形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。
(二)、其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
(三)、系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù),從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā),將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元,接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面,它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。
(四)、傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng),系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。現(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn),它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。
(五)、自動(dòng)控制技術(shù)其范圍很廣,在控制理論指導(dǎo)下,進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適
應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。
二、機(jī)電一體化的技術(shù)基本特征
機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo),合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值,并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。機(jī)電一體化是一個(gè)綜合的概念,涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩方面內(nèi)容。前者是指包括技術(shù)基礎(chǔ)、技術(shù)原理在內(nèi)的、使機(jī)電一體化產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。后者是指采用機(jī)
電一體化技術(shù),在機(jī)械產(chǎn)品基礎(chǔ)上創(chuàng)造出來的新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品?!皺C(jī)電一體化”已成為當(dāng)今世界工業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì),也帶動(dòng)了傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)的一場(chǎng)新的革命。機(jī)械工業(yè)要爭(zhēng)生存,求發(fā)展,必須走機(jī)電一體化之路。學(xué)科隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展, 還將被賦予新的內(nèi)容。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展進(jìn)程
(一)、我國的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于1965 年,經(jīng)過30多年的發(fā)展,現(xiàn)已初步形成了包括設(shè)計(jì)、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。微電子技術(shù)是現(xiàn)代電子信息技術(shù)的直接基礎(chǔ),如微機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床己不再是傳統(tǒng)的機(jī)床;又如汽車的電子化導(dǎo)致汽車工業(yè)的革命,目前先進(jìn)的現(xiàn)代化汽車,其電子裝備已占其總成本的70% 。進(jìn)入信息化社會(huì),集成電路成為武器的一個(gè)組成單元,電子戰(zhàn)、智能武器應(yīng)運(yùn)而生。雷達(dá)的精確定位和導(dǎo)航,戰(zhàn)略導(dǎo)彈的減重增程,戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的精確制導(dǎo),巡航導(dǎo)彈的圖形識(shí)別與匹配,以及各類衛(wèi)星的有效載荷和壽命的提高等等,其核心技術(shù)都是微電子技術(shù)。
(二)、以激光技術(shù)為首的光電子技術(shù)是未來信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),它集中了固體物理、波導(dǎo)光學(xué)、材料科學(xué)、微細(xì)加工和半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的科研成就,成為電子技術(shù)與光子技術(shù)自然結(jié)合與擴(kuò)展、具有強(qiáng)烈應(yīng)用背景的新興交叉學(xué)科,對(duì)于國家經(jīng)濟(jì)、科技和國防都具有重要的戰(zhàn)略意義。
四、機(jī)電一體化向智能化邁進(jìn)
20 世紀(jì)90 年代后期,各主要發(fā)達(dá)國家開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭角,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支;另一方面,對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí),由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地,也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
(一)、智能化是21 世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是其重要應(yīng)用。
(二)、微型化興起于20 世紀(jì)80 年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過
1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
(三)、系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能的大大加強(qiáng),特別是“人格化”發(fā)展引人注目,即未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。一是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要,特別是對(duì)家用機(jī)器人,其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層含義是模仿生物機(jī)理,研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。
結(jié)論:
機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然,與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
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1 機(jī)電一體化的基本概念
機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué),亦可稱為機(jī)電整合,英語稱為Mechatronics,它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成,它是在機(jī)構(gòu)功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展概況
機(jī)電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》的副刊上,隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展,機(jī)電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展?,F(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù),是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù),它的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化,智能化。
但在20世紀(jì)60年代以前,機(jī)電一體化就已經(jīng)開始發(fā)展了。在這一時(shí)期,人們?cè)诓恢X中就已經(jīng)在利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合。20世紀(jì)70~80年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ),也就是在這一時(shí)期出現(xiàn)了機(jī)電一體化這一名詞。20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入了深入發(fā)展時(shí)期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化;另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí),由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。據(jù)了解,我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此,機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下:
(一)智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。它是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、心理學(xué)、生理學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。故智能機(jī)電一體化產(chǎn)品也具有這種能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)
(二)數(shù)字化
微控制器和接口技術(shù)的發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ),而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起,為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路,數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程控制操作、診斷和修復(fù)。
(三)模塊化
模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì),是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。但機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品,同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
(四)網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展后的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、教育以及日常生活都帶來了巨大的變革。而各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)正在興盛,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。
(五)微型化
微型化是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù),微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
(六)系統(tǒng)化