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1.1人工智能的定義
人工智能(ArtificialIntelligence),簡稱AI,是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學.也可以將人工智能理解為人造物所進行的學習、交流、知覺、推理以及環(huán)境中的行為等.可將人工智能分為“人工”和“智能”兩部分來理解,其中“人工”并無爭議性問題存在,而“智能”涉及的問題相對較多.學者對“智能”的理解,包括自我(SELF)、意識(CONSCIOUSNESS)、思維(MIND)等.關于智能,人們普遍認同的觀點是,它指人類本身的智能.人工智能以如何實現(xiàn)知識的獲取、表示和利用為基本研究問題.人工智能的基本技術(shù)主要包括:知識表示技術(shù)、搜索推理技術(shù)和系統(tǒng)構(gòu)成技術(shù).知識表示技術(shù)就是將知識表現(xiàn)為可被計算機識別和使用的形式,搜索推理技術(shù)則是運用已掌握的知識來對問題進行求解,系統(tǒng)構(gòu)成技術(shù)是指運用部件組織和知識來建構(gòu)一個高效的問題求解系統(tǒng).其中的搜索推理技術(shù)還可以分為搜索技術(shù)、推理技術(shù)、歸納技術(shù)和聯(lián)想技術(shù).
1.2人工智能技術(shù)的特點
1.2.1可對不明確信息進行模糊處理
網(wǎng)絡利用過程中,運用人工智能技術(shù),可以避開固定的數(shù)學模型對程序的限制,采取類似人類操作的方式在網(wǎng)絡上進行分析,以實現(xiàn)對不確切信息的管理.
1.2.2可實現(xiàn)層次化的網(wǎng)絡管理
運用人工智能技術(shù),可以在網(wǎng)絡系統(tǒng)中形成上級對下級的有效約束、下級對上級的有效監(jiān)督、上下級之間的有效協(xié)作,使網(wǎng)絡系統(tǒng)更加和諧順暢地運轉(zhuǎn).
1.2.3具備一定的學習能力
運用人工智能技術(shù)可以實現(xiàn)對信息的識別和處理,較簡單的直接處理,較難分析的則進行更高層次的分析,最終獲得指令,并明白其所具有的明確含義,從而實現(xiàn)有效的網(wǎng)絡監(jiān)控和網(wǎng)絡管理.
1.2.4耗費資源少,信息處理快
人工智能能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的快速分析和內(nèi)部處理,能夠滿足人們對速度的追求和對功能的渴望.
2人工智能在計算機網(wǎng)絡技術(shù)中的運用
人工智能具有獨特的優(yōu)勢,對計算機網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展具有重要作用.目前,人工智能在計算機網(wǎng)絡領域有著廣泛的運用,計算機網(wǎng)絡技術(shù)運用的各個環(huán)節(jié)都離不開人工智能.
2.1在網(wǎng)絡安全管理層面的運用
人工智能在計算機網(wǎng)絡安全層面的運用,主要體現(xiàn)在垃圾郵件的智能甄別、防火墻技術(shù)以及網(wǎng)絡入侵檢測等方面.
2.1.1智能甄別垃圾郵件,自動處理垃圾郵件
通過人工智能技術(shù),可以實現(xiàn)對郵箱系統(tǒng)收到的垃圾郵件進行自動識別和自動處理.當一個含有敏感信息的郵件傳入時,智能系統(tǒng)能馬上對其進行檢測,并采取措施,防止這一郵件的進入,以保證用戶信息的安全.目前,人工智能技術(shù)的這一功能在騰訊郵箱、新浪郵箱等郵箱中均有體現(xiàn).
2.1.2自動排除危險信息,進行模糊數(shù)據(jù)處理
防火墻是保證系統(tǒng)安全的關鍵所在.可運用人工智能技術(shù)對信息進行有效的識別,對存在不確定性的信息進行模糊處理.一旦存在危險的信息有可能經(jīng)由網(wǎng)絡進入系統(tǒng),防火墻就可以自動識別并進行排除,以保障網(wǎng)絡的安全.360安全衛(wèi)士、金山毒霸等軟件均采用了人工智能技術(shù).
2.1.3有效分析網(wǎng)絡數(shù)據(jù),進行網(wǎng)絡入侵檢測
可運用入侵檢測技術(shù)對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行詳細的分析、分類和篩選,并通過編程對這些數(shù)據(jù)進行處理,形成用戶可直觀了解的方式,然后將其提供給用戶.網(wǎng)絡入侵檢測涉及多方面的知識,而人工智能技術(shù)是其中的重要一環(huán).總之,通過人工智能技術(shù)可及時填補計算機網(wǎng)絡技術(shù)中潛在的一些安全漏洞,有效解決網(wǎng)絡安全管理方面的問題.
2.2人工智能Agent技術(shù)的使用
人工智能Agent技術(shù),英文全稱為ArtificialIn-telligenceAgent.它是一項先進的計算機技術(shù),它的出現(xiàn)促進了網(wǎng)絡水平的提升.該技術(shù)的使用需要知識域庫、解釋推理器等多個實體的支撐.它通過復雜的系統(tǒng)來存儲和處理信息,利用解釋推理器來判斷周圍環(huán)境.當某一個Agent執(zhí)行作業(yè)任務的時候,它會使用其擁有的通訊網(wǎng)絡與其他的Agent逐個溝通,它們會共同完成任務.人工智能Agent技術(shù)還可以根據(jù)自定義準則,自動篩選出用戶所需信息,然后傳遞到指定的位置.該技術(shù)的出現(xiàn),更加方便了用戶接受人性化和個性化的服務.當用戶上網(wǎng)查找信息時,該技術(shù)會對信息進行過濾,直接將有用的信息呈現(xiàn)給用戶,這就節(jié)約了整理信息的時間.另外,該技術(shù)還可將有用的信息整合成知識庫,再結(jié)合模糊技術(shù),為用戶提供高效的導航服務.Agent技術(shù)能提供的便捷服務還有很多,如行程提醒、網(wǎng)上購物等.當然,它也具有自主性、學習性等社會特性.該技術(shù)能自動為用戶解決問題,促進了信息服務的發(fā)展.
2.3人工智能在網(wǎng)絡管理和系統(tǒng)評價中的應用
網(wǎng)絡管理的智能化需要依靠電信技術(shù)和人工智能兩項技術(shù).利用人工智能建立的知識庫,可以對信息進行綜合管理.網(wǎng)絡信息具有動態(tài)性和瞬變性等特點,因此只有依靠智能化技術(shù)才能將網(wǎng)絡管理工作做好.專家決策和支持這一方法的提出,為智能化技術(shù)的發(fā)展提供了幫助.將某一領域的專家們的知識和經(jīng)驗搜集起來,經(jīng)過歸納整理,再錄入系統(tǒng),這就形成了專家系統(tǒng).當遇到這些領域的難題時,我們就能利用這一系統(tǒng)來解決.利用這些智能化的專家系統(tǒng),既能有效地對計算機網(wǎng)絡進行管理,又能及時地對系統(tǒng)作出評價.
3結(jié)語
網(wǎng)友提問:連日來,世界冠軍李世石與“阿狗”力戰(zhàn)3局,戰(zhàn)況可謂空前激烈、驚心動魄,最終李世石以0:3不敵“阿狗”。此一戰(zhàn),人類遭遇完敗,我們該如何看待這場人類智能與人工智能的巔峰對決?
劉慈欣:1997年IBM的超級計算機“深藍”戰(zhàn)勝了國際象棋冠軍弗加里?卡斯帕羅夫;2015年10月“阿狗”以5:0戰(zhàn)勝歐洲圍棋冠軍樊麾;這次“圍棋人機大戰(zhàn)”中“阿狗”再度力克世界冠軍李世石。實際上,前兩次的比賽就已經(jīng)能夠證明計算機在棋類方面超越人類,結(jié)果屬于意料之中。雖然圍棋在復雜程度和組成數(shù)量上遠超國際象棋,它最多有3361種局面,這個數(shù)字大概是10170,比已觀測到的宇宙中的原子數(shù)量還多。但不管怎樣,計算機下棋的思維方式?jīng)]有發(fā)生根本變化,可以說本質(zhì)上是一樣的。
計算機在很多方面超越人類已經(jīng)是不爭的事實,這點毋庸置疑。相較于前兩次人類與計算機的對決,這次比賽的進步之處在于計算機的處理速度、數(shù)據(jù)庫容量、檢索和分類速度都有巨大提高。但總體來看,仍屬于量變,而不是質(zhì)變。對于人工智能技術(shù)而言,想要實現(xiàn)計算機模擬人的意識、思維以及信息判斷,還需要計算機技術(shù)從本質(zhì)上發(fā)生變化。舉個例子,人工智能技術(shù)中包括模式識別功能,當前計算機能夠識別出人的面孔,但是還不能理解表情,更無法通過人的肢體動作獲取人類內(nèi)心的想法。
網(wǎng)友提問:據(jù)谷歌公司介紹,“阿狗”已經(jīng)擁有了極強的學習能力?!皣迦藱C大戰(zhàn)”中,面對李世石“奇招”,“阿狗”從容應對,似乎看出它除了有超強的計算能力之外,還具備了一定的學習能力。如果它具備了這種能力,那成熟的人工智能技術(shù)離我們還遠嗎? 李世石(中)
劉慈欣:從“阿狗”的表現(xiàn)來看,它主要展示出的能力還是計算機基本邏輯推理能力,至于谷歌所說的學習能力還沒有得到完全驗證。從人工智能的角度來講,計算機最需要向人類學習的能力是基于有限信息基礎上所產(chǎn)生的想象力和判斷力,當計算機的邏輯推理能力和這些能力實現(xiàn)完美結(jié)合時,才意味著人工智能進入成熟階段。
當前距離實現(xiàn)成熟的人工智能技術(shù)還很遙遠,甚至可以說,未來能不能實現(xiàn)還是個謎。因為有兩個重要的技術(shù)屏障無法突破,一是當前馮?諾依曼型計算機還不具備模擬人腦的強大能力;二是腦科學的發(fā)展速度仍然緩慢,人類對于自身大腦詳細的深層結(jié)構(gòu)和運作方式知之甚少。如果腦科學無法實現(xiàn)重大突破,那產(chǎn)生真正意義上的人工智能就是天方夜譚。
如《三體》中所說,當半人馬座α星人發(fā)現(xiàn)地球存在生命體后,派出智子將人類的基礎科學鎖死,因為只要基礎科學不能實現(xiàn)重大突破,那么應用型科學的發(fā)展是有瓶頸的。同樣,人工智能技術(shù)的發(fā)展也遵循這個道理,在人工智能技術(shù)之下還有更為基礎的計算機科學、腦科學等領域,只有這些科學技術(shù)取得重大突破后,人工智能技術(shù)才能迎刃而解。
另外,有些網(wǎng)友對人工智能心懷恐懼,這是大可不必的。假如有朝一日成熟的人工智能技術(shù)真的誕生了,人類還是有很多辦法可以對它進行約束的。 李世石專心參賽
網(wǎng)友提問:作為人工智能程序的“阿狗”還需要進一步提升、完善,谷歌公司的負責人也表示,希望通過“圍棋人機大戰(zhàn)”找出它的弱點。不過經(jīng)此一戰(zhàn),人類已經(jīng)見識到了人工智能技術(shù)的強大能量,那么未來當這種技術(shù)成熟后,人類生活會發(fā)生哪些變化呢?
劉慈欣:這個現(xiàn)在還無法進行預測,不過可以肯定的是,人工智能的出現(xiàn),意味著人類所做的很多事情都可以完全被計算機、機器人所替代。而且可以斷定,計算機、機器人能憑借它們強大的能力幫助人類做出更多出色的成績。到那時,機器人會走入家庭,像朋友一樣與人類相處,甚至還可能為成為人類家庭中的一員。
將思路拉回現(xiàn)實,“圍棋人機大戰(zhàn)”再次讓科技成為輿論熱點,并引發(fā)公眾對基礎科學的高度關注,對于科學推廣與普及有著積極的意義,會讓越來越多的人真實感受到科學技術(shù)的魅力,從而產(chǎn)生濃厚的興趣。同時,對于國家一直以來倡導的科技創(chuàng)新理念也有助推意義,相信人工智能技術(shù)會因此受到各方面的關注,吸引更多國家、企業(yè)與個人投入力量進行研究。
延伸閱讀:
AlphaGo贏了之后 人工智能的必然
20年前,IBM的計算機“深藍”打敗了國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫,當時引起不少討論與關注。而被視為“智力巔峰”的圍棋,卻是計算機所遇到的一個壁壘,一直無法攻破。如今歷史終于被打破,當學習了人類職業(yè)棋手和頂尖棋手上萬份的棋譜,并且進行了上千萬場次自我博弈的AlphaGo出現(xiàn)時,不得不說這是一次質(zhì)的飛躍。《自然》雜志總結(jié)了AlphaGo具備的四套重要算法,如走棋網(wǎng)絡、快速走子、估值網(wǎng)絡、蒙特卡羅樹搜索等,已然具備了高水平的智能決策。
有人質(zhì)疑AlphaGo沒有情感,沒有創(chuàng)造力,那么試想如果在比賽前不告訴人類,他對戰(zhàn)的是AlphaGo,人類多半會肯定對方棋手的創(chuàng)造力。因為此前,機器的創(chuàng)造力一直不被人類認可,它們看上去死板而且麻煩。但是隨著技術(shù)的發(fā)展,它們變得越來越簡易而又快速,甚至成了必不可缺的“助手”。在大量工作中,按照固定流程處理的步驟正在變得完全自動化,而且這些自動化的流程還會像AlphaGo那樣,在多種算法與自我博弈中尋求最佳優(yōu)化。雖然不是每一個公司都像世界級棋手那樣高超得屈指可數(shù),但還是有大量公司對人工智能帶來的智能水平優(yōu)化趨之若鶩。
說到這里,不得不提一下,人類對于人工智能的恐懼也是有道理的。技術(shù)不一定帶來大面積的失業(yè),但是卻會帶來大量工作轉(zhuǎn)移。大量的白領工作正在被人工智能優(yōu)化,大量的機械生產(chǎn)管理有了全新的智能流程,大量的市場調(diào)查與分析具備新的智能水平,這是一種必然。
關鍵詞 計算機網(wǎng)絡技術(shù);人工智能;應用
中圖分類號:TP3 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2013)18-0011-01
作為具有廣泛應用前景的人工智能,目前正在各個領域迅速發(fā)展。人工智能遍布生活、工作、娛樂中,小到生活中的智能電視,大到工作中的機器專家系統(tǒng)。這些智能化的科技不但豐富了人們的生活,而且提高了工作效率。人工智能開創(chuàng)了新的技術(shù)研究領域,并在各個行業(yè),尤其是在計算機網(wǎng)絡技術(shù)行業(yè)運用的非常多。
1 人工智能技術(shù)的相關理論
人工智能指的是一門利用計算機來模擬或仿效人類的思維過程與智能行為的一門綜合類的學科。人工智能涉及了心理學、哲學、計算機科學和語言學等多個學科。人工智能主要模擬的是人類的視覺、聽覺、觸覺、感覺與思維方式等,其宗旨是實現(xiàn)機器的人工智能化,輔助人類解決生活、工作中面臨的難點和問題,進而保障了責任人的人身安全,提高了他們的工作效率,因此,通常也稱作機器智能。雖然,人工智能的起步落后于自然智能和人類智能,但是作為新興的智能,人工智能的發(fā)展非常迅速。人工智能主要通過對系統(tǒng)進行編程或模擬人類的生活或工作環(huán)境,從而完成系統(tǒng)的自動化、智能化操作。
人工智能的形成和應用同其他多個學科間有著非常重要的聯(lián)系,特別是計算機的科學技術(shù)方面,其發(fā)展方向影響著人工智能的方向。另一方面,計算機的網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展從某種意義上來說是建立在人工智能技術(shù)的發(fā)展上的。從簡單的數(shù)據(jù)運算和詞義解釋轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑娜藱C操作,計算機發(fā)展的核心就是人工智能的技術(shù)。人工智能在處理不確定信息方面具有較強的優(yōu)勢,一方面,能夠及時的理解系統(tǒng)的局部資源狀態(tài)和整體資源狀態(tài)的不同,另一方面,能夠及時的處理提取到的信息,及時的為用戶提供所需的信息。此外,人工智能還具備較強的寫作能力,通過進行科學、有效的資源整合,進而在不同的用戶間進行資源與信息的交換,值得關注是人工智能把人工智能思想與網(wǎng)絡管理進行有效的連接,改善了網(wǎng)絡管理的工作環(huán)境,提高了他們的效率,進而降低了成本,增加了經(jīng)濟效益。
2 人工智能技術(shù)的優(yōu)點
計算機的網(wǎng)絡系統(tǒng)擁有高速性、實時性、動態(tài)性和瞬變性等特點,這就要求我們通過發(fā)展更多、更靈活的管理技術(shù)來確保網(wǎng)絡的高效、安全、穩(wěn)定運行。由于人工智能技術(shù)具備很多的優(yōu)勢,進而成為現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡技術(shù)中非常重要的工具。
1)人工智能技術(shù)具備處理不確定性與不可知性問題的能力。模糊邏輯等人工智能技術(shù)由于不需要準確的對系統(tǒng)的數(shù)學模型進行描述,因此在智能化網(wǎng)絡管理中引入模糊邏輯,網(wǎng)絡管理便具備了處理模糊信息的能力,進而對不確定與不可知性的信息進行管理與控制,實現(xiàn)網(wǎng)絡系統(tǒng)的高效運行。
2)人工智能技術(shù)具備協(xié)作能力。鑒于網(wǎng)絡規(guī)模和結(jié)構(gòu)日益龐大,網(wǎng)絡管理產(chǎn)生了層次化的網(wǎng)絡管理。通過輪詢的方式,上層管理者對中層管理者進行監(jiān)測,中層對下層進行監(jiān)測,這就產(chǎn)生了協(xié)作的問題。通過人工智能的多的協(xié)作分布思維,能夠?qū)崿F(xiàn)各層次管理者間的協(xié)作能力。
3)人工智能技術(shù)具備學習、解釋與推理是能力。人工智能技術(shù)能夠?qū)W習、解釋低層信息,以推理高層的信息與概念,同時對推理出的高層信息或概念進行網(wǎng)絡管理和控制。
4)人工智能技術(shù)還具備處理非線性能力。人工智能技術(shù)是通過模擬人類的智能發(fā)展起來的一種技術(shù),具有很強的解決非線性問題能力。
5)人工智能技術(shù)還具有計算資源耗費小的優(yōu)點。人工智能中的某些控制算法,比如模糊控制法的運算速度很快,能夠?qū)崿F(xiàn)直接選取最優(yōu)解一次性完成搜索,這樣就較好的滿足了現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡技術(shù)的高速性要求。
3 人工智能技術(shù)在計算機網(wǎng)絡技術(shù)中應用
人工智能技術(shù)是在計算機技術(shù)的基礎上發(fā)展起來的,并且人工智能技術(shù)也直接在計算機的應用領域中發(fā)揮著重要的作用,比如在網(wǎng)絡安全管理、網(wǎng)絡系統(tǒng)評價、決策支持系統(tǒng)和服務質(zhì)量管理等方面。
3.1 安全管理計算機的網(wǎng)絡方面
在安全管理計算機網(wǎng)絡中,人工智能的運用主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
1)智能型的反垃圾郵件系統(tǒng)具備對客戶郵箱的防御功能。智能型的反垃圾郵件系統(tǒng)是在人工智能開發(fā)的基礎建立的一套垃圾郵件防御技術(shù),能夠在確??蛻舻幕举~號安全的基礎上,通過進行監(jiān)測,啟發(fā)式自動掃描垃圾郵件,提醒客戶處理垃圾信息,維護郵箱的系統(tǒng)安全。
2)智能的防火墻技術(shù)。智能防火墻能夠通過人工智能化的識別技術(shù)來識別與處理數(shù)據(jù),進而提高了發(fā)現(xiàn)有害網(wǎng)絡的效率,從而對有害信息提供堵截與訪問限制。智能的防火墻技術(shù)有效的解決了其他軟件的拒絕服務共計的問題,有效的遏制了病毒入侵和傳播。
3)入侵監(jiān)測技術(shù)。作為網(wǎng)絡安全管理的首要環(huán)節(jié)和關鍵環(huán)節(jié),入侵監(jiān)測是防火墻技術(shù)的重要部分。入侵監(jiān)測技術(shù)通過收集數(shù)據(jù)、篩選分類數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)等方式,利用編程自動產(chǎn)生報告,第一時間將網(wǎng)絡狀態(tài)以自動彈出的形式提供給用戶。目前,人工智能的入侵監(jiān)測技術(shù)主要有專家系統(tǒng)、智能控制、機器人學等技術(shù)。
3.2 計算機網(wǎng)絡管理與系統(tǒng)評價方面
網(wǎng)絡管理和系統(tǒng)評價的智能化發(fā)展是基于人工智能技術(shù)和計算機技術(shù)上發(fā)展的。人工智能通過專家知識庫和問題求解技術(shù)等實現(xiàn)了計算機的綜合網(wǎng)絡管理。專家級的決策與支持方法是在人工智能的基礎上建立起來的,同時在信息系統(tǒng)管理領域得到了廣泛應用。計算機的網(wǎng)絡管理與系統(tǒng)評價,就是通過計算機網(wǎng)絡管理中的專家系統(tǒng)來進行網(wǎng)絡管理和系統(tǒng)評價的。
4 結(jié)束語
人工智能作為人類智力的外延,在生活、工作、娛樂等多個領域具備廣闊的應用前景。就計算機網(wǎng)絡技術(shù)而言,人工智能正蔓延到計算機網(wǎng)絡里的各個環(huán)節(jié),計算機網(wǎng)絡正在向智能網(wǎng)絡發(fā)展。通過分析,我們有理由相信人工智能將會帶給我們更高效的計算機網(wǎng)絡安全技術(shù),更安全的計算機網(wǎng)絡運行環(huán)境,更快的計算機網(wǎng)絡運行速度。
參考文獻
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關鍵詞:電氣 自動化 人工智能
全面應用人工智能技術(shù)的最新成就,充分推動電氣設備自動化的進一步深化發(fā)展,提高其系統(tǒng)運行趨于智能化的同時,人工智能技術(shù)的應用還利于強化系統(tǒng)工作的安全性、穩(wěn)定性,有利于企業(yè)生產(chǎn)效率的提升以及市場競爭力的增強。
一、人工智能技術(shù)研究與應用的現(xiàn)實情況
近年來,大量科研單位以及專業(yè)院校都在人工智能技術(shù)的創(chuàng)新與研究以及其電氣設備控制系統(tǒng)中的應用上開展了大量工作,人工智能用于電氣設備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計、故障診斷、預警、監(jiān)控以及自動保護等方面都達到了一定的水平。
以結(jié)構(gòu)設計方面為例,因電氣設備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計復雜性高,涉及到諸如電路、電磁、電機電器應用等等大量的學科專業(yè)知識,更要求工作人員有豐富的實踐經(jīng)驗。目前,在數(shù)字技術(shù)空前創(chuàng)新發(fā)展的背景下,電氣產(chǎn)品及其控制系統(tǒng)的設計工作業(yè)已轉(zhuǎn)向了CAD,使得新產(chǎn)品新系統(tǒng)的構(gòu)建周期顯著縮短。在此基礎上加入人工智能技術(shù),系統(tǒng)設計的質(zhì)量以及速度都可得到全面提升。
此外,人工智能技術(shù)在進行電氣設備系統(tǒng)故障控制與預警方面也有非常獨特的優(yōu)勢。電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障之前征兆呈非線性,因此人工智能技術(shù)中的模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡等等部分可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。
最后是人工智能技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)中的運用,主要的技術(shù)方法有、神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)以及模糊控制三種,其中以最后一種控制技術(shù)最為簡便,可應用性最強。人工智能技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)中以AI控制器為主,其可以視為非線性函數(shù)近似器。與一般的函數(shù)估計設備相比較,AI控制系統(tǒng)在進行設計時不一定必須工作對象的具體模型,這就避免在設計時需要考慮控制對象模型本身的參數(shù)變等不確定性。此外,其性能提升的空間比較大,而且易于調(diào)節(jié),一致性強,對于新的數(shù)據(jù)信息適應性良好;配置成本低而且更新簡便、抗干擾能力強。
二、電氣自動化控制系統(tǒng)中人工智能技術(shù)的具體應用
電氣自動化控制系統(tǒng)當中,人工智能技術(shù)的應用有兩種,一是直流傳動控制;另一種是效流傳動控制。
在直流傳動控制中,人工智能技術(shù)的應用有模糊邏輯控制技術(shù)為主,有Mamdani與兩種可用于調(diào)速控制系統(tǒng)。它們均具備規(guī)則庫部分,規(guī)則庫實質(zhì)上是一個if-them的模糊規(guī)則集合。以后者為例,它最主要的規(guī)則就是“if x=A,且y=B,則z=f(x,y)z則z”。其中的都是模糊集。模糊控制設備以推理機為核心部分,它負責模仿人腦的智能化決策以及模糊控制命令的推理。除此以外還有模糊化部分、知識庫部分以及反模糊化部分,第一個部分是通過多種不同形式的函數(shù)對所輸入的變量做出測量,并將其量化、模糊化;第二部分就是由數(shù)據(jù)規(guī)則以及語言控制庫構(gòu)成所構(gòu)成的知識庫,本庫設計時就是應用專家的知識與經(jīng)驗對電氣設備進行控制,在建立設備模型時,模型操作設備依據(jù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的推理機制進行模型建設;最后是以模型參數(shù)量化與中間平均技術(shù)等模糊化技術(shù)的應用。
除了模糊邏輯控制技術(shù)以外,還有人工神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術(shù)。這種技術(shù)主要用于不同模式的識別以及各種信號的處理,可以在電氣傳動控制工作中發(fā)揮有效作用。這種技術(shù)以并行結(jié)構(gòu)為主,適用范圍比較廣,可以大大提升條件監(jiān)控、診斷系統(tǒng)的準確性;該控制技術(shù)最常用的學習策略是誤差反向傳播,也就是說在網(wǎng)絡具備充足的隱藏層、結(jié)點和恰當?shù)募詈瘮?shù)的情況下,多層人工神經(jīng)網(wǎng)絡只要利用反向傳播就可以計算出對應的非線性函數(shù)近似參數(shù),大大提高網(wǎng)絡運行速度。
在交流傳動控制中,人工智能技術(shù)的應用也同樣有模糊邏輯與神經(jīng)網(wǎng)絡兩種具體運用。
就模糊邏輯而言,到目前為止均以模糊控制器直接代替原有的普通速度控制設備為主,不過西方某大學研發(fā)了一種高性能的帶有多個模糊控制器的全數(shù)字化傳動控制體系,該體系所帶有的模糊控制器即可以用來代替普通的速度控制設備,又可以用于執(zhí)行它控制任務。
就人工神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術(shù)而言,實踐研究中以其對交流電氣設備及其驅(qū)動環(huán)境參數(shù)監(jiān)測及診斷為主。人工神經(jīng)網(wǎng)絡用作步進電動機控制時,可采用一般的反向轉(zhuǎn)波計算方法,就是通過實驗數(shù)據(jù)的應用,通過電機負載轉(zhuǎn)矩以及電機的初始速度最終確定智能監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)測的最大速度增加值。這種設計方案的實現(xiàn),要求神經(jīng)網(wǎng)絡具備識別三維圖形映射的能力,以便達到比常規(guī)梯形控制計算模式強的控制成效。在此模式下,人工神經(jīng)網(wǎng)絡可以大大縮減電氣自動化系統(tǒng)定位所需要的時間,并且強化對于負載轉(zhuǎn)矩以及非初始速度變化范圍的控制工作。人工神經(jīng)網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)以多層前饋型為主,具體可分為兩個系統(tǒng):系統(tǒng)一是在辨識電氣動態(tài)參數(shù)的基礎上對通過定子的電流進行自動調(diào)節(jié)與控制,系統(tǒng)二是在辨識機電系統(tǒng)的運行參數(shù)基礎上對轉(zhuǎn)子速度進行自動調(diào)節(jié)與控制。
一、主要國家支持人工智能發(fā)展的政策
以美國、歐盟、日本為代表的發(fā)達國家的人工智能技術(shù)領先全球。人工智能從誕生開始就沒有離開政府的支持,近年來各國政府更是加大了對人工智能技術(shù)的科研投入力度,通過公共投資引導人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
人工智能的概念起源于美國,最早由約翰?麥卡錫(John McCarthy)和馬文?閔斯基(Marvin Lee Minsky)等人1955年提出,隨后兩人在麻省理工學院創(chuàng)立人工智能研究室,使人工智能成為一門科學。因此,人工智能的技術(shù)和應用前沿也位于美國。美國國防部高級研究計劃局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)、美國戰(zhàn)略與國際研究中心、蘭德公司均認為,人工智能及其相關的量子計算機、機器人是可能產(chǎn)生新興技術(shù)和顛覆性技術(shù)的領域。國際金融危機后,美國制定了一系列重振制造業(yè)的政策,以期增強創(chuàng)新能力,確保美國在先進制造業(yè)的領先地位。由于先進制造業(yè)的知識密集度不斷提高,越來越依賴于信息技術(shù)、模型和模擬,因此機器人、人工智能等領域成為美國產(chǎn)業(yè)政策的支持重點。在2011年的“先進制造伙伴關系計劃”中,美國就將先進機器人技術(shù)列為關系美國全球競爭力提高的新興技術(shù),并投入7000萬美元支持新一代機器人研發(fā)。在2013年初的國情咨文中,美國總統(tǒng)奧巴馬宣布投入30億美元在10年內(nèi)繪制出“人類大腦圖譜”,從而促進人工智能、機器人和神經(jīng)形態(tài)計算系統(tǒng)的發(fā)展。2015年10月美國國家經(jīng)濟委員會和白宮科技政策辦公室聯(lián)合了新版《美國國家創(chuàng)新戰(zhàn)略》將計算計算技術(shù)前沿(高效計算)列為大力支持的戰(zhàn)略領域之一,以推動經(jīng)濟競爭力、科學發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新。2016年2月,機器人有史以來第一次成為年度《總統(tǒng)經(jīng)濟報告》的關注對象,希冀美國制造業(yè)憑借機器人獲得復興。
歐盟在2013年初將“人腦項目”(Human Brain Project)列入“第七框架計劃”(FP7)中的信息通信技術(shù)(ICT)研究子計劃,10年投入10億歐元,力圖為基于信息通訊技術(shù)的新型腦研究模式奠定技術(shù)基礎,加速腦科學研究成果轉(zhuǎn)化。在此基礎上,開發(fā)將神經(jīng)形態(tài)計算裝置與常規(guī)超級計算技術(shù)相結(jié)合的綜合技術(shù),推動神經(jīng)形態(tài)計算和神經(jīng)機器人技術(shù)的發(fā)展以及在家庭、制造業(yè)和服務業(yè)的應用?!暗谄呖蚣苡媱潯痹?013年底結(jié)束后,歐盟新的研究與創(chuàng)新框架計劃――“地平線2020”啟動,將在“未來和新興技術(shù)”(FET)領域投入26.96億歐元,以期在具有可持續(xù)性、競爭力和增長優(yōu)勢的未來科技領域占據(jù)領導地位。FET劃分為“開放基金”、“探索基金”和“旗艦基金”3類基金,其中探索基金支持的重點就包括未來機器人和其他人工智能系統(tǒng)。2014年,歐盟啟動“火花”計劃,到2020年投入28億歐元用于民用機器人的研發(fā)。
日本在機器人產(chǎn)業(yè)具有明顯的國際優(yōu)勢,世界四大機器人巨頭中有兩家位于日本,分別是發(fā)那科和安川電機(另兩家是瑞士的ABB和德國的庫卡),而且在服務機器人領域全球領先,日本軟銀公司Pepper人形機器人能夠進行語音交流和客戶服務。為確保世界機器人創(chuàng)新基地和世界第一機器人應用國家地位、引領邁向世界領先的機器人時代,日本政府在2015年初《機器人新戰(zhàn)略》,計劃到2020年累計投入1000億日元用于機器人扶持項目。由于機器人與信息技術(shù)日益融合的趨勢,特別是人工智能技術(shù)將使機器人能夠適應智能制造、服務和家庭生活更多的場景,日本文部科學省在2016年拿出100億日元預算用于支持研究機構(gòu)和大學開展人工智能研究,如護理型機器人的人工智能程序、無人駕駛汽車、智能化的農(nóng)業(yè)機械等。
二、主要企業(yè)人工智能的發(fā)展情況
鑒于人工智能技術(shù)的巨大發(fā)展?jié)摿Γ淮笈鶬CT領域的著名企業(yè)紛紛發(fā)力,新興企業(yè)也如雨后春筍般成立。目前全球人工智能企業(yè)近千家,其中IBM、谷歌、微軟、Facebook等美國信息和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)居于領先地位。
IBM很早就開始人工智能的研究。早在1997年,IBM的超級計算機“更深的藍”就在與世界國際象棋大師卡斯帕羅夫的對弈中獲勝;2011年,IBM的超級計算機“沃森”又擊敗美國電視智力競賽節(jié)目《危險邊緣》的兩位人類冠軍。此后IBM斥資10億美元推動沃森系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化應用,例如為癌癥患者推薦個性化治療方案,協(xié)助理財規(guī)劃師提供更好的理財建議,幫助金融機構(gòu)發(fā)現(xiàn)風險與客戶需求。2016年,IBM與美國勞倫斯?利弗莫爾國家實驗室簽署首款類腦超級計算平臺的訂單,該平臺基于IBM TrueNorth 的突破性神經(jīng)突觸計算機芯片,能耗更低、體積更小,能夠比傳統(tǒng)芯片更高效地處理復雜的認知任務,除用于國防安全領域外,在因電力和容積問題而導致計算能力受限的條件下具有廣泛的應用前景。
AlphaGo戰(zhàn)勝李世石使谷歌在人工智能領域的名聲大震。實際上,谷歌2011年就在其著名的Google X實驗室建立了內(nèi)部代號為Google Brain(谷歌大腦)的人工智能項目。2013年6月,谷歌使用1000臺電腦創(chuàng)造出包含10億個連接的“神經(jīng)網(wǎng)絡”,在沒有外界輸入“貓是什么樣的”情況下,就能通過機器學習的方式在圖片中找出有貓的圖片。2014年,谷歌在人工智能領域進行了一系列收購,包括神經(jīng)網(wǎng)絡創(chuàng)業(yè)公司DeepMind Technologies、機器自我學習式圖片搜索方案提供商Jetpac、專注于計算機深度學習和自然語言處理的Dark Blue Labs、專注于計算機深度學習和視覺識別的Vision Factory,從而在深度學習、神經(jīng)網(wǎng)絡、計算機視覺、語言識別和自然語言處理等人工智能前沿領域占據(jù)優(yōu)勢。谷歌基于人工智能技術(shù)的無人駕駛汽車已進行了累計150萬公里的路測。
Facebook為了應對支撐超過十億用戶的巨大計算量,在2013年成立了人工智能研究室(Facebook Artificial Intelligence Research,F(xiàn)AIR),2015年又成立了機器學習應用團隊(Applied Machine Learning team),負責運行一個覆蓋全公司的機器學習內(nèi)部平臺――FBLearner Flow。Facebook也開發(fā)了一套圍棋人工智能系統(tǒng),代號為Darkforest,在2016年世界規(guī)模最大的電腦圍棋大賽UEC杯中獲得第二(第一是日本團隊開發(fā)的Zen,AlphaGO并未參賽)。微軟在2014年推出了虛擬個人助理服務Cortana和人工智能對話系統(tǒng)“小冰”展示了具有強大圖片識別能力的全新人工智能系統(tǒng)“亞當”(Adam),并在測試一款名為Tay.ai的新型聊天機器人。
國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)公司也在積極推動人工智能技術(shù)的發(fā)展。2013年除,百度成立深度學習研究院,2014年在硅谷成立深度學習研究中心。目前,“百度大腦”已具備大約相當于2至3歲孩子的智力水平,百度圖像識別能力已達到國際一流。阿里巴巴集團的云計算部門阿里云推出名為DT PAI的人工智能服務,該平臺整合了阿里巴巴的機器算法和深度學習技術(shù),為開發(fā)者提供云測用戶行為的服務。阿里云的人工智能系統(tǒng)“小Ai”成功預測了在今年4月9日舉行的《我是歌手》第四季總決賽歌王。騰訊在4月初宣布研究長達11年之久的人工智能系統(tǒng)貝塔鵝(Betae)即將上線使用。
三、促進我國人工智能發(fā)展的建議
人工智能作為一項通用目的技術(shù),不但自身具有發(fā)展成為巨大產(chǎn)業(yè)的潛力,而且將廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個產(chǎn)業(yè)、家居生活和國防安全等領域,成為影響國家綜合實力和產(chǎn)業(yè)國際競爭力的關鍵。近年來,受人口紅利消退、生產(chǎn)要素成本快速上漲的影響,我國制造業(yè)建立在低成本基礎上的價格優(yōu)勢正在被削弱。在發(fā)達國家重振制造業(yè)和低成本發(fā)展中國家大力發(fā)展勞動密集型產(chǎn)業(yè)的雙重擠壓下,我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫,人工智能將是拓展新興產(chǎn)業(yè)領域、提高制造業(yè)生產(chǎn)效率的重要手段。同時作為一項新興技術(shù),我國與發(fā)達國家的差距并不顯著,且我國已經(jīng)形成一批世界級的互聯(lián)網(wǎng)公司、擁有巨大的市場容量,是我國搶占產(chǎn)業(yè)制高點的歷史契機。
關鍵詞:鈥激光急性腎功能衰竭碎石術(shù)周手術(shù)期護理
【中圖分類號】R47【文獻標識碼】B【文章編號】1008-1879(2012)12-0318-02
上尿路結(jié)石梗阻導致急性腎功能衰竭的傳統(tǒng)治療方法,往往需要多次手術(shù),創(chuàng)傷較大。輸尿管鏡下鈥激光碎石術(shù)是微創(chuàng)手術(shù)中較好的一種方法,我科自2008年7月—2011年7月共收治患者27例,治療效果滿意。
1資料與方法
1.1臨床資料。本組27例,男16例,女11例,年齡22~75歲(平均45.5歲),雙側(cè)輸尿管結(jié)石14例,2例既往有一側(cè)腎切除手術(shù)史,一側(cè)輸尿管結(jié)石對側(cè)腎結(jié)石3例,輸尿管上段結(jié)石17例,輸尿管下段結(jié)石10例,雙側(cè)腎萎縮2例,少尿18例(2~8d),尿量100~350ml/d,無尿9例(1~5d),血尿素氮(BUN)15~62.5mmol/l,平均24.8mmol/l,血肌酐(Cr)347~1520mmol/l,平均597mmol/l,血鉀75.5mmol/l,11例有不同程度貧血,16例有不同程度水腫,腹部平片(KUB)顯示陽性結(jié)石21例,6例B超提示有結(jié)石,KUB未發(fā)現(xiàn)結(jié)石后經(jīng)CT掃描確診,B超提示23例有不同程度腎積尿,4例曾有ESWL治療史。
1.2治療方法。術(shù)前預防感染糾正酸中毒,維持水電解質(zhì)平衡等治療,截石位行輸尿管鏡檢查,灌注泵低壓灌注,班馬導絲引導下沿輸尿管走形向上檢查,發(fā)現(xiàn)結(jié)石后用鈥激光光纖將結(jié)石粉碎至2mm以下,碎石后留置F5~F7雙“J”管,1~2月后拔除。
2周手術(shù)期護理
2.1術(shù)前護理。心理護理:鈥激光腔內(nèi)碎石術(shù)是新技術(shù),患者對其缺乏了解,擔心效果、副作用、費用等。術(shù)前應充分告知患者鈥激光的工作原理、手術(shù)步驟可能發(fā)生的并發(fā)癥。
2.2術(shù)前準備。做好膀胱鏡、泌尿系B超、泌尿系造影等特殊檢查,判斷結(jié)石性質(zhì),術(shù)前常規(guī)行會備皮,常規(guī)禁食12h,禁飲6h,行普通灌腸一次,常規(guī)藥物過敏試驗。
2.3術(shù)后護理。①嚴密觀察病情:術(shù)后平臥6小時,嚴密觀察生命體征,每半小時測量并記錄一次。②飲食護理:術(shù)后禁食12h,禁飲6h。12h后流質(zhì)飲食,24h后改半流質(zhì)飲食,再逐漸給予進普通飲食,每天飲水2000ml以上,以促進結(jié)石排出,防止尿路感染。③臥位:術(shù)后平臥6小時候取半臥位,24h內(nèi)生命體征平穩(wěn)后鼓勵患者下床活動。④管道的護理:尿管妥善固定,保持引流暢通,避免管道扭曲、堵塞、脫出,翻身及過度牽拉,注意觀察引流液的顏色、性質(zhì)、量,如有異常及時匯報。定時擠捏引流管,以防血塊堵塞。留置尿管期間,嚴格執(zhí)行無菌操作,每日更換引流袋,并用0.5%碘伏棉球消毒尿道口2次,鼓勵病人多飲水,每日用0.9%的生理鹽水250ml+慶大霉素16萬單位行膀沖2次。部分病人術(shù)中放入雙“J”管,術(shù)后1~2周可拔除,如有明顯肉芽組織增生3~4周后拔除,部分帶雙“J”管出院者,囑其注意休息,并在出院兩周后行膀胱鏡拔除。⑤尿液觀察:術(shù)后排尿血尿尿色逐漸變淺直至消失為正常,若血尿較多或加重時應及時處理。指導患者排尿于透明容器,過濾網(wǎng)過濾,觀察殘余結(jié)石的排出情況。一般尿管留置時間為3~5d,如血尿顏色加深,可適當延長拔管時間。⑥心衰、肺水腫:由于在手術(shù)過程中經(jīng)沖注生理鹽水,對于年老體弱的或手術(shù)時間長的患者,可能引起心衰、肺水腫,應嚴密觀察生命體征。
3結(jié)果
本組27例均解除梗阻并留置雙“J”管,25例一次性碎石成功,2例輸尿管上段結(jié)石上行入腎盂內(nèi),術(shù)后帶管行ESWL,Cr恢復正常,1例術(shù)后3月查血BUN、Cr仍提示輕度腎功能不全,術(shù)后一周25例復查結(jié)石基本排清,2例輸尿管結(jié)石上行入腎盂在術(shù)后半月帶管碎石,結(jié)石排出,3例對側(cè)腎結(jié)石者腎功能恢復正常后行經(jīng)皮腎鏡鈥激光碎石術(shù),術(shù)后發(fā)熱2例,行抗感染治療后緩解,4例合并息肉者一并1月激光消融,住院時間7~10d,平均8d。
4出院健康指導
告知患者保持尿道口清潔,注意休息。觀察尿液顏色,多飲水,日排尿量應達2000ml,不宜飲用生水和含鈣量較高的水。及時排尿和多運動。給予患者飲食指導,限制磷酸的攝入。少吃含草酸、鈣多及辛辣食品。定期檢查,以便早期發(fā)現(xiàn)結(jié)石復發(fā)或輸尿管狹窄的發(fā)生,檢查有無結(jié)石復發(fā)及腎積水的發(fā)生。
5討論
上尿路結(jié)石并發(fā)急性腎功能衰竭,應積極行外科治療,及時解除梗阻,挽救腎功能。及時正確診斷是治療的關鍵。我們通過本組27例資料分析認為,輸尿管鏡下鈥激光碎石術(shù)治療上尿路結(jié)石梗阻性急性腎功能衰竭存在以下優(yōu)點:①操作簡單、安全、可靠、創(chuàng)傷小、住院時間短;②結(jié)石粉碎率高,可同時消融輸尿管息肉;③可同時處理雙側(cè)病變;④激光碎石時間短、損傷小、輸尿管水腫輕,有利于結(jié)石排凈;是治療上尿路結(jié)石梗阻性腎功能衰竭的有效方法之一。
參考文獻
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1 前言
1998年,美國副總統(tǒng)阿爾.戈爾在加利福尼亞科學中心作的演講中提出了“數(shù)字地球”這一新概念,并對其作了比較全面和通俗的說明[1]。演講中戈爾總統(tǒng)給出數(shù)字地球可能的無比廣闊的應用前景,人們可以通過數(shù)字地球技術(shù)指導仿真外交,打擊和監(jiān)測犯罪,保護生態(tài)多樣性,預測氣候變化,增加作物產(chǎn)量等。
在數(shù)字地球中非常重要的一點是如何使海量的地理空間數(shù)據(jù)變得有意義,即讓它們能過被人們所理解。但是,在面對這些海量的數(shù)據(jù)時,我們處理的手段卻是有限的。而且這些數(shù)據(jù)都是由計算機來處理的,在面對大量數(shù)據(jù)中的無用數(shù)據(jù)時,計算機是很難將其識別出來的。所以我們需要讓計算機具有人類一樣的智慧,將這些數(shù)據(jù)進行有效的處理。如今,人工智能技術(shù)在數(shù)字地球中有著廣泛的應用。通過這一技術(shù),人們可以高效的處理和分析這些海量數(shù)據(jù)。
2人工智能的實現(xiàn)方式
人工智能在計算機上有兩種不同的實現(xiàn)方式。一種是采用傳統(tǒng)的編碼技術(shù),使系統(tǒng)呈現(xiàn)智能的效果,而不考慮所用的方法是否與人或動物機體所用的方法相同。另一種是模擬法(modeling approach),它要求實現(xiàn)方法也和人或動物機體所用的方法相同或相似。模擬法有兩種實現(xiàn)的算法:遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡算法。
遺傳算法借鑒生物進化論,將要解決的問題模擬成一個生物體,通過復制、交叉、突變等操作產(chǎn)生下一代解空間[3],并通過適應函數(shù)度來淘汰那些不良的個體,這樣迭代進化幾代之后就很有可能得到適應度函數(shù)值較高的個體。遺傳算法通常用在求解問題最優(yōu)解的情況下,如函數(shù)優(yōu)化、組合優(yōu)化等。
神經(jīng)網(wǎng)絡算法通過模擬人或動物的神經(jīng)網(wǎng)絡傳遞和處理信息的行為特征,進行分布式并行信息處理的算法數(shù)學模型[4]。使用神經(jīng)網(wǎng)絡算法使系統(tǒng)具有像人一樣學習的特征。初始時,系統(tǒng)模塊跟初生嬰兒一樣什么也不懂,而且會經(jīng)常犯錯,但是它可用通過學習,從錯誤中吸取教訓,下一次運行時就可能改正。
3人工智能技術(shù)在數(shù)字地球中的應用
人工智能能夠使我們的計算機具有人能解決問題的能力,使得計算機工作起來更加的高效。而且通過人工智能的學習機制,降低其出錯的幾率。人工智能在數(shù)字地球中可以有以下幾個方面的應用:
3.1智能導航
當前我們主要使用GPS技術(shù)來做定位和導航的。但是GPS只能在室外及衛(wèi)星信號不被遮擋或反射的地方才能使用。因此,在室內(nèi)、茂密的樹木覆蓋處和高層建筑地下GPS就很難使用了[5]。
使用人工智能技術(shù)進行智能導航,當不能獲得GPS衛(wèi)星信號時,系統(tǒng)會智能的使用基于通信基站定位、互聯(lián)網(wǎng)定位等來提供導航。同時,人工智能系統(tǒng)還可以實現(xiàn)最優(yōu)路徑規(guī)劃,周邊信息搜索等功能。
3.2智能的人機交互
數(shù)字地球的建設依賴于互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù),但是現(xiàn)在我們能做的僅僅是通過這些技術(shù)將我們所獲得的海量數(shù)據(jù)展現(xiàn)在人們面前。而顯示信息的形式主要是以瀏覽器、虛擬頭盔等,這些工具存在著不能與人友好交互的問題。我們通常是通過人肢體來交互,而不能像現(xiàn)實生活中人們通過對話的形式交互。
3.3 專家系統(tǒng)
計算機較人強的地方在于它的計算速度快,將計算機的高運算速度和人的智慧集成起來構(gòu)成專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)使用人類專家推理的模型來處理現(xiàn)實世界中需要專家作出解釋的復雜問題,并得出與專家相同的結(jié)論[6]。
在氣象預測中,我們要處理大量的氣象數(shù)據(jù)。使用傳統(tǒng)的計算機處理方式,我們還要對計算機的處理結(jié)果做大量的分析。但是通過專家系統(tǒng),不僅給出處理的數(shù)據(jù)結(jié)果,還可以給出分析的結(jié)果,以便研究人員輔助研究使用。這樣可以減少大量的人力耗費。
總結(jié)
戈爾總統(tǒng)所提出的數(shù)字地球,不僅僅是數(shù)字化的地球,其未來的發(fā)展跟應該是在數(shù)字化的基礎之上的智慧地球,正如2008年IBM所提出的“智慧地球”。未來,電子設備將會更加智能化,人機交互將會更友好化。
同時在面對海量的地理空間數(shù)據(jù)時,使用人工智能技術(shù)可以拓寬我們隊這些數(shù)據(jù)的處理能力。加快數(shù)據(jù)的處理速度、精確性等。通過智能搜索,可以快速精準的找到我們所需要的信息。就像google公司所做的智能周邊搜索一樣,當人們走在城市街道上的時候,系統(tǒng)可以搜索并顯示周邊我們感興趣的一些商店、景觀、飯店等信息。并且人工智能技術(shù)還能提供智能導航、人機自然語言交互、專家系統(tǒng)等。未來人工智能技術(shù)將在數(shù)字地球的發(fā)展中起到更大的作用。
關鍵詞:人工智能;教學改革;教學方法
引言
人工智能(ArtificialIntelligence)是一門研究和模擬人類智能的跨領域?qū)W科,是模擬、延伸和擴展人的智能的一門新技術(shù)。由于信息環(huán)境巨變與社會新需求的爆發(fā),人工智能技術(shù)的日趨成熟。隨著AI3.0時代的到來,大數(shù)據(jù)、云計算等新技術(shù)的應用也愈發(fā)廣泛,對于管理類人才來說,加強對人工智能知識的深入學習,不斷將人工智能技術(shù)與管理知識結(jié)合起來,對其未來職業(yè)生涯的發(fā)展有著重要作用。人工智能是一門前沿學科,管理學院開設人工智能課程的目的是為了更好地培養(yǎng)學生的技術(shù)創(chuàng)新思維與能力,基于其覆蓋面廣、包容性強、應用需求空間巨大的學科特點,通過概率統(tǒng)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機編程語言、數(shù)據(jù)庫原理等基礎課程的學習,加強學生解決實際問題的能力,為就業(yè)打下基礎。本文基于社會對于人工智能領域的人才需求,結(jié)合諸多長期從事經(jīng)管類專業(yè)課程教學的老師意見,針對管理類人才的人工智能課程教學內(nèi)容與方法進行探討,以期對中國高校人工智能課程教學改革研究提供幫助與借鑒。
1、教學現(xiàn)狀與問題
作為一門綜合性、實踐性和應用性很強的理論技術(shù)學科,人工智能課程內(nèi)容及內(nèi)涵及其豐富,外延極其廣泛。學習這門課程,需要較好的數(shù)學基礎和較強的邏輯思維能力。針對管理類人才,該課程在課程教學過程中存在幾個較為突出的問題。(1)課堂教學氛圍枯燥目前,中國大多數(shù)大學仍采用傳統(tǒng)的課堂教學模式,在教學過程中照本宣科,忽略與學生的互動,并且缺乏能夠有效引起學生學習興趣與加深知識理解的教學環(huán)節(jié)設置,如此一來大大降低了學生自主思考的能力。在進行人工智能相關課程知識講解時,隨著章節(jié)的知識難度不斷增加,單向介紹式的枯燥教學方式無法反映人工智能學科的全貌,課堂講解難以同時給以學生感性和理性的認知,部分學生因乏味的課堂氛圍漸漸無法跟上教學進度,導致學習動力不足。(2)基礎課程掌握不牢管理類專業(yè)的學生大部分都會走向更加具體化的管理崗位,具有多學科的素養(yǎng),但這也導致很多學生所學知識雜而不精。學生在基礎不夯實的情況下去學習更高層面的知識,給學生學習與老師教學都造成了很大困擾。人工智能課程知識點較多,涵蓋模式識別、機器學習、數(shù)據(jù)挖掘等眾多內(nèi)容,概念抽象,不易學習。一些管理類專業(yè)的學生未能熟練掌握高等數(shù)學、運籌學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等先修課程,缺乏一定的關聯(lián)思考和研究意識,導致課程學習難度增加,產(chǎn)生學時不足和教學內(nèi)容難點過多的問題。(3)教學與實際應用脫節(jié)當下,人工智能廣泛應用于機器視覺、智能制造等各個領域,給學生提供了大量的現(xiàn)實案例,使得人工智能不再是高深莫測的理論,而是現(xiàn)實中可以觸及的內(nèi)容。例如,在機械學科領域,人工智能技術(shù)是電氣工程、機械設計制造、車輛工程等方向的重要技術(shù)來源;在醫(yī)療領域,是醫(yī)療器械的創(chuàng)新生產(chǎn)源動力;在能動領域,是高端能源裝備與新能源發(fā)展的重要驅(qū)動;在光電信息與計算機工程領域,技術(shù)的發(fā)展時刻推動著智能科學與技術(shù)核心價值的提升。然而,對于管理類專業(yè)的學生來說,現(xiàn)階段的人工智能教材涵蓋許多智能算法及相關理論,在教學過程中常常涉及到很多從未接觸過的抽象理論和復雜算法,書本中的應用實例大多紙上談兵,缺乏專門適用于管理類專業(yè)知識與人工智能技術(shù)相結(jié)合的教學實踐,加上一些教師授課方法單一,不利于引導學生將人工智能算法應用于現(xiàn)實生活。另外,大學生對知識的理解能力差異很大,教師采用統(tǒng)一的方式教給他們,這使一些學生無法跟上和理解,教師也無法控制學生的學習狀況,導致學生缺乏動力。因此,如何結(jié)合學生的現(xiàn)實情況,提高他們的動手能力和實踐經(jīng)驗也是人工智能課程教學要考慮的問題。
2、管理類人才的人工智能課程教學改進策略
課程教學改革是一項提高大學教學效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要手段。如何在時代背景下應用新技術(shù)和新思想進行實施課程教學改革是高校亟待解決的問題。對于高校的教學工作而言,教學目標、教學內(nèi)容和教學方式的變化不再是課程資源的簡單數(shù)字化和信息化,而是充分利用時代信息資源優(yōu)勢的新型教學模式。針對管理類專業(yè)人工智能課程教學過程中存在的問題,可以從教學方法改進和教學內(nèi)容設置兩個方面進行課程教學改進。
2.1教學方法改進
教師對學生具有引領作用,其教學方法的改進能夠帶動學生改進自身學習方法。(1)啟發(fā)式案例教學案例教學法就是教師根據(jù)教學目標、教學內(nèi)容以及教學要求,通過安排一些具體的教學案例,引導學生積極參與案例思考、分析、討論和表達等多項活動,是一種培養(yǎng)學生認知問題、分析和解決問題等綜合能力的行之有效的教學方法。啟發(fā)式案例教學以自主、合作、探究為主要特征,調(diào)動學生的學習積極性,并緊密結(jié)合人工智能領域的相關理論與方法,有效理解知識要點及其關聯(lián)性,適用于管理類專業(yè)學生的教學。具體而言,高?;谄鋯栴}啟發(fā)性、教學互動性以及實踐有用性等特點,可以建立基于人工智能知識體系的教學案例庫,雖然這項建設將極具挑戰(zhàn)性與耗時性,但具有很強的積極效果:培養(yǎng)學生較強的批判性思維能力,更多地保留課程材料,更積極地參與課堂活動,對提高教學質(zhì)量、培養(yǎng)具有人工智能背景的管理類人才具有重要意義。例如,通過單一案例教學,讓學生掌握相關基礎知識原理及應用;通過一題多解的案例使學生思考如何獲取最有效的解題方法;通過綜合案例的設計,啟發(fā)學生全方位地探索問題的解決方案。(2)研討互動式教學研討互動式的各個教學環(huán)節(jié)是逐漸遞進、有機結(jié)合的。研討是基于學生個體的差異性,在課堂討論的過程中對學生做出評判,從而對不同類型的學生開展針對性的教學?;觿t是在研討的基礎上,通過老師與學生、學生與學生的互動,讓學生主動參與到課堂教學的過程中來。在人工智能課程教學過程中,教師通過課堂討論了解學生對于知識點的掌握情況,可以有針對性地設計教學內(nèi)容,例如,對于學校積極性不強的學生,將人工智能理論內(nèi)容與學生個人興趣范疇、社會產(chǎn)業(yè)發(fā)展及研究現(xiàn)狀聯(lián)系起來,能夠極大程度地提高學生學習的自主能力;對于基礎知識較為薄弱的學生,可以在教師的指導下查閱相關文獻資料,根據(jù)自己的理解撰寫心得報告,并在課堂或課外進行師生互動。像這樣研討與互動相結(jié)合的模式。有助于增強學生的探索和求知欲望,建立起濃厚的學習氛圍。(3)有效激勵式教學人工智能是引領未來的戰(zhàn)略性技術(shù),人才需求量極大,對教師的教學水平也提出了更高要求,因此,進行有效激勵極為重要。在學生激勵方面,可以舉辦各類人工智能競賽項目,設置相應項目獎學金,吸引學生參與實踐,調(diào)動學生做研究、發(fā)論文的積極性。例如,教育部主辦的中國研究生人工智能創(chuàng)新大賽,圍繞新一代人工智能創(chuàng)新主題,激發(fā)學生的創(chuàng)新意識,提高學生的創(chuàng)新實踐能力,為人工智能領域健康發(fā)展提供人才支撐。高校也可以借鑒這種模式,在各學院乃至全校開展此類競賽項目,激發(fā)學生的創(chuàng)新能力與團隊合作能力,鼓舞更多學生加入到人工智能課程的學習中來,激發(fā)其學習興趣。在教師激勵方面,在教師聘任和提升過程中把參加學生課程制定、課堂與課外作業(yè)、課程項目和論文指導等看作教學任務的一部分,鼓勵教師積極參與這些活動。(4)學科滲透式教學人工智能學科知識融合程度較高,學科交叉性強?;谌斯ぶ悄艿膶W科交叉性特點,增強管理類人才對學科應用的領悟,可以采取開展學科滲透式教學的方法。從2015年起,國務院和教育部先后印發(fā)了《國務院關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見教育》、《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》等文件,“互聯(lián)網(wǎng)+”、“智能+”已經(jīng)滲透到各個領域,人類進入數(shù)字經(jīng)濟時代,社會需求“技術(shù)+管理”的高端復合人才。例如,基于工業(yè)4.0和強國戰(zhàn)略,人工智能技術(shù)在智能制造的應用極為廣泛。上海理工大學非常重視少數(shù)民族預科班的教育質(zhì)量。為增強少數(shù)民族管理類人才對該領域應用的認識,我們請機械工程、能源動力領域的相關專家以授課或講座的形式,進行相關領域知識和發(fā)展趨勢的講解,使學生理解更為透徹。此外,在教學實踐過程中,還可以用舉辦人工智能知識交流會、線上人工智能論壇等形式,促進不同專業(yè)間老師、學生對于人工智能知識模塊的見解,相互交流、滲透和學習,從而推動人工智能課程教學的改進。
2.2教學內(nèi)容設置
世界一流大學在人工智能課程內(nèi)容設置根據(jù)不同國家的教育體系設置,肯定會有不同,但頗有共通之處。本文借鑒世界頂尖大學經(jīng)驗,針對管理類專業(yè)人工智能課程教學內(nèi)容進行研究,結(jié)合中國教育體系設置,認為應從以下幾方面進行改進。(1)核心內(nèi)容設置為避免學生因為知識點過多而出現(xiàn)雜而不精的問題,勢必要精化教學內(nèi)容。在互聯(lián)網(wǎng)時代,我們可以使用云計算和其他方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸、存儲和處理,通過在線收集和整合網(wǎng)絡課程相關數(shù)據(jù),挖掘和豐富教學資源,并在整合課程資源的基礎上,進行研究方法和前沿知識的擴展。在核心內(nèi)容設置方面,可以通過收集到的數(shù)據(jù)資料,選擇人工智能領域具有代表性且難易程度適中的知識作為重點,使學生能夠在有限的學時內(nèi)掌握人工智能的知識脈絡。例如,編寫針對管理類人才的人工智能教材,內(nèi)容涉及緒論、知識表示與推理、常用算法、機器學習、神經(jīng)網(wǎng)絡等方面的同時,重點增加相應知識點在管理上的應用案例,加強學生對知識點的理解。同時,根據(jù)管理類專業(yè)偏向領域,開設關聯(lián)程度較大、應用較廣泛的人工智能選修課程,以便學生根據(jù)自己的興趣與需求選修具體方向的課程。(2)注重學生的數(shù)理及編程基礎良好的數(shù)理及編程基礎是學習人工智能的前提。只有具備了這些基礎,才能搞清楚人工智能模型的數(shù)量關系、空間形式和優(yōu)化過程等,才能將數(shù)學語言轉(zhuǎn)化為程序語言,并應用于實驗。管理學院人才的數(shù)理及編程基礎相對薄弱,因此,在安排學生學習人工智能課程之前,建議開設面向全體管理類專業(yè)學生的微積分、線性代數(shù)、概率論等專業(yè)基礎數(shù)學課程以及C語言、python等編程基礎課程,使學生具備數(shù)學分析的基礎與一定編程基礎,為學習人工智能課程打下堅實的基礎。另外,可以推進MOOC平臺建設,在平臺上開設人工智能網(wǎng)絡課程,幫助學生掌握人工智能知識基礎及專業(yè)技能。(3)實驗建設為了加強學生對于人工智能知識點間的關聯(lián)性理解,可以基于不同的應用模塊,設計具有前后鋪墊、上下關聯(lián)的綜合性實驗,設計不同層次的項目要求,同時基于相同的實驗課題,讓學生分組對實驗課題進行攻克,并設置多元化的實驗評價體系,通過實驗教學過程中反映出的不同進度,讓教師能對學生的學習水平做出準確評判,及時進行教學反思,以便更好地開展下一步工作。例如,針對人工智能課程應用中很廣的遺傳算法,在某一管理規(guī)劃的具體應用上設置理解-實現(xiàn)-參數(shù)分析-具體應用-嘗試改進-深度拓展的不同層次的項目要求,在這些項目層次中規(guī)定必做項與可選項,讓學生基于同一實驗課題進行合作學習,然后通過個人自我評價、小組成員互相評價以及教師評價的方式進行打分,對小組整體能力以及個人能力進行綜合評估,以期培養(yǎng)學生的自主思考能力。
關鍵詞:人工智能自動化
人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學。隨著電氣的設計的發(fā)展,傳統(tǒng)的方法有時很難適應。在此背景下,人工智能技術(shù)被引入電氣設備的優(yōu)化設計過程中,并取得了一些成功經(jīng)驗。本文在總結(jié)人工智能在電氣設備領域取得成果的基礎上,對具體應用提出一些看法與策略。積極運用人工智能的新成果無疑有利于電氣自動化學科特別是自動控制領域的發(fā)展,也有利于提高電氣設備運行的智能化水平,對改造電氣設備系統(tǒng),增強控制系統(tǒng)穩(wěn)定性,加快生產(chǎn)效率都有重大意義。
1人工智能控制器的優(yōu)勢
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。但AI控制器例如:神經(jīng)、模糊、模糊神經(jīng)以及遺傳算法都可看成一類非線性函數(shù)近似器。這樣的分類就能得到較好的總體理解,也有利于控制策略的統(tǒng)一開發(fā)。這些AI函數(shù)近似器比常規(guī)的函數(shù)估計器具有更多的優(yōu)勢,這些優(yōu)勢如下:
(1)它們的設計不需要控制對象的模型(在許多場合,很難得到實際控制對象的精確動態(tài)方程,實際控制對象的模型在控制器設計時往往有很多不確實性因素,例如:參數(shù)變化,非線性時,往往不知道)。
(2)通過適當調(diào)整(根據(jù)響應時間、下降時間、魯棒性能等)它們能提高性能。例如:模糊邏輯控制器的上升時間比最優(yōu)PID控制器快1.5倍,下降時間快3.5倍,過沖更小。
(3)它們比古典控制器的調(diào)節(jié)容易。
(4)在沒有必須專家知識時,通過響應數(shù)據(jù)也能設計它們。
(5)運用語言和響應信息可能設計它們。
(6)它們有相當好的一致性(當使用一些新的未知輸入數(shù)據(jù)就能得到好的估計),與驅(qū)動器的特性無關?,F(xiàn)在沒有使用人工智能的控制算法對特定對象控制效果十分好,但對其他控制對象效果就不會一致性地好,因此對具體對象必須具體設計。
(7)它們對新數(shù)據(jù)或新信息具有很好的適應性。
(8)它們能解決常規(guī)方法不能解決的問題。
(9)它們具有很好的抗噪聲干擾能力。
(10)它們的實現(xiàn)十分便宜,特別是使用最小配置時。
(11)它們很容易擴展和修改。
總而言之,當采用自適應模糊神經(jīng)控制器,規(guī)則庫和隸屬函數(shù)在模糊化和反模糊化過程中能夠自動地實時確定。有很多方法來實現(xiàn)這個過程,但主要的目標是使用系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)穩(wěn)定的解,并且找到最簡單的拓樸結(jié)構(gòu)配置,自學習迅速,收斂快速。
2 人工智能的應用現(xiàn)狀
隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,許多高等院校及科研機構(gòu)就人工智能在電氣設備的應用方面展開了研究工作,如將人工智能用于電氣產(chǎn)品優(yōu)化設計、故障預測及診斷、控制與保護等領域。
2.1 優(yōu)化設計
電氣設備的設計是一項復雜的工作,它不僅要應用電路、電磁場、電機電器等學科的知識,還要大量運用設計中的經(jīng)驗性知識。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計是采用簡單的實驗手段和根據(jù)經(jīng)驗用手工的方式進行的,因此很難獲得最優(yōu)方案。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,電氣產(chǎn)品的設計從手工逐漸轉(zhuǎn)向計算機輔助設計(CAD),大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。人工智能的引進,使傳統(tǒng)的CAD技術(shù)如虎添翼,產(chǎn)品設計的效率及質(zhì)量得到全面提高。
用于優(yōu)化設計的人工智能技術(shù)主要有遺傳算法和專家系統(tǒng)。遺傳算法是一種比較先進的優(yōu)化算法,非常適合于產(chǎn)品優(yōu)化設計。因此電氣產(chǎn)品人工智能優(yōu)化設計大部分采用此種方法或其改進方法。
2.2 故障診斷
電氣設備的故障與其征兆之間的關系錯綜復雜,具有不確定性及非線性,用人工智能方法恰好能發(fā)揮其優(yōu)勢。已用于電氣設備故障診斷的人工智能技術(shù)有:模糊邏輯、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡。
變壓器由于在電力系統(tǒng)中的特殊地位而備受關注,有關方面的研究論文較多。目前對變壓器進行故障診斷最常用的方法是對變壓器油中分解的氣體進行分析,從而判斷變壓器的故障程度。
人工智能故障診斷技術(shù)在發(fā)電機及電動機方面的研究工作也較為活躍。
2.3 智能控制
人工智能控制技術(shù)在自動控制領域的研究與應用已廣泛展開,但在電氣設備控制領域所見報道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3種:模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家系統(tǒng)控制。由于模糊控制是其中最為簡單、最具實際意義的方法,因而它的應用實例最多。