关于机械工程与人工智能的关系探讨及应用

张立鹏

【摘 要】将机械工程与人工智能技术相结合，可以提高机械工程行业的自动化程度和工作效率，保证机械工程的安全和经济性能，减少机械工程带来的环境污染问题。两者的结合主要是信息连接，即在机械工程中加入相应的人类工程智能概念，从而减少误差，使机械工程的运行趋于完美。

【关键词】机械工程;人工智能;探究分析;

近年来，科学技术的快速发展为学科的融合提供了很好的前景。然而，依靠传统机械科学与信息电子技术的融合，机电工程这门新兴学科已经在日常生活中得到了广泛的应用，并成为一种必然的趋势。

一、人工智能概念与其特点

1.人工智能的定义。我们需要明确智能是什么：通过学习获取知识的能力，以及应用这些知识来解决问题的能力，而人工智能是使用程序或算法来执行需要人类使用我们的智能的任务，是通过创建和应用内置于动态计算环境中的算法来模仿人类智能过程的基础。简单地说，人工智能正在试图让计算机像人类一样思考和行动。

2.人工智能技术的研究基于对人类智能的理论研究。通过不断的模拟和扩展开发出新的技术概念。智能技术是构成现代计算机技术的重要模块。它对人们思考方式有独特的见解。人工智能技术主要由三部分组成：机器人部分，专家系统编程部分和图像处理部分。因此，人工智能技术是以现有计算机为基础，通过不断的开发逐步将自动化和控制的功能相结合。同时，人工智能技术也是仿生学的衍生物，因为它是以人体为基础的。过去人工智能技术的发展可以解决一些比较复杂的问题，特别是计算问题。同时，还可以通过编程使机器执行一些所需的操作。所以也可以说智能技术就是人脑的仿生。编程的命令等同于我们的神经反射。这可以说是在我们的日常生产过程中。它完成了过去普通人无法做到的事情，大大提高了效率。当然，对人工智能技术信息的分析也能够识别我们以前的缺陷并及时纠正它们，使人工智能技术的功能更加愉快。人工智能技术发展的最大帮助就是在人力不足的情况下，通过非人类的技术手段解放我们的双手，也就是说，取代我们人类大脑的作用。这样做可以更好地收集和分析工作信息和数据。这将使我们能够改进我们的加工技术。同时也为机械工程的发展提供了证据，证明人工智能技术的必要性和实用性。人工智能技术的应用可以在人们无法使用机器来提高生产过程中的效率。这也为该行业节省了人力成本，工作的效率也可以同时得到提高。经济效益更好将推动机械工程行业不断创新发展，为我国经济增添活力。

二、机械工程与人工智能的关系探讨

1.二者间的关系探究。现阶段在机械工程系统中体现了一些不稳定性，为了准确描述这种输入与输出之间的非线性关系，一般可以采用三种手段：使用物理方程建立关系式;运用经验和理论建立规则库;结合实践，积累经验。在应用人工智能时，可以将神经网络和模糊控制等智能算法应用在建立系统模型时，因为这些模型一般来说都比较复杂，常规的建模方式很难达到建模的预期目标。神经网络就是按照人的神经结构衍生出来的一种智能概念，将机械工程中的信息使用数字信息进行处理。在存储一些信息时，也要借助一些特定的规则方式，神经网络在其输出阶段由于各个神经元间均有着固定形式的联系，在应用时往往会产生大量的数据，所计算出的精度一般都比较高。模糊逻辑系统相应的连接并不属于固定形式的，与神经网络不同，模糊控制的计算量比较小，同时精度比较低。

2.具体应用分析。（1）模糊推理系統。经过多年的实践与研究，模糊推理系统已经发展成为一个相对较为完善的系统，自身具备较好的信息处理功能，而且其结构相对简单，因此实用性更高。现实中模糊推理系统已经实现广泛的应用，尤其在自动化控制和数据处理两个方面。在机械电子系统工作过程中，该系统能够模拟人脑对输入语言进行处理并对处理指令进行下达，同时网络结构当中产生和处理指令相对应的函数。对于模糊推理系统而言，其主要的应用方式为由域到域，最终实现对信息规则的存储。（2）神经网络系统。人工智能既然是对人的行为和思维进行模拟开展研究的过程，将人工智能应用在计算机中，便能够显著的增加应用范围。而神经网络主要是通过对人脑神经元网络进行模拟，将其在计算机网络上进行分布，最终实现人机互动。对于神经网络系统而言，其结构更为简单，但功能性不足。当然，其也具有非常显著的优势，通过神经元的构成能够将神经系统具有的功能和效用更好的发挥出来，实现对高难度行为加以完成。在神经网络系统中，其主要是通过对数字信号进行模拟输出，再根据结果分析对应的参数值，最终利用神经网络计算出整个关联函数。该系统在实际运用中相对简单，在整个信息输入过程中，各个神经元具有相对固定的联接方式，并且计算量相对更大，在信息输入和输出上均有着极高的精度。（3）实现功能的互补和融合。对于机械电子工程的发展中，应用人工智能技术，主要指的是通过建立模糊系统和神经网络系统，实现各种功能的互补和融合，功能互补是在神经网络系统中插入模糊系统推理功能，使神经网络具备一定的推算能力，在具体的规则中，模糊系统的智能化水平也就会相应提升，这种方式在实际使用的过程中，具有很强的实用性。（4）针对水质检测进行应用研究。水质检测作为环境监测中的重要组成部分，在我国环境保护以及社会经济的发展过程中发挥着重要的作用。目前，我国水污染情况严重，加强对水质的检测，并采取相应的措施有效减少水污染等工作刻不容缓。简要阐述了水质检测对于环境保护的意义，介绍了水质检测技术和方法，讨论和分析了水质检测中容易出现的问题，最后提出了检测数据的处理方法和相关注意事项，利用科学的水质检测方法对水质进行有效的检测，在一定程度上加大对我国水资源的保护力度，从而提高环保水处理的效果，改善我国水污染现状。

三、人工智能在机械工程中的发展趋势

传统机械工程中会存在一些性能低下、生产效率低、浪费严重等现象，因此我们需要调整产品结构，降噪、降耗提高生产效率，在设计时就要从设备的结构、使用的材料、制造工艺、模块化、可拆卸、均衡寿命、人机工程、可用性等几个方面进行科学技术研发。有市场就有竞争，有竞争才会有进步，优胜劣汰是促进行业发展的动力，未来的机械将配合产业自动化的趋势，发展多功能、高效率、低消耗的机械智能化设备。面对现存的诸多不利因素，机械企业要积极应对，站在新的起点来审视和解决各种矛盾和技术问题，要转变发展理念，强化自主创新，增强市场意识，机械自动化无人化的操作模式，要增强设备安全性能、提高生产效率。未来机械行业有巨大的发展潜力，需求量会不断扩大，虽然现在产业中存在一些不足之处，其中企业科技力量薄弱最为严重，但是我们也看到了很多中大型企业已经在转变，机械智能化的未来大有可为，我们拭目以待。实现工程机械智能化不仅可以大大提升中国制造的整体水平，而且可以降低劳动强度和运营成本，帮助客户更好地提升赢利能力。当前，我们缺乏的并不是智能化的技术，而是智能化技术的应用及相应的成果。只有加大智能化的宣传，并使其成果更多地惠及基层用户，才能更好地推动智能化的普及。

总之，智能技术越来越被认为是当今社会的一场工业革命。作为一项新技术，智能可以给每个行业带来巨大的优势，促进产业的发展，科学引入智能技术在机械工程具有重要的现实意义，可以解决一些行业中存在的弱点，和智能技术的应用可以提高设备生产效率，产生的设备也可以在市场上很有竞争力和更好的经济效益。

参考文献：

[1]曹冬梅.机械电子工程与人工智能的关系研究.2018.

[2]苏晓燕.张世鹏，机械工程与人工智能的关系探讨及应用.2018.

（作者单位：杭州绿洁环境科技股份有限公司）