自動化科技發(fā)展走勢
時間:2022-11-09 09:38:00
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自動化旨在用機器代替人的部份勞動、提高勞動生產(chǎn)率井把人解放出來從事更富創(chuàng)造性的工作。這個概念的具體內(nèi)容是不斷演變的,經(jīng)歷了機械化、程序式自動機器、自動調(diào)節(jié)與控制、自動信息處理,自動管理與決策t乃至當(dāng)代的綜合,智能自動化等等階段人們常把自動化理解為一個人機交互水平不斷提高的過程,而不追求某種固定的劃分標(biāo)幟。自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍日益擴大,已滲透到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、交通,通訊、環(huán)境、醫(yī)療、社會經(jīng)濟管理以及各種科研頓域它不但產(chǎn)生了巨大的效益t也改變著這些技術(shù)領(lǐng)域的面貌。
自動化系統(tǒng)的多層次功能都有“可自動化”部份,它和“人的因素相輔相成。隨著靈活性和復(fù)雜層次的提高,人的因素所起作用將越大,如下囝的倒三角形所示。隨著技術(shù)進步“可自動化”部分總在不斷增加,猶如一種推力把人的因素逐漸推向上層。這可作為對自動化系統(tǒng)中人和機器關(guān)系及其發(fā)展趨勢柏一種形象的描述。
復(fù)雜自動化系統(tǒng)中的人/機關(guān)系自動化系統(tǒng)現(xiàn)展趨勢可簡單概括為復(fù)雜化、綜舍化、智能化所謂復(fù)雜t就是說它不僅很大、包括許許多多部件或子系統(tǒng),而且這些于系統(tǒng)品種繁多,分屬不同層次并以各種形式相互作用對于復(fù)雜的系統(tǒng)我們要用各種不同的模型來描述其各個部份的各個側(cè)面。用不同的數(shù)學(xué)工具和技術(shù)手段來進行定性或定量的分析和求解。系統(tǒng)中還有許多相互作用的人,他們要在機器幫助下進行控制和決策,問題就更復(fù)雜lr。
自動化系統(tǒng)通常都工作在變化或預(yù)先不確知的條件下一例如環(huán)境條件、元件參數(shù),噪聲干擾,負載變化都有不確定性。如何通過自調(diào)節(jié)、自校正、自學(xué)習(xí),自適應(yīng)而保持系統(tǒng)良好的性能,恰是“自動化”的最吸引人之處t但這也給系統(tǒng)增加了復(fù)雜因素。
自動化系統(tǒng)總是為達到一定的目的要求而建造的。使用者的需求通常并不容易化為明確的技術(shù)要求。特別是今天參與市場競爭的產(chǎn)品,必須在功能、技術(shù)指標(biāo)。適應(yīng)環(huán)境能力,安全可靠以及成本各方面實現(xiàn)多目標(biāo)的優(yōu)化。所以人們對自動化系統(tǒng)的要求本身也是復(fù)雜的此外,人們設(shè)計的控制器也越來越復(fù)雜。其中可能包括各種傳感器。執(zhí)行元件以及復(fù)雜的信息處理部件。這里可能包吉了大型計算機、數(shù)據(jù)庫、復(fù)雜的圖象處理和控制算法等等。而復(fù)雜控制系統(tǒng)又是上述對象,環(huán)境、控制要求和控制器這幾方面復(fù)雜性的綜合作用,這正是自動化系統(tǒng)所獨有的復(fù)雜特性。
由復(fù)雜性也就決定了自動化技術(shù)朝著綜合化的趨勢發(fā)展這一方面表明自動化系統(tǒng)開發(fā)或產(chǎn)品研制必顙綜合考慮多方面通常有些相互矛盾的要求,實現(xiàn)多方面的功能。另一方面則意指在一個系統(tǒng)。一種儀表甚至一個器件中往往都緣合了多種技術(shù),并能完成多方面的功能。由于系統(tǒng)集成(太規(guī)模集成電路的集成是其一種具體形式)技術(shù)的迅速發(fā)展,現(xiàn)代富有生命力的計算機集成制造、光機電一體化、多媒體、多種傳感信息融合、傳感器與信息處理的集成,本身就具有感知或反應(yīng)能力的所謂智能材料”等等t都反映了這種趨勢。在太規(guī)模集成電路生產(chǎn)中t原來是芯片在幾十臺單一功能的加工設(shè)備中往復(fù)旅行?,F(xiàn)在則開始改為固定在單一的多功能設(shè)備(RapidThermalMuhiprocessor)上,按復(fù)雜的控制指令接受各種加工這種復(fù)雜的綜合性的設(shè)備將大大提高自動化水平,并將為微電子技術(shù)的進一步發(fā)展提供了機會。
解決這些復(fù)雜和綜合性的技術(shù)閘題往往還需要多種學(xué)科知識的集成、定量和定性方法的集成。許多過于復(fù)雜或難以精確描述的問題還要人的知識和經(jīng)驗t用人機交互或人工智能的方法來解決智能自動化應(yīng)運而生也是必然的趨勢。智能制造、智能控制、智能判斷、智能儀表、智能材料等等都是熱門的領(lǐng)域用模糊、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、知識工程等技術(shù)進行識別、推理、學(xué)習(xí)、適應(yīng)、重組等復(fù)雜功能已顯示出很強的生命力,并將成為新一代自動化技術(shù)的重要標(biāo)幟。以下我們將介紹自動化技術(shù)的若干重要分枝的發(fā)展動向t也許可以得到更,具體的啟示。
1控制理論
理論工作旨在形成新的控制機制和設(shè)計方法t往往是技術(shù)實現(xiàn)的先導(dǎo)原有主要基于數(shù)學(xué)模型及計算求解的理論體系已明顯感到不足。面對前面描述的復(fù)雜性問題需要多種模型和控制機制的集成。為此形成的概念框架和具體技術(shù)的總體被稱為控制方法學(xué)(Methodology),已開始取代“控制理論”而成為控制學(xué)科劃分的一大門類。計算機在控制系統(tǒng)的設(shè)計和運行中都起著越來越重要的作用。各種理論結(jié)果都可用計算機仿真加以檢驗并以實現(xiàn)CAD來證實其應(yīng)用的可能??刂葡到y(tǒng)中的信息處理要求越來越高,可能包括大容量傳感信息(特別是圖象視覺)的處理和高比壓縮,計算復(fù)雜性甚高的搜索、優(yōu)化,專家知識和啟發(fā)規(guī)則的采集、表示、處理和運用,神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等并行處理技術(shù)在系統(tǒng)中的實現(xiàn)等等。有人統(tǒng)計,在控制系統(tǒng)開發(fā)項目的成本中。軟件成本大于硬件、應(yīng)用軟件明顯大于基礎(chǔ)軟件,而啟發(fā)式規(guī)則遠遠大于數(shù)學(xué)方法控制工程師更多地談?wù)摗懊嫦驅(qū)ο?、概念或功能結(jié)構(gòu)之類計算機方面的概念,而大型軟件的規(guī)范描述、編程技術(shù)和校驗查錯已成為他們最頭疼和最費精力的問題。在另一方面,當(dāng)把計算機和物理過程聯(lián)接起來時t實時性的要求非常突出。人們必須在信息處理的粗細和快慢之間尋求恰當(dāng)?shù)恼壑?。為了處理計算機特有的離散邏輯過程t以及復(fù)雜系統(tǒng)中常有的定性、模糊和符號變量,離散事件動態(tài)系統(tǒng)(DEDS)和混雜系統(tǒng)的理論方法已引起人們的高度重視與此相應(yīng)可編程邏輯控制(PLC)又找到它新的使命。
總的說來,控制理論當(dāng)前比較活躍的方向多是與實際要求有關(guān)、與計算機的廣泛應(yīng)用有關(guān)。有人對自動控制發(fā)展的歷史進行研究t認為從控制理論取得成果到用于實際大約有20年的滯后。由此我們得到的啟示是(I)要允許超前、探索性的研究;(2)理論研究要更加面向?qū)嶋H需求,應(yīng)能縮短這一滯后;(3)不要茼單摒棄早年的研究成果,充分利用當(dāng)前的技術(shù)條件有可能讓它們發(fā)揮新的作用。
2傳感器
傳感器是自動化系統(tǒng)的感官”,是獲取信息的主要來源。國際上普遍地把它列為現(xiàn)代科技的重點領(lǐng)域美國把傳感器列為影響2l世紀(jì)空軍能力的重要關(guān)鍵技術(shù),日本認為“掌握傳感技術(shù)就支配現(xiàn)代科學(xué)儀器9952了新時代”并將其列人田家重點發(fā)展計劃,德國也把侍感技術(shù)列為最尖端的六項先進技術(shù)之一一都反映丁這種趨勢近年來出現(xiàn)丁許多新型傳感器。諸如:可測量多種理化參數(shù)的諧振傳感器;便于用微電子技術(shù)大批量生產(chǎn)t小型、集成化的半導(dǎo)體固態(tài)傳感器;應(yīng)變式的薄膜傳感器;輕巧、抗干擾性強的光纖傳感器;測量化學(xué)、生物量的硅場效應(yīng)管傳感器;等等均陸續(xù)投入市場。此外還有用生物活性物質(zhì)為敏感材料或是對生物參量進行測量的生物傳感器t這包括酶技術(shù)、免疫技術(shù)等與微電子技術(shù)的結(jié)合,單克隆抗體技術(shù)與DNA重組技術(shù)的應(yīng)用,結(jié)合基因工程、蛋白質(zhì)工程與納米技術(shù)的分子級過程的傳感器,以及利用生物光現(xiàn)象的光生物傳感器等等。這些目前雖大多數(shù)在實驗室研制階段,但確是值得注意的動向傳感器發(fā)展的重要方向是集成化和智能化把傳感器和信號處理電路以及擻處理機集成在一起,可以對傳感器的漂移和非線性等進行修正并實現(xiàn)自撿和校準(zhǔn)。集成化的向量傳感器可以測量磁場、熱流等物理量的大小和方向用陣列集成的方法可以做出十分小巧的陣列紅外傳感器,或是用于機械手的陣列壓力或觸覺傳感器、光電接近度傳感器。利用電荷耦臺器件做出的CCD面陣傳感器可以在lcm面積上傳感5l2×512象元信息。日本正在研究的人工細胞”實質(zhì)上就是一種集感知、決策與控制為一體的智能感知模塊。還有一種所謂“智能材料”則是在材料結(jié)構(gòu)中即摻人某些成份,使它對環(huán)境參數(shù)敏感并作出反應(yīng)。
3機電一體化
這一概念最早于1971年由日本提出并稱之為Mechatronics。其基奉思想是在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理和控制功能上引進電子技術(shù),將機械、電子設(shè)備和軟件等有機結(jié)合起來,使物流、能流、信息融為一體,從而造出具更多柔性和智能”的機電產(chǎn)品。特這一方向隨著技術(shù)不斷進步一它的具體內(nèi)涵和綜合集成及智能化的水平也在不為提高。
基于這種思想,并把傳感和執(zhí)行元件、信息處理和控制技術(shù)、以及新材料、新機械結(jié)構(gòu)和新工藝方面的最新成就結(jié)合起來。機電一體化技術(shù)得到極廣泛的應(yīng)用。其主要產(chǎn)品包括:(1)工業(yè)機器人,數(shù)控機床和柔性制造系統(tǒng)(FMS),特殊加工設(shè)備(如激光和火花加工)}(2)具有電子控制的發(fā)動機一汽車電子化系統(tǒng);(3)斷層掃描(CT)等醫(yī)療或工業(yè)中的自動探傷設(shè)備;(4)電子縫紉機等家電設(shè)備;(5)照相機攝錄像機、聲盤與視盤設(shè)備、復(fù)印機等光學(xué)電子設(shè)備;(6)電子表、電話及傳真機、電腦打字機等通訊及辦公自動化(OA)設(shè)備;(7)計算機外部設(shè)備如磁盤讀取及各種終端設(shè)備;等等??梢姍C電一體化技術(shù)的市場是十分廣闊的。
據(jù)國外預(yù)測,機電一體化今后發(fā)展的主要方向包括:(1)徽細加工技術(shù),如VIsI翻造技術(shù)、超微細(納米)乃至分子原子級加工技術(shù)、物質(zhì)臺成由Ⅱ工、電鏡和x射線測微分析等;(2)信息技術(shù),主要是VIsI和計算機技術(shù)、聲圖文處理等多媒體技術(shù),人工智能和機器人等等;(3)綜合集成技術(shù)t即按問題需要把有關(guān)技術(shù)集成起來以實現(xiàn)多方面的綜合要求。例如智能機器人就是一個典型t它能夠自動完成的工作種類將從102發(fā)展到10總之這是個光。機、電等多種學(xué)科和技術(shù)和邊緣交叉t需要各方面知識。人員的協(xié)同合作,有人把它稱為“全際化”的趨勢。
4從NC到CIMS
隨著計算機技術(shù)發(fā)展起來的NC(數(shù)控)在7O年代很快地發(fā)展為DNC(直接數(shù)控)和CNC(計算機數(shù)控)??梢酝ㄟ^。編程序來安排機械加工,顯然是一大革命。隨著市場競爭加劇,多品種小批量靈活變化的柔性制造系統(tǒng)(FMs)在80年代后期以每年25以上的速度增長由于它使勞動力、打工操作量、生產(chǎn)周期、車問面積、中間庫存均大幅減少,可使總的生產(chǎn)成本減低75從而引起各國菁遍重視。從技術(shù)上FMS可定義為由數(shù)控機床、物料處理設(shè)備和計算機控制綜合而成的系統(tǒng)。進而把產(chǎn)品工藝設(shè)計(CAD)、生產(chǎn)計劃(CAPP)、制造資源規(guī)劃(MRP1)乃至更高層的經(jīng)營管理、產(chǎn)品規(guī)劃、質(zhì)量管理、銷售服務(wù)等逐步集成”到系統(tǒng)中來,就演化成為更為完善的計算機集成錨造系統(tǒng)(CIMS)了。
CIMS作為我國863高技術(shù)計蝌的一個主題已投人大量人力物力進行了多年研究。CIMS是個復(fù)雜的大系統(tǒng),它不是一種可以簡單買來的現(xiàn)成產(chǎn)品要實施CIMS·首先要根據(jù)實際需求選擇適當(dāng)?shù)墓芾矸妒剑≒aradigm)和相應(yīng)的概念體系結(jié)構(gòu)。按這些結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)分析、確定技術(shù)方案和指標(biāo)井選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)各加以實現(xiàn)。通常用于CIMS的技術(shù)產(chǎn)品包括機械手、自導(dǎo)小車、立體倉庫等物料處理設(shè)備t各種自動機床、FMS等先進加工設(shè)備,計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、通訊議、電子數(shù)據(jù)交換(EDI)等基本汁算機和通訊設(shè)施t而更重要的是根據(jù)具體問題選購或編制各種應(yīng)用軟件,諸如CAD、CAPP、MRPI、調(diào)度與控制、管理信息及決策支持系統(tǒng)等等盡管這些都有若干產(chǎn)品可資選購t但每個系統(tǒng)的實現(xiàn)都包含著對復(fù)雜系統(tǒng)的深人理解和系統(tǒng)集成技術(shù)的創(chuàng)造性應(yīng)用。
C1MS還在不斷發(fā)展之中,首先是各種新的管理范式不斷涌現(xiàn)。諸如精良(1eaⅡ)制造、靈活(Agile)企業(yè)、整體(Holonic)制造。等等范式,及相關(guān)的并行工程、快速原型等實現(xiàn)技術(shù)年年都有創(chuàng)新。就并行工程為例一其基本思想在于從設(shè)計起就考慮到產(chǎn)品制造和銷售的全過程,從而縮短產(chǎn)品生命周期、提高應(yīng)變和競爭能力為此的關(guān)鍵技術(shù)是不同部門、不同專業(yè)人員的協(xié)調(diào)合作。相應(yīng)的就需要方便的信息交換環(huán)境如多媒體會議系統(tǒng)產(chǎn)品信息交換與共享(如STEP)t以及復(fù)雜的群體決策支持系統(tǒng)等具體的信息和決策技術(shù)的支持總之C1MS是一個仍在不斷發(fā)展、十分活躍的技術(shù)領(lǐng)域它把制造工程、信息技術(shù)管理科學(xué)控制與決策技術(shù)等多方面集成起來,不斷產(chǎn)生新的思想系統(tǒng)模式和技術(shù)成果,成為推動制造技術(shù)進步的最重要的因素。
5摸式識別
這是一種代替人的感官,對語音、圈象文字等類信息進行處理、描述、分類和理解的技術(shù)領(lǐng)域。人的眼睛接收和處理的信息量最大,相應(yīng)地圖象處理和計算機視覺得到最多注意,應(yīng)用廣泛模式識別起源于70年代,』崖展很快隨著理論方法的逐步成熟、更重要是大容量快速的計算機信息處理技術(shù)的迅速提高t模式識別系統(tǒng)的功能已大大提高并有大量技術(shù)產(chǎn)品在許多領(lǐng)域得到了重要應(yīng)用,諸如:(1)文字識別,目前對印刷體字符的識別技術(shù)已比較成熟,已有大量實用系統(tǒng)可用于自動闋讀、文本處18理等方面。而手寫體的識別要難得多,理剛開始推出一些產(chǎn)品J束進行信函分揀、手寫信息輸八等。(2)產(chǎn)品檢驗。如印刷電路板或集成電路掩模板的檢在、裂縫或缺損的x光或超聲波自動撿駐、槍彈等產(chǎn)品的外觀榆查等=(3n音識別現(xiàn)在可以做到識別和理解特定兌話人的特定語匯,用執(zhí)行特定LJ令或回答問題。(4)目標(biāo)檢測與識別。Ir通過紅外或可見光、雷達識別地形或軍事目標(biāo)一用于導(dǎo)航或偵察。(5)醫(yī)學(xué)滲斷。對心電圖腦電圖的分析和病理診斷-血液、腫癌細胞的檢測識別。等等。(6)遙感技術(shù)由多光譖圖象識別地貌和植被。環(huán)境災(zāi)害或污染監(jiān)測·由衛(wèi)星或航空圖片進行地質(zhì)或資源勘探。(7)機器』、用雙攝像機產(chǎn)生立體圖象進行環(huán)境判斷和位置反饋。(8)指紋臉譜識別和箍名鑒定,用于偵訊、保安。等等。
模式識別系統(tǒng)的功能不僅取決于信息處理和分類的方法、而且在很大程度上取決于新的硬件結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。除了運用近代各種井行計算結(jié)構(gòu)(如流水線、脈動陣列聯(lián)接機、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等等)之外,還有大量針對具體算法的專用芯片在醫(yī)療工業(yè)科研各方面得到丁R益廣泛的應(yīng)用。
6機器人技術(shù)
盡管機器』、早已成為科幻作家熱衷描述的十分引人人勝的話題。從現(xiàn)實的技術(shù)角度它們可以分為兩太方面其一是在工業(yè)生產(chǎn)或工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用的機器』、,它可說是一種相當(dāng)靈巧、能執(zhí)行比較復(fù)雜任務(wù)的自主工具。其二則為旨在實現(xiàn)越來越多擬』、功能的智能機器』、前者已大量用于裝卸搬運、裝配、焊接、鍛壓、噴漆等工業(yè)操作,提高了勞動生產(chǎn)率并產(chǎn)生巨大效益,從而已經(jīng)形成了一個可觀的產(chǎn)業(yè)市場=后者一方面可用于特定目的t例如在太空、水下、戰(zhàn)場、核設(shè)施等危險環(huán)境,或執(zhí)行護理、檢修、爬墻、鉆管道等』、類難以完成的特殊任務(wù),另一方面則可以此帶動各有關(guān)技術(shù)的發(fā)展,不斷為機器人在工業(yè)中更新、更廣泛的應(yīng)用提供原理和技術(shù)上的支持。
這兩大方面都不是孤立的。它們相輔相成、一推一拉、形成了一個蓬勃發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。
機器人研制的基本技術(shù)支持可分為三方面第一是傳感技術(shù)。應(yīng)用最多的仍是為保旺動作和零件順序的邏輯升關(guān)。
例如電感式接近升關(guān)等其次刑為識別特定工件標(biāo)志和測量結(jié)果的傳感器。如光導(dǎo)纖維傳感器、行掃描攝像機、激光三角測雖或超聲測距裝置等??刂七^程需要實時地檢制狀志偏差的傳感器。例如焊接機器人的焊縫跟蹤植測。隨著微電子集成技術(shù)的發(fā)展?,F(xiàn)已能將傳感信號的預(yù)處理功能置于傳感器之中從而開發(fā)出各種智能傳感器t這可大為提高信號質(zhì)量井減輕中央計算機的負荷=最后,機器』、控制中最具特色的還應(yīng)屆觸覺和視覺傳感系統(tǒng)觸覺傳感器多用導(dǎo)電橡膠和微電子電路。其感度為2克、分辨率為2毫米L』、指的分辨率約為1毫米)。這種傳感器比較簡單、采集數(shù)據(jù)和處理量均較少t不易受環(huán)境干擾。從而應(yīng)用較多近來叉發(fā)展了一種光導(dǎo)纖維觸覺捧感器t分辨率可進一步提高。至于視覺傳感則復(fù)雜得多一它涉及對攝象機獲得的視覺信息進行復(fù)雜的預(yù)處理和判讀。這里要用到視覺原理和人工智能技術(shù)。系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜、仍在探索階段。尚無專供機器人用的視覺系統(tǒng)產(chǎn)品支持機器』、的第二方面是控制技術(shù)。隨著控制方法和硬。軟件實現(xiàn)手段不斷進步t機器人控制已由固定順序、可變順序發(fā)展到示教再現(xiàn),乃至更高程度智能化柔性化的階段。但是機器』、控制是個極其復(fù)雜困難的問題。它的動力學(xué)方程可能包含上千項非線性函數(shù)并相互交叉耦臺。在兒何空間和關(guān)節(jié)空間之間存在非單值、奇異性等復(fù)雜關(guān)系,目前還沒有理想的設(shè)計方法。仍是個富挑戰(zhàn)性的問題第三方面的重要技術(shù)是驅(qū)動機掏。
早期的機器人多用簡單、價廉的氣動液動操作機構(gòu),但它們精度低笨重、需要特殊現(xiàn)在應(yīng)用較多的是電力驅(qū)動特別是直接驅(qū)動為了提高傳動系統(tǒng)和操作機構(gòu)的速度和精度,直接驅(qū)動方式可以取消減速機構(gòu)從而避免磨擦間隙、滯后等因素影響,巳成為重要的發(fā)展方向。
進一步研究具更復(fù)雜功能以適應(yīng)特殊要求的特種機器人或智能機器人無疑是今后十分引人人勝的挑戰(zhàn)課題。但這種系統(tǒng)一般均非常復(fù)雜、昂貴,形式極為多樣,尚難以形成系列化的產(chǎn)品和技術(shù)市場。
7新型控原理和控制器
應(yīng)當(dāng)說,大量簡單控制問題仍可用傳統(tǒng)的方法控制井用PID之類調(diào)節(jié)器加以宴現(xiàn),但由于微電子技術(shù)進步不難用專用芯片來實現(xiàn)各種較復(fù)雜的控制算法。而且這些芯片價格日益低廉,使它們越來越廣泛地被用于各種工業(yè)、交通、家用電器中,產(chǎn)生了巨大的杜會和經(jīng)濟效益。
就中最熟知的當(dāng)屬模糊控制器這種基于模糊理論的簡單的控制器可以較好地反映人們主觀上模糊的控制要求并體現(xiàn)人類經(jīng)驗的控制規(guī)則。從而它被成功地應(yīng)用于工業(yè)控制(特別是非線性、大時滯、分布參數(shù)等難控或模型不精確的對象。調(diào)色、釀造、勾兌等匣束靠操作人員經(jīng)驗的生產(chǎn)過程,用于攝象機、洗衣機、空調(diào)機、電炊具等家庭用具以更好地滿足人們難以言傳的種種需求,用于電梯群控或汽車發(fā)動機控制等方面,已經(jīng)形成龐大的研究、開發(fā)和技術(shù)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)。
模糊性理論還特別適用于表選人的知識和復(fù)雜條件下的決策行為。目前已有把模糊技術(shù)用于復(fù)雜信息處理、模糊專家系統(tǒng)和決策的大量研究工作,其中應(yīng)用領(lǐng)域涉及故障檢測、醫(yī)療診斷、圖象或語音診刷、證券投資決策、經(jīng)濟評估乃至航空航天(如交會對接)等方面。
模糊技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。無疑是研制和生產(chǎn)各種質(zhì)優(yōu)價廉的專用芯片。這將成為微電子技術(shù)的一個極有前途的發(fā)展方向。人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是近年崛起的另一重要發(fā)展方向。8o年代畦來的研究熱潮把它的應(yīng)用領(lǐng)域擴展到信息處理和自動化的幾乎任何一個方面。人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的特點是描述能力強、能擬合極廣泛的各類系統(tǒng)特性。分布式信息處理、速度快、不在乎某些部件失靈、容錯能力強,可自行調(diào)整結(jié)構(gòu)以“學(xué)習(xí)環(huán)境特性、適應(yīng)性強,易于用微電子技術(shù)加以實現(xiàn)、便于推廣應(yīng)用。早期的研究工作大多只能用普通的‘串行計算機進行原理性的論證和試驗。但人們一直致力于研制真正并行的硬件實現(xiàn)l990年海外即有人推出“人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)(ANN)控制器”,它的通用性強、不需建立精確模型和參數(shù)整定、而能對豐日、與一類復(fù)雜的工業(yè)對象給出滿意的控制結(jié)果。叉如像INTEI.
這樣的大公司-自1991年起就推出各種神經(jīng)無網(wǎng)絡(luò)器件。基r神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息處理方式的神經(jīng)計算機也已丹始I山現(xiàn)這些技術(shù)成果可為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大量研究成果提供應(yīng)用的機會。從I1ji具有廣闊的前景??删幊踢壿嬁刂破鳎≒1,C)近年來叉得到蓬勃發(fā)展由下微電子技術(shù)進步,用固體集成電路代替賦先的繼電接點開關(guān)井利用微計算機靈活編程使PI(、面貌一新。它變得小型可靠。簡單易用、編程靈活、功能強大。從而在_r業(yè)中得到普遍應(yīng)用現(xiàn)代的p1.C不難做到10萬個繼電器的規(guī)模,具有上百種數(shù)字運算功能可進行光纖通訊并聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存有1M即已足夠。輸入/輸出通道而多逃一千以上并有自診、另板編程等功能使其便于應(yīng)用從需求方面-則由于離散型生產(chǎn)過程(如機械、電子等行業(yè))的控制特點和各種復(fù)雜過程的邏輯監(jiān)控要求也推動了PIc的發(fā)展。
總之,隨著控制系統(tǒng)日益復(fù)雜、要求越來越多樣化。各種新的控制原理、智能化技術(shù)和人機交互的新途徑導(dǎo)至新型控制器不斷出現(xiàn)。這也是當(dāng)今自動化技術(shù)迅速發(fā)展并帶來杜會效益的標(biāo)志之一。
8辦公自動化和通訊系統(tǒng)
眾所周知,電話、傳真、復(fù)印機,計算機文字處理、檔案管理等現(xiàn)代化辦公設(shè)備極大地提高了辦公效率,已經(jīng)成為現(xiàn)代機關(guān)、企業(yè)、學(xué)校不可缺少的基本條件。隨著信息技術(shù)迅速發(fā)展,辦公室”的功能日益增強,已經(jīng)發(fā)展成為一種具有明確定義的信息處理和管理決策系統(tǒng)辦公自動化(OA)的定義多種多樣,但基本點無非是t(1)利用先進的信息技術(shù)和辦公設(shè)備;(2)設(shè)備和人員掏成人機信息系統(tǒng);(3)其目標(biāo)是提高辦公效率,更快,更完善地獲取和管理有關(guān)信息并做出決策值得一提的是許多近代通訊設(shè)備的應(yīng)用不僅是提供了“方便”一而且在很大程度上改變了“辦公”的概念。諸如:計算機網(wǎng)絡(luò)提供的虛擬終端技術(shù)、遠程數(shù)據(jù)庫等可以實現(xiàn)不同地點辦公室的信息共享和“聯(lián)臺辦公”;多媒體通訊和交互使用可以實現(xiàn)遠程商會議和虛擬的聯(lián)臺工作小組(team):電子數(shù)據(jù)交換(EDI)不僅可以在全球企業(yè)問實現(xiàn)無紙貿(mào)易,也已被用于企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸、共享。并實現(xiàn)信息集成。成為計算機集成制造(CIM)的基礎(chǔ)。
與此相應(yīng),()A的設(shè)計也應(yīng)當(dāng)按照實際需求建立各種模型進行系統(tǒng)分析,以得到臺理的配置。常需考慮的有功能模型、信息流模型、辦公過程模型、數(shù)據(jù)庫模型、通信模型等等。這些模型又有一定結(jié)構(gòu)例如功能模型就包括事務(wù)處理、信息管理和決策支持等兒個層次。
現(xiàn)在通信技術(shù)發(fā)展很快信息高速公路提高了信息傳輸?shù)膹V度和速率,虛擬現(xiàn)實(virtualrea]ity)使人們更能“身臨其境”地感受千里以外的事物。盡管這些技術(shù)尚未完善和普及,它們對信息處理和決策過程自動化的影響而是可以想見的。
自動化技術(shù)涉及面十分寬廣,不可能在這篇報告中一一介紹。像系統(tǒng)仿真、生物醫(yī)學(xué)儀器、航空航天等國防軍事技術(shù)、特殊科研領(lǐng)域等方面都還會提出許多新的問題、新的啟示,并對自動化技術(shù)發(fā)展指出新的方向。自動化一直是塊十分誘人的園地,面臨復(fù)雜化、綜合化和智能化的挑戰(zhàn),自動化技術(shù)將更快發(fā)展、為人類進步、社會發(fā)展作出更大的貢獻。
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