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截至目前,古典控制方法一直都無法被人工智能控制技術所取代。但是隨著時代的進步和發展,現代控制理論也日臻完善,人工智能軟件技術(包括遺傳算法、模糊神經網絡、模糊控制以及人工神經網絡等)逐漸取代了傳統的控制器設計常規技術。這些方法有著許多的共同之處:都要具備不同類型和數量的描述特性和系統的“apriori”技術。這些方法都有著顯著的優勢,所以工業界都做出了不斷的嘗試,旨在進一步開發和使用這類方法,但是工業界又急于開發該系統,從而使其性能更加優異,系統更加簡單、易操作。直流傳動的控制程序較為簡單,在過去得到了較為廣泛的應用。但是不可忽視的是,它們有著難以克服的限制性因素,而且隨著DSP技術的不斷進步和發展,直流傳動的優勢逐漸隱沒,性能更高的交流傳動逐漸取代了直流傳動。但近幾年,部分廠商逐漸改良工藝,更高性能的直流驅動產品涌入市場,但是人工智能技術卻鮮少提及。在未來幾年,使用人工智能的直流傳動技術將在更大范圍內得到推廣和普及。
交流傳動瞬態轉矩具備較高的使用性能,它有著較強的控制性,僅次于直流電機。目前,直接轉矩控制(DTC)和矢量控制(VC)是比較常見的高性能交流傳動控制方法。當前,不少廠商都順應市場形勢,相繼推出了矢量控制交流傳動產品,而且無速度傳感器的矢量控制產品也大量上市。在性能較高的驅動產品中廣泛使用AI技術,將會進一步提高產品的使用性能,截至目前,僅有兩個廠家在其生產的產品中運用人工智能(AI)控制器。而在十五年前,日本和德國的研究人員提出了直接轉矩控制這一概念,經過了十年的發展演變過程,ABB公司面向市場,將直接轉矩控制的傳動產品引入市場,讓人們能夠直接感受直接轉矩控制的優勢,從而開展相關的研究。可以預見,人工智能技術將會運用到直接轉矩控制中,常規的電機數學模型將會被替代,從而退出市場。
人工智能控制器主要分三種類型,即:增強學習型、非監督型和監督型。當前,常規的監督學習型神經網絡控制器的學習算法和拓撲結構已基本成型,這在一定程度上限制了此種結構控制器的生產和使用,導致計算機計算時間增長,而且常規非人工智能學習算法在具體應用上效果不明顯。而要克服這些困難,最好的辦法就是采用試探法和適應神經網絡。常規模糊控制器的模糊規則表和規則初值是“a-priori”型,這加劇了調整難度。假若該系統無有效的“a-priori”信息作為支撐,那么將導致系統陷入癱瘓。而要有效克服此類缺陷和困難,就可以運用自適應模糊神經控制器,保證系統的正常運轉。
二、電力系統中的智能控制
當前,世界各地的專家和學者都將眼光聚焦于智能控制理論的研究,研究表明,只要合理運用智能系統,就能在很大程度上提高電力系統控制水平,推動我國電力傳動系統步入新的階段。市面上廣泛使用的交直流傳動系統在控制技術和手段上已日臻成熟,閉環控制、矢量控制都有著較好的運用前景。PID控制法作為最新的控制方法,能較好地完成數學建模需承擔的控制任務,但是在具體實踐中,電力傳動系統表現出較強的不穩定性,隨工作狀態的變化,電機參數也不斷變化著,這加劇了傳統建模控制的難度。
概述制造業是國家的經濟命脈,而汽車制造又是戰略性支柱產業,它包括了整車、各種零配件廠等生產商,也包括了各地經銷企業和銷售企業。近年來,我國汽車行業面臨著前所未有的挑戰,原材料、生產、物流成本上漲、利潤下降,以及國際經濟形勢的影響。因此,汽車企業可以運用具有智能分析功能的商務智能系統,通過分析歷史數據快捷、及時地輸出各類報告,預測未來的客戶需求和銷售趨勢,在宏觀上為企業管理人員提供決策依據。計算機人工智能技術發展到了今天,已經開始使用龐大的知識庫來有效地取代人類器官或機構的記憶方法,近些年來很多的專家決策系統在考慮一定規則的基礎上對人類的診斷和經驗上的分析都能夠做出很好的判斷,甚至處于主導地位。這個系統可以很好地利用知識庫,并從中挖掘出我們想要的問題答案、成功地尋找到其中的關聯性,并提取相應的模式等。而實際上,這樣的專家系統已經在很多領域都有了非常不錯的應用,幫助很多企業在很短的時間內就做出相應的生產計劃、調度計劃、運輸計劃等,非常有效率,而且可以大大地增加收益,并很好地控制企業的人力成本。我國工業機器人是從20世紀80年代開始起步。經過二十年余年的努力已經形成了一些具有競爭力的工業機器人研究機構和企業。先后研發出弧焊、點焊、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業機器人。近幾年,我國工業機器人及含工業機器人的自動化生產線相關產品的年產銷額已突破十億元。目前國內市場年需求量在3000臺左右,年銷售額在20億元以上。統計數據顯示中國市場上工業機器人總共擁有量近萬臺,占全球總量的0.56%,其中完全國產工業機器人行業內規模比較大的前三家工業機器人企業,行業集中度占30%左右。其余都是從日本、美國、瑞典、德國、意大利等20多個國家引進的。國產工業機器人目前主要以國內市場應用為主,年出口量為100臺左右,年出口額為0.2億以上。多年來我國汽車零部件生產一直是手工焊、專機焊占據焊接生產的主導地位、勞動強度大、作業環境惡劣、焊接質量不易保證,而且生產的柔性也很差,無法適應現代汽車生產的需要。
1.1搬運機器人在汽車制造業中應用
汽車橋箱類零件具有精度高、加工工序多、形狀復雜、重量重的特點。為提高其加工精度及生產效率,各重型汽車生產廠家紛紛采用數控加工中心來加工此類零部件。而在使用數控加工中心加工工件時,要求工件在工作臺上具有非常高的定位精度,且需要保證每次上料的一致性。由于人工上料此類的工件具有勞動強度高、上料精度不好控制等缺點現在正逐步被工業機器人或專機進行上下料所取代。工業機器人具有重復定位精度高、可靠性高、生產柔性化、自動化程度高等、突出的優勢,與人工相比,能夠大幅度提高生產效率和產品質量,與專機相比具有可實現生產的柔性化、投資規模小等特點。機器人智能化自動搬運系統作為減速器殼體加工的重要生產環節,雖然已經在國內重型汽車廠內取得成功的應用,但依然尚未普及。在國家經濟建設飛速發展的進程中,重型載重汽車的生產能力及生產力水平亟待有一個質的飛躍,而工業機器人即是提升生產力水平的強力推進器。
1.2焊接機器人在汽車制造業中的應用
汽車行業的發展水平,代表了一個國家的綜合技術水平,汽車工業的發展將會帶動其他行業的發展。各廠商為了在日漸激烈的競爭中立于不敗之地,必須率先實現焊接自動化。因此,今后除了如汽車、摩托車這樣的大批量生產行業。一些產品多樣化的企業,為了提高焊接質量,也將會考慮使用焊接機器人,如鋼結構等行業,與此同時,對焊接機器人的要求也必然會逐步提高,如說對焊道的自動跟蹤系統的需求會逐步加大等。作為焊接機器人和焊接機的專業生產廠家,OTC公司將繼續為提高中國的高速、高效、自動化焊機做出自己的貢獻。對于在汽車工業中的點焊應用來說,目前已廣泛采用電驅動的伺服焊槍。日本豐田公司已決定將這種技術作為標準來裝備其日本國內和海外的所有點焊機器人。
1.3裝配機器人在汽車制造業中的應用
在國內外各大汽車公司裝配生產線上被廣泛采用的裝配機器人。一方面使汽車裝配自動化水平大大提高,目前,國外某些大批量生產的轎車的裝配自動化程度已達50%~65%。另一方面,有效地減輕了工人的勞動強度,提高了裝配質量并明顯地提高了生產率。在汽車整車裝配中,機器人不僅用于擋風玻璃的密封濟涂覆、安裝和車輪備胎、儀表盤總成、后懸梁、車門、蓄電池等部件的安裝。
1.4噴涂機器人在汽車制造業中的應用
噴涂機器人在汽車制造業中可噴涂形態復雜的汽車工件而且生產效率和很高。多用于汽車車體的噴涂作業,如噴漆、噴釉等。除了上述機器人以外,汽車制造業中應用的機器人還有用于特殊加工的激光加工機器人用于部件形狀測量、裝配檢查和產品缺陷檢查的檢測機器人,抑制塵埃粒子大小及數量的水切割機器人和凈化機器人等。
2人工智能在汽車制造業中的進展分析
隨著中國汽車工業的迅猛發展,機器人在先進汽車制造中的重要性也越來越凸顯。機器人的產品應用廣泛,覆蓋焊接、物料搬運、裝配、噴涂、精加工、拾料、包裝、貨盤堆垛、機械管理等領域。在汽車行業的應用主要分為以下五大部分。車身系統中,采用虛擬仿真等手段,主要針對車身覆蓋件不斷開發出新的標準化、模塊化解決方案,動力總成系統中,提供了涵蓋汽車傳動系統核心部件,發動機、變速箱和傳動軸的全套裝配測試系統。在沖壓自動化系統方面從卷材與堆垛到零件的碼垛,從提供控制系統到企業ERP,從設計到生產支持與效率優化,擁有全面的工程能力,涂裝自動化系統方面,以高柔性高精度的噴涂機器人來幫助客戶提升涂裝質量,減少生產廢料,而在焊接自動化系統中,機器人比較典型的應用是電阻點焊、電弧焊,其最新一代機器人配套提供一系列高度人性化的軟件工具。汽車工業的最大特點是產量大,生產節拍快,產品一致化程度高。消費者對汽車質量要求越來越高,是促使機器人應用越來越普遍的一個重要原因。機器人本身只是集裝箱里的一個貨物,隨機器人的設備功能越來越精細,客戶的思維在這時候逐漸走向成熟,在采購時不再單單考慮某生產工位的瓶頸,而更多地考慮到長期戰略因素,如維護成本加入的高低,長期投資回報是否劃算,服務涵蓋地域是否廣泛,響應是否及時,全球技術支持能力有多強,中期后期不同階段解決問題的能力有多大等等。這時,產品本身的價格和意義相對弱化而長期的價值越發凸顯。
3結束語
顧名思義,人工智能就是研究怎樣利用機器模仿人腦進行推理、設計、思考和學習等思維方式和活動,幫助人們解決一些需要專家才能解決的問題,通俗一點說,就是借助計算機來執行人類的智能活動,最終實現利用各種自動化機器或是智能機器,模仿和完成人的智能活動,實現某些“機器思維”或是腦力自動化。但從學術的角度說,人工智能包含的范圍非常廣,與人工智能相聯系的不下幾十門學科,所涉及的理論領域和應用的領域幾乎涉及人類的所有活動,人類任何工作離不開智能,因此,任何領域都是人工智能的潛在應用領域。例如,應用人工智能的方法和技術,設計和研制各種計算機的“機器專家”系統,可以模仿各行各業的專家去從事醫療診斷、質譜分析、礦床探查、數學證明、家務管理、運籌決策等腦力勞動工作,以完成某些需要人的智能、運用專門知識和經驗技巧的任務等等。在信息社會的構建中,網絡的應用正在深遠的影響著人們的工作和生活方式,計算機網絡技術的發展正處在日新月異、交融更替之際,信息安全的保證將成為公眾的需求和時代的責任,在這個方面,人工智能技術是一種模仿高級智能的推理和運算技術,在很多實際的控制和管理問題上都顯示出具有很強優勢,如果能把人工智能科學中的一些算法與思想應用到計算機網絡中,將會大大提高計算機網絡的性能,不斷提高信息的安全性。
2信息安全與人類生活的關系
信息安全包含的范圍很廣,大到國家軍事機密,小到如何防范商業秘密和人身秘密。在目前的網絡信息社會中,信息安全的實質就是要保護信息系統或信息網絡中的信息資源免受各種類型的威脅、干擾和破壞,但是在我們的日常生活中,這種事情還是屢有發生。
2.1信息安全對人們生活的影響
(1)對信息服務的破壞。
一是信息的泄露,被某個未被授權的實體或者是個人獲得用于不法目的,而且在這個過程中,可能導致信息被非法轉讓、刪減或者是破壞,讓原來信息擁有者的信息失去真正的意義;二是被拒絕服務,這是對信息或者是相關資源的合法訪問被無條件阻止。
(2)非法使用對合法權的破壞。
這主要是某一資源被某個非授權的人,或以非授權的方式使用。一是竊聽。用各種可能的合法或非法的手段竊取系統中的信息資源和敏感信息。例如對通信線路中傳輸的信號搭線監聽,或者利用通信設備在工作過程中產生的電磁泄露截取有用信息等。通過對系統進行長期監聽,利用統計分析方法對諸如通信頻度、通信的信息流向、通信總量的變化等參數進行研究,從中發現有價值的信息和規律。二是假冒。通過欺騙通信系統(或用戶)達到非法用戶冒充成為合法用戶,或者特權小的用戶冒充成為特權大的用戶的目的。黑客大多是采用假冒攻擊。攻擊者利用系統的安全缺陷或安全性上的脆弱之處獲得非授權的權利或特權。例如,攻擊者通過各種攻擊手段發現原本應保密,但是卻又暴露出來的一些系統“特性”,利用這些“特性”,攻擊者可以繞過防線守衛侵入系統的內部破壞
2.2信息安全受到威脅的分類
(1)授權侵犯
被授權以某一目的使用某一系統或資源的某個人,卻將此權限用于其他非授權的目的,也稱作“內部攻擊”。在某個系統或某個部件中設置的“機關”,使得在特定的數據輸入時,允許違反安全策略。
(2)木馬攻擊。
軟件中含有一個覺察不出的有害的程序段,當它被執行時,會破壞用戶的安全。這種應用程序稱為特洛伊木馬(TrojanHorse)。計算機病毒:一種在計算機系統運行過程中能夠實現傳染和侵害功能的程序。
(3)人為原因。
一個授權的人為了某種利益,或由于粗心,將信息泄露給一個非授權的人。信息被從廢棄的磁碟或打印過的存儲介質中獲得。侵入者繞過物理控制而獲得對系統的訪問。重要的安全物品,如令牌或身份卡被盜。業務欺騙:某一偽系統或系統部件欺騙合法的用戶或系統自愿地放棄敏感信息等等
3人工智能對信息安全的影響和未來發展趨勢
隨著人工智能的不斷發展和應用方法的不斷成熟,人工智能在信息安全保障的服務能力將更加強大,人工智能也將處于計算機網絡發展的前沿,與計算機發展的軌跡同行。筆者僅就人工智能在信息安全的具體領域“數字水印”的研究展開論述,分析未來人工智能與信息安全的密切關系。
3.1數字水印的定義
數字水印技術的基本思想源于古代的密寫術。古希臘的斯巴達人曾將軍事情報刻在普通的木板上,用石蠟填平,收信的一方只要用火烤熱木板,融化石蠟后,就可以看到密信。使用最廣泛的密寫方法恐怕要算化學密寫了,牛奶、白礬、果汁等都曾充當過密寫藥水的角色。可以說,人類早期使用的保密通信手段大多數屬于密寫而不是密碼。然而,與密碼技術相比,密寫術始終沒有發展成為一門獨立的學科,究其原因,主要是因為密寫術缺乏必要的理論基礎。
數字水印(DigitalWatermark)技術是指用信號處理的方法在數字化的多媒體數據中嵌入隱蔽的標記,這種標記通常是不可見的,只有通過專用的檢測器或閱讀器才能提取,因為當前的性信息安全技術都是以密碼學為基礎,計算機處理能力提高后,這種密保措施已經越來越不安全,因此數字水印就是人工智能跨速發展的結果,數字水印是信息隱藏技術的一個重要研究方向,這對于信息安全有著超強的保護能力。
3.2數字水印的特征
(1)隱蔽性:
在數字作品中嵌入數字水印不會引起明顯的降質,并且不易被察覺。
(2)超強安全性:
水印信息隱藏于數據而非文件頭中,文件格式的變換不應導致水印數據的丟失。
(3)不可丟失性:
是指在經歷多種無意或有意的信號處理過程后,數字水印仍能保持完整性或仍能被準確鑒別。可能的信號處理過程包括信道噪聲、濾波、數/模與模/數轉換、重采樣、剪切、位移、尺度變化以及有損壓縮編碼等。
3.3發展前景
(1)實現數字化作品產權信息保護。
計算機網絡的發達,讓數字作品(如電腦美術、掃描圖像、數字音樂、視頻、三維動畫)的版權保護成為當前的熱點問題。但是數字作品的拷貝、修改非常容易,而且可以做到與原作完全相同,“數字水印”利用數據隱藏原理使版權標志不可見或不可聽,既不損害原作品,又達到了版權保護的目的。目前,用于版權保護的數字水印技術已經進入了初步實用化階段,IBM公司在其“數字圖書館”軟件中就提供了數字水印功能,Adobe公司也在其著名的Photoshop軟件中集成了Digimarc公司的數字水印插件。
(2)商務票據信息安全保護。
隨著高質量圖像輸入輸出設備的發展,特別是精度超過1200dpi的彩色噴墨、激光打印機和高精度彩色復印機的出現,使得貨幣、支票以及其他票據的偽造變得更加容易。網絡安全技術成熟以后,各種電子票據也還需要一些非密碼的認證方式。數字水印技術可以為各種票據提供不可見的認證標志,從而大大增加了偽造的難度。
(3)重要聲像數據信息安全保護。
數據的標識信息往往比數據本身更具有保密價值,如遙感圖像的拍攝日期、經/緯度等。沒有標識信息的數據有時甚至無法使用,但直接將這些重要信息標記在原始文件上又很危險。數字水印技術提供了一種隱藏標識的方法,標識信息在原始文件上是看不到的,只有通過特殊的閱讀程序才可以讀取。這種方法已經被國外一些公開的遙感圖像數據庫所采用。