淺述人工智能在智能控制領(lǐng)域的應(yīng)用

張麗芳

摘 要：文章對(duì)人工智能理論進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，分析人工智能（AI）在各種智能控制技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。最后展望人工智能和智能控制的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：人工智能；智能控制；專家系統(tǒng)；發(fā)展前景

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）11-0073-02

人工智能技術(shù)是用計(jì)算機(jī)去做原來(lái)只有人才能做的具有智能的工作，如符號(hào)、語(yǔ)言和知識(shí)表達(dá)、狀態(tài)特征的識(shí)別、精確與模糊的信息處理、分析推理、判斷決策等，將這一擬人思維的技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)控制方法的不足，促進(jìn)了智能控制的迅猛發(fā)展。

智能控制一般按照實(shí)際結(jié)果進(jìn)行控制，不依靠所控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，傳承了人類傳統(tǒng)思想的非線性特性。它打破了傳統(tǒng)控制理論中關(guān)于數(shù)學(xué)模型的框架。

1 人工智能（AI）及智能控制的基本概念

人工智能是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)重要分支，一直處于計(jì)算機(jī)技術(shù)的前沿，被人們稱為世界三大尖端技術(shù)之一（空間技術(shù)、能源技術(shù)、人工智能）。人工智能研究的理論和發(fā)現(xiàn)在很大程度上將決定計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向。

1.1 人工智能的定義及應(yīng)用領(lǐng)域

1.1.1 人工智能的定義

人工智能（AI）也稱機(jī)器智能，它是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)等。

1.1.2 人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域

①問(wèn)題求解。計(jì)算機(jī)博弈是人工智能中關(guān)于對(duì)策和斗智問(wèn)題的研究領(lǐng)域。目前，計(jì)算機(jī)博弈主要以下棋為研究對(duì)象，但研究的主要目的不是為了讓計(jì)算機(jī)與人下棋，而是為了給人工智能研究提供一個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地。在下棋程序中體現(xiàn)出來(lái)的一些步驟，例如能夠思考如何向前走幾步，不僅要把對(duì)手的方法、步驟考慮進(jìn)去，還能夠把困難問(wèn)題進(jìn)行逐步分解，最終戰(zhàn)勝對(duì)方的能力。如今的計(jì)算機(jī)軟件已具有如象棋、圍棋的世界錦標(biāo)賽的先進(jìn)水平。

②邏輯推理與定理證明。邏輯推理是人工智能研究中最持久的領(lǐng)域之一，重要的一點(diǎn)是要找到一些對(duì)策及方法，把大量的素材集中在一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫(kù)中（數(shù)據(jù)庫(kù)需有很復(fù)雜的邏輯結(jié)構(gòu)，甚至還要有模糊記憶），留意可信的證明，并在出現(xiàn)新信息時(shí)即時(shí)修正這些證明。定理證明就是讓計(jì)算機(jī)模擬人類證明定理的方法，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)非數(shù)值符號(hào)的演算過(guò)程。如信息檢索和醫(yī)療診斷等都可以和定理證明問(wèn)題一樣加以形式化。它方便了人類，促進(jìn)了科學(xué)發(fā)展，達(dá)到了人類所不能及的智力……

③自然語(yǔ)言處理。自然語(yǔ)言處理主要研究如何使計(jì)算機(jī)能夠理解和生成自然語(yǔ)言。現(xiàn)在的自然語(yǔ)言理解往往與模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等技術(shù)結(jié)合在一起，在文字識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的配合下進(jìn)行書面語(yǔ)言和有聲語(yǔ)音的理解。

④智能信息檢索技術(shù)。當(dāng)今，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，信息獲取是目前計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)研究中迫切需要研究的課題。這一技術(shù)在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用，能使人工智能邁向更廣泛的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中。

⑤專家控制系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是基于專家知識(shí)和符號(hào)推理方法的智能系統(tǒng)，它將專家領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)用知識(shí)表示的方法表示出來(lái)，放入數(shù)據(jù)庫(kù)中，根據(jù)這些素材在推理機(jī)的作用下，解決某一專門行業(yè)內(nèi)需要專家才能解決的問(wèn)題。如在第二代專家系統(tǒng)中，把原理和經(jīng)驗(yàn)分離開(kāi)來(lái)，并引入基于前者的深層推理和基于后者的淺層推理，從而提高了系統(tǒng)運(yùn)行的強(qiáng)壯性。現(xiàn)在這一點(diǎn)已被證實(shí)。如在礦物勘測(cè)、化學(xué)分析、醫(yī)學(xué)診斷方面，專家系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了人類專家的水平。例如：地質(zhì)勘探軟件程序系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)鉬礦沉積，價(jià)值超過(guò)1億美元。MY CIN系統(tǒng)可以對(duì)人類血液傳染病、乳腺癌的診斷治療方案能夠提供咨詢意見(jiàn)；對(duì)患有細(xì)菌性血液病、腦膜炎方面的診斷和治療方案已經(jīng)超過(guò)了這一領(lǐng)域的專家水平。

1.2 智能控制理論及研究領(lǐng)域

智能控制是在人工智能及自動(dòng)控制等多學(xué)科之上發(fā)展起來(lái)的一門新興、交叉學(xué)科，它具有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如專家控制、智能機(jī)器人控制、智能過(guò)程控制、智能故障診斷及智能調(diào)度與規(guī)劃等。

1.2.1 智能控制的定義

所謂智能控制是通過(guò)定性與定量相結(jié)合的方法，針對(duì)環(huán)境和任務(wù)的復(fù)雜性與不確定性，有效自主地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜信息的處理及優(yōu)化決策與控制功能。

1.2.2 智能控制的研究領(lǐng)域

傳統(tǒng)控制包括經(jīng)典反饋控制和現(xiàn)代控制理論，它們的主要特征是基于精確的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型控制，在復(fù)雜問(wèn)題的實(shí)際應(yīng)用中遇到了不少難題。因此，需將人工智能的方法引入控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化，即通過(guò)采用仿人智能控制決策，迫使控制系統(tǒng)向期望的方向發(fā)展。

智能控制是一類無(wú)需（或盡可能少的）人的干預(yù)就能夠獨(dú)立自主地應(yīng)付環(huán)境條件或加工對(duì)象的變化，有效地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的自動(dòng)控制，它是自動(dòng)控制的最新發(fā)展階段，對(duì)智能控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)，重點(diǎn)放在對(duì)任務(wù)和世界模型的描述、符號(hào)和環(huán)境的識(shí)別以及知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)上，即放在智能機(jī)模型上。

3 發(fā)展前景

3.1 人工智能的發(fā)展趨勢(shì)

加強(qiáng)對(duì)人腦科學(xué)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，深入調(diào)研分析，掌握人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器人、新型人工智能產(chǎn)品等的發(fā)展和應(yīng)用，整合現(xiàn)有資源，形成一些這方面的國(guó)家級(jí)或省級(jí)的技術(shù)中心和實(shí)驗(yàn)室，推動(dòng)人工智能關(guān)聯(lián)技術(shù)在醫(yī)療、工業(yè)、三網(wǎng)聯(lián)合等方面快速發(fā)展。

人工智能的飛速發(fā)展，使越來(lái)越多的具有智能的機(jī)器進(jìn)入了人類的生活，并且在人類生活中扮演著重要的角色。它們比血肉之軀的脆弱人類更靈活，甚至在智力的某些方面，它們已經(jīng)超過(guò)了我們。機(jī)器寵物、智能電腦游戲、深海機(jī)器人、漢字識(shí)別系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，這些智能機(jī)器讓我們驚覺(jué)。

未來(lái)人工智能技術(shù)將進(jìn)一步推動(dòng)關(guān)聯(lián)技術(shù)和新興科技、新興產(chǎn)業(yè)的深度融合，推動(dòng)新一輪的信息技術(shù)革命，其人工智能技術(shù)將成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)嶄新的支撐點(diǎn)。

3.2 智能控制的發(fā)展趨勢(shì)

智能控制的應(yīng)用領(lǐng)域已從工業(yè)生產(chǎn)滲透到生物、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、軍事、空間技術(shù)、醫(yī)療、環(huán)境科學(xué)、社會(huì)發(fā)展等眾多領(lǐng)域，在世界各國(guó)的高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃中有著重要的地位。由于這些任務(wù)的牽引，相信智能控制必將在控制理論的發(fā)展中引起新的飛躍。

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