人工智能技術在電子信息工程自動化設計中的應用研究

摘要：本文結合人工智能技術與電子信息工程之間的關聯性，系統闡釋人工智能技術在電子信息工程自動化設計領域的具體應用，以期為促進電子信息產業的智能化發展建言獻策。

關鍵詞：人工智能；電子信息工程；自動化設計；智能技術；應用

隨著科技的進步，人工智能技術受到了社會各界的廣泛關注，并被應用于教育、醫療及生活等各個領域。例如，語言識別、人臉識別、圖像處理和智能機器人等技術逐漸普及，成為推動各行業和市場發展的動力引擎。人工智能在電子信息工程自動化設計領域的深度應用展示了其靈活和強大的優勢。通過多元化技術的賦能，人工智能技術不僅能夠集成各種電路和元器件，還促進了電子硬件的微型化發展，為輕薄和移動終端設備的拓展提供了幫助。人工智能算法和高速數據處理的結合，促進了軟件服務的整合，優化了產品設計流程，變革了產業結構和企業的生產經營模式，并提高了自動化設計的質量和效率。需要注意的是，目前國內電子信息工程自動化設計領域大多數尚未完全嵌入人工智能技術平臺體系。電子硬件設備與信息化系統的連接不暢，導致平臺操控和數據傳輸效率低下。這不僅無法滿足企業多元化電子信息控制的需求，還影響了設計和生產的精度和效果。因此，人們迫切需要加強人工智能技術在電子信息工程自動化設計領域的應用深度和廣度。

一、人工智能技術的相關概述

（一）人工智能

人工智能（AI）是通過模擬人類的思維和意識等信息處理方式，賦予機器像人一樣的分析和解決問題的能力。它為實現智能機器人、語音識別和人臉識別等應用提供了技術支持。將電子信息技術與人工智能有機結合，既能充分發揮人工智能在信息處理高效化、學習能力進化和計算成本降低等方面的優勢，又能保障電子設備運行過程的穩定性、安全性和可靠性。這為智能技術在電子信息工程自動化設計領域的深度應用奠定了基礎[1]。

（二）技術類型

人工智能技術是在計算機技術高度發展的基礎上產生的一種技術。它通過思維模擬、語言編程、數據識別與分析等手段，支持高效的信息處理，實現智能機械代替手動操作。根據技術運行方式的差異，人工智能技術主要分為神經網絡型、專家技術型、綜合控制型三大類。其中，神經網絡型技術通過模擬人腦的意識形態和思維方式，使用神經元作為節點進行數據采集、分析和傳輸，并發出核心指令。專家技術型技術依靠數據庫平臺的支持，能夠快速調用、分析和整合平臺存儲的專家研究成果，并提供決策指導。綜合控制型技術通過系統集成，實現多系統工程領域下多類型設備的協同操作和一體化控制，提高操作流暢性和效率，使得電子信息工程能夠獲得更理想的自動化設計效果。智能技術的應用，能夠顯著提升電子信息工程的自動化設計水平。

（三）人工智能技術的應用價值

在人工智能時代，智能技術的應用價值集中體現在強大的計算能力、高效的數據分析處理能力和協同操作能力方面。智能技術借助計算機等平臺，能夠利用強大的算力模擬人腦的思維邏輯，從而提高問題分析和處理的效率。此外，人工智能技術還能夠結合理論和實踐經驗，反向助力系統升級，提升運算精度和效能，并通過模糊信息處理和數據挖掘，深度挖掘、整合、分析和處理自動設計所需的數據資源。這樣一來，人工智能技術可以實現特征識別和思考判斷，從而簡化自動設計的過程，避免不必要的設計返工和開支。此外，人工智能技術的迭代速度快，能夠提供多元應用場景，方便設計者提升效率，完成多成員、部門間的協同操作。也就是說，人工智能技術的多元化應用，有助于提升設計效果，并避免技術壁壘對設計工作的影響[2]。

二、電子信息工程與人工智能技術的關系

電子信息工程與人工智能技術之間具有許多交叉點。電子信息工程具有獨特的特點，與人工智能技術之間有著極強的應用契合性。人們需要明確電子信息工程的特點，并梳理其與智能技術之間緊密的聯系。深入研究二者的嵌合、兼容以及應用創新對于推動領域的發展具有重要意義。

（一）電子信息工程及特點

電子信息工程依托計算機與網絡技術，實現數據信息整合與分析的系統。它主要由電路與電子、信號處理、計算機控制三類模塊構成，并配合傳感裝置、A-D變換器等連接使用，以實現數據采集與信號傳輸，并通過自動化控制來實現系統各軟硬設備及功能的集成。相較傳統信息整合技術，電子信息工程具有精確性、便利性和廣泛的應用范圍等特點。其中，精確性主要體現在系統強大的數據分析與處理功能方面。它能準確識別模糊數據，并簡化分析流程、優化工作模式。便利性是指電子信息工程擁有強大的集成功能，它突破了傳統人工處理方式的限制，通過預定的程序可以高效地完成信息處理，從而有效減輕設計人員的工作壓力。此外，電子信息工程能夠同時處理多類信息，極大地拓寬了傳統信息整合技術的應用范圍。因此，電子信息工程在許多領域具有廣泛的應用，為各行各業的發展提供了有力支持[3]。

（二）電子信息工程與人工智能技術的關系

電子信息工程與智能技術顯示出極強的應用契合性。首先，人工智能技術涵蓋了多種高精度、高新技術，通過綜合運用這些技術，可以替代傳統工程系統中需要人工操作控制的環節，提高數據采集精度、傳輸效率和分析能力。這樣可以大幅提升工程系統的整體性能。其次，在人工智能技術中，專家系統能夠針對工程系統的各項任務和復雜問題，抓住處理要點，通過資源分類、深度推理和綜合分析，制定最優決策，提高自動化設計的效果，并提高與上下游產業的兼容性。再次，人工智能技術的支持下，自動化設備的精度得以提升。通過嵌入式單片機、微處理器等技術，以及使用TCP/IP協議，實現多類傳感器的互聯互通，實現對自動化設備的實時監控與故障反饋。此外，人工智能技術節約嵌入CAD等三維建模軟件中，優化軟件功能，實現不同產品結構和模型的智能化模擬。在控制面板和顯示器中，可以展示更直觀、立體的參數和模型，為設計者提供創新思路，同時降低研發工作的錯誤率[4]。

三、電子信息工程自動化設計領域人工智能技術的重要應用

電子信息工程是國家科技發展水平的重要影響因素。人工智能技術在電子信息工程中的應用對國民經濟增長和提高居民社會生活水平具有重要意義。在自動化設計方面，人工智能技術能夠簡化設計建模過程，便于實現結構自動化設計。具體將從生產線智能化操控與監管、產品設計模型仿真與流程優化、故障實時檢測與修復、輔助決策與檢索服務、集成化控制與信息綜合處理等方面進行闡述：

（一）生產線智能化操控與監管

自動化設計是基于控制程序，并通過精準的數據采集和參數調試，確保工程系統能夠有效執行指令，并保證各設備的協同運行。人工智能技術的引入使得控制系統具備智能化操控機制，通過數據分析和定位處理，實現對工程系統各種任務的精確定位。這種智能化操控機制有效彌補了傳統人工操作所帶來的精度誤差問題，提高了傳統控制系統的精確性和協調性，確保復雜的生產線能夠高效有序地運行。

例如，在智能電子信息控制系統中（見圖1），系統首先根據預設的數據模型來確定數據資源的對象。借助數據模擬和智能操控技術，可以有效滿足數據資源的需求條件，提高生產過程中的操控精度。同時，系統與企業的全生產流程和產業需求相配合，建立完整的一體化操控體系，促進企業產業的數字化轉型，實現技術與自動化產業鏈條的深度耦合[5]。

（二）產品設計模型仿真與流程優化

傳統自動化設計對設計者的實踐經驗要求很高，需要設計者能夠確保各項設計和實踐所形成的參數能夠精確滿足項目要求。為了達到這一目標，企業需要投入大量的人力、物力和財力支持，從而增加了資源消耗和設計成本。人工智能技術的引入有效解決了傳統自動化設計的缺點，帶來了新思維、新方法和新模式，為產品設計過程提供了賦能。

通過重構異構技術體系和深度挖掘數據資源，智能技術確保產品設計的基準和預設方案能夠精準匹配。例如，將智能技術嵌入控制系統中，可以對各種參數進行精確模擬，結合數據模型進行仿真分析，實現設計參數的同步映射和模擬。設計者可以通過查看模擬參數來驗證產品設計方案的缺陷，并利用智能軟件進行自動化修正。這不僅提高了產品設計流程的優化，還節約了研發成本和資源消耗[6]。

（三）故障實時檢測與修復

為了確保自動化設計控制系統中的所有數據能夠及時、精準地發布，以滿足系統運行的需求，需要加強對系統內部故障的診斷，及時發現潛在的故障風險，并予以排除。這對技術人員的實踐經驗提出了較高的要求，否則將導致系統的故障運行甚至停機。人工智能技術的應用為故障的實時檢測和自動修復提供了有力支持。通過大數據、智能算法等技術賦能控制系統，技術人員可以依賴智能檢測平臺和專家系統實時監控各個元器件和終端設備的數據參數。在提取數據特征后，利用平臺分析數據模型，為技術人員提供潛在故障的提示。這不僅大幅縮短了電子元器件故障診斷所需的時間，還提高了診斷的準確性。此外，系統和設備終端的智能傳感功能可以將運行參數實時發送到專家診斷系統。一旦數據與故障判定機制一致，系統將自動判定為潛在故障，并依據智能算法和自動修復技術完成修復[7]。

（四）輔助決策與檢索服務

在人工智能時代，為了求得發展，企業必須實時洞察市場的動向。結合自身的運營模式，企業可以采取設計評估的方式，綜合判定各項設備和操作功能的運行邏輯。同時，結合不同類型產品和設備的運行模式進行評估，以保障產品數量和品質能夠全面滿足市場的要求，從而獲得預期的效益。

以往因技術受限，企業常常出現供需矛盾和收益不足的問題，而且缺乏轉型和拓展的方向。但智能技術的應用為這一問題提供了解決思路。基于智能平臺的電子產品和機械操控設備自帶數據自主優化分析體系，能夠對整個市場運作模式展開分析。借助多元產品規格、性能的系統測評，企業可以從各自需求出發制定有針對性的管控策略。這樣可以確保前期設計契合預期發展目標，并為企業的可持續發展提供決策依據。

（五）一體化控制與電子信息安全維護

人工智能技術的高精度和高智能化軟硬件平臺為主控系統的自動化設計提供了強有力的支撐。操作者可以將工程設定為集成化、一體化的主操控平臺，實現了電子信息工程系統范圍內的聯動操縱。這不僅提升了系統整體性能，還實現了自動化設計的跨技術、多層次和多任務控制，從而節約成本并提高效益[8]。此外，人工智能技術還為系統的信息安全維護提供了保障。借助神經網絡、深度學習等技術的支持，能夠有效提高安全風險的識別能力。同時，通過模糊數據分析和挖掘，還能持續優化系統的運行環境。

四、結束語

受國內電子行業起步晚、技術投入力度小、專業人才匱乏等因素的影響，我國電子信息工程的發展與進步受到了一系列的制約。為了突破這一發展瓶頸，人們應立足于人工智能時代背景，依托現代化人工智能技術和平臺支持，加快推進電子信息工程自動化設計體系的建設。通過推進產品設計的高效化、智能化發展，以提高設計工藝和生產精度，使其更加契合工程預期目標。同時，加快企業運行模式變革，通過引入智能化生產體系，實現大規模生產運作，穩固工業產業體系。

值得注意的是，目前許多從事電子信息工程自動化設計的企業尚未全面引入人工智能設計與生產系統。這一方面是因成本投資過高，短期內投入產出低，另一方面則是由于技術人才薄弱，難以提供技術最優解，造成理論與應用之間的不匹配。因此，強化智能技術的應用研究與實踐探索仍亟待深入。

作者單位：辛牧原 中國海洋大學信息科學與工程學部

參考文獻

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