第一篇：計(jì)算機(jī)前沿講座講座體會(huì)（最終版）

計(jì)算機(jī)前沿講座報(bào)告

最近聽(tīng)了溫州大學(xué)***博士講的機(jī)器學(xué)習(xí)，那么用對(duì)這堂課的心得體會(huì)來(lái)總結(jié)對(duì)計(jì)算機(jī)前沿技術(shù)的學(xué)習(xí)。先來(lái)說(shuō)一個(gè)笑話，我們知道機(jī)器學(xué)習(xí)的子學(xué)習(xí)是深度學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)有一種叫做對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）。對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）類似：孫悟空：我是孫悟空。如來(lái)：你是真的。如來(lái)：你是假的。-六耳獼猴：我是孫悟空。

-如來(lái)：你是真的。

這就是機(jī)器學(xué)習(xí)，準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是最常見(jiàn)的一種，監(jiān)督學(xué)習(xí)。最開(kāi)始的幾步是對(duì)于模型的訓(xùn)練，“多了”或“少了”可以理解為訓(xùn)練時(shí)的誤差，模型根據(jù)誤差調(diào)整自身參數(shù)，這就是機(jī)器學(xué)習(xí)里常用的反向傳播(Backpropagation)的簡(jiǎn)單的解釋。梯度下降涉及到算法，最終來(lái)提高機(jī)器處理問(wèn)題的能力。

機(jī)器學(xué)習(xí)想做的事情，簡(jiǎn)單的說(shuō)是要從資料中歸納出有用的規(guī)則。大數(shù)據(jù)說(shuō)的是對(duì)大量的資料做分析，而人工智能說(shuō)的是讓機(jī)器看起來(lái)更聰明，兩者都可以使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)做核心的工具。

一名程序員，最終將會(huì)遇到很多類型的頑固抵制邏輯的、程序的解決方案的問(wèn)題。我的意思是，對(duì)于很多類問(wèn)題，坐下來(lái)寫出解決問(wèn)題所需要的所有條件語(yǔ)句是既不可行也不劃算的。我聽(tīng)到你的程序員大腦在大喊，“褻瀆”。

這是真的，以每天的鑒別垃圾郵件問(wèn)題為例，每當(dāng)介紹機(jī)器學(xué)習(xí)時(shí)，它是一直被使用的例子。當(dāng)一封郵件到來(lái)時(shí)，你將怎樣寫一個(gè)程序來(lái)過(guò)濾垃圾郵件，決定是將它放在垃圾箱還是收件箱中？你將可能開(kāi)始收集一些實(shí)例并深入研究它們，你將尋找垃圾郵件和非垃圾郵件所特有的模式，你還將會(huì)考慮抽象出那些模式以便你的啟發(fā)式學(xué)習(xí)將來(lái)能夠應(yīng)用到新案例之中。你將會(huì)忽視那些永遠(yuǎn)不會(huì)被看到的古怪郵件，你將能夠輕松的提高準(zhǔn)確率并為邊界情況制定特殊的程序。你將反復(fù)多次的瀏覽郵件并抽象出新模式來(lái)改善做出的決策。

在那里有一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，所有這些事情都由程序員而不是電腦來(lái)完成。這種手動(dòng)導(dǎo)出的硬編碼系統(tǒng)將具有同程序員一樣的、從數(shù)據(jù)中提取規(guī)則并將其實(shí)現(xiàn)的能力。這能夠做到，但是它將花費(fèi)太多的資源，而且會(huì)是一個(gè)持續(xù)的噩夢(mèng)。

在垃圾/非垃圾郵件的例子中，經(jīng)驗(yàn)E就是我們所收集的郵件，任務(wù)T是一個(gè)決策問(wèn)題（也稱為分類），它需要標(biāo)記每一封郵件是否為垃圾郵件，并將其放入到正確的文件夾中。我們的性能度量將是一些類似于準(zhǔn)確率之類的、介于0%-100%之間的一個(gè)百分比（正確決策數(shù)除以總的決策數(shù)再乘以100）。

準(zhǔn)備這樣一個(gè)決策程序的過(guò)程通常被稱為訓(xùn)練，收集到的實(shí)例稱為訓(xùn)練集，程序即為一個(gè)模型，一個(gè)把非垃圾郵件從垃圾郵件的分離出來(lái)的問(wèn)題的模型。作為程序員，我們喜歡這個(gè)術(shù)語(yǔ)，一個(gè)模型具有特定的狀態(tài)并且需要被保持，訓(xùn)練是一個(gè)執(zhí)行一次的過(guò)程，也可能會(huì)根據(jù)需要重新運(yùn)行，分類是待完成的任務(wù)。這些對(duì)我們來(lái)說(shuō)都是有意義的。

我們能夠看到上面定義中所用到的術(shù)語(yǔ)并不是很適合于程序員。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，我們寫的所有的程序都是一個(gè)自動(dòng)化操作，因此，機(jī)器學(xué)習(xí)是自動(dòng)化學(xué)習(xí)的這一說(shuō)明是沒(méi)有意義的。

第二篇：計(jì)算機(jī)前沿講座論文

計(jì)算機(jī)前沿講座論文

圖書館怎么面對(duì)云計(jì)算

姓名：甘超江 學(xué)號(hào)：20092460

目錄

摘要：...............................................................................................................3 引言：...............................................................................................................4

1.云計(jì)算的概念.........................................................................................5 2.云計(jì)算在圖書館中的五大利.....................................................................5 3.云計(jì)算的四大弊

4.云計(jì)算環(huán)境下的圖書館信息安全策略........................................................7 參考文獻(xiàn)：........................................................................................................9

摘要：

云計(jì)算是一種新型的基于互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)計(jì)算模型，是多種技術(shù)混合演進(jìn)的結(jié)果，具有安全可靠、海量信息存儲(chǔ)、快捷方便等特點(diǎn)。圖書館利用云計(jì)算的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)和與之相關(guān)的虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，能降低存儲(chǔ)和維護(hù)成本，具有所存數(shù)據(jù)安全可靠，輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)共享等特點(diǎn)。關(guān) 鍵 詞：云計(jì)算 圖書館 海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 存儲(chǔ)技術(shù) 虛擬技術(shù)

引言：

2009年被認(rèn)為是“云計(jì)算”（Cloud Computing）元年，融合了計(jì)算設(shè)施、能力和數(shù)據(jù)的“云”正在成為一種網(wǎng)絡(luò)存在方式。在微軟、IBM、Google、Amazon、Sun等IT巨頭的推動(dòng)下，云計(jì)算得到迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外掀起了云計(jì)算熱潮。憑借“云”，蘋果、亞馬遜在線銷售音樂(lè)、電視、電影、電子書籍和數(shù)碼報(bào)紙雜志，谷歌免費(fèi)提供檢索、電子郵件、衛(wèi)星圖像、地圖、計(jì)算、數(shù)據(jù)保存等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。而在國(guó)內(nèi)，瑞星，阿里巴巴等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司也相繼邁上發(fā)展云計(jì)算的道路。可見(jiàn)云計(jì)算將對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)作和服務(wù)模式產(chǎn)生深刻影響，而作為信息資源存取中心之一的圖書館，在這種云計(jì)算時(shí)代下，它將面對(duì)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

1.云計(jì)算的概念

云計(jì)算(Cloud Computing)是一種基于internet的計(jì)算，它是在分布式處理.并行處理，網(wǎng)格計(jì)算等基礎(chǔ)上提出的一種新型商業(yè)計(jì)算模型，是一種新興的共享基礎(chǔ)架構(gòu)的方法。它是面對(duì)超大規(guī)模的分布式環(huán)境，其核心思想是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的子程序.再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。其最終目的是充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源。建立功能強(qiáng)大的計(jì)算中心。并基于此提供多種多樣的計(jì)算服務(wù)，使用戶能夠在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)便捷的享受各種服務(wù)。對(duì)于圖書館人而言，雖可能不大理解云計(jì)算的內(nèi)涵，但或多或少已經(jīng)體驗(yàn)過(guò)或正在使用云計(jì)算服務(wù)，如googleDoes、Facebook等。重要的是理解云計(jì)算實(shí)質(zhì)上是一個(gè)有關(guān)數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算設(shè)備范式如何轉(zhuǎn)變的問(wèn)題。這些問(wèn)題與數(shù)字化生活始終緊緊相連。而云計(jì)算，把重點(diǎn)轉(zhuǎn)到遠(yuǎn)離這些設(shè)備能夠有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和能夠運(yùn)行的應(yīng)用和設(shè)備上，提供了最簡(jiǎn)單的獲取數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序，這些存儲(chǔ)在不同的地方的互聯(lián)網(wǎng)上。但這些數(shù)據(jù)怎么放?有相應(yīng)的技術(shù)保證才行，一定不是說(shuō)把所有的數(shù)據(jù)放到一起才是云計(jì)算!云計(jì)算的“云”最根本的是虛擬化，是虛擬化計(jì)算!虛擬化并不是把所有東西放在一個(gè)地方才叫虛擬化。

2.云計(jì)算在圖書館中的五大利

超強(qiáng)的計(jì)算能力：通過(guò)一定的協(xié)調(diào)調(diào)度。云計(jì)算模式可以通過(guò)數(shù)萬(wàn)乃至百萬(wàn)的普通計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)合來(lái)提供超強(qiáng)的、可以與超級(jí)計(jì)算機(jī)相抗衡的計(jì)算能力。使用戶完成單臺(tái)計(jì)算機(jī)根本無(wú)法完成的任務(wù)。在“云”中，使用者只要輸入簡(jiǎn)單指令即能得到大量信息。因?yàn)樵谠朴?jì)算模式中，人們不是從自己的計(jì)算機(jī)上，也不是從某個(gè)指定的服務(wù)器上，而是從互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上，通過(guò)各種設(shè)備(如移動(dòng)終端等)獲得所需的信息，因此其速度得到了質(zhì)的飛躍。

以用戶為中心：在云計(jì)算模式中，相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在“云”之中，用戶可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以以某種便捷、方便、安全的方式獲得云中的相關(guān)的信息或服務(wù)。雖然在“云”里有成千上萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)為其提供服務(wù)，但對(duì)于“云”外的用戶來(lái)說(shuō)，他看到只是一個(gè)統(tǒng)一的接口界面，用戶使用云服務(wù)就如通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)使用本地計(jì)算機(jī)一樣的方便。

3)實(shí)現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)計(jì)算：人們需要監(jiān)管能力更強(qiáng)的計(jì)算模型，來(lái)充分提高計(jì)算效率，不僅僅是計(jì)算資源的利用率，而且是從物理上降低設(shè)備能耗。云計(jì)算的出現(xiàn)大大加快了實(shí)現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)計(jì)算的步伐。

4)降低了數(shù)據(jù)外泄的可能性：這也是云計(jì)算服務(wù)商討論最多的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在云計(jì)算之前，數(shù)據(jù)容易被盜，而隨著云計(jì)算的推廣以后。用戶可以把自己的數(shù)據(jù)放在“云”中，只要用戶能夠接人互聯(lián)網(wǎng)就能夠根據(jù)需要隨時(shí)存取，為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了幾乎無(wú)限多的可能，為存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)提供了幾乎無(wú)限的空間。

5)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠：云計(jì)算中，用戶只需花少量的錢來(lái)租用相關(guān)的云服務(wù)商所提供的相關(guān)服務(wù)即可。它可以讓用戶利用很少的投資獲得較大的回報(bào)。不必?fù)?dān)心自己所購(gòu)買的IT產(chǎn)品被淘汰，因?yàn)榫唧w的硬件配置和更新都是由云服務(wù)提供商來(lái)提供的。用戶所需做的只是通過(guò)各種設(shè)備享受云服務(wù)所提供自己需求的信息、知識(shí)、服務(wù)等。

目前國(guó)外諸多圖書館組織與協(xié)會(huì)已在探討圖書館如何使用云計(jì)算，比如圖書館使用云計(jì)算提供用戶個(gè)性化和本地化信息尋求的模式?云可以節(jié)省資金和資源使圖書館利用計(jì)算機(jī)設(shè)備更有效嗎?用戶如何與云交互?我們的服務(wù)可能需要修改，以適應(yīng)新出現(xiàn)的用戶模式?有一點(diǎn)是肯定的，無(wú)論以何種方式，我們認(rèn)為對(duì)圖書館計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施和架構(gòu)均需要改變，以便有效地利用云計(jì)算。云計(jì)算時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，圖書館需要開(kāi)始思考如何調(diào)整服務(wù)，以便有效地適應(yīng)用戶與圖書館互動(dòng)。

3.云計(jì)算的四大弊

雖然云計(jì)算技術(shù)目前還處于商用的初級(jí)階段.還有許多問(wèn)題困擾著云計(jì)算服務(wù)提供商。隨著云計(jì)算技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，以及云計(jì)算理念被用戶的廣泛接受，云計(jì)算技術(shù)必將成為最為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，基于云計(jì)算平臺(tái)的應(yīng)用也將成為人們最重要的選擇。作為圖書館工作人員需要認(rèn)真追蹤研究以下幾個(gè)方面：

3.1需要確認(rèn)是否把整個(gè)圖書館資源放到“云”中。從理論上說(shuō)，利用云計(jì)算技術(shù)，用戶只需要通過(guò)本地終端就可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)使用圖書館的相關(guān)資源。但實(shí)際上，為了安全和穩(wěn)定。也為了在“云”服務(wù)中斷或失效時(shí)，圖書館仍然能夠正常地提供相關(guān)的服務(wù)，圖書館顯然不能把所有的數(shù)據(jù)資源都放在”云“中.必然要繼續(xù)在本地保存一些常規(guī)的重要的數(shù)據(jù)依此來(lái)作為“云”數(shù)據(jù)的一個(gè)備份。因此，云計(jì)算模式并不會(huì)完全推翻圖書館現(xiàn)有的數(shù)據(jù)部署模式，而是在保留原有模式的基礎(chǔ)上，使現(xiàn)有的部署模式與云計(jì)算模式進(jìn)行融合，作為現(xiàn)有部署模式的有效補(bǔ)充。圖書館應(yīng)對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，通過(guò)研究來(lái)確立哪些數(shù)據(jù)資源可以放到“云”中，哪些數(shù)據(jù)必須在圖書館現(xiàn)有的模式中予以保留，這是值得圖書館員需要認(rèn)真研究的一個(gè)方面。

3.2數(shù)據(jù)據(jù)位置問(wèn)題。在現(xiàn)在運(yùn)行的系統(tǒng)中，許多用戶并不清楚自己的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在哪里。用戶應(yīng)當(dāng)詢問(wèn)服務(wù)提供商數(shù)據(jù)是否存儲(chǔ)在專門管轄的位置，以及他們是否遵循當(dāng)?shù)氐碾[私協(xié)議。所以在建設(shè)圖書館這樣的公共服務(wù)機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，可以由國(guó)家來(lái)主導(dǎo)，成立專門的機(jī)構(gòu)來(lái)負(fù)責(zé)“云”的建立。

3.3版權(quán)問(wèn)題。在云計(jì)算模式中，各個(gè)加入云計(jì)算模式的圖書館之間可以通過(guò)有關(guān)的協(xié)議共享彼此的信息資源.就像用戶使用本館的電子資源和使用他館的電子資源一樣。因此在這里帶來(lái)了版權(quán)糾紛問(wèn)題。因此，圖書館界應(yīng)針對(duì)在云計(jì)算模式下的信息資源共享中引起的版權(quán)糾紛問(wèn)題制定切實(shí)可行的方案，從而方便用戶使用各館信息資源。

4)所網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)問(wèn)題。由于云計(jì)算也是建立在網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，所以網(wǎng)絡(luò)的暢通與否就關(guān)系到圖書館的資源能否順利的利用與共享。這是最基礎(chǔ)，也是最關(guān)鍵的問(wèn)題。

4.云計(jì)算環(huán)境下的圖書館信息安全策略

針對(duì)上述云計(jì)算的安全風(fēng)險(xiǎn)及數(shù)字圖書館的安全需求，圖書館在云計(jì)算的應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾方面的安全策略。

4.1相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及政策法規(guī)的制定與完善 在云計(jì)算應(yīng)用過(guò)程中，圖書館界應(yīng)該組織對(duì)于應(yīng)用云計(jì)算所需的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)協(xié)議的研究，形成行業(yè)的應(yīng)用規(guī)范。同時(shí)，由于信息安全和保密問(wèn)題，更多的是政策層面的問(wèn)題，云計(jì)算企業(yè)的管理政策、企業(yè)信譽(yù)、甚至國(guó)家政策，都可能對(duì)云計(jì)算信息資源的安全造成極大的影響，所以需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中的各利益相關(guān)者(包括圖書館)在發(fā)展過(guò)程中不斷磨合、談判和研究，以促成相關(guān)管理章程或政策法規(guī)制度的出臺(tái)，從而對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、責(zé)任追究及各方權(quán)益提供有力保障。

4.2圖書館信息資源的安全存儲(chǔ)與管理 云計(jì)算環(huán)境下為了保證圖書館數(shù)據(jù)的萬(wàn)無(wú)一失，對(duì)于服務(wù)商和圖書館來(lái)說(shuō)，都應(yīng)該采取更為安全有效的技術(shù)手段。一方面，作為服務(wù)商應(yīng)采用目前最為先進(jìn)的虛擬化海量存儲(chǔ)技術(shù)來(lái)管理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)資源。虛擬化海量存儲(chǔ)技術(shù)是采用數(shù)據(jù)副本的方式進(jìn)行容錯(cuò)，它不需要冗余設(shè)備，通過(guò)對(duì)每個(gè)虛擬盤創(chuàng)建多個(gè)副本來(lái)提高數(shù)據(jù)可用性和訪問(wèn)性能，更適于在云環(huán)境下的海量存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。另一方面對(duì)于圖書館而言，各館也應(yīng)自行對(duì)館藏各種數(shù)據(jù)資源進(jìn)行及時(shí)、全面的備份并長(zhǎng)期、可靠地保存。

4.3圖書館信息資源的保密性與完整性實(shí)現(xiàn) 云計(jì)算環(huán)境下為了保證“云”中的信息資源在存儲(chǔ)和傳輸過(guò)程中不被非法下載或惡意篡改，應(yīng)加快信息安全基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)其核心內(nèi)容公鑰基礎(chǔ)設(shè)施PKI的應(yīng)用。PKI(Public Key infrastructure)是提供公鑰加密和數(shù)字簽名服務(wù)的系統(tǒng)或平臺(tái)，由公開(kāi)密鑰密碼技術(shù)、數(shù)字證書、證書發(fā)放機(jī)構(gòu)(CA)和關(guān)于公開(kāi)密鑰的安全策略等基本成分共同組成。PKI的建設(shè)和應(yīng)用，使云環(huán)境下的圖書館可以在各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中方便地使用加密和數(shù)字簽名技術(shù)，從而保證了數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性，為圖書館營(yíng)造起一個(gè)安全的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境。

4.4圖書館信息資源的操作權(quán)限管理 云計(jì)算環(huán)境下的圖書館可以根據(jù)用戶信息需求的不同，將用戶從低到高劃分為若干個(gè)層級(jí)，并嚴(yán)格控制用戶對(duì)資源的訪問(wèn)權(quán)限。目前較為成熟的權(quán)限管理與控制技術(shù)是特權(quán)管理基礎(chǔ)設(shè)施PMI(Privilege Management Infrastructure)，它是基于屬性證書(AC)的授權(quán)管理平臺(tái)，它以PKI體系為基礎(chǔ)，向所有用戶提供與應(yīng)用相關(guān)的授權(quán)服務(wù)，能夠在用戶請(qǐng)求服務(wù)時(shí)進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證，成為用戶和服務(wù)提供者間的安全通信基礎(chǔ)。圖書館通過(guò)PMI進(jìn)行授權(quán)管理，使普通用戶登錄進(jìn)入“云”后只能根據(jù)事先指派的角色進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢；而承擔(dān)圖書館數(shù)據(jù)維護(hù)工作的用戶登錄系統(tǒng)后，則能夠按照該管理員的角色分派相應(yīng)的操作權(quán)限，完成具體的數(shù)據(jù)維護(hù)工作。

4.5圖書館信息資源的用戶訪問(wèn)控制 云計(jì)算環(huán)境下的用戶身份認(rèn)證對(duì)于數(shù)據(jù)安全起到至關(guān)重要的作用，只有通過(guò)認(rèn)證的授權(quán)用戶才能訪問(wèn)云中的相應(yīng)的信息資源。由于云計(jì)算環(huán)境的異構(gòu)性、動(dòng)態(tài)性、跨組織性等特點(diǎn)，不可能要求用戶在使用每一個(gè)云資源之前都要進(jìn)行身份認(rèn)證，因此云環(huán)境下的圖書館可采用單點(diǎn)登錄的統(tǒng)一身份認(rèn)證方式，被授權(quán)的圖書館用戶只需主動(dòng)地進(jìn)行一次身份認(rèn)證，隨后便可以訪問(wèn)其他被授權(quán)的資源。通過(guò)單點(diǎn)登錄的統(tǒng)一身份認(rèn)證與PMI權(quán)限控制技術(shù)，能夠根據(jù)不同用戶的層級(jí)對(duì)應(yīng)地設(shè)置不同的資源層級(jí)訪問(wèn)權(quán)限，二者形成匹配性，從而嚴(yán)格控制用戶對(duì)資源的訪問(wèn)，以有效地保證數(shù)據(jù)與服務(wù)安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]江珊.圖書館與云計(jì)算[J].圖書館雜志，2010[7]:10-12 [2]陸靜.基于云計(jì)算的圖書館管理思考[J].情報(bào)檢索，2011[5]:107-109 [3]邱小紅.云計(jì)算：圖書館事業(yè)的發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J].探索與發(fā)現(xiàn)，2011[8]:64-65 [4]李蘭.云計(jì)算技術(shù)對(duì)圖書館的影響研究[J].高校圖書情報(bào)論壇，2010[9]:45-47 [5]蔣麗艷.基于云計(jì)算的圖書館信息平臺(tái)構(gòu)建[J].現(xiàn)代情報(bào)，2011[8]:47-49

第三篇：自動(dòng)化前沿講座體會(huì)

自動(dòng)化前沿講座體會(huì)

經(jīng)過(guò)自動(dòng)化老師的講解，我對(duì)電動(dòng)機(jī)有了深入的了解，通過(guò)上網(wǎng)搜索資料，我更是受益匪淺。下面便談?wù)勎覍?duì)電動(dòng)機(jī)的理解以及對(duì)本次講座的學(xué)習(xí)體會(huì)。一．電動(dòng)機(jī)的定義

電動(dòng)機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)器，它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，它主要包括一個(gè)用以產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子。在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，其在電樞鼠籠式鋁框中有電流通過(guò)并受磁場(chǎng)的作用而使其轉(zhuǎn)動(dòng)。這些機(jī)器中有些類型可作電動(dòng)機(jī)用，也可作發(fā)電機(jī)用。它是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。通常電動(dòng)機(jī)的作功部分作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種電動(dòng)機(jī)稱為轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī);也有作直線運(yùn)動(dòng)的，稱為直線電動(dòng)機(jī)。二．電動(dòng)機(jī)的各種分類

圖1

圖2

圖3

圖4 三．幾種常見(jiàn)電動(dòng)機(jī)介紹

1.直流電動(dòng)機(jī) 將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)。因其良好的調(diào)速性能而在電力拖動(dòng)中得到廣泛應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分為永磁、他勵(lì)和自勵(lì)3類,其中自勵(lì)又分為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)3種。

直流電動(dòng)機(jī)(圖5)2.交流電動(dòng)機(jī)

將交流電的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。交流電動(dòng)機(jī)主要由一個(gè)用以產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子組成。電動(dòng)機(jī)利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象而制成的。交流電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，并且定子和轉(zhuǎn)子是采用同一電源，所以定子和轉(zhuǎn)子中電流的方向變化總是同步的。交流電動(dòng)機(jī)就是利用這個(gè)原理而工作的。

交流電動(dòng)機(jī)(圖6)3.三相電動(dòng)機(jī) 三相電機(jī)是指當(dāng)電機(jī)的三相定子繞組(各相差120度電角度)，通入三相交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流(轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路)，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。

三相電動(dòng)機(jī)(圖7)三相異步電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組每相繞組都有兩個(gè)引出線頭，總共六個(gè)引出線頭，分別以U1、U2;V1、V2;W1、W2表示。這六個(gè)引出線頭引入電機(jī)接線盒的接線柱上。

三相電動(dòng)機(jī)接線圖(圖8)4.單相電動(dòng)機(jī)

單相電機(jī)一般是指用單相交流電源(AC220V)供電的小功率單相異步電動(dòng)機(jī)。單相異步電動(dòng)機(jī)通常在定子上有兩相繞組，轉(zhuǎn)子是普通鼠籠型的。兩相繞組在定子上的分布以及供電情況的不同，可以產(chǎn)生不同的起動(dòng)特性和運(yùn)行特性。

單相電動(dòng)機(jī)(圖9)下圖是帶正反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)的接線圖，通常這種電機(jī)的起動(dòng)繞組與運(yùn)行繞組的電阻值是一樣的，就是說(shuō)電機(jī)的起動(dòng)繞組與運(yùn)行繞組是線徑與線圈數(shù)完全一致的。一般洗衣機(jī)用得到這種電機(jī)。這種正反轉(zhuǎn)控制方法簡(jiǎn)單，不用復(fù)雜的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。

單相電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)接線圖(圖10)5.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱脈沖電機(jī)，是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種重要的執(zhí)行元件，它是將電脈沖信號(hào)變換成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速的執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，其角位移量與輸入電脈沖數(shù)成正比;其轉(zhuǎn)速與電脈沖的頻率成正比。在負(fù)載能力范圍內(nèi)，這些關(guān)系將不受電源電壓、負(fù)載、環(huán)境、溫度等因素的影響，還可在很寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(圖11)6.伺服電動(dòng)機(jī)

伺服電動(dòng)機(jī)又叫執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，或叫控制電動(dòng)機(jī)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，伺服電動(dòng)機(jī)是一個(gè)執(zhí)行元件，它的作用是把信號(hào)(控制電壓或相位)變換成機(jī)械位移，也就是把接收到的電信號(hào)變?yōu)殡姍C(jī)的一定轉(zhuǎn)速或角位移。其容量一般在0.1-100W,常用的是30W以下。伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流之分。

伺服電動(dòng)機(jī)(圖12)7.無(wú)鐵芯電動(dòng)機(jī)

無(wú)鐵芯電動(dòng)機(jī)是代表電機(jī)行業(yè)未來(lái)發(fā)展方向的一種新型特種電機(jī)，采用無(wú)鐵芯、無(wú)刷、無(wú)磁阻尼、稀土永磁發(fā)電技術(shù)，改變了傳統(tǒng)電機(jī)運(yùn)用硅鋼片與繞線定子結(jié)構(gòu)，結(jié)合電子智能變頻技術(shù)，使電機(jī)系統(tǒng)效率提高到95%以上。

無(wú)鐵芯電動(dòng)機(jī)(圖13)8.電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用

根據(jù)其使用環(huán)境與使用頻率的不同，形式也不同。不同形式的電機(jī)其特點(diǎn)也不一樣。

電動(dòng)車電機(jī)：目前電動(dòng)車電機(jī)普遍采用永磁直流電機(jī)。所謂永磁電機(jī)，是指電機(jī)線圈采用永磁體激磁，不采用線圈激磁的方式。這樣就省去了激磁線圈工作時(shí)消耗的電能，提高了電機(jī)機(jī)電轉(zhuǎn)換效率，這對(duì)使用車載有限能源的電動(dòng)車來(lái)講，可以降低行駛電流，延長(zhǎng)續(xù)行里程。

電動(dòng)車電機(jī)(圖14)9.剎車電機(jī)：剎車電機(jī)又名電磁失電制動(dòng)電機(jī)、制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，是全封閉、自扇冷、鼠籠型，附加直流電磁鐵制動(dòng)器的異步電機(jī)。剎車電機(jī)分為：直流剎車電機(jī)，交流剎車電機(jī)。直流剎車電機(jī)需要安裝整流器，整流后的電壓為99V，170V或90-108V，直流剎車電機(jī)因?yàn)橐?jīng)過(guò)整流電壓，最快剎車時(shí)間在0.6秒左右。交流剎車電機(jī)因?yàn)橹苯?80V電壓，不需整流，剎車時(shí)間可以在0.2秒內(nèi)完成。

剎車電機(jī)(圖15)10.調(diào)速電機(jī)：調(diào)速電機(jī)是利用改變電機(jī)的級(jí)數(shù)、電壓、電流、頻率等方法改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以使電機(jī)達(dá)到較高的使用性能的一種電機(jī)。具體有變極對(duì)數(shù)調(diào)速、變頻調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速、電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速、組合型調(diào)速、PWM調(diào)速、液力耦合器調(diào)速。其中電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速、液力耦合器調(diào)速、PWM調(diào)速等可進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。

調(diào)速電機(jī)(圖15)

四．學(xué)習(xí)體會(huì)

本次講座讓我重點(diǎn)認(rèn)識(shí)了三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，使用方法。老師耐心的解釋了此類電動(dòng)機(jī)的盤線方法，講了電動(dòng)機(jī)的維修，重點(diǎn)講了n=60f/p(1-s)這個(gè)公式。n為轉(zhuǎn)速，f為頻率（日本為60HZ,中國(guó)為50HZ，所以同一電機(jī)在日本的速度比中國(guó)快。），p為極對(duì)（兩個(gè)極為一對(duì)），s為轉(zhuǎn)速差（實(shí)際的轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)達(dá)不到磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)速度接近時(shí)，導(dǎo)線中電流弱，切割磁感線所受力小，所以實(shí)際速度變慢，無(wú)法達(dá)到磁場(chǎng)速度。）。老師還拿來(lái)一些開(kāi)關(guān)，連接器等小型設(shè)備，其中最吸引我的是連接器。

連接器利用電生磁的原理，在兩個(gè)極板間盤上螺線圈，通過(guò)弱電控制兩個(gè)極板的開(kāi)合，避免了人工閉合高壓極板引發(fā)的電弧所帶來(lái)的危險(xiǎn)，這樣用弱電控制強(qiáng)電，體現(xiàn)了自動(dòng)化在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。此外老師還講了一種自鎖式的開(kāi)關(guān)，與點(diǎn)動(dòng)式開(kāi)關(guān)相比，效率高出了不少，同時(shí)也解放了雙手，可見(jiàn)自動(dòng)化在生活中起到了不可或缺的作用。

我當(dāng)初之所以選擇自動(dòng)化這個(gè)專業(yè)，正是出于我對(duì)自動(dòng)化的無(wú)比熱愛(ài)，當(dāng)我第一次聽(tīng)說(shuō)自動(dòng)化這個(gè)詞是在cctv-10，好像當(dāng)時(shí)講了人工智能和機(jī)器人，從此我對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)生了興趣。通過(guò)選專業(yè)期間在網(wǎng)上的查詢我深刻了解了自動(dòng)化在我國(guó)的發(fā)展空間是很空曠的，所以我在志愿書上寫了自動(dòng)化三個(gè)字。

到了大二，開(kāi)始有了自動(dòng)化前沿講座，此類講座不止教授課堂以內(nèi)的知識(shí)，更擴(kuò)展了我們的眼界，貼近了現(xiàn)實(shí)實(shí)踐。帶給我們想象的空間與豐富的技巧，這樣的課是多么寶貴，我蠻喜歡這類課的。

第四篇：前沿講座

計(jì)算機(jī)視覺(jué)學(xué)科前沿知識(shí)

計(jì)算機(jī)視覺(jué)就是用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的視覺(jué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人的視覺(jué)功能，通常是指用攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)代替人眼對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別、跟蹤和測(cè)量等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)客觀的三維世界的識(shí)別。人與其他動(dòng)物一樣，視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官功能的產(chǎn)生，首先在于進(jìn)化過(guò)程中生存的需要。根據(jù)美國(guó)心理學(xué)家Gibson的理論，人的視覺(jué)不管有多少用處，但主要功能可概括為適應(yīng)外界環(huán)境和控制自身的運(yùn)動(dòng)?？吹狡嚊_過(guò)來(lái)，你會(huì)趕快回避；看到前面有激流，你不會(huì)冒然趟過(guò)去?！斑m應(yīng)外界環(huán)境和控制自身的運(yùn)動(dòng)”還是比較抽象的概念。事實(shí)上，為了適應(yīng)外界環(huán)境和控制自身的運(yùn)動(dòng)，視覺(jué)系統(tǒng)需要能識(shí)別物體（可想而知，一個(gè)人連親戚、同事、朋友都不認(rèn)識(shí)，會(huì)怎樣生活），能判斷物體的運(yùn)動(dòng)以及確定物體的形狀和方位（否則，無(wú)法抓取物體）。所以，物體識(shí)別、物體定位、物體三維形狀恢復(fù)和運(yùn)動(dòng)分析，就構(gòu)成了計(jì)算機(jī)視覺(jué)的主要研究?jī)?nèi)容。

隨著自動(dòng)化水平不斷的提高，機(jī)器視覺(jué)在自動(dòng)化行業(yè)中應(yīng)用也是越來(lái)越多，而機(jī)器視覺(jué)在我國(guó)可以說(shuō)處于剛起步發(fā)展階段，機(jī)器人視覺(jué)是一門新興的發(fā)展迅速的學(xué)科，八十年代以來(lái), 機(jī)器人視覺(jué)的研究已經(jīng)歷了從實(shí)險(xiǎn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的發(fā)展階段。從簡(jiǎn)單的二值圖象處理到高分辨率多灰度的圖象處理,從一般的二維信息處理到三維視覺(jué)機(jī)理以及模型和算法的研究都取得了很大的進(jìn)展。而計(jì)算機(jī)工業(yè)水平的飛速提高以及人工智能、并行處理和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等學(xué)科的發(fā)展,更促進(jìn)了機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的實(shí)用化和涉足許多復(fù)雜視覺(jué)過(guò)程的研究。

目前，機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)正在廣泛地應(yīng)用于視覺(jué)檢測(cè)、機(jī)器人的視覺(jué)引導(dǎo)和自動(dòng)化裝配領(lǐng)域中。在現(xiàn)代化的大生產(chǎn)之中，視覺(jué)檢測(cè)往往是不可缺少的環(huán)節(jié)。比如，汽車零件的外觀，藥品包裝的正誤，IC字符印刷的質(zhì)量，電路板焊接的好壞等等，都需要眾多的檢測(cè)工人，通過(guò)肉眼或結(jié)合顯微鏡進(jìn)行觀測(cè)檢驗(yàn)。大量的人工檢測(cè)不僅影響工廠效率，而且?guī)?lái)不可靠的因素，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量與成本。另外，許多檢測(cè)的工序不僅僅要求外觀的檢測(cè)，同時(shí)需要準(zhǔn)確獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)，比如零件的寬度，圓孔的直徑，以及基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)等等，這些工作則是很難靠人眼快速完成。近年來(lái)發(fā)展迅猛的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)解決了這一問(wèn)題。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)一般采用CCD照相機(jī)攝取檢測(cè)圖象并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)對(duì)圖象數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，從而得到所需要的各種目標(biāo)圖象特征值，并由此實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別，坐標(biāo)計(jì)算，灰度分布圖等多種功能。然后再根據(jù)其結(jié)果顯示圖象，輸出數(shù)據(jù)，發(fā)出指令，配合執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成位置調(diào)整，好壞篩選，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等自動(dòng)化流程。與人工視覺(jué)相比較，機(jī)器視覺(jué)具有精確，快速，可靠，和易數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn)。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的輸入裝置可以是攝像機(jī)、轉(zhuǎn)鼓等，它們都把三維的影像作為輸入源，即輸入計(jì)算機(jī)的就是三維管觀世界的二維投影。如果把三維客觀世界到二維投影像看作是一種正變換的話，則機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)所要做的是從這種二維投影圖像到三維客觀世界的逆變換，也就是根據(jù)這種二維投影圖像去重建三維的客觀世界。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)主要由三部分組成：圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示。將近80%的工業(yè)視覺(jué)系統(tǒng)主要用在檢測(cè)方面，包括用于提高生產(chǎn)效率、控制生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品質(zhì)量、采集產(chǎn)品數(shù)據(jù)等。產(chǎn)品的分類和選擇也集成于檢測(cè)功能中。例如生產(chǎn)線上的單攝像機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)，它的視覺(jué)系統(tǒng)用來(lái)檢測(cè)生產(chǎn)線上的產(chǎn)品，決定產(chǎn)品是否符合質(zhì)量要求，并根據(jù)結(jié)果，產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)輸入上位機(jī)。圖像獲取設(shè)備包括光源、攝像機(jī)等；圖像處理設(shè)備包括相應(yīng)的軟件和硬件系統(tǒng)；輸出設(shè)備是與制造過(guò)程相連的有關(guān)系統(tǒng)，包括過(guò)程控制器和報(bào)警裝置等。數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，進(jìn)行分析和產(chǎn)品控制，若發(fā)現(xiàn)不合格品，則報(bào)警器告警，并將其排除出生產(chǎn)線。機(jī)器視覺(jué)的結(jié)果是CAQ系統(tǒng)的質(zhì)量信息來(lái)源，也可以和CIMS其它系統(tǒng)集成。

由于沒(méi)有通用的機(jī)器視覺(jué)照明設(shè)備，所以針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例，要選擇相應(yīng)的照明裝置，以達(dá)到最佳效果。過(guò)去，許多工業(yè)用的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)用可見(jiàn)光作為光源，這主要是因?yàn)榭梢?jiàn)光容易獲得，價(jià)格低，并且便于操作。常用的幾種可見(jiàn)光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。但是，這些光源的一個(gè)最大缺點(diǎn)是光能不能保持穩(wěn)定。以日光燈為例，在使用的第一個(gè)100小時(shí)內(nèi)，光能將下降15%，隨著使用時(shí)間的增加，光能將不斷下降。因此，如何使光能在一定的程度上保持穩(wěn)定，是實(shí)用化過(guò)程中急需要解決的問(wèn)題。另一個(gè)方面，環(huán)境光將改變這些光源照射到物體上的總光能，使輸出的圖像數(shù)據(jù)存在噪聲，一般采用加防護(hù)屏的方法，減少環(huán)境光的影響。由于存在上述問(wèn)題，在現(xiàn)今的工業(yè)應(yīng)用中，對(duì)于某些要求高的檢測(cè)任務(wù)，常采用X射線、超聲波等不可見(jiàn)光作為光源。但是不可見(jiàn)光不利于檢測(cè)系統(tǒng)的操作，且價(jià)格較高，所以，目前在實(shí)際應(yīng)用中，仍多用可見(jiàn)光作為光源。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，視覺(jué)信息的處理技術(shù)主要依賴于圖像處理方法，它包括圖像增強(qiáng)、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識(shí)別與理解等內(nèi)容。經(jīng)過(guò)這些處理后，輸出圖像的質(zhì)量得到相當(dāng)程度的改善，既改善了圖像的視覺(jué)效果，又便于計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析、處理和識(shí)別。圖像的增強(qiáng)用于調(diào)整圖像的對(duì)比度，突出圖像中的重要細(xì)節(jié)，改善視覺(jué)質(zhì)量。通常采用灰度直方圖修改技術(shù)進(jìn)行圖像增強(qiáng)。圖像的灰度直方圖是表示一幅圖像灰度分布情況的統(tǒng)計(jì)特性圖表，與對(duì)比度緊密相連。圖像的數(shù)據(jù)編碼和傳輸，數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量是相當(dāng)龐大的，一幅512*512個(gè)像素的數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量為256 K字節(jié)，若假設(shè)每秒傳輸25幀圖像，則傳輸?shù)男诺浪俾蕿?2.4M比特/秒。高信道速率意味著高投資，也意味著普及難度的增加。因此，傳輸過(guò)程中，對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮顯得非常重要，數(shù)據(jù)的壓縮主要通過(guò)圖像數(shù)據(jù)的編碼和變換壓縮完成。圖像邊緣銳化處理主要是加強(qiáng)圖像中的輪廓邊緣和細(xì)節(jié)，形成完整的物體邊界，達(dá)到將物體從圖像中分離出來(lái)或?qū)⒈硎就晃矬w表面的區(qū)域檢測(cè)出來(lái)的目的。圖像分割是將圖像分成若干部分，每一部分對(duì)應(yīng)于某一物體表面，在進(jìn)行分割時(shí)，每一部分的灰度或紋理符合某一種均勻測(cè)度度量。圖像的識(shí)別過(guò)程實(shí)際上可以看作是一個(gè)標(biāo)記過(guò)程，即利用識(shí)別算法來(lái)辨別景物中已分割好的各個(gè)物體，給這些物體賦予特定的標(biāo)記，它是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)必須完成的一個(gè)任務(wù)。

在本世紀(jì)四、五十年代發(fā)展起來(lái)的線性濾波器以其完善的理論基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)處理方便，易于采用FFT和硬件實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，一直在圖像濾波領(lǐng)域占有重要地位，其中以WIENER濾波器理論和卡爾曼濾波理論為代表。但是線性濾波器存在著計(jì)算復(fù)雜度高，不便于實(shí)時(shí)處理等缺點(diǎn)。雖然它對(duì)高斯噪聲有良好的平滑作用，但對(duì)脈沖信號(hào)干擾和其它形式的噪聲干擾抑制效果差，信號(hào)邊緣模糊。為此，1971年，著名學(xué)者TUKEY提出非線笥濾波器——中值濾波器，即把局部區(qū)域中灰度的中值作為輸出灰度，并將其與統(tǒng)計(jì)學(xué)理論結(jié)合起來(lái)，使用迭代方法，比較理想地將圖像從噪聲中恢復(fù)出來(lái)，并且能保護(hù)圖像的輪廓邊界，不使其變模糊。近年來(lái)，非線性濾波理論在機(jī)器視覺(jué)、醫(yī)學(xué)成像、語(yǔ)音處理等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)，也反過(guò)來(lái)促使該理論的研究向縱深方向發(fā)展。

第五篇：前沿講座

智能控制及其應(yīng)用

院 － 系： 信息工程與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè)： 模式識(shí)別與智能系統(tǒng) 年 級(jí)： 2011 級(jí) 學(xué)生姓名： 朱 丹 學(xué) 號(hào)： 2011204082 任課教師： 楊承志、馮麗輝、萬(wàn)舟

2011年11月

摘要

智能控制是自動(dòng)控制發(fā)展的高級(jí)階段，是人工智能、控制論、信息論、系統(tǒng)論、仿生學(xué)、進(jìn)化計(jì)算和計(jì)算機(jī)等多種學(xué)科的高度綜合與集成，是一門新興的邊緣交叉學(xué)科。智能控制的主要方法有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制與專家系統(tǒng)，為解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題提供了有效的理論和方法。目前，智能控制已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、軍事航空等眾多領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞： 智能控制 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 模糊控制 專家系統(tǒng)

ABSTRACT

Intelligent automatic control is the advanced stage of development of automatic control．It is comprehensive and integrated subject of artificial intelligence, cybernetics, information theory, system theory, bionics, evolutionary computation, computer and so on.It is a new edge of the overlapping subject.The main method of intelligent control are following：artificial neural network , fuzzy control and expert system.In order to solve the complex control problem which is difficult to solve by the traditional methods.It provides effective theory and method.At present, the intelligent control has been widely used in industry, agriculture, services, military aviation, etc, and has a broad development prospects.Keywords: intelligent automatic control artificial neural network fuzzy control expert system

引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，許多新方法和技術(shù)進(jìn)入工程化、產(chǎn)品化階段，這對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)，促進(jìn)了智能控制理論在控制技術(shù)中的應(yīng)用，以解決用傳統(tǒng)的方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題。智能控制不僅包含了自動(dòng)控制、人工智能、系統(tǒng)理論和計(jì)算機(jī)科學(xué)的內(nèi)容，而且還從生物學(xué)等學(xué)科汲取豐富的營(yíng)養(yǎng)，正在成為自動(dòng)化領(lǐng)域中最興旺和發(fā)展最迅速的一個(gè)分支學(xué)科。

一、智能控制的基本概念和特點(diǎn)

傳統(tǒng)的控制方法是建立在被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型之上的，而智能控制是針對(duì)系統(tǒng)的復(fù)雜性、非線性、不確定性等提出來(lái)的。IEEE控制系統(tǒng)協(xié)會(huì)把智能控制歸納為：智能控制系統(tǒng)必須具有模擬人類學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的能力。一個(gè)智能控制系統(tǒng)一般應(yīng)具有以下一些特點(diǎn)：

1.智能控制具有混合控制特點(diǎn)，系統(tǒng)能以知識(shí)表示非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)表示的混合控制過(guò)程，采用開(kāi)閉環(huán)控制和定性決策及定量控制相結(jié)合的多模態(tài)控制方式；

2.智能控制系統(tǒng)具有足夠的關(guān)于人的控制策略、被控對(duì)象及環(huán)境的有關(guān)知識(shí)以及運(yùn)用這些知識(shí)的能力；

3.智能控制系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織能力，能從系統(tǒng)的功能和整體優(yōu)化的角度來(lái)分析和綜合系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制目標(biāo)； 4.智能控制系統(tǒng)有補(bǔ)償及自修復(fù)能力；

5.智能控制系統(tǒng)能對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)(如非線性、多變量、時(shí)變、環(huán)境擾動(dòng)等)進(jìn)行有效的全局控制，并具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。

二、智能控制的主要方法 2.1 模糊控制

模糊控制是基于模糊推理和模仿人的思維方法，對(duì)難以建立精確數(shù)學(xué)模型的對(duì)象實(shí)施的一種控制，其成功應(yīng)用的根源在于模糊邏輯本身提供了由專家構(gòu)造語(yǔ)言信息并將其轉(zhuǎn)化為控制策略的一種系統(tǒng)的推理方法，以模糊集合、模糊語(yǔ)言變量與模糊邏輯推理為基礎(chǔ)，以先驗(yàn)知識(shí)和專家經(jīng)驗(yàn)為控制規(guī)則。其基本思想是用機(jī)器模擬人對(duì)系統(tǒng)的控制,就是在被控對(duì)象的模糊模型的基礎(chǔ)上運(yùn)用模糊控制器近似推理等手段,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。在實(shí)現(xiàn)模糊控制時(shí)主要考慮模糊變量的隸屬度函數(shù)的確定,以及控制規(guī)則的制定二者缺一不可。

2.2 專家控制

專家控制是智能控制的一個(gè)重要部分，它在將人工智能中專家系統(tǒng)的理論和技術(shù)同自動(dòng)控制的理論和方法有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上，在未知環(huán)境下模仿專家的智能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的有效控制。專家系統(tǒng)一般由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、解釋機(jī)制和知識(shí)獲取系統(tǒng)等組成。知識(shí)庫(kù)用于存儲(chǔ)某一領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)性知識(shí)、原理性知識(shí)、可行操作與規(guī)則等，可通過(guò)知識(shí)獲取系統(tǒng)對(duì)原有知識(shí)進(jìn)行修改和擴(kuò)充。推理機(jī)根據(jù)系統(tǒng)信息并利用知識(shí)庫(kù)中知識(shí)按一定的推理策略來(lái)解決當(dāng)前的問(wèn)題。解釋機(jī)制對(duì)找到的知識(shí)進(jìn)行解釋，為用戶提供了一個(gè)人機(jī)界面。通過(guò)對(duì)知識(shí)的獲取與組織,按某種策略適時(shí)選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)則進(jìn)行推理,以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的控制。專家控制可以靈活地選取控制率,靈活性高;可通過(guò)調(diào)整控制器的參數(shù),適應(yīng)對(duì)象特性及環(huán)境的變化,適應(yīng)性好;通過(guò)專家規(guī)則,系統(tǒng)可以在非線性、大偏差的情況下可靠地工作,魯棒性強(qiáng)。

2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬人腦神經(jīng)元的活動(dòng),利用神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)與權(quán)值的分布來(lái)表示特定的信息,通過(guò)不斷修正連接的權(quán)值進(jìn)行自我學(xué)習(xí),以逼近理論為依據(jù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模,并以直接自校正控制、間接自校正控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制等方式實(shí)現(xiàn)智能控制。隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究的不斷深入，新的模型不斷推出，在智能控制領(lǐng)域中，應(yīng)用最多的是BP網(wǎng)絡(luò)Hopfield網(wǎng)絡(luò)等。與傳統(tǒng)控制相比，它具有以下重要特性：○1非線性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在理論上可以充分逼近任意非線性函數(shù)；○2自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力；○3并行式分布處理機(jī)制；○4數(shù)據(jù)融合能力。目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在信號(hào)處理、系統(tǒng)辨識(shí)和優(yōu)化、模式識(shí)別、故障診斷、機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域取得成功應(yīng)用，它對(duì)智能控制的發(fā)展應(yīng)用將具有重大而深遠(yuǎn)的意義。

三、智能控制的應(yīng)用

目前，智能控制已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、軍事航空等眾多領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1機(jī)械制造

在現(xiàn)代先進(jìn)制造系統(tǒng)中,需要依賴那些不夠完備和不夠精確的數(shù)據(jù)來(lái)解決難以或無(wú)法預(yù)測(cè)的情況,人工智能技術(shù)為解決這一難題提供了有效的解決方案。智能控制隨之也被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè),它利用模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)環(huán)境建模,利用傳感器融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行信息的預(yù)處理和綜合。利用模糊集合和模糊關(guān)系的魯棒性,將模糊信息集成到閉環(huán)控制的外環(huán)決策選取機(jī)構(gòu)來(lái)選擇控制動(dòng)作。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能和并行處理信息的能力,進(jìn)行在線的模式識(shí)別,處理那些可能是殘缺不全的信息。

3.2 智能儀器

隨著微電子技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)化儀器正朝著智能化、系統(tǒng)化、模塊化和機(jī)電一體的方向發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)在儀器中得到廣泛應(yīng)用，已成為儀器的核心組成部件之一。它能夠?qū)崿F(xiàn)信息的記憶、判斷、處理、執(zhí)行以及測(cè)控過(guò)程的操作、監(jiān)視和診斷，因而這類儀器被稱為”智能儀器”。

3.3 智能機(jī)器人

智能機(jī)器人是一種能夠代替人類在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下從事危險(xiǎn)、復(fù)雜勞動(dòng)的自動(dòng)化機(jī)器，是集機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、計(jì)算機(jī)、人工智能和系統(tǒng)工程等多學(xué)科知識(shí)于一身的高新技術(shù)綜合體。機(jī)器人研究者們所關(guān)心的主要研究方向之一是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的規(guī)劃與控制。一個(gè)規(guī)定的任務(wù)出臺(tái)之后，設(shè)計(jì)人員首先必須作出滿足該任務(wù)要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃；然后，規(guī)劃再由控制來(lái)執(zhí)行，該控制足以使機(jī)器人適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生所期望的運(yùn)動(dòng)。

3.4 智能監(jiān)控

在許多的工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)線，其生產(chǎn)過(guò)程需要監(jiān)視和控制，以保證高性能和高可靠性。為保持物理參數(shù)具有一定的精度確保產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，我們已在一些連續(xù)生產(chǎn)線或工業(yè)裝置上采用了有效的智能控制模式。例如，旋轉(zhuǎn)水泥窯的模糊控制、汽車工業(yè)的高級(jí)模糊邏輯控制、軋鋼機(jī)的神經(jīng)控制、工業(yè)鍋爐的遞階智能控制以及核反器的知識(shí)基控制等。

3.5 醫(yī)療過(guò)程智能控制

從70年代中葉起，專家系統(tǒng)技術(shù)就被成功的應(yīng)用于各種醫(yī)療領(lǐng)域。醫(yī)用智能過(guò)程控制的新例子之一就是一個(gè)用于控制手術(shù)過(guò)程中麻醉深度的病人平均動(dòng)脈血壓(MAP)的模糊邏輯控制系統(tǒng)。MAP是衡量麻醉深度的重要參數(shù)。在該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)時(shí)，我們采用模糊關(guān)系函數(shù)和語(yǔ)言規(guī)則。本系統(tǒng)已在許多不同的外科手術(shù)中得到成功應(yīng)用。

四、智能控制的發(fā)展前景

智能控制廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、軍事航空等多個(gè)領(lǐng)域，解決了傳統(tǒng)控制無(wú)法解決的實(shí)際控制問(wèn)題。但是智能控制仍然只處于開(kāi)創(chuàng)性階段。就目前智能控制系統(tǒng)的研究和發(fā)展來(lái)看，智能控制還有許多問(wèn)題有待解決，主要有以下幾點(diǎn)： ○1加強(qiáng)理論研究，給出智能控制的穩(wěn)定性、可測(cè)性、可控性、魯棒性定義及準(zhǔn)則；○2解決知識(shí)獲取和優(yōu)化的瓶頸問(wèn)題，特別是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的知識(shí)獲取和分類； ○3加強(qiáng)各種智能控制方法結(jié)合的耦合度； ○4加強(qiáng)學(xué)習(xí)問(wèn)題的研究，進(jìn)而加快收斂速度，提高實(shí)時(shí)控制能力； ○5融入更多領(lǐng)域知識(shí)，拓寬智能控制的范圍。

智能控制是一門跨學(xué)科、需要多學(xué)科提供基礎(chǔ)支持的科學(xué)，智能控制很難存在普遍、統(tǒng)一的理論體系，因此，建立具有開(kāi)放性、形式非唯一的集成化智能控制框架是現(xiàn)實(shí)的，也是必要的。

參考文獻(xiàn)

[1] 安寧，邱瑋煒，戚焐.智能控制綜述[J].技術(shù)與市場(chǎng),2010,5(17):10-11.[2] 胡博.智能控制及其應(yīng)用[J].蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2010，1(12).[3] 宋勝利.智能控制技術(shù)概論[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008.[4]習(xí)玲麗，王永初.智能控制的發(fā)展前景[J].國(guó)立華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院，2006.[5] 魏峰，胡騰，王曉明.智能控制研究的發(fā)展及應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

2007(8).