第一篇：先進材料與技術論文

這學期我選了《先進材料與技術》這門選修課，雖然說只是一門選修課，但我從幾位老師的授課中學到了不少，對材料有了一個新的認識，因為我也是學材料的，這對我以后學材料定會有更多的幫助，下面我主要介紹一下復合材料：

復合材料，是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。復合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強粘土和已使用上百年的鋼筋混泥土均由兩種材料復合而成。20世紀40年代，因航空工業的需要，發展了玻璃鋼，從此出現了復合材料這一名稱。50年代以后，陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合，構成各具特色的復合材料。簡單介紹了一下復合材料，下面我就紡織復合材料介紹一下：

紡織結構復合材料是紡織技術和現代復合材料技術結合的產物，它與通常的纖維復合材料具有較大的區別。纖維復合材料是通過把纖維束按一定的角度和一定的順序進行鋪層或纏繞而制成的，基體材料和纖維材料于鋪層或纏繞時同時組合，形成層狀結構，因此也稱層合(壓)復合材料。纖維復合材料中的纖維是平行的、互不交疊的。而紡織結構復合材料是利用紡織技術首先用纖維束織造成所需結構的形狀，形成預成型結構件(簡稱預成型)，然后以預成型作為增強骨架進行浸膠固化而直接形成復合材料結構。正是這種工藝的變革，使紡織結構復合材料與普通復合材料相比具有許多突出的優點，同時由于細觀結構的復雜化又給設計和分析增添了更多的困難。迄今雖然經過許多研究者的努力，已經發展了各種分析模型，能解決一些應用問題，但還遠沒有成熟，還需要經過比較、積累和進一步發展，以形成完善而統一的分析、設計方法和相應的標準，才能使紡織結構復合材料得到更廣泛的應用。

一、紡織復合材料的發展

在20年代，波音公司就已經使用紡織結構來增強飛機的機翼。50年代，美國通用電器公司也選擇紡織結構作為碳/碳復合材料鼻錐的增強形式。70年代初，在纏繞工藝的影響下，二維編織工藝被引入復合材料領域。隨著復合材料的發展，二維編織工藝也得到了迅速的發展，并為制造復雜形狀復合材料開辟了一條成功之路。80年代，通過紡織界與復合材料界的合作，編織技術由二維發展到三維，從而為制造高性能復合材料提供了新的途徑。三維編織結構復合材料由于其增強體為三維整體結構，大大提高了其厚度方向的強度和抗沖擊損傷的性能，因而倍受重視并獲得迅速發展。創造不補充加油而連續環球飛行一周記錄的“航行者”飛機與美國比奇公司的“星舟”1號公務機，都采用了一些編織結構件。英國道蒂公司的復合材料螺旋漿，其漿葉為編織結構，獲得1991年英國女王技術成果大獎。美國航空航天局(NASA)大力開展三維編織結構復合材料研究工作。計劃中包括開發編織技術和自動化加工、開發熱塑性樹脂等重要內容。

由此可見，現代紡織結構復合材料是在常規復合材料高度發展和廣泛應用于各工業領域的基礎上產生和發展起來的，通過吸收紡織學科各類織造技術，形成了機織、針織、編織等類別的紡織結構復合材料。值得指出的是，在過去40年里，還主要是以層板復合材料應用最廣，特別是在航空航天、軍事工業、交通等領域占據重要地位。復合材料的出現和發展對20世紀的結構工程產生了巨大的推動作用，并形成全球性的先進纖維材料的市場。在這種應用背景下，層板復合材料因存在“層”而帶來力學性能的弱點:如分層、開裂敏感和損傷擴展快，垂直結構厚度方向強度低，抗沖擊性能差等都顯露出來。由此古代紡織結構復合材料的思想必然被人們接受用來消除復合材料的“層”。在常規復合材料成熟的設計分析方法、織造工藝以及高效的紡織織造技術的前提下，現代紡織結構復合材料以驚人的速度蓬勃發展，已波及美國、法國、英國、德國、俄羅斯、拉脫維亞、芬蘭、比利時、中國、日本、南朝鮮等國。其重要原因之一，就是紡織構造的優越的力學性能，特別是不同的織造技術所形成的纖維束的微觀構型，適應十分廣泛的載荷環境作用下的工程結構的要求。

二、紡織結構復合材料應用

（一）按當代歷史觀點，紡織結構復合材料的出現是近世紀材料科學發展的重大進步之一。而按紡織結構復合材料的定義，可以追溯到中國古代用編成排的秫桔混合粘土做成的墻體，這是紡織結構復合材料在建筑領域的最早應用。

（二）用銅絲編織成的陶瓷基容器。可以考證，早在中國明朝(1368年～1644年)就可精制此類景泰藍。由此可知，人類很早就熟知紡織結構復合材料的優點:織造的纖維網絡具有優越的整體增強作用。因而紡織結構復合材料的出現和發展是一個悠久的歷史過程。

（三）在航空航天領域，高溫、燒蝕和高速沖刷的導彈頭錐、火箭發動機的喉襯采用三維整體編織結構復合材料。發動機裙和導彈彈體(或火箭箭體)以及飛機機身則采用二維編織或機織結構復合材料。目前對空間飛行器，特別是對那些長時間在軌道運行的空間站、空間實驗室和重復使用的太空運輸系統，正在進行一類智能型紡織結構復合材料的研究。這類結構是將諸如光纖(傳感)、壓電(驅動)等元件埋入材料內部，以監控制造過程中的質量和運行中結構的健康狀況或控制結構的動力學行為;

（四）在交通運輸領域，從自行車到汽車、艦艇、高速火車和軍用戰車，都可以找出用紡織結構復合材料制成的零、部件和主體構架的例子，只是不同部件采用不同類型的紡織結構而已。如形狀復雜的螺旋槳、曲軸就采用整體編織結構復合材料;

（五）在建筑領域，可分為兩類:一類是剛性復合材料構件，如梁、柱、骨架等;一類則是柔性復合材料構件，如體育館、停車場和車站的屋頂、野營帳篷等。前者大多采用三維織造類結構復合材料，后者則用二維織造類結構復合材料。

（六）體育用品如高爾夫球桿，醫療用品如人造血管、骨骼等都可用三維織造類結構復合材料。

三、紡織復合材料的應用優勢

（一）高強度、高模量，特別是包括厚度方向、橫向的全方位增強，使材料具有高損傷容限、高斷裂韌性、耐沖擊、抗分層、開裂和疲勞等;

（二）優良的可設計性，可按加載方向增加纖維束數，以及按實際需要(整體)織造復雜形狀的零、部件和一次完成組合件，如加筋殼、開孔結構的制造等;

（三）可自動化高效率生產和接近實際產品形狀的制造，使加工量和連接大大減少。因而經濟性好、成本低、制造周期短;

（四）易于在預成型和復合前安放機敏類材料，如光纖、壓電等，從而實現對復合工藝質量監控、產品在服務期間 的壽命監測、振動控制等，這樣既提高了產品質量又增加了可靠性。

四、紡織結構復合材料的組成

紡織結構復合材料類似于自然界經過優勝劣汰的生物組織。所不同的是由纖維束組成的種種預成型構造是經過現代紡織技術織造成形的。將成型后的纖維束網絡骨架充填以基體材料，經固化制成紡織結構復合材料。

紡織結構復合材料的另一個組分就是基體材料。主要有樹脂基、金屬基、陶瓷基和碳碳基4類基體材料。在復合材料中，基體起著傳遞載荷、均衡載荷和固箝支持纖維的作用。只有纖維和基體兩者有機地匹配協調，才能充分發揮整體作用和各自的性能，即通常估算力學性能的混合律方可成立。值得指出，混合律還只是一個工程處理模式，切勿從混合律各組分所占的比例來判定各個組分所起的作用。這是因為紡織結構復合材料的工藝性、力學性能中的壓縮、彎曲、剪切、扭轉強度、對環境的溫度、介質相容性以及導電、傳熱等物理或化學性能主要取決于基體材料。研究表明，兩組分固化后組分之間受4種力的相互作用而固結成整體:其一，兩組分本身的內聚力;其二，在纖維表面的微孔隙被基體大分子滲透擴散而“釘牢”所產生的機械作用力;其三，包括氫鍵和范德華力在內的吸附力;其四，基體的化學基團與纖維表面化學基團起化學反應所形成的化學鍵的作用力。這是組分選擇和工藝方法選擇的第二個應考慮的因素。

基體的類型繁多，在選擇基體材料時，還必須考慮固化收縮率。例如環氧類、聚酯類和酚醛類樹脂的收縮率分別在1%～2%、4%～6%和8%～10%范圍內。收縮率越大意味著固化后產生的縮孔和微裂紋就越多，結果會降低紡織結構復合材料的力學性能。近年來，材料科學研究致力于減小基體的收縮率。通常的做法是在熱固性樹脂中填入熱塑性大分子，這樣既改善聚收狀態又提高結構材料的韌性?？傊诩徔椊Y構復合材料設計中，首先就是選擇纖維和基體的材料。選擇的依據是基于:產品所經受的載荷和環境(溫度、濕度、腐蝕和其它化學作用等);產品結構特點及其功能要求;采用的預成型和固化技術;成本限制等因素。

據統計，復合材料在美國和歐洲主要用于航空航天、汽車等行業。2000年美國汽車零件的復合材料用量達14.8萬噸，歐洲汽車復合材料用量到2003年估計可達10.5萬噸。而在日本，復合材料主要用于住宅建設，如衛浴設備等，此類產品在2000年的用量達7.5萬噸，汽車等領域的用量僅為2.4萬噸。不過從全球范圍看，汽車工業是復合材料最大的用戶，今后發展潛力仍十分巨大，目前還有許多新技術正在開發中。

第二篇：先進制造技術論文

湖南農業大學課程論文

學 院： 科學技術師范學院

班 級：09級機電教育班 姓 名： 豐云

學 號：200940914106

課程論文題目：淺談先進制造技術 課程名稱： 評閱成績： 評閱意見：

成績評定教師簽名： 日期：

淺談先進制造技術

先進制造技術AMT是在傳統制造的基礎上，不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代管理技術等方面的成果，將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產，提高對動態多變的市場的適應能力和競爭能力的制造技術的總稱，也是取得理想技術經濟效益的制造技術的總稱。

當前的金融危機也許還會催生新的先進制造制造技術，特別在生產管理技術方面。

先進制造技術不是一般單指加工過程的工藝方法，而是橫跨多個學科、包含了從產品設計、加工制造、到產品銷售、用戶服務等整個產品生命周期全過程的所有相關技術，涉及到設計、工藝、加工自動化、管理以及特種加工等多個領域，并逐步融合與集成。可基本歸納為以下四個方面：

一、先進的工程設計技術；

二、先進制造工藝技術；

三、制造自動化技術；

四、先進生產管理技術、制造哲理與生產模式；

五、發展。

一、先進的工程設計技術

先進的工程設計技術包括眾多的現代設計理論與方法。包括CAD、CAE、CAPP、CAT、PDM、模塊化設計、DFX、優化設計、三次設計與健壯設計、創新設計、反向工程、協同產品商務、虛擬現實技術、虛擬樣機技術、并行工程等。

（1）產品（投放市場的產品和制造產品的工藝裝備（夾具、刀具、量檢具等））設計現代化。

以CAD為基礎（造型，工程分析計算、自動繪圖并提供產品數字化信息等），全面應用先進的設計方法和理念。如虛擬設計、優化設計、模塊化設計、有限元分析，動態設計、人機工程設計、美學設計、綠色設計等等；

（2）先進的工藝規程設計技術與生產技術準備手段。

在信息集成環境下，采用計算機輔助工藝規程設計、即CAPP，數控機床、工業機器人、三坐標測量機等各種計算機自動控制設備設備的計算機輔助工作程序設計即CAM等。

二、先進制造工藝技術

（1）高效精密、超精密加工技術，包括精密、超精密磨削、車削，細微加工技術，納米加工技術。超高速切削。精密加工一般指加工精度在10～0.1μm（相當于IT5級精度和IT5級以上精度），表面粗糙度Ra值在0.1μm以下的加工方法，如金剛車、金剛鏜、研磨、珩磨、超精研、砂帶磨、鏡面磨削和冷壓加工等。用于精密機床、精密測量儀器等制造業中的關鍵零件加工，如精密絲杠、精密齒輪、精密蝸輪、精密導軌、精密滾動軸承等，在當前制造工業中占有極重要的地位。

超精密加工是指被加工零件的尺寸公差為0.1～0.01μm數量級，表面粗糙度Ra值為0.001μm數量級的加工方法。

此外，精密加工與特種加工 一般都是計算機控制的自動化加工。（2)精密成型制造技術，包括高效、精密、潔凈鑄造、鍛造、沖壓、焊接及熱處理與表面處理技術。

（3）現代特種加工技術，包括高能束流（主要是激光束、以及電子束、離子束等）加工，電解加工與電火花（成型與線切割）加工、超聲波加工、高壓水加工等。電火花加工(Electrical discharge machining(EDM)電火花加工 electric spark machining)是指在一定介質中，通過工具電極和工件電極之間脈沖放電的電蝕作用對工件進行的加工。能對任何導電材料加工而不受被加工材料強度和硬度的限制?？煞譃殡娀鸹ǔ尚图庸?EDM)和電火花線切割加工(電火花線切割加工 electrical discharge wire – cutting--EDW)兩大類。一般都采用CNC控制。

（4）快速成型制造（RPM).快速成形技術是在計算機控制下，基于離散堆積原理采用不同方法堆積材料最終完成零件的成型與制造的技術。從成型角度看，零件可視為“點” 或“面” 的疊加而成。從CAD電子模型中離散得到點、面的幾何信息，再與成型工藝參數信息結合，控制材料有規律、精確地由點到面，由面到體地堆積零件。

(5)先進制造工藝發展趨勢

1）采用模擬技術，優化工藝設計； 2）成形精度向近無余量方向發展； 3）成形質量向近無“缺陷”方向發展； 4）機械加工向超精密、超高速方向發展；

5）采用新型能源及復合加工，解決新型材料的加工和表面改性難題； 6）采用自動化技術，實現工藝過程的優化控制； 7）采用清潔能源及原材料，實現清潔生產；

8）加工與設計之間的界限逐漸談化，并趨向集成及一體化；

9）工藝技術與信息技術、管理技術緊密結合，先進制造生產模式獲得不斷發展。

三、制造自動化技術

一句話：計算機控制自動化技術

（1）數控技術與數控機床；數控加工技術是為了實現機床控制自動化要求而發展的。它是指用代碼化的數字、字母及符號表示加工要求、零件尺寸及其參數、加工步驟等，通過控制介質，輸入到控制裝置，經過微機進行處理與計算，發出各種控制信號與數據，使機床各部件自動協調運動，實現自動加工的技術。采用數控加工技術的機床，稱為數控機床。數控加工的主要特點是：加工的零件精度高；生產效率高；特別適合加工形狀復雜的輪廓表面；有利于實現計算機輔助制造；對操作者（不含編程人員）技術水平的要求相對較低；初始投資大、加工成本高。此外，數控機床是技術密集型的機電一體化產品，數控加工技術的復雜性和綜合性加大了維修工作的難度，需要配備素質較高的維修人員和維修設備。

（2）工業機器人（用于物流與加工）及物流設備；工業機器人是一種可編程的智能型自動化設備，是應用計算機進行控制的替代人進行工作的高度自動化系統。最近，聯合國標準化組織采用的機器人的定義是：“一種可以反復編程的多功能的、用來搬運材料、零件、工具的操作機”。在無人參與的情況下，工業機器人可以自動按不同軌跡、不同運動方式完成規定動作和各種任務。機器人和機械手的主要區別是：機械手是沒有自主能力，不可重復編程，只能完成定位點不變的簡單的重復動作；機器人是由計算機控制的，可重復編程，能完成任意定位的復雜運動。

（3）柔性制造系統（FMC,FMS,FML）：包括加工設備（CNC機床）、檢測設備、物料輸送（工業機器人、自動交換托盤（APC）、自動輸送臺車（RGV、AGV）等）

和儲存設備（立體倉庫等）；數柔性制造系統（FMS）是現代機械制造業中的新型自動化生產設備，它是為填補占機械制造中70％的中小批量生產自動化而發展起來的。它主要包括若干臺數控機床和加工中心（或其他直接參加產品零部件生產的自動化設備），用一套自動物料（包括工件和刀具）搬運系統連接起來，由分布式多級計算機系統進行綜合管理與控制，以適應柔性的高效率零件加工（或零部件生產）。所謂柔性的零件加工是指能夠同時地和交替地加工不同的但是同系統的零件。柔性制造系統的適用范圍很廣，它主要解決了單件小批生產的自動化和中大批多品種的自動化加工。它把高柔性、高質量、高效率結合和統一起來，在當今具有很強的生命力

（4）計算機集成制造（CIM）和工廠自動化（FA）。計算機集成制造系統（CIMS）是由計算機管理系統、計算機輔助設計與制造CAD/CAM以及柔性制造系統FMS（還可能有其他生產單元）組成。CIMS是產品生產過程的各子系統的完美集成，即把工程設計、生產制造、市場分析和其他支持功能合理地通過計算機網絡有機地集合成一個整體，以實現生產的柔性化、優化、自動化和集成化，達到高效率、高質量、低成本而靈活生產的目的。

四、先進生產管理技術、制造哲理與生產模式

包括先進制造生產模式、集成管理技術和生產組織方法等。以計算機輔助生產管理為核心，研究和應用先進的生產管理系統和技術。包括成組技術、全面質量管理、精益生產與JIT、敏捷制造、并行工程、柔性制造、計算機集成制造、虛擬制造、智能制造、網絡化制造、綠色制造、生物制造、可重構制造、MRP、MRPII、ERP、SCM、CRM、計算機輔助后勤支援（Computer Aided Logistic Support,CALS）、電子商務、知識管理。

五、發展

當前先進制造技術的發展趨勢大致有以下幾個方面：

1、信息技術對先進制造技術的發展起著越來越重要的作用

2、設計技術不斷現代化

產品設計是制造業的靈魂?，F代設計技術的主要發展趨勢是：(1)設計手段的計算機化 在實現了計算機計算、繪圖的基礎上，當前突出反映在數值仿真或虛擬現實技術在設計中的應用，以及現代產品建模理論的發展上，并且向智能化設計方向發展。

(2)新的設計思想和方法不斷出現(3)向全壽命周期設計發展

(4)設計過程由單純考慮技術因素轉向綜合考慮技術、經濟和社會因素 設計不只是單純追求某項性能指標的先進和高低、而是注意考慮市場、價格、安全、美學、資源、環境等方面的影響。

3、成形及改進制造技術向精密、精確、少能耗、無污染方向發展

成形制造技術是鑄造、塑性加工、連接、粉末冶金等單元技術的總稱。

4、加工制造技術向著超精密、超高速以及發展新一代制造裝備的方向發展

5、工藝由技藝發展為工程科學，工藝模擬技術得到迅速發展

先進制造技術的一個重要發展趨勢是，工藝設計由經驗判斷走向定量分析，加工工藝由技藝發展為工程科學。

6、專業、學科間的界限逐漸淡化、消失

7、綠色制造將成為21世紀制造業的重要特征

日趨嚴格的環境與資源的約束，使綠色制造業顯得越來越重要，它將是21世紀制造業的重要特征，與此相應，綠色制造技術也將獲得快速的發展。主要體現在：

(1)綠色產品設計技術 使產品在生命周期符合環保、人類健康、能耗低、資源利用率高的要求。

(2)綠色制造技術 在整個制造過程，使得對環境負面影響最小，廢棄物和有害物質的排放最小，資源利用效率最高。綠色制造技術主要包含了綠色資源、綠色生產過程和綠色產品三方面的內容。

(3)產品的回收和循環再制造 例如，汽車等產品的拆卸和回收技術，以及生態工廠的循環式制造技術。它主要包括生產系統工廠--致力于產品設計和材料處理、加工及裝配等階段，恢復系統工廠--主要對產品(材料使用)生命周期結束時的材料處理循環。

8、虛擬現實技術在制造業中獲得越來越多的應用 虛擬現實技術(Virtual Reality Technology)主要包括虛擬制造技術和虛擬企業兩個部分。

9、信息技術、管理技術與工藝技術緊密結合，先進制造生產模式獲得不斷發展，造業在經歷了少品種小批量--少品種大批量、--多品種小批量生產模式的過渡后，70年代、80年代開始采用計算機集成制造系統(CIMS)進行制造的柔性生產的模式，并逐步向智能制造技術(IMT)和智能制造系統(IMS)的方向發展。精益生產(LP)、靈捷制造(AM)等先進制造模式相繼出現，預計21世紀初，先進制造模式必將獲得不斷發展。

第三篇：先進制造技術論文

人工智能先進制造技術

課程名稱

先進制造技術 學生姓名 學

號

專業班級機械設計制造及其自動化 指導教師

完成日期 2017/10/20

目錄

一、概述

二、人工智能技術的國內外發展現狀與趨勢

三、人工智能技術的主要研究內容與核心技術難題

四、人工智能技術的評價與認識

五、結論

六、參考文獻

一、概述

先進制造技術(advanced manufacturing technique，縮寫AMT，具體地說，就是指集機械工程技術、電子技術、自動化技術、信息技術等多種技術為一體所產生的技術、設備和系統的總稱。主要包括：計算機輔助設計、計算機輔助制造、集成制造系統等。

先進制造技術不是一般單指加工過程的工藝方法，而是橫跨多個學科、包含了從產品設計、加工制造、到產品銷售、用戶服務等整個產品生命周期全過程的所有相關技術，涉及到設計、工藝、加工自動化、管理以及特種加工等多個領域，并逐步融合與集成。而先進制造技術主要包括以下三個技術群:（1）主體技術群：是制造技術的核心,它包括兩個基本部分:有關產品設計技術和工藝技術。

（2）支撐技術群：a.信息技術:接口和通信、數據庫技術、集成框架、軟件工程人工智能、專家系統和神經網絡、決策支持系統。b.標準和框架：數據標準、產品定義標準、工藝標準、檢驗標準、接口框架。c.機床和工具技術。d.傳感器和控制技術：單機加工單元和過程的控制、執行機構、傳感器和傳感器組合、生產作業計劃。e.其它;（3）制造技術基礎設施.要素包括了車間工人、工程技術人員和管理人員在各種先進生產技術和方案方面的培訓和教育等。

先進制造技術是在傳統制造的基礎上，不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代管理技術等方面的成果，將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產，提高對動態多變的市場的適應能力和競爭能力的制造技術的總稱，也是取得理想技術經濟效益的制造技術的總稱。先進制造技術不是一般單指加工過程的工藝方法，而是橫跨多個學科、包含了從產品設計、加工制造、到產品銷售、用戶服務等整個產品生命周期全過程的所有相關技術，涉及到設計、工藝、加工自動化、管理以及特種加工等多個領域，并逐步融合與集成。先進制造技術是當今國際間科技競爭的焦點，隨著社會的發展，市場需求的個性化與多元化，人們對產品的要求也日益多元化，市場競爭日趨激烈，企業要在日趨激烈的市場競爭中生存發展，就必須采用先進的制造技術。

二、人工智能技術的國內外發展現狀與趨勢

人工智能技術簡介

人工智能的傳說可以追溯到古埃及，但隨著1941年以來電子計算機的發展，技術已最終可以創造出機器智能，“人工智能”（ARTIFICIAL INTELLIGENCE）一詞最初是在1956年DARTMOUTH學會上提出的，從那以后，研究者們發展了眾多理論和原理，人工智能的概念也隨之擴展，在它還不長的歷史中，人工智能的發展比預想的要慢，但一直在前進，從40年前出現至今，已經出現了許多AI程序，并且它們也影響到了其它技術的發展。人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。人工智能從誕生以來，理論和技術日益成熟，應用領域也不斷擴大，可以設想，未來人工智能帶來的科技產品，將會是人類智慧的“容器”。人工智能是對人的意識、思維的信息過程的模擬。人工智能不是人的智能，但能像人那樣思考、也可能超過人的智能。1956年夏季，以麥卡賽、明斯基、羅切斯特和申農等為首的一批有遠見卓識的年輕科學家在一起聚會，共同研究和探討用機器模擬智能的一系列有關問題，并首次提出了“人工智能”這一術語，它標志著“人工智能”這門新興學科的正式誕生。IBM公司“深藍”電腦擊敗了人類的世界國際象棋冠軍更是人工智能技術的一個完美表現。從1956年正式提出人工智能學科算起，50多年來，取得長足的發展，成為一門廣泛的交叉和前沿科學?？偟恼f來，人工智能的目的就是讓計算機這臺機器能夠像人一樣思考。如果希望做出一臺能夠思考的機器，那就必須知道什么是思考，更進一步講就是什么是智慧。什么樣的機器才是智慧的呢？科學家已經作出了汽車，火車，飛機，收音機等等，它們模仿我們身體器官的功能，但是能不能模仿人類大腦的功能呢？到目前為止，我們也僅僅知道這個裝在我們天靈蓋里面的東西是由數十億個神經細胞組成的器官，我們對這個東西知之甚少，模仿它或許是天下最困難的事情了。

當計算機出現后，人類開始真正有了一個可以模擬人類思維的工具，在以后的歲月中，無數科學家為這個目標努力著。如今人工智能已經不再是幾個科學家的專利了，全世界幾乎所有大學的計算機系都有人在研究這門學科，學習計算機的大學生也必須學習這樣一門課程，在大家不懈的努力下，如今計算機似乎已經變得十分聰明了。例如，1997年5月，IBM公司研制的深藍（DEEP BLUE）計算機戰勝了國際象棋大師卡斯帕洛夫（KASPAROV）。大家或許不會注意到，在一些地方計算機幫助人進行其它原來只屬于人類的工作，計算機以它的高速和準確為人類發揮著它的作用。人工智能始終是計算機科學的前沿學科，計算機編程語言和其它計算機軟件都因為有了人工智能的進展而得以存在。

著名的美國斯坦福大學人工智能研究中心尼爾遜教授對人工智能下了這樣一個定義：“人工智能是關于知識的學科――怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學?！倍硪粋€美國麻省理工學院的溫斯頓教授認為：“人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做的智能工作。”這些說法反映了人工智能學科的基本思想和基本內容。即人工智能是研究人類智能活動的規律，構造具有一定智能的人工系統，研究如何讓計算機去完成以往需要人的智力才能勝任的工作，也就是研究如何應用計算機的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術。

實際應用，機器視覺:指紋識別，人臉識別，視網膜識別，虹膜識別，掌紋識別，專家系統,智能搜索，定理證明，博弈，自動程序設計，還有航天應用等。學科范疇：人工智能是一門邊沿學科，屬于自然科學和社會科學的交叉。涉及學科：哲學和認知科學，數學，神經生理學，心理學，計算機科學，信息論，控制論，不定性論，仿生學，研究范疇：自然語言處理，知識表現，智能搜索，推理，規劃，機器學習，知識獲取，組合調度問題，感知問題，模式識別，邏輯程序設計，軟計算，不精確和不確定的管理，人工生命，神經網絡，復雜系統，遺傳算法 人類思維方式

應用領域：智能控制，機器人學，語言和圖像理解，遺傳編程，機器人工廠，安全問題。目前人工智能還在研究中，但有學者認為讓計算機擁有智商是很危險的，它可能會反抗人類。人工智能是研究使計算機來模擬人的某些思維過程和智能行為（如學習、推理、思考、規劃等）的學科，主要包括計算機實現智能的原理、制造類似于人腦智能的計算機，使計算機能實現更高層次的應用。人工智能將涉及到計算機科學、心理學、哲學和語言學等學科?？梢哉f幾乎是自然科學和社會科學的所有學科，其范圍已遠遠超出了計算機科學的范疇，人工智能與思維科學的關系是實踐和理論的關系，人工智能是處于思維科學的技術應用層次，是它的一個應用分支。從思維觀點看，人工智能不僅限于邏輯思維，要考慮形象思維、靈感思維才能促進人工智能的突破性的發展，數學常被認為是多種學科的基礎科學，數學也進入語言、思維領域，人工智能學科也必須借用數學工具，數學不僅在標準邏輯、模糊科學等范圍發揮作用，數學進入人工智能學科，它們將互相促進而更快地發展。

人工智能技術在國內的發展與趨勢

人工智能學習的發展歷史是和計算機科學與技術的發展史聯系在一起的。除了計算機科學以外，人工智能還涉及信息論、控制論、自動化、仿生學、生物學、心理學、數理邏輯、語言學、醫學和哲學等多門學科。隨著社會的發展,人們對產品的要求也發生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術。中國經濟經過30年改革開放的快速增長,取得了令世人矚目的驕人業績,綜合國力和經濟總量位居世界前列。自20世紀80年代以來,我國制造業取得了長足的發展。目前,中國正成為“世界工廠”,承接全世界制造業的轉移。據相關資料表明,世界上國家之間的經濟競爭,先進制造技術是重要的競爭手段之一。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場

占有率上。隨著經濟技術的高速發展以及顧客需求和市場環境的不斷變化,這種競爭日趨激烈,因而我國非常重視對先進制造技術的研究。制造業是我國國民經濟和綜合國力的重要支柱產業,其先進生產總值占國民生產總值(GDP)的40%左右。尤其，中國近幾年來房地產業的崛起，帶動了三一重工、中聯重科、徐工等一批工程機械企業的發展，而這些企業的發展的同時又帶動了先進制造技術的發展，然而雖然我們在先進制造技術方面取得了很多卓越的成績，但與工業發達國家相比，仍然存在一個階段性的整體上的差距。主要體現在以下幾個方面：

管理方面：工業發達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產模式的更新發展，推出了準時生產（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生產（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理，多數小型企業仍處于經驗管理階段。

制造工藝方面：工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米 / 納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發、掌握之中。

設計方面：工業發達國家不斷更新設計數據和準則，采用新的設計方法，廣泛采用計算機輔助設計技術（CAD/CAM），大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。

自動化技術方面：工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統（FMS）、計算機集成制造系統（CIMS），實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段，柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。

產品結構方面：中國機械制造業的快速發展，主要依靠技術引進和趕超型發展戰略，加之中國勞動力豐富而資金相對短缺，致使機械制造業的科技開發明顯滯后。雖然中國機械制造業的產品數量已經位居世界前列，但主要是勞動密集型產品，具有自主知識產權的高、精、尖產品比較少。比如數控機床和精密機床的可靠性差、質量問題嚴重，軸承、液壓件、密封件等基礎件產品水平低、品種少、滿足度低、質量不穩定。

人工智能技術的發展趨勢表現在：

全球化：一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈，例如在機械制造業中，國內外已有不少企業，甚至是知名度很高的企業，在這種無情的競爭中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業，不得不擴展新的市場；另一方面，網絡通訊技術的快速發展推動企業向著既競爭又合作的方向發展，這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用，已成為全球化制造業發展的動力，全球化制造的第一個技術基礎是網絡化，網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。網絡化：網絡通訊技術的迅速發展和普及，給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外，網絡通訊技術的快速發展，加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習，推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。

虛擬化：制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標，進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真，通過仿真軟件來模擬真實系統，以保證產品設計和產

品工藝的合理性，保證產品制造的成功和生產周期，發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。

自動化：自動化是一個動態概念，目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。

綠色化：綠色制造則通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品，產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面影響，同時使原材料和能源的利用效率達到最高。精密化：現代高新技術產品需要高精度制造，社會的發展對機械產品的質量提出了越來越高的要求。這決定了發展精密加工、超精密加工技術是機械制造未來的一個重點 智能化：智能制造是指綜合利用各個學科、各種先進技術和方法，解決和處理制造系統中的各種問題。系統能領會設計人員的意圖，能夠檢測失誤，回答問題，提出建議方案等。

快速化：快速化是指對市場的快速響應，對生產的快速重組。它要求生產模式有高度的柔性與高度敏捷性。快速化能強有力地推動著制造技術的進步與發展，它是先進制造技術發展的“動力”。

集成化：現代制造業的方向并不只是計算機的集成，信息的集成，而是人、技術、組織的整體集成，包括功能集成、組織集成、信息集成、過程集成、知識集成和企業間的集成。

人工智能技術在國外的發展與趨勢

智能是一種知識與思維的合成,是人類認識世界和改造世界過程中的一種分析問題和解決問題的綜合能力。對于人工智能，美國麻省理工學院的溫斯頓教授提出“人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做的智能工作”，斯坦福大學人工智能研究中心尼爾遜教授提出“人工智能是關于知識的學科――怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學”。綜合來看人工智能是相對人的智能而言的。其本質是對人思維的信息過程的模擬，是人的智能的物化。是研究、開發模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能經過信息采集、處理和反饋三個核心環節，綜合表現出智能感知、精確性計算、智能反饋控制，即感知、思考、行動三個層層遞進的特征。

智能感知：智能的產生首先需要收集到足夠多的結構化數據去表述場景，因此智能感知是實現人工智能的第一步。智能感知技術的目的是使計算機能 “聽”、會“看”,目前相應的計算機視覺技術和自然語言處理技術均已經初步成熟，開始商業化嘗試。智能處理：產生智能的第二步是使計算機具備足夠的計算能力模擬人的某些思維過程和行為對分析收集來的數據信息做出判斷，即對感知的信息進行自我學習、信息檢索、邏

輯判斷、決策，并產生相應反映。具體的研究領域包括知識表達、自動推理、機器學習等，與精確性計算及編程技術、存儲技術、網絡技術等密切相關，是大數據技術發展的遠期目標，目前該領域研究還處于實驗室研究階段，其中機器學習是人工智能領域目前熱度最高，科研成果最密集的領域。

智能反饋：智能反饋控制將前期處理和判斷的結果轉譯為肢體運動和媒介信息傳輸給人機交互界面或外部設備，實現人機、機物的信息交流和物理互動。智能反饋控制是人工智能最直觀的表現形式，其表達能力展現了系統整體的智能水平。智能反饋控制領域與機械技術、控制技術和感知技術密切相關，整體表現為機器人學，目前機械技術受制于材料學發展緩慢，控制技術受益于工業機器人領域的積累相對成熟。在學術界，實現人工智能有三種路線，一是基于邏輯方法進行功能模擬的符號主義路線，代表領域有專家系統和知識工程。二是基于統計方法的仿生模擬的連接主義路線，代表領域有機器學習和人腦仿生，三是行為主義，希望從進化的角度出發，基于智能控制系統的理論、方法和技術，研究擬人的智能控制行為。

各國政府高度重視人工智能相關產業的發展。自人工智能誕生至今，各國都紛紛加大對人工智能的科研投入，其中美國政府主要通過公共投資的方式牽引人工智能產業的發展，2013財年美國政府將22億美元的國家預算投入到了先進制造業，投入方向之一便是“國家機器人計劃”。

在技術方向上，美國將機器人技術列為警惕技術，主攻軍用機器人技術，歐洲主攻服務和醫療機器人技術，日本主攻仿人和娛樂機器人。

現階段的技術突破的重點一是云機器人技術，二是人腦仿生計算技術。美國、日本、巴西等國家均將云機器人作為機器人技術的未來研究方向之一。伴隨著寬帶網絡設施的普及，云計算、大數據等技術的不斷發展，未來機器人技術成本的進一步降低和機器人量產化目標實現，機器人通過網絡獲得數據或者進行處理將成為可能。目前國外相關研究的方向包括：建立開放系統機器人架構（包括通用的硬件與軟件平臺）、網絡互聯機器人系統平臺、機器人網絡平臺的算法和圖像處理系統開發、云機器人相關網絡基礎設施的研究等。

由于深度學習的成功，學術界進一步沿著連接主義的路線提升計算機對人腦的模擬程度。人腦仿生計算技術的發展，將使電腦可以模仿人類大腦的運算并能夠實現學習和記憶，同時可以觸類旁通并實現對知識的創造，這種具有創新能力的設計將會讓電腦擁有自我學習和創造的能力，與人類大腦的功能幾無二致。在2013年初的國情咨文中，美國總統奧巴馬特別提到為人腦繪圖的計劃，宣布投入30億美元在10年內繪制出“人類大腦圖譜”，以了解人腦的運行機理。歐盟委員會也在2013年初宣布，石墨烯和人腦工程兩大科技入選“未來新興旗艦技術項目”，并為此設立專項研發計劃，每項計劃將在未來10年內分別獲得10億歐元的經費。美國IBM公司正在研究一種新型的仿生芯片，利用這些芯片，人類可以實現電腦模仿人腦的運算過程，預計最快到2019年可完全模擬出人類大腦。智能更面向實用。另外，由于Hopfield 多層神經網絡模型的提出，使人工神經網絡研究與應用出現了欣欣向榮的景象。人工智能已深入到社會生活的各個領域。

既然“人工智能”的發展如此吸引人，那就一定具有相當多的發展方向啦，那么未來它的發展趨勢會是如何呢？我們不妨可以設想一下： 在計算機網絡如此發達的社會中，我們可以利用人工智能來實現語言技術與人類生活的聯系，雖然目前關于語言的研究尚未突破語義障礙，現在還看不出在解決自然語言中含糊曖昧的成份方面可能會取得多大的進展，也很難想象在近期內能實現對任意輸入均可產生高質量譯文的機器翻譯系統或非常理想的篇章理解系統，我們所能看到的是一些有一定限制的但與人類生活密切相關的語言處理技術的發展。隨著語言技術產品市場的不斷壯大，語言技術也會得到更快的發展。另外，我們也可以利用人工智能來建立與理解復雜的自適應系統：下一個十年人工智能研究應著重于對未必能符號化、信息未必完全的復雜的自適應系統的研究，其中最關鍵的是如何理解與建立這樣的系統。建立這樣的系統需要發展一些新的理論與技術。首先必須發展能理解與處理上下文的技術，使所建立的系統能在不同的上下文情境下合理地處理各類問題；其次應發展多路學習機制，使系統能從復雜的變化的環境中同時學到多種技能(如機器人足球運動員就需要有這樣的功能)；另外還應探討系統的可自動進化機制，使系統能從簡單的被動式的系統逐步進化為復雜的具有自適應能力的系統?；谌斯ぶ悄艿陌l展趨勢，還可以在機器學習的研究方面取得長足的發展。許多新的學習方法相繼問世并獲得了成功的應用,如增強學習算法、reinforcement learning等。也應看到,現有的方法處理在線學習方面尚不夠有效,尋求一種新的方法,以解決移動機器人、自主agent、智能信息存取等研究中的在線學習問題是研究人員共同關心的問題,相信不久會在這些方面取得突破。

還有，在最受人關注的機器人領域里，人工智能蘊含著十分強大的發展空間！雖然現在已經實現了機器人與人的對話交流等強大的功能，但相信在未來，人們一定會挖掘出人工智能更多更強大的功能來運用到機器人中去，讓機器人更好的未人們服務！最后，在控制領域內，雖然已經實現了遠程操控技術，但并不普及，相信在未來，我們可以更輕松自如的利用人工智能來實現對家用電器等的遠程控制的普及，讓每一個房子都裝有這樣的系統，那么在主人回家之前就可以設定好最符合主人生活習慣的環境，讓辛苦勞累了一天的主人能夠更好的享受到家的溫馨！

人工智能誕生50多年來，在崎嶇不平的道路上取得了可喜的進展。人工智能的人工智能的研究一旦取得突破性進展，將會對信息時代產生重大影響，對人類文明產生重大影響。不管是在昨天、今天還是明天，“人工智能”都是新時代的寵兒，注定未社會的發展，人們生活水平的提高做出不可小覷的貢獻！我們共同希望“人工智能”的明天更美好！

三、人工智能技術的主要研究內容與核心技術難題

人工智能是一種外向型的學科,它不但要求研究它的人懂得人工智能的知識,而且要求有比較扎實的數學基礎及哲學和生物學基礎,只有這樣才可能讓一臺什么也不知道的機器模擬人的思維。

因為人工智能的研究領域十分廣闊,它總的來說是面向應用的,主要研究領域有專家系統,有人在工作,它就可以用在什么地方,因為人工智能的最根本目的還是要模擬人類的思維。可以歸納為八個字:機器智能、智能機器。

機器智能：例如,用計算機打印常用的報表,進行一些常規的文字處理,都是程序化的操作,談不上有智能。但是,用計算機給人看病,進行病理診斷和藥物處方,或者,用計算機給機器看病,進行故障診斷和維修處理,就需要計算機有人工智能。人工智能學科領域中有一個重要的學科分支是“專家系統”(Expert System),簡稱代寫論文ES。就是用計算機去模擬、延伸和擴展專家的智能?；趯＜业闹R和經驗,可以求解專業性問題的、具有人工智能的計算機應用系統。如:醫療診斷專家系統,故障診斷專家系統等。

智能機器：“智能機器”(Intelligent Machine),簡稱IM,研究如何設計和制造具有更高智能水平的機器,特別是設計和制造更聰明的計算機。現在的計算機,雖然經歷了從電子管、晶體管、集成電路、超大規模集成電路等幾代的發展,在工藝和性能方面都有巨大的進步。但是,在原理上,還沒有重大的突破。通常,人們用計算機,不僅要告訴計算機:做什么?,而且還必須詳細地、正確地告訴計算機:如何做?。也就是說,人們要根據工作任務的需求,以適當的計算機語言,進行相應的軟件設計,編制面向該任務的計算機應用程序,并且,正確地操作計算機,裝入、啟動該應用程序,才能用計算機完成該項工作任務。這里,計算機實質上只是機械地、被動地執行人們編制的應用程序指令的“電子奴仆”,也不理解為什么要做這項工作,即不懂得:為什么?。因而,只不過是一個低智能的、不聰明的“電腦”。那么,如何設計和制造高智能的、聰明的“電腦”呢?這正是人工智能另一方面的研究對象和學科任務。

目前人工智能主要研究內容是:分布式人工智能與多智能主體系統、人工思維模型、知識系統(包括專家系統、知識庫系統和智能決策系統)、知識發現與數據挖掘(從大量的、不完全的、模糊的、有噪聲的數據中挖掘出對我們有用的知識)、遺傳與演化計算(通過對生物遺傳與進化理論的模擬,揭示出人的智能進化規律)、人工生命(通過構造簡單的人工生命系統并觀察其行為,探討初級智能的奧秘)、人工智能應用(如:模糊控制、智能大廈、智能人機接口、智能機器人等)等等。

未來人工智能的研究方向主要有:人工智能理論、機器學習模型和理論、不精確知識表示及其推理、常識知識及其推理、人工思維模型,智能人機接口、多智能主體系統、知識發現與知識獲取、人工智能應用基礎等。

“人工智能”(Artificial Intelligence)一詞最初是在1956年Dartmouth學會上提出的。人工智能是指研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支,它企圖了解智能的實質,并生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器。目前能夠用來研究人工智能的主要物質手段以及能夠實現人工智能技術的機器就是計算機,人工智能的發展歷史是和計算機科學與技術的發展史聯系在一起的。人工智能理論進入21世紀,正醞釀著新的突破,人工智能的研究成果將能夠創造出更多更高級的智能“制品”,并使之在越來越多的領域超越人類智能,人工智能將為發展國民經濟和改善人類生活做出更大貢獻。

人工智能的近期研究目標在于建造智能計算機，用以代替人類從事腦力勞動，即使現有的計算機更聰明更有用。正是根據這一近期研究目標，我們才把人工智能理解為計算機科學的一個分支。人工智能還有它的遠期研究目標，即探究人類智能和機器智能的基本原理，研究用自動機(automata)模擬人類的思維過程和智能行為。這個長期目標遠遠超出計算機科學的范疇，幾乎涉及自然科學和社會科學的所有學科。在重新闡述我們的歷史知識的過程中，哲學家、科學家和人工智能學家有機會努力解決知識的模糊性以及消除知識的不一致性。這種努力的結果，可能導致知識的某些改善，以便能夠比較容易地推斷出令人感興趣的新的真理。人工智能研究尚存在不少問題，這主要表現在下列幾個方面： 宏觀與微觀隔離：一方面是哲學、認知科學、思維科學和心理學等學科所研究的智能層次太高、太抽象；另一方面是人工智能邏輯符號、神經網絡和行為主義所研究的智能層次太低。這兩方面之間相距太遠，中間還有許多層次未予研究，無法把宏觀與微觀有機地結合起來和相互滲透。全局與局部割裂：人類智能是腦系統的整體效應，有著豐富的層次和多個側面。但是，符號主義只抓住人腦的抽象思維特性；連接主義只模仿人的形象思維特性；行為主義則著眼于人類智能行為特性及其進化過程。它們存在明顯的局限性。必須從多層次、多因素、多維和全局觀點來研究智能，才能克服上述局限性。3 理論和實際脫節 大腦的實際工作，在宏觀上我們已知道得不少；但是智能的千姿百態，變幻莫測，復雜得難以理出清晰的頭緒。在微觀上，我們對大腦的工作機制卻知之甚少，似是而非，使我們難以找出規律。在這種背景下提出的各種人工智能理論，只是部分人的主觀猜想，能在某些方面表現出”智能”就算相當成功了。

上述存在問題和其它問題說明，人腦的結構和功能要比人們想象的復雜得多，人工智能研究面臨的困難要比我們估計的重大得多，人工智能研究的任務要比我們討論過的艱巨得多。同時也說明，要從根本上了解人腦的結構和功能，解決面臨的難題，完成人工智能的研究任務，需要尋找和建立更新的人工智能框架和理論體系，打下人工智能進一步發展的理論基礎。我們至少需要經過幾代人的持續奮斗，進行多學科聯合協作研究，才可能基本上解開”智能”之謎，使人工智能理論達到一個更高的水平。人工智能要解決的問題主要是以下幾個方面：

一、識別過程，外界輸入的信息向概念邏輯信息轉譯，將動態靜態圖像、聲音、語音、文字、觸覺、味覺等信息轉化為形式化（大腦中的信息存儲形式）的概念邏輯信息。

二、智能運算過程，輸入信息刺激自我學習、信息檢索、邏輯判斷、決策，并產生相應反應。

三、控制過程，將需要輸出的反應轉譯為肢體運動和媒介信息。實用機器人在第三個方面做得比較多，而識別和智能運算是很弱的，尤其是概念知識的存儲形式、邏輯判斷和決策這些方面更是鮮有成果，這正是人工智能要重點解決的問題。

四、人工智能技術的評價與認識

人工智能是一門包括計算機科學、控制學、信系論、語言論、神經生理學、心理學、數學、哲學等多種學科相互滲透發展起來的學科,其研究對象可以歸納為“機器智能、智能機器”,它體現在思維、感知、行為三個層次,而它要模擬眼神、擴展人的智能,其研究內容可以分為機器思維和思維機器、機器感知和感知機器、機器行為和行為機器三個層次。人工智能研究與應用雖然取得了不少成果,但離全面推廣應用還有很大距離,還有許多問題有待于解決且需要許多學科的研究專家共同創作。人工智能（AI）是機器智能和計算機科學的一個分支。人工智能將是21世紀邏輯學發展的主要動力源泉，并且在很大程度上將決定21世紀邏輯學的面貌。這些年來,人工智能在計算機科學、邏輯學等領域已取得重大成就,但離真正的人類智能還相差甚遠。

人工智能是一門研究機器智能和智能機器的新型的、綜合性的、具有強大生命力的邊緣學科，它研究怎樣讓計算機或智能機器（包括硬件和軟件）模仿、延伸和擴展人腦從事推理、規劃、計算、思考、學習等思維活動，解決迄今為止需要人類專家才能處理好的復雜問題。

人工智能遠期目標是要制造智能機器，使現有的計算機更聰明，能夠模擬人類的智能行為。人工智能的近期目標是實現機器智能，即先部分地或某種程度地實現機器的智能，從而使現有的計算機更靈活、更好用和更有用，成為人類的智能化信息處理工具。目前，人工智能技術正在向大型分布式人工智能、大型分布式多專家協同系統、廣義知識表達、綜合知識庫、并行推理、多種專家系統開發工具、大型分布式人工智能開發環境和分布式環境下的多智能體協同系統等方向發展。盡管如此，從目前來看，人工智能仍處于學科發展的早期階段，其理論、方法和技術都不太成熟，人們對它的認識也比較膚淺。這些還都有待于人工智能工作者的長期探索。

五、結論

先進制造技術當今國際間科技競爭的焦點，隨著社會的發展，市場需求的個性化與多元化，人們對產品的要求也日益多元化，市場競爭日趨激烈，企業要在日趨激烈的市場競爭中生存發展，就必須采用先進的制造技術。進入新世紀，隨著中國加入WTO,中國與世界的越來越緊密，先進制造制造技術必然會朝著全球化、系統化、集成化、網絡化、虛擬化、自動化、綠色化、精密化、智能化、快速化的趨勢發展。

人工智能對自然科學的影響。在需要使用數學計算機工具解決問題的學科，AI帶來的幫助不言而喻。更重要的是，AI反過來有助于人類最終認識自身智能的形成。

人工智能對經濟的影響。專家系統更深入各行各業，帶來巨大的宏觀效益。AI也促進了計算機工業網絡工業的發展。但同時，也帶來了勞務就業問題。由于AI在科技和工程中的應用，能夠代替人類進行各種技術工作和腦力勞動，會造成社會結構的劇烈變化。人工智能對社會的影響。AI也為人類文化生活提供了新的模式?，F有的游戲將逐步發展為更高智能的交互式文化娛樂手段，今天，游戲中的人工智能應用已經深入到各大游戲制造商的開發中。

伴隨著人工智能和智能機器人的發展，不得不討論是人工智能本身就是超前研究，需要用未來的眼光開展現代的科研，因此很可能觸及倫理底線。作為科學研究可能涉及到的敏感問題，需要針對可能產生的沖突及早預防，而不是等到問題矛盾到了不可解決的時候才去想辦法化解。

人工智能的長期目標是建立人類水平的人工智能，由腦科學、認知科學、人工智能等共同研究，形成交叉學科智能科學。腦科學從分子水平、細胞水平、行為水平研究自然智能機理，建立腦模型，揭示人腦的本質。認知科學是研究人類感知、學習、記憶、思維、意識等人腦心智活動過程的科學。人工智能研究用人工的方法和技術，模仿、延伸和擴展人的智能，實現機器智能。智能科學不僅要進行功能仿真，而且要從機理上研究，探索智能的新概念、新理論、新方法。

人工智能的研究一旦取得突破性進展，將會對信息時代產生重大影響，對人類文明產生重大影響。科學發展到今天，一方面是高度分化，學科在不斷細分，新學科、新領域不斷產生;另一方面是學科的高度融合，更多地呈現交叉和綜合的趨勢，新興學科和交叉學科不斷涌現。大學科交叉的這種普遍趨勢，在人工智能學科方面表現尤其突出。由腦科學、認知科學、人工智能等共同研究智能的本質和機理，形成交叉學科智能科學。學科交叉將催生更多的研究成果，對于人工智能學科整體而言，要有所突破，需要多個學科合作協同，在交叉學科研究中實現創新。

六、參考文獻 [1]《人工智能簡史》孫興 清華大學出版社，1990年 [2]蔡自興 徐光佑 《人工智能及其應用》 清華大學出版社 2002年1月 [3]王萬森

人工智能原理及其應用北京：電子工業出版社，2010

第四篇：先進制造技術論文

《先進制造技術》課程論文

——人工神經網絡

摘要：人工神經網絡是對人腦功能的某些程度的反映，具有自適應和自學習的能力，可通過對模式 樣本的自學習，從中獲取特征，并能將學習獲得的知識應用到圖像、文字等識別中。本文對人工神經網絡做了簡要的概述，重點講述了兩種應用最廣泛的神經網絡模型：BP神經網絡和Hopfield神經網絡。對BP神經網絡作了詳細的介紹，重點在于三層BP網絡的學習。Hopfield神經網絡應用非常廣泛，本文用Hopfield 神經網絡進行英文字母識別。

關鍵詞：人工神經網絡，BP神經網絡，三層BP網絡，Hopfield神經網絡，模式識別

Study on Simulation Analytical Method of Artificial neural network

(School of Engineering, HLJ August First Land Reclamation University, Daqing 163319)Abstract:Artificial neural network is to the brain function, some degree of reflect with adaptive and self-learning ability, but through the study of pattern samples from, obtain characteristics, and can be applied to study the knowledge obtained recognition of images and text.Based on artificial neural network did briefly, focused on the two kinds of the most widely used neural network model: BP neural network and Hopfield neural networks.On BP neurl network is analyzed in detail, the emphasis is on three layers of BP neural network learning.Hopfield neural network is us extensively, this article with the Hopfield neural network for English letters recognition.Key words: artificial neural network, the BP neural network, and the third floor Hopfield

neural network BP network, pattern recognition

1引言

隨著多媒體和網絡技術的飛速發展及廣泛應用，人工神經網絡已被廣泛運用于各種領域，而它的預測功能也在不斷被人挖掘著。人工神經網絡是一種旨在模仿人腦結構及其功能的信息處理系統?，F代計算機構成單元的速度是人腦中神經元速度的幾百萬倍，對于那些特征明確，推理或運算規則清楚地可編程問題，可以高速有效地求解，在數值運算和邏輯運算方面的精確與高速極大地拓展了人腦的能力，從而在信息處理和控制決策等方面為人們提供了實現智能化和自動化的先進手段。但由于現有計算機是按照馮·諾依曼原理，基于程序存取進行工作的，歷經半個多世紀的發展，其結構模式與運行機制仍然沒有跳出傳統的邏輯運算規則，因而在很多方面的功能還遠不能達到認得智能水平。隨著現代信息科學與技術的飛速發展，這方面的問題日趨尖銳，促使科學和技術專家們尋找解決問題的新出路。當人們的思想轉向研究大自然造就的精妙的人腦結構模式和信息處理機制時，推動了腦科學的深入發展以及人工神經網絡和鬧模型的研究。隨著對生物鬧的深入了解，人工神經網絡獲得長足發展。在經歷了漫長的初創期和低潮期后，人工神經網絡終于以其不容忽視的潛力與活力進入了發展高潮。這么多年來，它的結構與功能逐步改善，運行機制漸趨成熟，應用領域日益擴大，在解決各行各業的難題中顯示出巨大的潛力，取得了豐碩的成果。通過

運用人工神經網絡建模，可以進行預測事物的發展，節省了實際要求證結果所需的研究時間。

2我國人工神經網絡現狀

隨著人工神經網絡的20世紀80年代在世界范圍內的復蘇，國內也逐步掀起了研究熱潮，1989年10月和11月分別在北京和廣州召開了神經網絡及其應用討論會和第一屆全國型號處理——神經網絡學術會議；1990年2月由國內八個學會（中國電子學會、人工智能學會、自動化學會、通信學會、物理學會、生物物理學會和心理學會）聯合在北京召開“中國神經網絡首屆學術會議”，這次大會以“八學會聯盟，探只能奧秘為主題，收到了300多篇學術論文”，開創了中國人工神經網絡及神經計算機方面科學研究的新紀元，經過十幾年的發展，中國學術界和工程界在人工神經網絡的理論研究和應用方面取得了豐碩成果，學術論文、應用成果和研究人員逐年增加。在國際上，1987年，在美國加洲召開第一屆國際神經網絡學會，此后每年召開兩次國際聯合神經網絡大會（UCNN），不久，改學會創辦了刊物Journal Neural Networks，另有十幾種國際著名的神經網絡學術刊物相繼問世。至此，神經網絡理論研究在國際學術領域獲得了其應有的地位。

經過多年的發展，目前已有上百種的神經網絡模型被提出。這么多年來，它的結構與功能逐步改善，運行機制漸趨成熟，應用領域日益擴大，在解決各行各業的難題中顯示出巨大的潛力，取得了豐碩的成果

[1]。正是由于人工神經網絡是一門新興的學科，它在理論、模型、算法、應用和時限等方面都還有很多空白點需要努力探索、研究、開拓和開發。因此，許多國家的政府和企業都投入了大量的資金，組織大量的科學和技術專家對人工神經網絡的廣泛問題立項研究。從人工神經網絡的模擬程序和專用芯片的不斷推出、論文的大量發表以及各種應用的報道可以看到，在這個領域里一個百家爭鳴的局面已經形成。

3人工神經網絡現狀的分析

人工神經網絡是一個新興學科，因此還存在許多問題。其主要表現有：

(1)受到腦科學研究的限制：由于生理實驗的困難性，因此目前人類對思維和記憶機制的認識還很膚淺，還有很多問題需要解決；

(2)還沒有完整成熟的理論體系；

(3)還帶有濃厚的策略和經驗色彩；

(4)與傳統技術的接口不成熟。

上述問題的存在，制約了人工神經網絡研究的發展。

我相信只要能客服這些局限性，人工神經網絡的發展將不可限量。

4結論

在理論上．RBF網絡和BP網絡一樣能以任意精度逼近任何非線性函數。但由于它們使用的激勵函數不同，其逼近性能也不相同。Poggio和Girosi已經證明，RBF網絡是連續函數的最佳逼近，而BP網絡不是。BP網絡使用的Sigmoid函數具有全局特性，它在輸入值的很大范圍內每個節點都對輸出值產生影響，并且激勵函數在輸入值的很大范圍內相互重疊，因而相互影響，因此BP網絡訓練過程很長。此外，由于BP算法的固有特性，BP網絡容易陷入局部極小的問題不可能從根本上避免，并且BP網絡隱層節點數目的確定依賴于經驗和試湊，很難得到最優網絡。采用局部激勵函數的RBF網絡在很大程度上克服了上述缺點，RBF不僅有良好的泛化能力，而且對于每個輸入值，只有很少幾個節點具有非零激勵值，因此只需很少部分節點及權值改變。學習速度可以比通常的BP算法提高上千倍,容易適應新數據，其隱層節點的數目也在訓練過程中確定，并且其收斂性也較BP網絡易于保證，因此可以得到最優解[10] [11]。

從上面所示的結果來看，主要有一下幾方面的不同：

（1）由于學習速率是固定的，因此BP網絡的訓練過程較長，當需要處理較復雜的問題時，需要的時間很長。而RBF網絡的建網過程即是訓練過程此外，訓練時間較少．精度也比較高。

（2）在處理同一問題時，通常情況BP網絡所需的神經元個數比RBF網絡要少。

（3）BP網絡的輸出和初始的權值有關，而RBF網絡的輸出與初始的權值無關。

（4）RBP網絡隱含層的層數和單元數的選擇要憑借經驗反復驗證，因此網絡的冗余性比較大。RBF隱層節點的數目也在訓練過程中確定。但是要確定徑向基函數的分布密度。

人工神經網絡近來越來越受到人們的關注，因為它為解決大復雜度問題提供了一種相對來說比較有效的簡單方法?？梢酝ㄟ^神經網絡對事物進行預測從而用簡單的方法完成復雜的問題。

參考文獻：

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[6]韓力群.人工神經網絡理論，設計及應用.北京化學工業出版社，2002

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[10]宋桂榮.改進BP算法在故障診斷中的應用.沈陽工業大學學報，2001

第五篇：先進制造技術論文

先 進 制 造 技 術 論 文

新材料成形加工技術

新材料成形加工技術

先進制造技術論—新材料成形加工技術

機械學院級班 姓名： 學號：

摘要:材料加工工程在先進制造技術中占有重要地位，是發展高新技術產業和傳統工業更新換代的重要科學基礎和共性技術。其中包括高效、精密的加工工藝、裝備和檢測技術，低能耗、低成本產品的流程制造，集成、柔性、智能化制造系統，是工程可持續發展與綠色制造體系的重要組成部分。

關鍵詞：材料加工工程；集成、柔性、智能化制造系統

Abstract:Materials processing engineering plays an important role in the advanced manufacturing technology, is the development of high-tech industry and traditional industry upgrading and important scientific basis and common technology.Including high efficiency, precision processing technology, equipment and testing technology,low energy consumption, low cost of product manufacturing process, integrated, flexible, intelligent manufacturing system, is an important part of project of sustainable development and green manufacturing system.Keywords: Materials processing engineering;Integrated flexible intelligent manufacturing system

新材料成形加工技術

向凝固、連續鑄軋、連續鑄擠、精密鑄造、半固態加工、粉末注射成型、陶瓷膠態成型、熱等靜壓、無模成型、微波燒結、離子束制備、激光快速成型、激光焊接、表面改性等，促進了傳統材料的升級換代，加速了新材料的研究開發、生產和應用，解決了高技術領域發展對特種高性能材料的制備加工與組織性能精確控制的急需。

1.1現在將主要的先進材料加工技術分別介紹如下：

(1)

快速凝固

快速凝固技術的發展，把液態成型加工推進到遠離平衡的狀態，極大地推動了非晶、細晶、微晶等非平衡新材料的發展。傳統的快速凝固追求高的冷卻速度而限于低維材料的制備，如非晶絲材、箔材的制備。近年來快速凝固技術主要在兩個方面得到發展：①利用噴射成型、超高壓、深過冷，結合適當的成分設計，發展體材料直接成型的快速凝固技術；②在近快速凝固條件下，制備具有特殊取向和組織結構的新材料。目前快速凝固技術被廣泛地用于非晶或超細組織的線材、帶材和體材料的制備與成型[1]

擠壓）。

(3)

無模成型

為了解決復雜形狀或深殼件產品沖壓、拉深成型設備規模大、模具成本高、生產工藝復雜、靈活度低等缺點，滿足社會發展對產品多樣性（多品種、小規模）的需求，20世紀80年代以來，柔性加工技術的開發受到工業發達國家的重視。典型的無模成型技術有增量成型、無摸拉拔、無模多點成型、激光沖擊成型等。

(4)

超塑性成型技術

超塑性成型加工技術具有成型壓力低、產品尺寸與形狀精度高等特點，近年來發展方向主要包括兩個方面：一是大型結構件、復雜結構件、精密薄壁件的超塑性成型，如鋁合金汽車覆蓋件、大型球罐結構、飛機艙門，與盥洗盆等；二是難加工材料的精確成形加工，如鈦合金、鎂合金、高溫合金結構件的成形加工等。

(5)

金屬粉末材料成型加工 粉末材料的成型加工是一種典型的近終形、短流程制備加工技術，可以實現材料設計、制備預成型一體化；可自由組裝材料結構從而精確調控材料性能；既可用于制備陶瓷、金屬材料，也可制備各種復合材料。它是近20年來材料先進制備與成型加工技術的熱點與主要發展方向之一。粉末材料成型加工技術的研究重點包括粉末注射成型膠態成型、溫壓成型及微波、等離子輔助低溫強化燒結等。

(6)

陶瓷膠態成型

共 8 頁。

(2)

半固態成型

半固態成型包括半固態流變成型和半固態觸變成形兩類：前者是將制備的半固態漿料直接用于成型，如壓鑄成型（稱為半固態流變壓鑄）；后者是對制備好的半固態坯料進行重新加熱，使其達到半熔融狀態，然后進行成型，如擠壓成型（稱為半固態觸變作者:于江龍

新材料成形加工技術

成實體原型?？焖俪尚停≧P）的技術設想，即是利用連續層的選區固化生產三維實體。快速成型制造是將制品離散成為相互獨立的層并將各層獨立制造?？焖俪尚渭夹g是在計算機控制下，基于離散、堆積的原理采用不同方法堆積材料，最終完成零件的成形與制造的技術。從成形角度看，零件可視為“點”或“面”的疊加。從CAD電子模型中離散得到“點”或“面”的幾何信息，再與成形工藝參數信息結合，控制材料有規律、精確地由點到面，由面到體地堆積零件。從制造角度看，它根據CAD造型生成零件三維幾何信息，控制多維系統，通過激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件。

(3)高分子材料加工技術： 現代材料科學的范圍定義為研究材料性質、結構和組成、合成和加工、材料的性能這四個要素以及它們之間的相互關系。高分子材料科學的基本任務是：研究高分子材料的合成、結構和組成與材料的性質、性能之間的相互關系；探索加工工藝和各種環境因素對材料性能的影響；為改進工藝，提高高分子材料的質量，合理使用高分子材料，開發新材料、新工藝和新的應用領域提供理論依據和基礎數據。

大多數情況下，高分子的加工通常包括兩個過程：首先使原材料產生變形或流動，并取得所需要的形狀，然后設法保持取得的形狀。高分子加工與成型通常有以下形式：高分子熔體的加工、類橡膠狀聚合物的加工、高分子液體的加工、低分子聚合物或預作者:于江龍

聚物的加工、高分子懸浮體的加工以及高分子的機械加工。

[4]

新材料成形加工技術

（2）技術的高度集成；（3）設計制造一體化；（4）快速性；

（5）自由成形制造(Free Form Fabrication，FFF)；

（6）材料的廣泛性；

3.2復合材料制品成型工藝特點與其它材料加工工藝相比，復合材料成型工藝具有如下特點：

（1）材料制造與制品成型同時完成 一般情況下，復合材料的生產過程，也就是制品的成型過程。材料的性能必須根據制品的使用要求進行設計，因此在造反材料、設計配比、確定纖維鋪層和成型方法時，都必須滿足制品的物化性能、結構形狀和外觀質量要求等。

（2）制品成型比較簡便

一般熱固性復合材料的樹脂基體，成型前是流動液體，增強材料是柔軟纖維或織物，因此，用這些材料生產復合材料制品，所需工序及設備要比其它 材料簡單的多，對于某些制品僅需一套模具便能生產。

（3)高分子材料加工成形技術 現在采用的是聚合物動態反應加工技術及設備與傳統技術無論是在反應加工原理還是設備的結構上都完全不同，該技術是將電磁場引起的機械振動場引入聚合物反應擠出全過程，達到控制化學反應過程、反應生成物的凝聚態結構和反應制品的物理化學性能的目的。該技術首先從理論上突破了控制聚合物單體或預聚物混合混煉過程作者:于江龍 [6]

及停留時間分布不可控制的難點，解決了振動力場作用下聚合物反應加工過程中的質量、動量及能量傳遞及平衡問題，同時從技術上解決了設備結構集成化問題。新設備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應性好、可靠性高等優點

[7]

新材料成形加工技術

材料成形、先進超塑性成形、激光焊接、電子束焊接、復合熱源焊接、擴散焊接、摩擦焊接等先進技術，實現組織與性能的精確控制，不僅可以提高傳統材料的使用性能，還有利于改善難加工材料的加工性能，開發高附加值材料。

（3）材料設計（包括成分設計、性能設計與工藝設計）、制備與成形加工一體化發展材料設計、制備與成型加工一體化技術，可以實現先進材料和零部件的高效，近終形，短流程成型。

（4）開發新型制備與成形加工技術，發展新材料和新產品塊體非晶合金制備和應用技術、連續定向凝固成形技術、電磁約束成型技術、雙結晶器連鑄與充芯連鑄復合技術、多坯料擠壓技術、微成形加工技術等，是近年來開發的新型制備與成形加工技術。

（5）發展計算機數值模擬與過程仿真技術，構建完善的材料數據庫基于知識的材料成形工藝模擬仿真是材料科學與制造科學的前沿領域和研究熱點。模擬仿真可提高產品質量5～15倍，增加材料出品率25％，降低工程技術成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，提高投入設備利用率30%～60%，縮短產品設計和試制周期30%～60%等。

高性能、高保真、高效率、多學科及多尺度是模擬仿真技術的努力目標，而微觀組織模擬（從mm、μm到nm尺度）則是近年來研究的新熱點課題。通過計算機模擬，可深入研究材料的結構、組成及其各物理化學過程中宏觀、微觀變化機制，并由材料成分、作者:于江龍

結構及制備參數的最佳組合進行材料設計

[9]。

（6）材料的智能化制備與成形加工技

術材料的智能化制備與成形加工技術是1986年由美國材料科學界提出的“

新材料成形加工技術

制造技術是我們的薄弱環節。只有跟上發展先進制造技術的世界潮流,將其放在戰略優先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。總之,在我國研究和發

[10] Anne Marie Habraken, Kogan Page Science,Material forming processes, 2003

[11] Dorel Banabic，Sheet Metal Forming Proess，Springer，2010 展先進制造技術勢在必行。

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[9]Dlias Cueto,Advanced in Material Forming, Francisco Chinesta，2007 作者:于江龍

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共 8 頁