智能科学技术论文

关键词： 电网

智能科学技术论文（共8篇）

篇1：智能科学技术论文

面向智能制造智能科学与技术专业实验平台建设探索论文

摘要：根据广东智能制造发展的人才需求和工程用型人才培养目标，结合广州大学华软软件学院电子信息技术的特色和优势，围绕智能科学与技术专业实验实践课程设置，实验教学体系建设、实验保障等方面，探讨如何构建一个与广东智能产业深度融合的，强应用重创新的专业实验平台。

关键词：智能制造；智能科学与技术；人工智能技术；机器人；实验平台建设

智能制造是基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节。具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。是信息技术和智能技术在装备制造过程技术的深度融合与集成。加快推进智能制造，是我国在全球新一轮产业变革竞争背景下出台的《中国制造2025》的主攻方向。广东省作为国内制造大省和全球重要制造基地，也对接印发了《广东省智能制造发展规划（-2025年）》。针对广东省制造业的创新能力、产业结构、信息化水平的缺乏竞争力的问题，大力实施创新驱动发展战略，推动智能制造核心技术攻关和关键零部件研发，推进制造过程智能化升级改造，实现“制造大省”向“制造强省”转变。创新驱动，智能化升级改造需要国际领先水平人才的引进和高等院校实战型工程技术人才培养。我院智能科学与技术专业就是面向广东智能产业的深度融合设置的。其专业实验平台的建设需要针对广东省高端装备、制造过程、工业产品智能化等领域的薄弱环节，以“机器智能”为方向，完善实验教学体系、整合实验教学资源，开设综合性、创新性的实验项目，培养学生实践能力和创新意识。紧密联系企业，针对智能制造关键技术协同创新。培养具有智能系统开发与设计、智能装备的应用与工程管理能力；能在智能装备、智能机器人、智能家居等领域从事智能系统的是开发与设计、应用于维护、运营与管理的“厚基础、强应用、能创新”的高素质工程应用型人才。

1专业实验平台建设思路

面向智能制造专业实验平台的建设，依据《广东省智能制造发展规划（2015-2025年）》中发展智能装备与系统，工业产品、制造流程智能化升级改造的任务，从智能科学与技术知识体系中提取专业发展方向的课程，建立完善专业实践教学体系。以“机器智能”为方向建设人工智能与机器人实验室为核心，以项目、科技竞赛、紧密对接企业协同创新为手段，培养学生能够运用工程基础知识和专业理论知识设计工程实验，分析实际问题的`能力，培养学生查询检索资料文献获取知识的能力，培养学生能够综合运用自然科学知识、专业理论知识和技术手段设计系统和过程解决实际问题的能力。通过科技竞赛等活动，培养学生在团队里具有工程组织管理能力、表达能力和人际交往能力。通过与企业的合作，掌握基本创新方法，并让学生具有追求创新的态度和意识，以培养学生的综合素质和能力为重点。立足华软学院电子系电子信息工程嵌入式专业、自动化专业、通信工程专业现有的平台优势，按照“整合、集成、共享、提升”的基本思路，完善支撑体系，优化實验教学资源配置，建设一个能够与广东智能产业深度融合的阶梯形层次化实验平台。

2实验平台建设内容

智能科学与技术专业实验实践平台的建设要依据实验教学体系的构建，突出面向智能制造工程实践为特色，按照学生的成长需要，建立阶段化、层次化、模块化的实验教学体系。

2.1专业实践课程体系建设

面向智能制造的智能科学与技术专业定位是以工程应用型人才培养为目标的，是在通识教育基础上的特色专业教育。专业课程体系的建设首先还是以培养学生具有扎实自然科学基础知识，人文社会科学知识和外语应用能力为基础，其次是智能科学与技术专业技术基础课程，如数字系统与逻辑设计、数字信号处理基础、信号与系统、电路分析与电子电路；c语言程序设计与算法分析、数据结构、数据库与操作系统、微机原理与接口、传感器与检测技术等。最后是专业方向类课程，也是专业的核心课程，如制造业基础软件中的嵌入式软件、工业控制系统软件，工业机器人中人工智能技术应用和智能控制技术。主要有知识获取模式识别；数据通信与网络；嵌入式系统移植和驱动开发；嵌入式应用开发；人工智能与神经网络；智能控制技术；机器人学等课程。培养学生具备计算机技术、自动控制技术、智能系统方法、传感信息处理等技术，完成系统集成，并配合专业实践课程体系如图1，完成电子工艺实习、技术基础课程、核心课程的课程设计和综合项目实验，并在工程应用中实施的能力。

2.2实践教学体系建设

依据专业实践课程体系，构建主要包括计算机基础、电路基础、信息与控制基础、嵌入式技术、机器智能系统五大模块开展不同学习阶段层次化的实验教学体系。主要包括基础类、专业实训类、综合创新类。

1）基础类实验注重开设与课堂教学中基本理论相结合的精品实验项目，并逐步提升基础实验课时的比例。从实践中启发引导学生牢固掌握基础理论知识。除此之外，还要注重工作方法和学习方法的能力培养，如收集信息查找资料、制定工作计划步骤、从基础理论到解决实际问题的思路以及独立学习新技术的方法和评估工作结果的方法。培养学生厚实的专业基础知识和能力。

2）专业实训类实验主要以项目教学、案例教学、情景教学方式培养学生利用专业知识及方法独立解决行业领域内的任务和问题并能够评价结果的能力。如智能传感应用项目，人工智能技术实验项目，知识表示与推理项目，计算智能项目，专家系统，多智能体系统；机器人项目，如最小机电系统组成，如何完成对电机的控制；利用单轴或双轴控制平台实现基本搬运装配作业。

3）综合创新类实验注重培养学生从理解问题域开始，获取数据和知识、开发原型智能系统、开发完整智能系统、评估并修订智能系统、到整合和维护智能系统六个阶段构建智能系统。如开展人工智能技术在智能制造中的应用包括产品设计加工、智能生产调度、智能工艺规划、智能机器人、智能测量等；直角坐标机器人实现码垛搬运、多关节串联机器人、弧焊机器人实训等。

4）科技竞赛、与企业协同创新，通过观察记录待智能化升级的工厂生产过程，发现定义问题、提出假设、搜集证据检验假设、发表结果、建构理论等实验过程设计的能力。培养学生掌握基本创新的方法，团队协作管理能力、表达沟通能力等。如嵌入式设计大赛、机器人大赛等科技竞赛；以及针对自动化生产线的嵌入式工业控制系统设计；针对原材料制造企业的集散控制、制造執行集成应用；针对装备制造企业的敏捷制造、虚拟制造应用；工业机器人在汽车、电子电气、机械加工、船舶制造、食品加工、纺织制造、轻工家电、医药制造等行业的应用。

2实验教学保障

智能科学与技术实验平台建设以人工智能与机器人实验室建设为核心，结合目前学院嵌入式系统实验室、自动控制实验室、传感器技术实验室、通信原理实验室资源，仪器设备共享共建的原则，系统化筹备购置。人工智能机器人实验室主要针对智能系统设计开发和机器人应用，基于计算机系统的人工智能技术学习应用包括人工智能技术在智能制造应用和工业机器人仿真软件ABB Robot Studio。基于“探索者”机器人系统控制实训箱Rino-MRZ02（包含履带机器人、双轮自平衡机器人、5自由度机械臂、6自由度机械臂等）

可以开展的项目有：利用启发式算法、遗传算法、蚁群算法等模糊数学理论对工业产品设计进行性能模拟、运动分析、功能仿真与评价；利用人工神经网络自学习、自组织构造产品加工过程新能参数预测模型。利用模式识别、机器学习、专家系统、多智能体系统进行感知、并对环境的改变进行解读、动作进行规划和决策；利用专家系统、遗传算法、模糊逻辑集中式解决生产调度多目标性、不确定性和高度复杂性的问题，寻求最优规则，提高调度的速度；利用蚁群算法、遗传算法分布式多智能体系统进行问题分解、彼此协商、任务指派、解决冲突。

履带机器人可开展电机控制实验；运动控制实验；HD轨迹控制实验；无线通信实验。双轮自平衡机器人呢可开展自平衡模块实验；倒立摆算法实验；双轮载具运动实验。6自由度双足机器人可开展双足运动控制实验；步态规划实验；双足平衡实验；机构改装实验。5自由度机械臂可开展机械臂运动控制实验；颜色分拣实验。可扩展为8自由度双足机器人、轮腿式机器人等技能提高类课程设计。

通过ABB公司的机器人仿真软件RobotStudio进行工业机器人的基本操作、功能设置、二次开发、在线监控与编程、方案设计和验证的学习。

3结束语

智能制造是基于人工智能的研究，机器人是实现智能制造的重要基础。所以面向智能制造智能科学与技术专业实验平台的建设要把人工智能技术在智能装备、智能系统中的应用和机器人技术与应用作为专业知识技能培养的重点，更要让实验平台既能帮助学生理解掌握所学的基础理论知识，培养学生的实际动手能力，掌握学习研究的方法，基本的科学实验技能外，又要调动学生学习的主观能动性，进行创新实践。

篇2：智能科学技术论文

关键词：多智能载体;课程群;学业导师

引 言

篇3：智能科学技术论文

一、智能电表在智能电网中的作用

智能电表在智能电网中的应用体现在很多方面, 接下来逐一进行探讨。

1结算并估计配网状态

利用智能电表可及时、准确的了解结算费用信息, 简化费用信息处理过程。同时, 电网调度人员可根据实际情况更换能源零售商。电网中安装智能电表可准确测量到电网中负载信息, 从而根据负载的变化特点进行针对性供电, 避免电能的浪费, 提高电能的利用率。同时, 还能有效避免因负荷过大引发不良后果的出现, 提高电网运行的稳定性与安全性。

2实现电能高水平管理

电网管理人员可通过智能电表收集用户用电信息, 建立系统的能量管理系统, 通过分析商业、工业、居民用户用电特点, 提供优质的管理服务, 以满足不同用户用电需求。而且, 在这种模式下, 用户也可了解自身耗电情况, 以及时发现耗电异常情况, 更换对应的用电设备, 在确保用电安全的基础上, 避免电能的无端浪费。另外, 借助智能电表相关技术供电部门也可根据实际情况, 采用不同的供电模式, 以不断提升服务质量, 研发新的产品。

3电表管理与检测故障

智能电表具有的检测功能可检测配网元件, 实现用电故障的预防。例如, 可检测因电子设备故障引起的电压波畸变以及失衡现象。同时, 还可为用户分析电网元件故障、网损等提供参考信息。另外, 智能电表还具有电表管理功能, 例如其可维护表计信息库、定时访问表计等, 确保表计处于正常的运行状态, 以及保证用户信息的准确性和安全性。

4分析负荷、能效管理

智能电表可轻松的采集企业或家庭的气、热、水等数据信息, 为负荷的科学分析提供准确参考。一般情况, 认真分析采集的信息与时间之间的关系, 详细了解负荷变化特点, 计算出总能耗与总峰值情况, 而后这些数据提供给能源零售商的工作人员, 确保其进行能源调度的安全性。另外, 依据智能电表反馈的信息, 人为的更换能源消耗方式, 通过合理的规划、布局, 实现用户与供电单位利益最大化。

除此之外, 智能电表还能负荷进行远程控制, 即, 可自由调节负荷联接或断开, 以达到控制部分用户, 配合供电部门进行合理的电能调度。而且利用智能电表还可实现对非法用电的检测, 通过检测表计软件更新、表箱开启、接线变动情况及时发现窃电行为, 最大限度的保障供电企业的利益不受侵害。

二、智能电表技术在智能电网中的技术分析

智能电网中运用智能电表构建自动的抄表系统, 可自动采集用户用电信息, 并将采集的信息传输给管理层, 为做出正确供电决策、实施抄表计费提供便利。自动抄表系统的正常运行需计算机网络、公共交换电话网络、电力线载波通讯网络技术支撑。

1载波电能表PLC网络技术

自动抄表系统数据的传输主要借助PLC网络支持, 其中载波电能表用作通讯端转接点和节点, 通讯交换节点由集中器负责。其中的载波电能表除具有较为准确的电能计量电路, 而且还包括载波耦合电路。其可利用PSK、ASK、FSK等调制方式, 完成电能数据至电力线上的调节, 而后使用处在相同电路上的数据集中器对载波信号进行解调, 完成电能数据保存到存储器中这一功能。但考虑到电力线路具有衰减高、噪声高等缺点, 极大的缩短了数据的传输距离, 因此, 需要在PLC网络通信节点安装一台具有信号中继功能的智能电表, 另外, 其还应具备一定的隔音屏障功能, 以保证信息传输过程中不受干扰。

2无线传输与GPRS技术

近年来, 全球移动通信系统GSM发展迅速, 其借助GPRS运用分组交换技术, 实现与互联网间的连接, 从而使移动终端设备数据传输速率进一步提高。为此, 自动抄表系统可采取移动互联网或无线公网等方式进行通信, 可为配变检测、符合管理、抄表等提供便利, 尤其能对出现故障的位置进行准确定位, 具有较强的扩展性和适应性, 后期维护非常方便。

3计算机网络技术

为实现电能表信息与电网管理者、用户间的良好互动, 更好的完成抄表至电费收取这一过程, 往往会构建B/S、C/S网络体系结构, 其包括数据服务器、抄表前置机、数据管理器、营业收费机。其中数据服务器能够非常方便的实现用电信息的管理, 而且还确保了数据的完整性与安全性, 为系统的稳定运行提供了保障;抄表前置机全天候自动工作, 实现对表通信、集中器的科学管理;数据管理机的管理内容包括系统管理、数据管理具有数据分析、功率平衡、功率分配系统设置等功能;营业收费机的功能包括打印报表、查询电费信息、收电费等。其中抄表前置机可使用Visual C++进行开发, 以保证通信的可靠性与安全性;数据管理机中的相关功能可采用Delphi进行开发, 主要因为其具有比较友好的用户界面, 而且无论开发还是维护成本均比较低;营业收费机的相关功能可运用ASP进行开发, 用户利用浏览器就能查询用电信息以及完成费用的支付。

结语

智能电表技术在智能电网中具有较强的通信、计量、交互、信息处理能力, 尤其使用户与供电企业间的双向通信成为了可能, 能够帮助用户准确了解自身用电情况, 从而选择合适的家用电器, 最大限度的减少电能的浪费。同时, 智能电表在维护电网稳定运行发挥重要作用, 显著提高了供电企业供电水平与质量, 为我国经济发展创造良好的条件。

参考文献

[1]曾义秀.浅谈智能电表在智能电网中的应用[J].中国新技术新产品, 2013 (16) :33-34.

[2]唐妮娜.浅析智能电表技术在智能电网中的技术探讨[J].生物技术世界, 2013 (10) :136.

篇4：智能科学技术论文

收入复合增长率超60％

三丰智能一直专注于从事智能输送成套设备的研发设计、制造、安装调试与技术服务，以技术为依托为客户提供智能输送整体解决方案。公司智能输送成套设备主要应用于汽车、工程机械行业的焊装、涂装和总装等自动化生产线，并可广泛应用于农业机械、家电、化工、烟草等众多行业领域。

近年来，公司智能输送成套设备收入大幅增长，从2008年的6876.68万元增长至2010年的17775.71万元，三年的复合增长率达60.78%。同时，公司市场占有率也保持稳步提高态势，由2008年的0.62%提高到2010年的1.08%。

此外，公司拥有自行小车悬挂输送系统等核心产品的完整技术体系，形成了核心竞争优势。公司2008-2010年自行小车悬挂输送系统市场占有率分别约为9%、10%、14%，连续三年国内市场占有率排名均位列第一位。

报告期内公司综合毛利率由29.77%稳步上升至36.48%。这主要是由于公司业务重点向大型化、成套化设备方向发展，不断加大产品自主创新与技术研发，从而保持单位产品价格的稳定并不断提升；同时利用批量采购、签署长期供应框架协议、定期价格谈判等方式获得优惠的采购价格，以降低采购成本。

核心竞争优势明显

三丰智能始终把自主创新和技术研发放在首位，坚持走科技创新、专业化分工道路。目前公司组建了专业化的研发团队，现有技术人员107人，占公司员工总人数的24.77%。公司拥有与智能输送成套设备相关的多项自主知识产权和核心技术，已取得15项专利，其中发明专利1项，另外10项专利申请已被受理，并拥有包括智能控制技术在内的8项核心技术。

公司不断致力于为客户提供智能输送成套设备的解决方案。公司已累计为200 多家客户完成智能输送成套设备交钥匙工程600余项，客户已遍及全国主要的汽车整车、零部件生产企业和工程机械生产企业。主要客户群包括一汽大众、一汽轿车、上海大众、上海通用等。另外，公司还与德国西门子公司、德国杜尔公司、德国艾森曼公司等国际知名企业，以及机械工业第一设计院等国内大型设计院所建立了良好的合作伙伴关系，通过向国际企业、国内大型设计院所分包项目，为最终客户提供智能输送成套设备。

盈利能力有望稳步增长

本次登陆创业板，三丰智能拟公开发行1500万股社会公众股。募集资金将用于智能输送成套设备改扩建项目和企业技术中心建设项目，以及其他与主营业务相关的营运资金项目。项目建成投产后，公司智能输送成套设备年生产能力将新增150套。

篇5：智能制造技术

1142813203 吴文乐

摘要：现代制造技术是在传统制造技术的基础上, 不断吸收和发展机械、电子、能源、材料、信息及现代管理技术的成果, 将其综合应用于产品设计、制造、检验、管理服务等产品生命周 期的全过程, 以实现优质、高效、低耗、灵活、清洁的生产技术模式,取得理想的技术经济效果的制造技术的总称传统的自动化生产技术可以显著提高生产效率，然而其局限性也显而易见，即无法很好地适应中小批量生产的要求。随着现代制造技术的发展，特别是自动控制技术、数控加工技术、工业机器人技术等的迅猛发展，柔性制造技术(FMI)应运而生。

关键词：现代制造技术；自动控制技术；柔性制造技术

1.现代制造技术发展综述

现代制造技术在系统论、方法论、信息论和协同 论等的基础上形成制造系统工程学，是一种广义制造的概念，亦称之为“大制造”的概念，它体现了制造概念的扩展。广义制造概念的形成过程主要有以下几方面原因[1]。

1).制造设计一体化。体现制造和设计的密切结合，形成了设计制造一体化，设计不仅是指产品设计，而且包括工艺设计、生产调度设计、质量控制设计等。

2).材料成形机理的扩展。现在加工成形机理明确地将加工分为去除加工、结合加工和变形加工。

3).制造技术的综合性。现代制造技术是一门以 机械为主体，交叉融合光、电、信息、材料等学科的综合体，并与管理科学、社会科学、文化、艺术、人机工 程、生物工程和生命科学等相结合，拓展了新领域。现代制造技术应包括硬件和软件两大方面，硬／软件工具、平台和支撑环境有了很大的发展。

4).产品的全生命周期。制造的范畴从过去的设计、加工和装配发展为产品的全生命周期，包括市场调研、设计、制造、销售、维修和报废处理等。

5).生产制造模式的发展。计算机集成制造技术 是制造技术与信息技术结合的产物，集成制造系统强 调信息集成，其后出现了柔性制造、敏捷制造、虚拟制 造、网络制造、大规模定制、绿色制造、智能制造和协 同制造等多种制造模式，有效地提高了制造技术的水平，扩展了制造技术的领域[2]。

现代制造技术的发展主要沿着“广义制造”或称 “大制造”的方向发展，其具体的发展可以归纳为四个方面和多个大项目[3]，如图1所示：

图1：现代制造技术方向

针对现代制造技术，本文从柔性制造技术的角度对现代制造技术进行学习，对柔性制造在实际中的应用进行深入的研究；

2.柔性制造

2.1 柔性制造简述

所谓“柔性”，是指制造系统(企业)对系统内部及外部环境的一种适应能力，也是指制造系统能够适应产品变化的能力。柔性可分为瞬时、短期和长期柔性[4]。瞬时柔性是指设备出现故障后，自动排除故障或将零件转移到另一台设备上继续进行加工的能力；短期柔性是指系统在短时期内，适应加工对象变化的能力，包括在任意时期混合进行加工2种以上零件的能力；长期柔性则是指系统在长期使用中，能够加工各种不同零件的能力。迄今为止，柔性还只能定性地加以分析，尚无科学实用的量化指标。因此，凡具备上述3种柔性特征之一的、具有物料或信息流的自动化制造系统都可以称为柔性制造系统。柔性制造技术是计算机技术在生产过程及其装备上的应用，是将微电子技术、智能技术与传统制造技术融合在一起，具有自动化、柔性化、高效率的特点，是目前自动化制造系统的基本单元技术[5]。

柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和[6]。柔性制造技术是技术密集型的技术群，我们认为凡是侧重于柔性，适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为[7]：

(1)柔性制造系统（FMS）：关于柔住制造系统的定义很多，权威性的定义有：美国国家标准局把FMS定义为：“由一个传输系统联系起来的一些设备，传输装置把工件放征其他联结装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动化。

(2)柔性制造单元（FMC）：M S是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物，它是由l～2台加工中心、工业机器人。数控机床及物料运送存贮设备构成，其特点是实现单机柔性化及自动化，具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进入普及应用阶段。

(3)柔性制造线（FML):它是处于单一或少品种人批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心，CNC机床；亦可采用争用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型控制系统(D C S)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日趋成熟，迄今已进入实用化阶段。

(4)柔性制造工厂(FMF):FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化屯体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整F M S。它包括了CAD／CAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统 柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化[8]。

2.2柔性制造所采用的关键技术

1.计算机辅助设计未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将二维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图彤对池内的光敏树脂液面进行光学扫描，被扫描到的液面则变成固化塑料，如此循环操作，逐层扫描成形，并自动地将分层成形的各斤状固化塑料粘合在一起，仅需确定数据，数小时内便呵制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。

2.模糊控制技术模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊摔制器具有自学习功能，可在控制过程中不断获取新的信息井自动地对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。

3.人工智能、专家系统及智能传感器技术迄今，柔性制造技术中所采用的人工智能大多指基础规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理，求解各类问题（如解释、预测，诊断、查找故障、设汁、计划、监视、修复、命 令及控制等）。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合，因而专家系统为柔性制造的诸方面工作增强综合性。展望未来，以知识密集为特征，以知识处理为手段的人工智能（包括专家系统）技术必将在柔性制造(尤其智能型)中起着非常重要的关键性的作用。目前对未来智能化柔性制造技术具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能产生的，它使传感器具有内在的“决策”功能。

4.人工神经网络技术人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络不久将并列到专家系统和模糊控制系统，成为现代自动化系统中的一个组成部分[9]。

3.国内现代制造技术状况

近年来，世界各国都投入了巨大的财力和物力，强化作为光机电一体化制造业基础的先进制造业的技术和产业发展的战略研究。美国、德 国、日 本 等 国 已 经 开 发 出 了 数 控（NC）、计算机数控（CNC）、直接数控（CAM）、计算机集成制造系统（CIMS）、制造资源规则（MRP）、柔性制造单元（TMC）、柔性制造系统（FMS）、机器人、计算机辅助设计／制造（CAD／CAM）、精益生产（LP）、智能制造系统（MS）、并行工程（CE）和敏捷制造（AM）等多项现代制造技术与制造模式。这些技术的推广与应用，不仅使本国企业的国际竞争力得到巩固，也使得世界先进制造业发展迅猛[10]。我国制造业市场的巨大潜力，为现代制造技术发展提供了广阔的市场空间。但是，与制造业发达国家和地区相比，国内的现代制造技术的研发与市场拓展还不均衡。其中，国内机械基础件制造行业中的数控化率极低，不足1.6%，先进加工工艺、技术和装备的普及程度不足10 % ；CAD／CAM 系统应用的普及率在国内骨干企业仅有35%，产业规模较小。另外，在相关行业中如印刷业、电力行业和医疗器械行业等，技术装备的低数控化率也远不能满足市场对中高档先进产品的需求。纵观国际制造业的竞争与发展，面对国际、国内两个制造业市场的日渐融合，如何立足国内制造业的市场需求，整合分散的科研与企业资源，尽快形成自己在先进制造产业竞争中的技术优势，已经是摆在我国制造业面前的迫在眉睫的课题了[11]。

总之，重视制造业和现代制造技术已成为全球化的大趋势。现代制造技术不是一项具体技术，而是利用系统工程技术将各种相关技术集成的一个有机整体；现代制造技术是一种动态技术，而不是一成不变的，它需要不断吸收各种高新技术成果，并将其渗透到产品的所有领域，结合成一个有机整体，实现优质、高效、低耗、清洁和灵活的生产[12]；现代制造技术的目的是提高制造业的综合效益，其不摒弃传统技术，而是有赖于不断用科技新手段去研究它和传承它，并应用科技新成果去改造它和充实它；现代制造技术在强调环境保护的同时，还强调各专业学科之间的相互渗透、融合和淡化，并消除其间的界限。我国先进制造技术的发展应结合自身的特点，形成特色，大力发展一些关键前沿技术，比如新一代材料成型技术、微米及纳米技术、快速原型制造以及智能制造等[13]。在不久的将来，现代制造技术将得到更大的发展和壮大，发展和应用先进制造技术是每个国家为提高企业的国际竞争力和技术创新能力的必然选择。

参考文献：

[1]张强.浅谈柔性制造技术的现状及发展[J].技术与市场，2008.（5）:39-40.[2]沈向东.柔性制造技术[M].北京：机械工业出版社，2013.2.[3]吴立.关于柔性制造的研究[J].机床与液压，2010，38（14）:9-11.[4]陈琪.制造业企业推行柔性制造的意义及对策[J].企业经济，2005（4）:7-8.[5]崔培枝，朱胜，姚巨坤.柔性再制造系统研究[J].机械制造，2003（11）:7-9

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[7]盛晓敏，邓朝辉．先进制造技术[M]．北京：机械工业出版社，2003.[8]李楷模.LI Kai-mo 现代制造技术的发展动向[J]-科技成果管理与研究2008(6）.[9]蒋新松．21世纪企业的主要模式一敏捷制造企业[J]．计算机集成制造系统一CIMS，1996，2(4)：3—8．

[10]罗振壁，周兆英，汪劲松，等．制造的革新[J]．机械工程学报，1995，31(4)：31—37．

篇6：智能科学技术论文

21世纪信息科技席卷全球，给人类的生产和生活方式带来深刻的变革，信息产业已经逐渐成为推动整个国家经济发展的主导产业之一。作为现代科学技术核心之一的智能科学技术正在迅猛发展，并以迅雷不及掩耳之势融入人们生活的各个领域，拥有非常广阔的前景和应用需求。在高校中推进智能科学技术专业教育，重点培养高水平的智能科技人才显得尤为重要。

智能科学与技术概括地讲是研究智能现象及其运用规律的科学技术，严格地讲是研究智能的本质和扩展人类智力功能的原理和方法的科学技术(图1所示为智能系统模型)，旨在培养具有脑与认知科学、智能科学、信息科学和现代科学方法学的基本理论知识，掌握计算机、智能系统、信息网络和信息处理的基本技能，综合运用所学知识与技能分析和解决实际问题，具有较强自学能力和创新能力的高级复合型人才。

智能科学技术导论作为智能科学与技术的一门专业基础课程，应该充分发挥良好的“敲门砖”作用，帮助学生对智能科学领域有一个初步了解以及整体宏观认识，对其以后能够更加深入学习专业课具有很强的指导意义，因此研究和探讨如何讲授该门课程具有重要的现实意义。

2课程整体设计及目标

良好的开端是成功的一半，智能科学技术导论这门课程开设在大一新生入学的第一学期，面对的是还处在“考试模式”向“自主学习”过渡的学生，怎样将他们成功地领进“智能的大门”，为学生以后几年的学习奠定良好基础，更为以后的工作打下扎实基础，应该引起高度重视。

首先，智能科学技术导论应该对学生起到专业引导的作用。智能科学技术导论概括介绍智能技术发展的起源和重要性、现状和应用、未来广阔的前景等，使学生在宏观上掌握专业方向，帮助学生了解以后的课程设置和专业培养目标，引导学生从高中时代的填鸭式教学中走出来，掌握好本专业知识学习的方法和技巧，减少学生专业学习的盲目性，培养其专业意识，树立正确的专业思想和学习观，为学好本专业打下良好基础。

其次，智能科学技术导论应该向学生普及智能科学技术专业的基础知识，带领学生进入智能科学的广袤森林;将引导学生掌握智能科学的基本概念、原理和知识结构，揭开智能科学的神秘面纱，在此基础上了解智能科学技术与相关学科的交叉关系及应用，不仅仅从理论上，更从实际出发认识到智能科学技术对经济发展和社会进步的巨大贡献。教师应当充分激发学生的学习兴趣，从而培养出高质量、高水平的.智能人才。

最后，通过实践帮助学生对智能科学技术有更加深刻直观的理解，从实际出发介绍智能信息网络，通过演示智能机器人、谷歌无人驾驶汽车、专家系统等实际案例，说明智能科学技术给经济发展和社会进步带来的巨大贡献，带领学生进入智能科学的天下;以实际应用作为理论的辅助，使学生更加深刻地感受智能科学的魅力。

3课程教学存在的问题及思考改进

3.1改革教学模式

教师须摒弃纯理论教学和枯燥的说教模式，采用多种方式并存的教学模式;在基础知识讲解的过程中引入科研项目，通过举例将专业基本原理运用在实际工程中，使学生对理论知识有一个更加直观和清晰的认识，与此同时为了激发学生的学习兴趣，可以请智能专业不同研究方向的教师，就其研究领域的研究动态、最新研究成果和在研项目进行专题讲座，解答学生的各种疑惑，使学生可以从不同来源和不同角度了解该专业的内容、研究方法、前沿技术及发展方向。

3.2采取课堂与实验室结合教学

教师可充分发挥实验室的作用，大一乃至大四的学生都可以小组为单位或者根据自己的兴趣爱好，在导师的指导帮助下参与实验室的实际科研工作，如每个小组根据具体的科研要求制订一个学期目标，于固定的时间点到实验室进行小组讨论以及与老师交流，做一些辅助性的工作。这样有助于学生将书本上的知识与实际应用结合起来，对所学知识有更直观和深入的认识，也可以更好地了解专业现状、领域成果以及以后的发展方向，更重要的是可以从学长身上汲取一些学习方法和经验，对以后的专业课深入学习会有很大帮助。另外，实验室中高年级的研究生甚至博士生可以在整个学习过程中解答学生的各种疑惑，在整体上提高学习效率。

3.3建立多样化、全方位的考评模式

仅仅以卷面成绩评判学生能力的方法在根本上存在弊端，束缚了学生的独立思考能力和创新能力，有悖于智能科学技术导论这门课的初衷。我们采用多样化的考评方式：①小组讨论答辩。在课程教学进行过程中，以学习兴趣小组为单位选择智能科学技术的题材作为学习主题，进行资料查询和小组探讨，最后以报告的形式进行课堂答辩;②实践创新。根据教师以及学长演示的智能系统，撰写一篇小论文，提出自己的看法、疑惑以及创新点，有兴趣的学生可以参与智能系统的开发中;③期末仍然进行卷面考试，主要考查学生对基本概念和基本原理的掌握情况，只有根基打稳才能更上一层楼。

4结语

篇7：智能汽车技术及应用

智能车辆

绪论

智能车辆是在电子信息技术和其他高新技术基础上发展起来的，它通过智能系统起到辅助驾驶的作用，使驾驶更为方便，利用多种传感器和智能公路技术实现最终达到无人驾驶。

智能汽车的产生与发展：对智能车辆的研究始上世纪世纪五十年代初美国一家公司开发出的世界上第一台自动引导车辆系统。在1974年，瑞典一家轿车装配工厂与Schiinder－Digitron公司合作，研制出一种可装载轿车车体的AGVS，并由多台该种AGVS组成了汽车装配线，从而取消了传统应用的拖车及叉车等运输工具。.由于Kalmar工厂采用AGVS获得了明显的经济效益，许多西欧国家纷纷效仿Volvo公司，并逐步使AGVS在装配作业中成为一种流行的运输手段。20世纪80年代，伴随着与机器人技术密切相关的计算机。电子、通信技术的飞速发展，国外掀起了智能机器人研究热潮，其中各种具有广阔应用前景和军事价值的移动式机器人受到西方各国的普遍关注。

智能车辆的研究方向：A:驾驶员行为分析：研究驾驶员的行为方式、精神状态与车辆行驶之间的内在联系，建立各种辅助驾驶模型，为智能车辆安全辅助驾驶或自动驾驶提供必要的数据，如对驾驶员面部表情的归类分析能够判定驾驶员是否处于疲劳状态，是否困倦瞌睡等； B.环境感知：主要是运用传感器融合等技术，来获得车辆行驶环境的有用信息，如车流信息、车道状况信息、周边车辆的速度信息、行车标志信息等；C.极端情况下的自主驾驶：主要研究在某些极端情况下，如驾驶员的反应极限、车辆失控等情况下的车辆自主驾驶；D.规范环境下的自主导航：主要研究在某些规范条件下，如有人为设置的路标或道路环境条件较好，智能车辆根据环境感知所获得的环境数据，结合车辆的控制模型，在无人干预下，自主地完成车辆的驾驶行为。E.车辆运动控制系统:研究车辆控制的运动学、动力学建模、车体控制等问题；F.主动安全系统：主要是以防为主，如研究各种情况下的避障、防撞安全保障系统等；G.交通监控、车辆导航及协作：主要研究交通流诱导等问题；H.车辆交互通信：研究车辆之间有效的信息交流，主要是各种车辆间的无线通信问题；I.军事应用：研究智能车辆系统在军事上的应用；J.系统结构：研究智能车辆系统的结构组织问题；K.先进的安全车辆：研究更安全、具有更高智能化特征的车辆系统。智能车辆的研究范围包括：计算机视觉、计算机视觉导航系统、传感器数据融合。其应用背景有：智能交通系统、导航系统、电子收费系统、智能避撞系统。智能汽车将向信息化、移动互联的方向发展。

关键技术

智能汽车体系结构的设计：关键在于如何根据智能汽车的性能，划分智能汽车各个功能子系统的问题，这些子系统之间既相对独立，又存在信息流动，它们共同实现全系统的功能。

智能汽车的信息采集与处理技术：汽车在行驶过程中，必须得到的信息包括车辆自身状况的信息、道路信息、近邻行驶汽车的信息及导航定位信息等。这些信息一般被外界噪声所干扰，关键是精确、实时、有效地采集到这些信息，并进行处理。

智能汽车控制策略的设计：目前，在智能控制领域内，已经提出了模糊控制理论、神经控制理论、专家控制理论、分层递阶控制理论等智能控制方案。所有这些智能控制策略，其核心思想就是模仿人的思维和行动，去完成或部分完成只有人类专家才能完成的控制任务。设计一个“类人”的汽车控制器，是智能汽车控制策略研究中的终极方案。但由于汽车驾驶任务的复杂性，研究设计这种汽车智能控制器的任务是十分艰巨的。

智能汽车导驶定位技术：智能汽车作为一种自动或半自动交通工具系统，在行驶过程中，需要时时检测，根据所检测的信息进行避障、导航。所以说，如何选择交通路线、如何识别道路、如何精确实时地确定自己的地理位置、如何记录自己的行车路线等问题，是当前研究的技术热点，而数字导驶技术就是解决这些问题的综合方案。从硬件上讲，车载计算机、控制器、显示器、数字地图、定位系统是必不可少的。

智能汽车导航技术

目前，在智能汽车应用中比较成熟的导航技术是INS/GPS组合导航系统。在众多组合导航系统中，INS/GPS组合导航系统更是发展迅速，在军用和民用领域均已获得广泛应用，而且愈来愈受到重视。

就INS/GPS组合导航系统而言，除了要完成大量的导航解算工作外，还要完成控制、人机接口、与外部系统的通信等功能。由于导航系统对实时性要求较高，采用单片CPU来实现上述功能是不现实的。在研制某弹载INS/GPS组合导航系统时，针对弹载导航系 统体积小、重量轻、功耗小的特点，设计了一种嵌入式高速处理系统。该系统采用TI公司的TMS320VC33和TMS320F240组成双DSP系统，即由两个DSP构成一个主从式系统完成相应功能。主从式系统设计的关键是主机与从机之间的数据通信。主从机之间的数据通信主要有串行、并行、DMA及双口RAM四种方式。综合各种通信方式的优缺点，考虑到导航系统实时性高、数据量大的特点，下面主要以双口RAM器件CY7C028作为共享存储器，通过独特的软件分区处理设计有效地实现了导航系统中的主计算机与从微型计算机之间的通信。

1.双口RAM芯片CY7C028的内部结构及工作原理：

CY7C028是低功耗CMOS型静态双口RAM，可与大多数高速处理器配合使用，无需插入等待状态。采用主从模式可以方便地将数据总线扩展成32位或更宽。其内部功能框图如右图1所示。

双口RAM芯片CY7C028作为一种性能优越的快速通信器件，对大多CPU的高速数字系统中非常适用。其特点是：提供两套完全独立的数据线、地址线、读写控制线，允许两个CPU对双端口存储器同时进行操作；具有两套完全的中断逻辑，用于实现两个CPU之间的握手信号;具有完全独立的忙逻辑，可保护两个CPU对同一地址单元进行正确的读写操作。为了避免两个CPU对同一地址单元进行访问时由于地址数据争用而造成的数据读写错误，CY7C028主要提供了以下几种工作方式：

A.硬件判优方式：

双口RAM CY7C028具有解决两个处理器同时访问同一地址单元的硬件仲裁逻辑。在双口RAM的两套控制线中，各有一个BUSY引脚。当两端的CPU不对双口RAM的同一地址单元存取时，可正常存储;当两端的CPU对双口RAM同一地址单元存取时，哪个端口的存取请求信号出现后，则禁止其存取数据;在无法判定两个端口存取请求信号出现的先后顺序时，控制线只有一个为低电平。这样，就能够保证对应于BUSY=H的端口能进行正常存取，对应于BUSY=L的端口不能存取，从而避免了两个CPU同时竞争地址资源而引发错误的可能。B.中断判优方式：

中断判优方式又称邮箱判优方式。CY7C028具有两套中断逻辑，通过两个INT引脚分别接收到两个CPU的中断引脚上，以实现CPU的握手。在双口RAM的数据传送中，两端的CPU都把双口RAM作为自己存储器的一部分。当两个CPU需要数据传送时，假设左端CPUL向右端CPUR传送，首先CPUL将需要传送的数据存放到双口RAM某段约定的地址单元中，然后向双口RAM的最高奇地址单元0xFFFF即右端口的邮箱进行写操作，用以向CPUR发出一个中断，这样CPUR就进入其相应的中断服务子程序，将约定地址单元的数据读出，然后对双口RAM右端口的邮箱进行写操作，用以清除该中断。

C.令牌判优方式：

令牌判优方式是一种快速数据交换方式。在此方式中有信令锁存逻辑，CY7C028内部提供了八个相互独立的锁存逻辑单元，最多可将RAM空间分成八个区段。这些锁存逻辑单元独立于双口RAM存储区，并不能控制RAM区、封锁两端CPU的读/写操作，而是被作为命令，只提供指示逻辑，由两端CPU按约定的规则，轮流地占用它们划定的RAM区，各区的大小及地址由软件自由设定，且左右端操作完全一样，只要不超过令牌的限制次数即可。当左右端同时申请同一令牌时，令牌逻辑裁定谁先占用，从而保证只有一个端口获取令牌。而在占用令牌期间，CPU可以按最高速无等待存取数据，这对实现高速、多CPU数据采集与处理系统无疑是非常有利的。但是，为了避免令牌方式争用出错，应尽可能使两端CPU分时占用同一RAM区。2.双口RAM在组合导航系统中的应用：

A：系统总体设计：导航系统的主要任务是测量载体的即时位置速度、方向参数，具有实时性高、运算量大等待点。因此在导航系统中，计算机设计是系统设计的关键之一。在INS/GPS组合导航系统中，导航计算机的任务主要有三类：(1)数据采集，包括采集惯性测量单元元件输出信号，接收外部系统校正信息，如GPS输出信息、初始位置信息等。(2)数据处理与运算，包括惯性测量元件的误差补偿、初始对准、导航参数解算、组合导航算法实现等。(3)输出导航数据及系统状态量，包括输出导航参数以及与其它设备交换信息等。

所有这些任务，如果都由一个CPU来完成，那么CPU在进行运算的同时，还要兼顾系统控制和数据输入输出，并响应频繁的中断，必然降低系统运行效率。所以，为了兼顾系统运行效率，减轻导航计算机负担，设计一种以TMS320VC33为主机和以TMS320F240为接口机的双DSP主从式系统。系统总体结构如图2所示。

主机TMS320VC33主要用来定时采样陀螺、加速度计的数据，并完成姿态阵计算、组合系统卡尔曼滤波器计算等导航解算。接口机TMS320F240主要完成系统相关状态的检测/控制，与GPS接收机、弹载计算机及其它外设的通信等任务。主机和接口机之间的通信利用双口RAM CY7C028实现。量化器模块主要是将加速度计输出的电流信号转换成主机可直接读取的数字量。此外，由于TMS320VC33和TMS320F240的串口资源有限，无法满足系统需要，系统中采用EXAR公司的ST16C554进行相应的串口扩展。

此外，谷歌和福特两家公司正联手开发能预测目的地及设计最佳行车路线的高科技智能汽车。据悉，福特将利用谷歌Prediction API软件开发智能汽车导航系统，这种系统能通过司机以前去过的地方智能判断的目的地，这是汽车行业与硅谷企业携手打造未来派汽车的最新案例，同时表明科技行业对汽车行业越来越感兴趣，微软、思科和IBM都在开发与汽车相关的新技术。

简单地说，谷歌的这套Prediction API软件能给现有云端数据集提供模式匹配功能，令其可以“预测”当前事件的潜在后果。一旦采用这款软件，汽车就能有效地从司机驾驶行为中获取经验，做出相适应的判断。从理论上讲，如果司机选择使用这项服务，车载电脑便会自动生成驾驶数据——驾车去过的地方、时间和路线的加密记录，并根据你的驾驶行为做出智能调整。最终，汽车会“记住”你驾车去过的地方和路线。借助于大量的云信息，该系统可以通过谷歌Prediction搜索引擎分析海量数据，提前“感知、预测”司机的潜在目的地，然后给出最理想化的路线让司机选择，以避免堵车和其他问题。

这种智能汽车目前仍处于初级研发阶段，但福特会在已经收集两年的内部驾驶数据中采用谷歌Prediction API软件。几乎可以肯定的是，再需要几年时间，大量的汽车将会配备这种技术。

我坚信，未来智能汽车中所应用的导航技术会越来越成熟。未来的汽车产业将发生翻天覆地的变化。将来的产业链将不再以汽车制造商为中心，而逐渐向汽车电子设备提 供商，软件厂商和通信运营商转移。汽车电子设备提供商和软件厂商很可能会整合在一起，出现兼具软硬件优势的超大型企业，它将通过为智能汽车提供综合性的解决方案而成为将来智能汽车产业链的中心。

从现在的以汽车制造商为中心，逐渐过渡到汽车制造商，汽车电子设备商，软件厂商，通信运营商等多市场主体平等共同参与，再进一步发展到以提供综合性解决方案的大型智慧型企业为中心，智能汽车产业格局将上演一场精彩的“三重奏”。

心得体会

智能汽车技术与应用这门选修课让我了解了智能汽车中所应用的基本技术，例如：智能汽车上装载的电视摄像机、电子计算机和自动操纵系统相当于人类的眼睛、大脑和脚。这些装置都装有非常复杂的电脑程序，所以这种汽车能和人一样会“思考”、“判断”、“行走”，可以自动启动、加速、刹车，可以自动绕过地面障碍物。在复杂多变的情况下，它的“大脑”能随机应变，自动选择最佳方案，指挥汽车正常、顺利地行驶。在有的智能汽车中还装载有智能雨刷、智能空调、智能悬架、防打瞌睡系统等。

通过本课程的学习，我了解到目前国内智能车相关技术的不成熟与国外技术之间的差距，为以后的学习与发展找到了坚实的目标。

篇8：智能仿生技术——引领智能化时代

参加比赛的机器人几乎是自动控制的, 也就是说它们自己决定如何踢球, 而机器人世界杯的最终目标是:到2050年, 开发完全自主仿人机器人队, 能赢得人类足球世界冠军队。你是不是觉得这个目标不可思议, 实际上这只不过是智能仿生蓬勃发展的一个缩影。

智能仿生是随着计算机技术发展和人们对自然界的深入理解而发展起来的, 它强调对人类和其它生物智能行为的模仿, 注重向自然界学习、汲取其中有益的规律和原理。智能仿生的研究成果已经在很多领域得到了应用, 主要有:

1. 人体仿生

德国最新研制一种微芯片仿生眼, 可植入患者眼球后方, 现经过测试显示, 失明患者使用仿生眼后能够恢复视力, 看到日常生活用品, 可显著提高生活便利性。这种仿生眼是由德国视网膜植入AG公司研究发明的, 在3毫米□3毫米大小的超薄微芯片上集成了1500个光传感器。仿生眼被植入视网膜下方后, 直接代替视网膜性变患者所缺失的光受体发挥作用。待眼部光检测期结束后, 随着患者眼部运动, 仿生眼会利用眼部自然图像处理能力形成稳定的视觉感知, 即让失明者看见事物, 它将为因疾病导致视网膜受损患者带来福音。

除了仿生眼外, 现在世界各国研究人员正致力于人体几乎每一个部位的智能仿生品的设计, 如皮肤、骨骼、血液、关节等, 并且一些医疗产品公司已经能够制造人体若干部分的替代品, 这将极大地促进生物医学的发展。

2. 仿生机械

仿生机械是通过研究和探讨生物机制, 模仿生物的形态、结构和控制原理设计而制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。研究仿生机械的学科称为仿生机械学, 它是20世纪60年代末期由生物学、生物力学、医学、机械工程、控制论和电子技术等学科相互渗透、结合而形成的一门边缘学科。仿生机械研究的主要领域有生物力学、控制体和机器人。由于能制造出在结构、功能、材料、控制、能耗等诸方面相对更加合理的机械系统, 仿机械学正越来越受到重视。

3. 仿生制造

模仿生物的组织结构和运行模式的制造系统与制造过程称为“仿生制造” (Bionic Manufacturing) 。它通过模拟生物器官的自组织、自愈、自增长与自进化等功能, 以迅速响应市场需求并保护自然环境。

就制造系统而言, 现在已越来越趋向于大规模、复杂化、动态及高度非线性化。因此, 在生命科学的基础研究成果中选取富含对工程技术有启发作用的内容, 将这些研究成果同制造科学结合起来, 建立新的制造模式和研究新的仿生加工方法, 将为制造科学提供新的研究课题并丰富制造科学的内涵。此外, 进行与仿生机械相关的生物力学原理研究, 将昆虫运动仿生研究与微系统的研究相结合, 并开发出新型智能仿生机械和结构, 将在军事、生物医学工程和人工康复等方面有重要的应用前景。

目前这方面的研究内容有:

●自生长成形工艺, 即在制造过程中模仿生物外形结构的生长过程, 使零件结构最外层各处形状随其应力值与理想状态的差距作自适应伸缩直至满意状态为止;又如, 将组织工程材料与快速成形制造相结合, 制造生长单元的框架, 在生长单元内部注入生长因子, 使各生长单元并行生长, 以解决与人体的相容性和与个体的适配性及快速生成的需求, 实现人体器官的人工制造。

●仿生设计和仿生制造系统, 即对先进制造系统采用生物比喻的方法进行研究, 以解决先进制造系统中的一些关键技术问题。

●生物成形制造, 如采用生物的方法制造微小复杂零件, 开辟制造新工艺。

4. 智能材料

在这个新材料层出不穷的时代, 智能材料也是独领风骚的一朵奇葩。智能材料是模仿生命系统兼有感知和驱动双重功能的材料。智能材料的构想来源于仿生, 它的目标就是想研制出一种材料, 使它成为具有类似于生物的各种功能的“活”的材料。因此智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料, 是现代高技术新材料发展的重要方向之一, 将支撑未来高技术的发展, 使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失, 实现结构功能化、功能多样化。科学家预言, 智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。

目前智能材料研究方兴未艾, 其研究成果已经在某些领域成功应用。如在在建筑方面, 科学家正集中力量研制使桥梁、高大的建筑设施以及地下管道等能自诊其“健康”状况的材料。英国科学家已开发出了两种“自愈合”纤维。这两种纤维能分别感知混凝土中的和钢筋的腐蚀, 并能自动粘合混凝土的裂纹或阻止钢筋的腐蚀。粘合裂纹的纤维是用玻璃丝和聚丙烯制成的多孔状中空纤维, 将其掺入混凝土中后, 在混凝土过度挠曲时, 它会被撕裂, 从而释放出一些化学物质, 来充填和粘合混凝土中的裂缝。防腐蚀纤维则被包在钢筋周围。当钢筋周围的酸度达到一定值时, 纤维的涂层就会溶解, 从纤维中释放出能阻止混凝土中的钢筋被腐蚀的物质。

5. 智能计算

硬件性能越来越高的计算机为人类完成各类计算提供了强有力的工具。然而, 有许多困难的问题由于其需要搜索的解空间异常庞大, 如果没有好的算法, 即使采用再强大的计算机来求解也是不现实的, 需要花费相当长的时间。这促使人们在不断强化计算工具的同时, 也积极地探索和设计好的算法。为此, 人们将目光投向自然界甚至是人类社会自身, 希望能从中得到启发。经过不懈努力, 众多简单实用有效的算法被提出, 其中包括人工神经网络、遗传算法以及蚁群算法, 等等。这些算法都是通过类比和模仿生物的某些行为或者是某种物理现象而获得的。以遗传算法为例, 遗传算法是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型, 是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法。它们的出现为人类解决问题提供了更多可供选择的方法, 促进了包括数学、计算机和生物等在内的众多学科的发展, 并形成了一门新的交叉学科分支, 即智能计算。

与传统方法相比, 智能计算更具有柔性和自适应能力。它不需要太多的领域知识, 可以解决许多问题, 尤其是一些大规模的复杂问题。智能计算将不同的学科紧密联系起来, 它不仅是计算机科学中求解问题的一种计算方法, 更是人们研究自然以及人类社会自身的一种非常有效的手段, 其应用前景非常广阔。

当然, 智能仿生技术在别的领域内都还有很大的发展潜力。我们已经看到越来越多的新型智能仿生产品的出现。让我们看看在各类媒体杂志上看到的具体的新进展:不沾水自清洁的仿生荷叶薄膜、仿生催化技术有效降低吸烟危害、仿生催化氧化制环己酮新工艺、仿生口罩器、从银杏中提取仿生杀菌剂获成功、仿生功能材料、新型仿生杀菌剂、仿生耐磨钢基梯度复合材料、仿生抗菌纤维的研究取得重要成果、仿生催化法生产聚乳酸及乳酸共聚物……太多的智能仿生应用!我们有理由相信智能仿生技术前景广阔、潜力无限!让我们期待机器人足球队队战胜世界杯冠军队的日子早日到来。

参考文献

[1].http://www.fangshengxue.com

[2].http://www.retinaimplant.de/en/de-fault.aspx