專家系統(tǒng)，正成為汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的“數(shù)字哨兵”

2024-11-07 20:14:05 作者：資訊小編

什么是專家系統(tǒng)？

智能汽車正在興起一股熱潮"大腦化"當代汽車工業(yè)的革命，其中包含著科技現(xiàn)代化和知識革命的標志。

專家系統(tǒng)可以說是汽車智能領(lǐng)域的一個新分支，正在被廣泛、積極、熱情地研究、開發(fā)、制造和應用。它可能構(gòu)成汽車工業(yè)非物質(zhì)文化中智慧、先進、進步、生態(tài)、文明、財富的新產(chǎn)品，也將成為人工智能領(lǐng)域從理論研究到實際應用最活躍的實踐領(lǐng)域之一，推動知識的重大突破。

專家控制(EC-expert control)是現(xiàn)代智能系統(tǒng)的知識工程。專家系統(tǒng)包含大量的專家某一專業(yè)領(lǐng)域的水平和知識。經(jīng)過計算機處理，構(gòu)成了人類處理某一領(lǐng)域?qū)嶋H問題的各種專家知識、解題思路和方法。

建立一個專家系統(tǒng)，或者叫做知識工程的程序。一般來說，應該首先使用被稱為知識工程師的專家，或者組織更多的某個領(lǐng)域的專家以特殊形式進行交流合作，對應該收集的問題進行詢問、解決和分析，以收集策略和經(jīng)驗。進一步說，就是要把專業(yè)人士擅長的想象力和聰明有效的先進知識有限度地處置在計算機程序中，形成專門的計算機語言和工具，為最終用戶服務。從理論上講，表現(xiàn)在知識獲取、知識表達和知識應用三個要素上。

目前專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要是：數(shù)據(jù)庫：這是連續(xù)存儲事實、證據(jù)、假設(shè)和目標等數(shù)據(jù)，主要包括專家經(jīng)驗參數(shù)的變化類別和閾值以及通過實驗總結(jié)經(jīng)驗的方式。規(guī)則庫：包含專家提供的規(guī)則，典型的描述是表達知識使用的方法，即在復雜快速變化的環(huán)境中，用自然方法進行數(shù)據(jù)操作的功能和系統(tǒng)監(jiān)測診斷的規(guī)則。

推理機：用于確定規(guī)則應用序列的調(diào)度程度，關(guān)注預測控制方案是否真正適合所考慮的問題領(lǐng)域。人機界面：一般有兩種方式：一種是使用時的用戶界面，包括一些解釋性工具，幫助用戶查詢，另一種是更新知識庫的規(guī)則，進行修改和編輯，進一步提高系統(tǒng)的整體應用水平。

當代，現(xiàn)代專家系統(tǒng)具有高效性、啟發(fā)性、準確性、全面性、實用性和透明性的特點。因此，如何建立這樣一個專家系統(tǒng)有許多條件和困難。為此，我們認為應做好以下主要工作。

建設(shè)高水平的專家團隊和人才：專家系統(tǒng)要求其所擁有的知識可以是狹義的、針對某一特定領(lǐng)域的，但必須具備專業(yè)的、高水平的專家團隊和人才，形成具有應用水平的高效能力；良好的符號處理能力：你要能夠快速準確地使用計算機符號，表達相關(guān)領(lǐng)域的信息和知識，進行強大的處理和推理功能，處理的是知識，而不僅僅是數(shù)據(jù)；具有較高的求解能力：為了使專家系統(tǒng)正確推理。

要使其更符合解決事物的規(guī)律，就要設(shè)置專門的領(lǐng)域、各種問題和難點，這說明專家系統(tǒng)的推理要有深度、適應性和能夠處理事物在不斷變化和不確定性中的解題能力；它具有很好的解釋功能：專家系統(tǒng)可以做"你為什么這么做？""這種方法的好處是什么？""它能實現(xiàn)什么？這種解釋功能在專家領(lǐng)域有許多獨立的信息模塊，有助于專家系統(tǒng)更好地結(jié)合人工智能功能，提高應用水平和效果；中間數(shù)據(jù)庫的進一步構(gòu)建：也稱為"黑板"建設(shè)的關(guān)鍵內(nèi)容"黑板"就是如何在動態(tài)下更好地控制專家系統(tǒng)的有效工作過程，也叫"動態(tài)知識庫"建筑。專家系統(tǒng)工程軟件的中間件開發(fā)有很多專門的int

專家系統(tǒng)是一種新型的軟科學。一個科學發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和實驗應用，往往不像流水一樣流暢自然。往往會經(jīng)歷個體行為、分散處置、不斷探索，以及紛爭和發(fā)展停滯。正是這種艱難的演變使它在今天變得非常清楚專家系統(tǒng)已經(jīng)就科技進步和全球化社會給人們帶來的好處達成了共識。我們必須努力實現(xiàn)系統(tǒng)的進化，甚至形成面向社會應用突破的先進范式。正是遵循這一規(guī)律，1965年，美國斯坦福大學費根鮑姆教授團隊發(fā)現(xiàn)了第一個由化學系統(tǒng)分子式和質(zhì)譜數(shù)據(jù)推斷的化合物分子新結(jié)構(gòu)和變換，被認為是世界上第一個發(fā)明的專家系統(tǒng)。

目前，美國、日本、德國、以色列等發(fā)達國家都在積極開發(fā)和實施專家系統(tǒng)，我國也是專家系統(tǒng)開發(fā)和應用的關(guān)鍵國家。如中科院合肥智能機械研究所大力探討專家系統(tǒng)的應用，北京大學開設(shè)了社會學、統(tǒng)計學的專家系統(tǒng)專業(yè)，更好地服務于金融行業(yè)的發(fā)展。90年代以來，我國的WISCO、本鋼、昆鋼、寶鋼等鋼鐵企業(yè)引進了芬蘭高爐專家系統(tǒng)，開發(fā)了"人工智能高爐冶煉"專家系統(tǒng)，從而為專家系統(tǒng)在鋼鐵領(lǐng)域的應用提供了條件。

可以看出，70年來，世界專家系統(tǒng)的演變大致經(jīng)歷了三個時代，現(xiàn)在正在走向第四個時代。

初始階段：如上所述，在20世紀（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）50年代，E. A feigenbaum的團隊發(fā)現(xiàn)了世界dendral的第一個化學式結(jié)構(gòu)。當時主要用邏輯學和仿真心理學，一些通用學科來建立專家系統(tǒng)的求解程序，推動了世界上的專家系統(tǒng)進入一個初步發(fā)展的時代，這是人類歷史上科技發(fā)明和發(fā)現(xiàn)的一大進步。但專家系統(tǒng)作為一種制度，在當時只是個人的科學發(fā)明，為以后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)，這是必須肯定的。但是作為專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)，解決實際問題的能力還是比較弱，這也是早期自然發(fā)展的標志。

成熟：80年代初，專家系統(tǒng)經(jīng)過近二十年的發(fā)展，在各個專業(yè)領(lǐng)域都取得了不小的進步，但進步的程度并不一致，總體上處于一個啟蒙的應用時代。理論上，一些單一學科的應用在相對完整的結(jié)構(gòu)和可移植性方面取得了很大的進步，在人機界面、解釋機制、知識獲取技術(shù)、處理不確定性推理、增強專家系統(tǒng)的知識表達和處理方法等方面取得了非常有效的經(jīng)驗和成果，從而促進專家系統(tǒng)向社會相關(guān)平臺滲透，取得了良好的效益。如物理、化學、數(shù)學、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、氣象、軍事、工程技術(shù)、空間技術(shù)和某些制造業(yè)學術(shù)進步。由此，國際科學界公認處于相對成熟的發(fā)展時期，但汽車行業(yè)的進展卻不太理想。

協(xié)作期：21世紀（查成交價|參配|優(yōu)惠政策），隨著世界科技、信息、網(wǎng)絡(luò)、能源、計算機軟硬件的大升級，特別是計算機軟件成為神奇功能和腦力勞動的結(jié)晶，推動了計算機數(shù)據(jù)技術(shù)和人類社會的猛烈發(fā)展。

將進入數(shù)字化發(fā)展時代，因此相應的推動社會智能發(fā)展的傾向越來越明顯，因此專家系統(tǒng)也向前運行，形成人工智能最活躍的學科之一。這個時代的明顯特征是專家系統(tǒng)從客觀層面提升，同時轉(zhuǎn)移到微觀層面。其特點是對高新技術(shù)的推廣應用起到了很好的促進作用，該方法采用了計算機協(xié)同設(shè)計的方法，提高了產(chǎn)品的性價比

這種共享對象、協(xié)作活動和動態(tài)聯(lián)盟為專家系統(tǒng)的小型化提供了良好的平臺，在石墨烯、納米技術(shù)、超導技術(shù)、激光技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、量子通信、量子光子計算、5G推廣、微生物應用、二氧化碳和甲烷的人工應用、高級碳纖維等方面起到了良好的助推器作用。

內(nèi)生期：這是未來或正在發(fā)展中的生態(tài)專家系統(tǒng)模型，也可稱為第四代專家系統(tǒng)。主要是指以微機仿真和融合控制為主線，智能控制論具有高度的綜合性和系統(tǒng)性，促進專家系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、耗散結(jié)構(gòu)理論、混沌、模糊控制等智能內(nèi)部系統(tǒng)之間理論、方法、系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)技術(shù)的協(xié)調(diào)發(fā)展，可能促進人工智能吸收更多養(yǎng)分，提高人工智能的綜合性和應用性，通過協(xié)調(diào)發(fā)展加強自組織、自學習的功能。很多特殊項目都是類腦行為。還有其他事項，說明專家系統(tǒng)是相對獨立的思維，是將各種智能思維深度融合的一種表現(xiàn)，所以出現(xiàn)了專門的專家系統(tǒng)的效果，獲得了滿足自身更高發(fā)展的機會。

這種新的內(nèi)生專家系統(tǒng)也可以稱為廣義專家系統(tǒng)，它的實施將對我們現(xiàn)代高質(zhì)量發(fā)展社會的相關(guān)方面起到良好的促進作用。

汽車空調(diào)對于冬夏駕駛非常重要。目前已有部分車輛實現(xiàn)了區(qū)域溫度布置，但近年來國際汽車行業(yè)正在設(shè)計和測試一種人區(qū)分離的個性化分布式空調(diào)送風系統(tǒng)。夏天開車開空調(diào)，司機是你身邊老人的孩子，一個中年人。

他父親年近八十，身體不太好。他老婆孩子在后座五六歲。這樣車上就裝了高端傳感器和電子執(zhí)行系統(tǒng)，測量驗證每個人皮膚，然后得到應該供應什么溫度和氣量，才能保證每一位客人都感到舒適和愜意。這個分布式的設(shè)備叫汽車空調(diào)專家系統(tǒng)，是我在美國密歇根大學聽說的。

目前，一些汽車配備了空氣彈簧懸架和智能電子控制和空氣壓縮機系統(tǒng)。當汽車在山路或顛簸路面行駛時，空氣懸架系統(tǒng)應抬高汽車底盤，以滿足山路行駛要求。在高速公路上行駛時，空氣懸架應盡可能低，以提高高速行駛時的空氣阻力和安全性。

為了推動汽車的輕量化應用，車身及相關(guān)零部件最終將全部采用碳纖維，碳纖維只有鋼的重量，抗拉強度在3500Mpa以上，但卻是鋼的7倍甚至更多。在發(fā)生碰撞時，能表現(xiàn)出一定的抗沖擊力，實現(xiàn)回彈，有利于人體保護。據(jù)了解，主要的碳纖維板是用高度膠接的，沒有任何電焊，但是強度不夠，加了幾個鉚釘。我在通用汽車公司見過一輛樣車。

美國和歐洲的司機以自駕為主。我看到了一個聰明的司機福特公司的座椅，全牛皮制成。座位上有十多個微型電機和空氣壓縮機。司機買車首先要測量人體工程學，電腦會根據(jù)你最適應的狀態(tài)進行調(diào)整，讓你以最佳狀態(tài)駕駛。如果你老婆也是有度量的，那么在換司機的時候，按下開關(guān)就會改變你老婆開車的人體工學條件。

目前，隨著汽車智能化的不斷提高，類似手機、電腦的OTA(汽車軟件在線升級)活動也在汽車上實現(xiàn)，尤其是在汽車駕駛艙內(nèi)，非常具有吸引力，不同版本的OTA可能是收費的，也可能是免費的，這對于汽車個性化應用升級的不斷實現(xiàn)是非常明顯的，也將為汽車廠商和售后服務增加收入。

車輛自動轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)。全球?qū)崿F(xiàn)社會化全自動駕駛(L5)可能需要20年左右，也就是2040年左右。讓我們從前兩項智能任務開始。最近有報道稱，許多司機在剎車時踩錯了踏板，踩了加速踏板或電動油門，導致汽車墜入河中或撞到其他人的房子。我在德國的高速公路上見過100多輛車連續(xù)相撞，美國也有過兩三百輛車相撞在一起。自動轉(zhuǎn)向應用專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)來識別駕駛員錯誤的方向，從而最終實現(xiàn)智能替換行為，控制汽車的行駛方向，以達到正確方向的目的。

自動制動系統(tǒng)可以在你不應該行駛的時候識別錯誤的方向，即使你踩下油門踏板，專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應控制器，油門踏板會立刻變成制動踏板的作用，并應用車輛反饋動態(tài)制動特性，達到期望的減速度或制動性能系統(tǒng)，這是專家系統(tǒng)的具體誤差修正值。

汽車的側(cè)面碰撞。我們研究了許多防止正面碰撞的案例，但我們沒有對防止汽車斜面碰撞的研究不夠。世紀初，在美國密歇根大學，我看到三四個老師組成了一個軟件公司，專門做軟件工程，防止邊坡碰撞，控制危害。經(jīng)過反復認證，美國通用汽車公司買下了他們的專利，共同研究預防和減少斜坡碰撞危害的問題，并在產(chǎn)品研究中應用了數(shù)字化KBE技術(shù)。這是知識體系和工程體系相結(jié)合的產(chǎn)物。KBE不同于CAX的計算機輔助設(shè)計。比如CAD系統(tǒng)多是二次開發(fā)工具編輯的定制程序，而KBE利用的是知識程序和工程設(shè)計程序之間的組合性、開放性和擴展性。

為此，無論什么數(shù)字方式。我們應該建立更多專業(yè)化的微型軟件工程企業(yè)，以豐富我國汽車工業(yè)多層次的專業(yè)化優(yōu)勢。美國硅谷、底特律等地有很多軟件工程微型企業(yè)，值得學習和推行。我們應該把汽車軟件設(shè)計工程作為一個獨立的專業(yè)，抓住一個微機專業(yè)的產(chǎn)品，并且義無反顧的對這些人攻擊到底，拿出別人沒有的軟件工程專業(yè)方案我不知道或不能不做。這樣的小微企業(yè)越多，很多汽車專業(yè)技術(shù)的原型創(chuàng)新就有了堅實的基礎(chǔ)。這些小微企業(yè)藝術(shù)地創(chuàng)造了市場和財富。我們可以不要以為這些軟件工程小微企業(yè)只是像很多商業(yè)傳統(tǒng)小微企業(yè)一樣做小生意。現(xiàn)在，中國的微軟件工程企業(yè)美國汽車工業(yè)。

面向客戶的數(shù)字產(chǎn)品開發(fā)和制造。如今，數(shù)字化、風格化、邏輯化、柔性化的平臺已經(jīng)應用于汽車工業(yè)的全過程，極大地提高了產(chǎn)品設(shè)計、制造和應用的全過程。如CAD(計算機輔助設(shè)計)、CAM(計算機輔助制造)、CAE(計算機輔助工程)、CAPP(計算機輔助工藝規(guī)劃)等。上世紀末，CAT(計算機輔助測試工程)得到進一步發(fā)展，極大地改善了產(chǎn)品設(shè)計過程的數(shù)字化驗證過程，節(jié)省了人力成本。20世紀80年代初，通用汽車幾乎每天都會對新設(shè)計的車輛進行三到四次碰撞測試。后來改為卡特彼勒碰撞應用工程后，可以一兩周進行一次物理碰撞測試。

在通用汽車的研究中心，我看到工程師們在電腦上進行車輛試驗場的道路壽命測試，但為了保證測試不會出錯，工程師們幾乎要在電腦上看著，不敢離開，于是他們將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到印度班加羅爾，在晚上繼續(xù)測試。因為在美國年代已晚，現(xiàn)在是印度的白天，它一直在跑。目前CAT的應用非常復雜，包括很多新能源汽車，需要建立一套新的測試方法。

專家系統(tǒng)的演進過程

"一片森林"意味著所有領(lǐng)域，包括整個汽車行業(yè)，都可以根據(jù)自己的特點和效率，開發(fā)和應用專家系統(tǒng)，尤其是泛專家系統(tǒng)，并努力使之更好、更有效。需要特別注意的是，當代汽車行業(yè)正處于一個大變革、大競爭的時代，以至于一些新興的汽車相關(guān)領(lǐng)域會不斷增加。我們應該建立一個全面的、專業(yè)的專家系統(tǒng)智囊團，專業(yè)地應對汽車專家系統(tǒng)行業(yè)。現(xiàn)在，國際社會認為汽車工業(yè)的發(fā)展應該是"軟件為中心"，但歸根結(jié)底還是要落實到汽車產(chǎn)業(yè)的實體經(jīng)濟中去，從而推動汽車產(chǎn)業(yè)朝著更高質(zhì)量的方向更好更快的發(fā)展，這是我們從汽車大國向汽車強國邁進的必由之路。

"一片森林"專家系統(tǒng)。目前，汽車工業(yè)的設(shè)計、研發(fā)、實驗、計劃、監(jiān)督、預測、診斷、修理、數(shù)字化、控制、分析、維修、標準、故障、網(wǎng)絡(luò)、故障排除、急救等領(lǐng)域應一攬子進行，構(gòu)建汽車工業(yè)專家系統(tǒng)化應用體系。

"的意思樹根"是一棵參天大樹，枝繁葉茂，異常高大，很受歡迎，但看不見的根卻是支撐這棵樹蓬勃生長的基礎(chǔ)。

深根使樹茂盛，根腐使樹枯萎。如果大樹指的是豪華汽車，那么根就是組成汽車的成千上萬個零件，尤其是關(guān)鍵核心技術(shù)零件。比如智能自動駕駛，四大核心技術(shù)，指的是環(huán)境感知，精確定位，

路徑規(guī)則和線性執(zhí)行。電動車被視為核心技術(shù)，是指"三電"，即電池、電機和電控；軟件設(shè)計和應用是車聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，軟件已經(jīng)成為汽車進化的DNA。汽車可以沒有硬件不行，但是他們需要隱形。

軟件是用來升華的，數(shù)據(jù)是汽車進化的核心力量。更讓人擔心的是汽車芯片，主要指汽車規(guī)格、功率半導體、傳感器等功能芯片。幾乎都是進口的，這也成了汽車被卡脖子的關(guān)鍵。我們一定要非常清醒，明白關(guān)鍵技術(shù)是得不到、買不來、得不到的，必須靠自己的努力。就像"兩彈一星"在那些相當落后的年代，這是我們發(fā)展汽車工業(yè)長期存在的對數(shù)量而非質(zhì)量的需求，主要表現(xiàn)在很多地方政府只建汽車廠，有1700-80米長的汽車裝配線供領(lǐng)導和外國友人參觀，對于小的、專用的、偏遠的零部件企業(yè)來說，不值得看。這種傳統(tǒng)思維已經(jīng)存在70年了。

我們現(xiàn)在有170或80家汽車制造商，而且這個數(shù)字還在增加。美國有三家汽車廠，但

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