智能仪器设计基础课件作者王祁主编第1章节绪论.ppt

8.智能理论和技术 目前的智能仪器是以计算机为核心进行数据处理，而更高层次的智能则以知识处理为基础。高级智能仪器是测量技术和人工智能相结合的产物，它的智能水平取决于智能理论和技术的发展。人工智能、计算智能、智能信息处理等智能理论和技术将对智能仪器的发展产生巨大影响。 1.3.3　基于知识的高级智能仪器 1.关于智能仪器的智能2.关于高级智能仪器功能的展望3.实现高级智能仪器的理论方法 1.关于智能仪器的智能 目前广泛应用的各种智能仪器采用了计算机技术，具有一定的智能，主要表现在测量过程的自动化和数据处理方面，例如仪器可以自动选择量程，自动存储、显示、打印，具有自校准、自诊断功能等。 智能是人类的思维活动，是知识和智力的总和。智能行为包括分析、判断、推理、自学习等。多年来人们一直在研究如何利用计算机模拟、实现人类的智能，这就是人工智能研究的内容。目前各种智能仪器，虽然冠之以“智能”二字，但其智能行为和人类智能相差甚远。 中国仪器仪表学会在对我国仪器仪表市场需求的分析报告中指出：“未来10年，更高程度的智能化应包括理解、推理、判断与分析等一系列功能，是数值、逻辑与知识的综合分析结果，智能化的标志是知识的表达与应用”。这种基于知识的仪器将具有更高的智能，这是未来智能仪器的发展方向。 2.关于高级智能仪器功能的展望 高级智能仪器具有类似人类的更高层次的智能，它不仅能够对被测对象进行测量，而且具有强大的信息处理功能；它不仅处理数据，而且处理知识。智能仪器可以对测量数据进行分析，并利用智能仪器知识库中的知识进行分析、推理、判断。仪器输出的不仅是数据，还有对数据分析的结果，以及经过思维、分析后得到的对被测对象更全面的认识。 自学习是智能仪器的重要功能，人类通过学习不断积累知识和经验，实现自我完善。未来的智能仪器和智能测试系统将具有自学习功能，它能够在测量过程中对被测对象状态作出估计，建立关于被测对象、环境及外界干扰的数学模型，用来充实、更新知识库中的知识。这样就可以在测量测试过程中，根据以往的经验和积累的知识，选择最佳的测量方法和策略，并进行误差补偿，提高测量精度。 高级智能仪器可以实现自主测量，人们只需要将测量任务告诉智能仪器，而不必告诉它怎样测量，智能仪器就可以自主地完成交给的测量任务。 3.实现高级智能仪器的理论方法 智能仪器智能水平的提高取决于智能理论和技术的发展。自1956年人工智能(Artificial Intelligence)诞生以来，各国科学家和科技工作者一直努力探索用机器实现人类智能。尽管面临着许多困难和挑战，但人工智能的研究已获得十分可喜的成就。近年来人们借鉴仿生学思想，基于生物进化、神经网络等某些机制，用数学语言抽象描述，模仿生物体系和人类的智能机制，产生了计算智能(Computational Intelligence)；模拟人类或自然界其他生物处理信息的行为，研究出各种智能信息处理方法。这些智能理论和方法都是模仿人类智能机制，但是人类思维的奥秘还有待于探索，实现人类智能还有很长的路。 高级智能仪器是测量技术和智能技术相结合的产物。智能仪器的实现需要应用人工智能、计算智能(进化计算、神经计算、模糊计算)、信息融合、模式识别、粗糙集理论、智能信息处理(如粒子群算法、蚁群算法等)等智能理论和方法。近年来智能理论和技术得到相当的发展，这为智能仪器的发展奠定了坚实的基础。 尚辅网 / 第1章　绪　　论 1.1　概述1.2　智能仪器的结构和特点1.3　智能仪器的发展 1.1　概述 1.1.1　仪器仪表的重要性1.1.2　从传统仪器到智能仪器 1.1.1　仪器仪表的重要性 1. 仪器仪表是信息获取的工具2. 仪器仪表在经济建设和国防军工中发挥巨大作用 1. 仪器仪表是信息获取的工具 仪器仪表是信息获取的源头，是重要的测量工具。仪器仪表通过测量获取数据，定量准确地描述被测对象的特性，并可以实现对测量数据的存储、显示、处理和传输。仪器仪表是人类认识世界的重要工具，假如没有仪器仪表，就不能定量地认识工业生产过程、环境和产品，就不可能进行检验、控制或处理。在信息“采集—传输—处理”的信息获取中，仪器仪表是源头，因此人们越来越认识到仪器仪表的重要性。正如钱学森院士所说的那样，“新技术革命的关键是信息技术。信息技术是由测量技术、计算机技术、通信技术三部分组成，其中，测量技术则是关键和基础。” 2. 仪器仪表在经济建设和国防军工中发挥巨大作用 现代化工业生产过程离不开仪器仪表，自动化程度越高，需要的仪器仪表和传感器就越多。仪器仪表作为实现采集、测量、处理和控制的重要手段和设备，对现代化生产具有先导作用，对国民经济有着