数控毕业论文【汇编三篇】

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【篇1】数控毕业论文

我国加入世贸组织后，中国正在逐步变成“世界制造中心”，制造业已成为我国经济的主要增长点，这也促使数控技术的广泛应用，数控人才的严重短缺引起了社会普遍关注。许多高校和培训机构都开设计数控技术专业，然而从有关部门得知，这一两年数控专业高职毕业生切合专业的就业率并不很高。

　　一方面企业找不到合适的数控人才，另一方面数控专业学生却找不到合适的工作。在人才使用方面，企业和人才本身都不满意，社会上还是缺口较大，其原因就是学校培养的人才不是企业所需要的人才，说明我们高职教育在教学机制、办学理念、课程设置、就业指导、实践教学模式、教材建设等方面都存在单方面的行为，没有与企业沟通、合作，没有按企业的愿望培养人才。

　　为什么会出现这种现象?原因有多方面的，毕业生专业能力不强;学生技能力很弱，实际经验和动手能力差;学生没有专长和一技之长，没有特色;学生定位不准，不愿立足一线，缺乏吃苦耐劳和为企业奉献精神;学校就业和就业指导体系不力。

　　一、制造业呼唤专业教学改革

　　随着科学技术的突飞猛进，经济全球化趋势日益增强，国际产业分工正在“重新洗牌”，许多发达国家和跨国公司看好中国市场，将部分制造业进一步向我国转移。虽然我国制造业已开始广泛使用先进的数控技术，但掌握数控技术的机电复合型人才奇缺，其中仅数控机床的操作、编程、维修人员就短缺60多万人。我国数控技术人才不仅数量上奇缺，而且质量上也存在一定缺陷，即他们的知能结构不能适应和满足现代制造业的需求。

　　在高等教育从精英教育向大众化教育转变的时期，生源基础变化较快，企业对人才层次要求上移，使用重心下移的情况下，由于学校专业建设教学方案调整没能及时跟上社会变化，没有一套适时的高质量教材，此外，在理论教学和实践教学的比例上还显得不够。

　　数控技术是集机械、电子、信息和管理等学科于一体的新兴交叉学科，数控技术的发展对人才的知识、能力、素质结构提出了新的要求。“中国制造”竞争力的提高呼唤我国高职数控技术专业要适应市场需求，改革现行的课程体系、教学内容和教学方式，高起点地培养从事数控技术人才，以满足制造业发展对人才的需求。

　　二、专业教学改革指导思想和目标

　　1.改革的指导思想。进一步加快教育思想与教育观念的变革，全面推进素质教育，深入探索高等职业教育教育人才的培养模式，努力提高高职人才培养质量，深化课程体系、教学内容和教学方法的改革，培养出有较强的职业能力和较高综合素质的机械制造业生产和管理一线的高级应用型人才。

　　2.改革的目标 。通过教学改革，要建立一个完整的、科学的、有特色的高职数控制造人才培养的教学体系。体现“以就业为导向”， “以企业活动为主线” ，研究其职业分布和学生就业方向; “以能力培养为中心，知识够用为度”来架构专业教学体系，在教学内容突出专业技能、综合能力及综合素质的培养。

　　毕业生将具备较强的专业能力和职业素质，有一技之长或一专多能，能够很快适应企业生产的需要，且具有良好的可持续发展能力。

　　三、专业改革的基本思路

　　1.学生现状剖析：

　　(1)专业能力不强。除了其基础较差之外，还有很多原因。

　　(2)技能不足。

　　(3)定位不准。很多人认为自己是大学生，一定要做管理人员，没有立足一线的意识;缺乏吃苦耐劳精神，不愿干脏、累、苦的工作，不愿到小企业和条件差的企业;缺乏奉献精神，不愿立足企业，与企业同甘共苦，只讲索取，不讲奋斗、拼搏、奉献;对企业文化和环境的认识不够，缺乏安全生产、节约、合作、严格遵守纪律等认识，难以适应企业，普遍认为企业管理太严。

　　(4)就业指导和专业教育不力。目前很多学校就业指导没有引起足够的重视，没有形成就业指导体系。

　　2.专业教学改革方案。

　　(1)针对学生现状，根据企业岗位群的要求，以提高人才培养质量和学生就业为目的，针对性的对原有的教学计划、教学大纲、教材、教学方法、技能训练方法和内容、师资力量、实训条件、就业指导、实习基地等方面进行改革和加强。改变学生知识和能力结构，满足企业用人要求。

　　(2)重新构建专业课程体系。根据职业岗位群的知识和能力要求来对课程体系进行整合。专业知识以“必需、够用”为度，突出核心专业课程。确定以能力为中心来构建理论教学体系和实践教学体系，拓宽基础，注重实践，强化技能训练，加强能力培养，提高综合职业素质。将专业课提前，使学生尽早接触专业课，(下转第117页)(上接第105页)这样可提高学生学习兴趣，学生也可提前就业，缓解集中就业的压力。

　　(3)改进教学方法和考试方法，提高教学效果。

　　(4)教材建设和课程建设。撰写适合本专业实践教学的实践课程的校本教材并完善实训指导书;在进行专业主干课程建设的基础上，撰写专业主干课的校本教材。完成适合本专业图册和主干课程的题库建设。建设几门校级精品课。

　　(5)师资队伍建设规划。一是加强了师资队伍建设，改善了师资队伍结构。

　　(6)校内、校外实训场地建设。根据培养目标，新建、扩建和完善一些实训场，为学生技能训练和专业知识学习提供坚实的基础和保障。加强校企合作，建立校外实习基地，建成满足学生企业生产管理环境认识、生产实习、毕业实习等不同层次实习要求实习基地。 加强产、学结合，通过参与解决企业生产的实际问题，提高学生的综合素质。

　　(7)完善职业素质教育和就业体系。落实专业教师职业素质教育，让他们在专业教育时就传递怎样做人、做事的知识，在实践中严格要求，使之潜移默化。积极拓展毕业生实习和就业基地，设定专人负责学生就业和就业跟踪工作，并发动全体专业教师共同参与。

　　四、专业教学改革的保障措施

　　为了保证专业教学改革试点工作顺利进行，将逐步完善有关配套措施：

　　1.加强师资队伍的建设，提高师资队伍的质量，制定“双师型”教师的培养和引进制度。

　　2.充分发挥教研室在教学运行过程中的管理职能，加强教学改革研究;

　　3.结合专业立项，做好本专业教学改革工作。

　　4.加强和相关行业、企业合作办学的力度，建立一体化管理模式。

　　数控机床的本题部分几乎与传统机床相同，都是由主轴传动装置、进给传动装置、工作台、液压气动系统、辅助运动系统、润滑系统、冷却系统和床身八个大部分组合而成。其中数控机床的机械部分包括以下几个：

　　（1）主传动系统：这一部分主要包括：动力源、传动件和主轴（主运动执行件），这一环节的作用主要是把驱动部分的动力传输给执行件，这样来实现主切削运动的进行。

　　（2）基础支承件：这一部分包括：床身、导轨、工作台、滑座和立柱。这些部分组成了机床整体的框架和支承机床的主要零件，是确保机床在工作时始终在限定位置内的装置。

　　（3）进给传动系统：这一部分主要包括：动力源、工作台、刀架和传动件。主要作用是将运动和动力传递到执行件，完成进给切削。

　　（4）辅助装置：辅助装置为浮球液位计提供支持作用，辅助其正常工作。

　　2 数控机床机械维护和检修之间的相互联系

　　通过多年的数控机床维护检修经验总结出，数控机床出现故障大部分情况下与数控机床维护工作不到位具有很大关系。因此，对使用数控机床的企业应当将工作用到平时，认真做好日常的数控机床维护工作，这样既可以保证企业的正常运行，同时也可以节省用于数控机床维修工作的开支。数控机床维护与检修的基本操作：第一，预防性维护。执行预防性维护工作时，应当严格按照使用说明书中规定的内容，对数控机床的各个部分进行必要的润滑、补充、校正和牢固处理。第二，预防性检修。预防性检修是指在已经对数控机床自身设备使用周期和故障周期有初步了解的情况下，对经常发生故障的部分进行重点检查。或者是通过机床运行过程中出现的不正常现象对其进行预防性检查工作。第三，故障检修。故障检修工作是在故障已经发生，数控机床已经不可以正常运行的情况下，有专业人员对其进行检修工作。

　　3 维护与检修

　　3.1 数控机床维护操作的常用方法

　　第一，主传动链的维护，制定一定维护方案，按时对主轴驱动带的松紧程度进行调整，避免出现由于链带打滑而出现的掉转情况；对起润滑作用的恒温油箱进行检查，主要包括调节温度的范围，油量的检查，适时对过滤器进行清洗；主轴内存在被夹紧的刀具，刀具在长时间使用之后通常会出现松动和间隙，影响刀具正常作用的发挥，应当及时对其进行调整。

　　第二，刀库及换刀机械手的维护，禁止将超出正常使用刀具型号的刀具放入刀库内，这样来避免发生机械手换刀时由于碰撞而掉落的情况；经常性的对刀库的回零位置进行检查，若存在一定误差时及时调整；开机时应注意，首先使刀库和机械手空运行，这时来检查各个部分运行情况是否正常，尤其是行程开关和电磁阀的部分重点进行检查；检查刀具的牢固程度，出现问题及时调整。

　　第三，车床精度维护，按时对车床的水平位置进行检查，同时注意机械精度是否存在误差，出现问题时，及时对其校正。校正方法分为两种，分别是软方法和硬方法。软方法主要是改变系统参数补偿，包括各坐标定位精度和和间隙补偿等；硬方法是在车床进行大范围修整时进行的，例如导轨的修刮等。

　　3.2 数控机床检修操作的常用方法

　　由于数控机床的机械部分基本与传统机床没有太大差异，因此可以将传统机床的维修方法来借鉴处理。值得注意的是由于数控机床大部分采用电气控制完成，其结构较为简单，因此故障率相对较低。

　　第一，进给传动链故障，多数数控机床的传动链使用的是滚动摩擦副连接，因此，这方面故障主要表现在运动品质的下降。一般指反向间隙相对扩大，定位精度未满足要求，出现机械爬行等情况。这些部分的故障通常是通过改变运动副的松动环、预紧力和补偿环达到调节的目的。

　　第二，ATC刀具交换装置故障，这一故障发生的主要表现为刀库运动故障，定位误差过大，机械手不稳定，机械手动作规范度下降。上述故障都是使换刀动作被迫停止，整体设备由于ATC刀具未正常运行而关闭。

　　第三，位置检查故障处理，在数控机床上配置了多个起限制作用的行程开关，在设备运行一定时间之后，部件出现一定变化，行程开关的可靠性和自身的质量都会下降，从而影响整体设备的运动，这时必须对其进行全面的检查维修和调试。

　　第四，配套附件的可靠性不足，数控机床具有多个配套设备，包括冷却部分、排屑部分、防护部分、主轴冷却恒温箱、气动泵和液压油箱等。这些辅助设备出现问题时都会对设备正常运行造成影响，强制关闭机床。因此在对机床本身进行检修同样也要对这些部分进行检查，必须在保证这些部分正常工作的前提下，其报警系统才会关闭。

　　4 结束语

　　在实际数控机床维修过程中，故障类型复杂多样，而且不仅机械部分需要仔细检查，电路环节也要在考虑范围之内，因此在对数控机床进行检修时，必须综合对其进行检测，逐步排除正常部分，然后找到故障点进行维修更换。同时，在数控机床的使用时，应重视日常维护的重要性。

【篇2】数控毕业论文

1、数控技术概述

　　1.1发展现状

　　数控技术给传统制造业带来了革命性的变化，而且使其成为工业化的代表。近年来随着数控技术的不断进步，数控机床的蝉联也不断的上升，北京市从今年一月份开始机床产量一直在上升，如图所示。

　　数控技术近年来不断的发展，应用领域也不断扩大，对一些重要行业的发展也有促进作用。数控技术发展现状如下。

　　1.1.1数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的产品。

　　1.1.2目前社会快速发展，数控技术也在不断的更新。由当初的专用型封闭式开环控制模式逐渐转变为通用型开放式实时动态全闭环控制模式。以集成化为基础，数控系统已经实现了小型化、简单化；以智能化为基础，数控系统综合了计算机、电子等多学科技术，数控系统可以进行快速、精确、有效控制等，而且在加工中可以自动测量与修正，通过反馈可以补偿各种参数，并可以通过在线进行加工诊断并智能化处理。以网络化为基础，通过计算机辅助设计功能CAD/CAM模块，可以与数控系统有机结合在一起。在加工中，可以通过机床系统联网，以便于 控制系统进行集体控制。

　　1.1.3在传统的数控加工中，加工都是事先思考好加工工艺、用量参数，然后编制好加工程序进行加工。加工过程中的刀具选择、工件材料、主轴转速、切削速率、切削深度、加工余量等加工参数都是固定好的。如果在加工中发现错误，则无法在现场环境下根据外部干扰因素和随机因素进行实时动态调整。由此可见，传统的方法这种固定程序的加工模式和封闭模式，限制了数控技术向多元化、智能化发展。因此需要对数控技术进行些变革。

　　1.2发展趋势

　　当今数控技术的发展趋势可分为以下几点：

　　一是使数控加工性能实现高速高精高效化、柔性化、工艺复合性和多轴化；二是使数控加工的控制系统用户界面图形化、科学计算可视化，还可以运用多媒体技术进行信息处理；三是使数控系统的体系结构能够集成化、模块化和网络化，能够实现开放式的闭环控制系统。

　　对于一个国家来说，国民经济的水平不是由国民生产总值来决定，而是由这个国家所拥有的装备工业的技术水平以及装备制造业的现代化程度来决定的。要想快速发展新兴的高新技术产业和高端产业，比如军事、航空等国防产业，就需要更先进更核心的技术。在当今社会，数控技术则是属于比较先进的技术，而且在世界各国都广泛运用，用以提高自己的制造能力和水平，以适应复杂多变的市场，提高自己的竞争能力。

　　2、机电一体化的优势

　　2.1结合多种技术

　　机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息机电一体化技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。它也是合理配置各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。

　　2.2使数控技术先进化

　　先进的数控技术产业是以信息为主导，采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的产业。在机电一体化中，可以通过、电工电子技术、微电子技术以及相关的通信技术实现数控技术的先进化生产。

　　通过分布式控制系统，我们可以集中对生产过程进行监控、管理和控制。不仅在生产过程中可以控制，而且可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理等功能。

　　2.3具有开放式控制系统

　　开放控制系统通过工业通信网络使计算机与控制设备互相连接，便于管理。能够实现控制与经营、管理、决策的集成，实现测量与控制一体化。

　　3、数控技术与机电一体化结合

　　3.1数控技术与机电一体化结合的发展背景

　　3.1.1在当今的工业发达国家，数控机床不仅仅只是简单的操作系统和功能，要完成复杂零件，特别是四轴以上甚至六轴的要求。因此就需要通过车削中心、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统以及计算机集成制造系统来综合集成。

　　3.1.2到了20世纪末期，世界各发达国家均开始探索，将有限的数控技术进行多元化扩展。因此各国开始思考将数控技术和机电一体化进行结合，并且一起向智能化方向发展。这是因为网络、通信等技术领域已经逐渐实现机电一体化，而精密加工技术也逐渐出现在机电一体化中，这些都能为数控技术的发展提供帮助。

　　3.1.3同时，由于人工智能技术及光纤技术等领域发展迅速，为机电一体化和数控技术都提供了有利的发展平台，也为两者的结合提供了有利的基础。

　　3.2数控技术与机电一体化结合的发展方向

　　3.2.1制造加工智能化

　　在未来的制造加工业中，智能化已经成为发展的需求，这也是未来数控技术与机电一体化技术发展的一个重要发展方向。它需要在机床及数控系统的控制理论上，综合运用人工智能、运筹分析、计算机辅助设计与制造、机械传动学等多方面学科综合结合。这些可以体现在性制造单元、柔性制造系统以及计算机集成制造系统中。这样性制造单元、柔性制造系统以及计算机集成制造系统才能更有效的结合，达到更高的加工目的。如下图，为智能化新一代PCNC数控系统。

　　3.2.2制造加工网络化

　　（1）到了21实际，网络技术已经发展成熟，而在网络技术的迅速发展和普及过程中，给中国的许多市场都带来了根本性的改变。这使得许多的产品、物料和制造等都可以在不同地域、不同国家进行。这可以说从另一个角度促进了企业加工的发展。

　　（2）在制造业中，更多的需要多方面合作，多方面交流。在一个车间上百台设备可以接受一台总机控制，当指令通过网络下达到相关执行单元时，就可以按照指令要求进行有序的加工配合。而在数控加工中要想实现网络化控制，就需要通过电子化设计，将控制系统集合总成到控制总机中，而在每台设备上需要有相关的电子控制单元。这也是数控技术与机电一体化结合的一个重要体现。

　　3.3制造加工自动化

　　3.3.1在普通的数控机床加工中，已经可以实现通过加工程序来进行机床的自动加工了。但是这种加工是模式化的，也就是程序是怎么编写的，加工也就怎么进行。如果在加工中存在问题，机床仍然会“忠实”的执行程序，即使发生加工事故也不会事先自我停止。

　　3.3.2随着世界化加工的高科技化、高效率化和高质量化。加工的要求逐渐上升为数控系统能够自我进行分析测量，发现问题可以及时处理。而这些要求就需要相关的集成技术和系统技术。而在机电一体化中，就可以实现人机一体化制造系统。通过制造单元技术和柔性制造技术进行相关结合，可以创造出适应现代化自动化的生产模式。这可以为数控技术实现制造敏捷化、制造智能化、制造自动化提供有利条件。

　　4、总结

　　本文通过对数控技术的现状和发展趋势进行分析。传统的数控加工只是简单将零件的加工程序输入到机床设备中，再由机床设备进行自动化的加工，这种加工方式不能实现真正意义上的智能化、网络化和柔性化。

【篇3】数控毕业论文

　1.数控编程与其发展

　　数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。下面就对数控编程及其发展作一些介绍。

　　1.1数控编程的基本概念 数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点(cutterlocationpoint简称CL点)。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。

　　1.2数控编程技术的发展概况

　　为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT(AutomaticallyProgrammedTool)。其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII、APT(算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能) APTAC(Advancedcontouring),APT/SS(SculpturedSurface)等先进版。

　　采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性;缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段;难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接;不容易作到高度的自动化，集成化。

　　针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。

　　到了80年代，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统(CIMS)及并行工程(CE)的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。

　　在集成化方面，以开发STEP(StandardfortheExchangeofProductModelData)标准的参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，是国内外开发的热点;在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力INA 开式冲压滚针轴承 HN2020 FAG 止推轴承座 BND3234-H-C-T-AF-S TSPW25- INA液压杆端轴承 GIHRK80-DO QJ244-N2-MPA-C3 FAG 止推轴承座BND3080-Z-T-BL-S KWE15-G3-V4 NUP312-E-TVP2 FAG 球面滚子轴承22214-E1 INA 滚针和保持架组件 K40X45X13 中国机械工程市场上海世邦机器超前发展模式带动矿山行业新走向机械工程城镇中国投资推动多点支持工程机械再迎发展良机东盟我市印尼厦门厦工全系列产品赴印尼参展剑指东盟市场瑞安市公司零部件瑞安中建零部件通过ISO/TS16949:2009体系认证机床沈阳中国企业沈阳机床真相：一场深刻的变革已在内部酝酿今年钢材新产品目标龙工首季产品销量全面急增 涨价逾2%缸体柱塞磨损间隙汽车起重机用75泵的修复沥青磨削工艺磨盘剪切机和磨机在改性沥青成套设备中的应用.

　　2.人工智能的发展和应用

　　近年来，随着计算机技术的迅猛发展和日益广泛的应用，自然地会提出人类智力活动能不能由计算机来实现的问题。几十年来，人们一向把计算机当作是只能以极快地、熟练地、准确地运算数字的机器。

　　但是在当今世界要解决的问题并不完全是数值计算，像语言的理解和翻译、图形和声音的识别、决策管理等都不属于数值计算，特别像医疗诊断要有专门的特有的经验和知识的医师才能作出正确的诊断。这就要求计算机能从“数据处理”扩展到还能“知识处理”的范畴。计算机能力范畴的转化是导至“人工智能”快速发展的重要因素。

　　2.1人工智能的定义

　　著名的美国斯坦福大学人工智能研究中心尼尔逊教授对人工智能下了这样一个定义：“人工智能是关于知识的学科――怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。”而另一个美国麻省理工学院的温斯顿教授认为：“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”

　　这些说法反映了人工智能学科的基本思想和基本内容。即人工智能是研究人类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系统，研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作，也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。

　　人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)是计算机学科的一个分支，二十世纪七十年代以来被称为世界三大尖端技术之一(空间技术、能源技术、人工智能)。也被认为是二十一世纪(基因工程、纳米科学、人工智能)三大尖端技术之一。这是因为近三十年来它获得了迅速的发展，在很多学科领域都获得了广泛应用，并取得了丰硕的成果，人工智能已逐步成为一个独立的分支，无论在理论和实践上都已自成一个系统。

　　人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考、规划等)的学科，主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次的应用。人工智能将涉及到计算机科学、心理学、哲学和语言学等学科。

　　可以说几乎是自然科学和社会科学的所有学科，其范围已远远超出了计算机科学的范畴，人工智能与思维科学的关系是实践和理论的关系，人工智能是处于思维科学的技术应用层次，是它的一个应用分支。从思维观点看，人工智能不仅限于逻辑思维，要考虑形象思维、灵感思维才能促进人工智能的突破性的发展，数学常被认为是多种学科的基础科学，数学也进入语言、思维领域，人工智能学科也必须借用数学工具，数学不仅在标准逻辑、模糊数学等范围发挥作用，数学进入人工智能学科，它们将互相促进而更快地发展。 从实用观点来看，人工智能是一门知识工程学：以知识为对象，研究知识的获取、知识的表示方法和知识的使用。

　　2.2计算机与智能

　　通常我们用计算机，不仅要告诉计算机，要做什么，还必须详细地、正确地告诉计算机怎么做。也就是说，人们要根据任务的要求，以适当的计算机语言，编制针对该任务的应用程序，才能应用计算机完成此项任务。这样实际上是在人完全控制计算机完成的，是谈不上计算机有“智能”。

　　大家都知道，世界国际象棋棋王卡斯帕罗夫与美国IBM公司的RS/6000(深蓝)计算机系统于1997年5月11日进行了六局“人机大战”，结果“深蓝”以3.5比2.5的总比分获胜。比赛结束了给人们留下了深刻的思考;下棋要获胜要求选手要有很强的思维能力、记忆能力、丰富的下棋经验，还得及时作出反映，迅速进行有效的处理，否则一着出错满皆输，这显然是个“智能”问题。

　　尽管开发“深蓝”计算机的IBM专家也认为它离智能计算机还相差甚远，但它以高速的并行的计算能力(2r108步/秒棋的计算速度)。实现了人类智力的计算机上的部分模拟。 从字面上看，“人工智能”就是用人工的方法在计算机上实现人的智能，或者说是人们使计算机具有类似于人的智能。

　　2.3智能与知识

　　在20世纪70年代以后，在许多国家都相继开展了人工智能的研究，由于当时对实现机器智能理解得过于容易和片面，认为只要一些推理的定律加上强大的计算机就能有专家的水平和超人的能力。

　　这样，虽然也获得一定成果，但问题也跟着出现了，例如机器翻译当时人们往往认为只要用一部双向词典及词法知识，就能实现两种语言文字的互译，其实完全不是这么一回事，例如，把英语句子“Time flies like an arrow”(光阴似箭)翻译成日语，然后再译回英语，竟然成为“苍蝇喜欢箭”;当把英语“The spirit is willing but the flesh is weak”(心有余而力不足)译成俄语后，再译回来竟变成“The wine is good but the meat is spoiled”(酒是好的但肉已变质)。

　　在其它方面也都遇到这样或者那样的困难。这时，本来对人工智能抱怀疑态度的人提出指责，甚至把人工智能说成是 “骗局”、“庸人自扰”，有些国家还削减人工智能的研究经费，一时人工智能的研究进入了低潮。

　　然而，人工智能研究的先驱者们没有放弃，而是经过认真的反思、总结经验和教训，认识到人的智能表现在人能学习知识，有了知识，能了解、运用已有的知识。正向思维科学所说“智能的核心是思维，人的一切智慧或智能都来自大脑思维活动，人类的一切知识都是人们思维的产物。”“一个系统之所以有智能是因为它具有可运用的知识。”

　　要让计算机“聪明”起来，首先要解决计算机如何学会一些必要知识，以及如何运用学到的知识问题。只是对一般事物的思维规律进行探索是不可能解决较高层次问题的。人工智能研究的开展应当改变为以知识为中心来进行。

　　自从人工智能转向以知识为中心进行研究以来，以专家知识为基础开发的专家系统在许多领域里获得成功，例如：地矿勘探专家系统(PROSPECTOR)拥有 15种矿藏知识，能根据岩石标本及地质勘探数据对矿产资源进行估计和预测，能对矿床分布、储藏量、品位、开采价值等进行推断，制定合理的开采方案，成功地找到了超亿美元的钼矿。

　　又如专家系统(MYCIN)能识别51种病菌，正确使用23种抗菌素，可协助医生诊断、治疗细菌感染性血液病，为患者提供最佳处方，成功地处理了数百个病例。

　　它还通过以下的测试：在互相隔离的情况下，用MYCIN系统和九位斯坦福大学医学院医生，分别对十名不清楚感染源的患者进行诊断和处方，由八位专家进行评判，结果是MYCIN和三位医生所开出的处方对症有效;而在是否对其它可能的病原体也有效而且用药又不过量方面，MYCIN 则胜过了九位医生。显示出较高的水平。

　　专家系统的成功，充分表明知识是智能的基础，人工智能的研究必须以知识为中心来进行。由于知识的表示、利用、获取等的研究都取得较大的进展。因而，人工智能的研究得以解决了许多理论和技术上问题。

　　2.4人工智能研究的目标

　　1950年英国数学家图灵(A.M.Turing,1912—1954)发表了”计算机与智能”的论文中提出著名的“图灵测试”，形象地提出人工智能应该达到的智能标准;图灵在这篇论文中认为“不要问一个机器是否能思维，而是要看它能否通过以下的测试;让人和机器分别位于两个房间，他们只可通话，不能互相看见。

　　通过对话，如果人的一方不能区分对方是人还是机器，那么就可以认为那台机器达到了人类智能的水平。图灵为此特地设计了被称为“图灵梦想”的对话。在这段对话中“询问者”代表人，“智者”代表机器，并且假定他们都读过狄更斯(C.Dickens)的著名小说《匹克威克外传》，对话内容如下：

　　询问者：在14行诗的首行是“你如同夏日”，你不觉得“春日”更好吗? 智者：它不合韵。

　　询问者：“冬日”如何?它可完全合韵的。

　　智者：它确是合韵，但没有人愿意被比作“冬日”。

　　询问者：你不是说过匹克威克先生让你想起圣诞节吗?

　　智者：是的。

　　询问者：圣诞节是冬天的一个日子，我想匹克威克先生对这个比喻不会介意吧。 智者：我认为您不够严谨，“冬日”指的是一般冬天的日子，而不是某个特别的日子，如圣诞节。

　　从上面的对话可以看出，能满足这样的要求，要求计算机不仅能模拟而且可以延伸、扩展人的智能，达到甚至超过人类智能的水平，在目前是难以达到的，它是人工智能研究的根本目标。

　　人工智能研究的近期目标;是使现有的计算机不仅能做一般的数值计算及非数值信息的数据处理，而且能运用知识处理问题，能模拟人类的部分智能行为。按照这一目标，根据现行的计算机的特点研究实现智能的有关理论、技术和方法，建立相应的智能系统。例如目前研究开发的专家系统，机器翻译系统、模式识别系统、机器学习系统、机器人等。

　　2.5人工智能的研究领域

　　目前，人工智能的研究是与具体领域相结合进行的。基本上有如下领域; 专家系统,专家系统是依靠人类专家已有的知识建立起来的知识系统，目前专家系统是人工智能研究中开展较早、最活跃、成效最多的领域，广泛应用于医疗诊断、地质勘探、石油化工、军事、文化教育等各方面。它是在特定的领域内具有相应的知识和经验的程序系统，它应用人工智能技术、模拟人类专家解决问题时的思维过程，来求解领域内的各种问题，达到或接近专家的水平。

　　2.6机器学习

　　要使计算机具有知识一般有两种方法;一种是由知识工程师将有关的知识归纳、整理，并且表示为计算机可以接受、处理的方式输入计算机。另一种是使计算机本身有获得知识的能力，它可以学习人类已有的知识，并且在实践过程中不总结、完善，这种方式称为机器学习。

　　机器学习的研究，主要在以下三个方面进行：一是研究人类学习的机理、人脑思维的过程;和机器学习的方法;以及建立针对具体任务的学习系统。

　　机器学习的研究是在信息科学、脑科学、神经心理学、逻辑学、模糊数学等多种学科基础上的。依赖于这些学科而共同发展。目前已经取得很大的进展，但还没有能完全解决问题。

　　2.7模式识别

　　模式识别是研究如何使机器具有感知能力，主要研究视觉模式和听觉模式的识别。如识别物体、地形、图象、字体(如签字)等。在日常生活各方面以及军事上都有广大的用途。近年来迅速发展起来应用模糊数学模式、人工神经网络模式的方法逐渐取代传统的用统计模式和结构模式的识别方法。 特别神经网络方法在模式识别中取得较大进展。

　　2.8理解自然语言

　　计算机如能“听懂”人的语言(如汉语、英语等)，便可以直接用口语操作计算机，这将给人们带极大的便利。计算机理解自然语言的研究有以下三个目标：一是计算机能正确理解人类的自然语言输入的信息，并能正确答复(或响应)输入的信息。二是计算机对输入的信息能产生相应的摘要，而且复述输入的内容。三是计算机能把输入的自然语言翻译成要求的另一种语言，如将汉语译成英语或将英语译成汉语等。目前，研究计算机进行文字或语言的自动翻译，人们作了大量的尝试，还没有找到最佳的方法，有待于更进一步深入探索。

　　2.9机器人学

　　机器人是一种能模拟人的行为的机械，对它的研究经历了三代的发展过程： 第一代(程序控制)机器人：这种机器人一般是按以下二种方式“学会”工作的;一种是由设计师预先按工作流程编写好程序存贮在机器人的内部存储器，在程序控制下工作。另一种是被称为“示教—再现”方式，这种方式是在机器人第一次执行任务之前，由技术人员引导机器人操作，机器人将整个操作过程一步一步地记

　　录下来，每一步操作都表示为指令。示教结束后，机器人按指令顺序完成工作(即再现)。如任务或环境有了改变，要重新进行程序设计。这种机器人能尽心尽责的在机床、熔炉、焊机、生产线上工作。日前商品化、实用化的机器人大都属于这一类。

　　这种机器人最大的缺点是它只能刻板地按程序完成工作，环境稍有变化(如加工物品略有倾斜)就会出问题，甚至发生危险，这是由于它没有感觉功能，在日本曾发生过机器人把现场的一个工人抓起来塞到刀具下面的情况。

　　第二代(自适应)机器人：这种机器人配备有相应的感觉传感器(如视觉、听觉、触觉传感器等)，能取得作业环境、操作对象等简单的信息，并由机器人体内的计算机进行分析、处理，控制机器人的动作。虽然第二代机器人具有一些初级的智能，但还需要技术人员协调工作。目前已经有了一些商品化的产品。

　　第三代(智能)机器人：智能机器人具有类似于人的智能，它装备了高灵敏度的传感器，因而具有超过一般人的视觉、听觉、嗅觉、触觉的能力，能对感知的信息进行分析，控制自己的行为，处理环境发生的变化，完成交给的各种复杂、困难的任务。而且有自我学习、归纳、总结、提高已掌握知识的能力。目前研制的智能机器人大都只具有部分的智能，和真正的意义上的智能机器人，还差得很远。

　　2.10智能决策支持系统

　　决策支持系统是属于管理科学的范畴，它与“知识—智能”有着极其密切的关系。在80年代以来专家系统在许多方面取得成功，将人工智能中特别是智能和知识处理技术应用于决策支持系统，扩大了决策支持系统的应用范围，提高了系统解决问题的能力，这就成为智能决策支持系统。

　　2.11人工神经网络

　　人工神经网络是在研究人脑的奥秘中得到启发，试图用大量的处理单元(人工神经元、处理元件、电子元件等)模仿人脑神经系统工程结构和工作机理。在人工神经网络中，信息的处理是由神经元之间的相互作用来实现的，知识与信息的存储表现为网络元件互连间分布式的物理联系，网络的学习和识别取决于和神经元连接权值的动态演化过程。

　　多年来，人工神经网络的研究取得了较大的进展，成为具有一种独特风格的信息处理学科。当然目前的研究还只是一些简单的人工神经网络模型。要建立起一套完整的理论和技术系统，需要作出更多努力和探讨。然而人工神经网络已经成为人工智能中极其重要的一个研究领域。

　　3.全文总结

　　人类经过五千的发展进入了基于知识的“知识经济”。人类社会空前地高速发展。知识是智能的基础，知识只有转化为智能才能发挥作用，知识无限的积累，智能也就将在人类社会起越来越大的作用，更有人提出：知识经济的进一步发展将是“智能经济”。

　　“智能经济”是基于“广义智能”的经济，“广义智能”包含：人的智能、人工智能以及人和智能机器相结合的“集成智能”。可以想象基于广义智能的“智能经济”将比基于知识的“知识经济”将具有更高的智能水平，更高更快发展速度。

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