智能控制的應(yīng)用問題及展望

1、第十一講 智能控制的應(yīng)用問題及展望11.1 智能控制的應(yīng)用研究領(lǐng)域與現(xiàn)狀1. 智能機(jī)器人規(guī)劃與控制 機(jī)器人研究者們所關(guān)心的主要研究方向之一是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的規(guī)劃與控制。給出一個(gè)規(guī)定的任務(wù)之后，首先必須作出滿足該任務(wù)要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃；然后，這個(gè)規(guī)劃再由控制來執(zhí)行，該控制足以使機(jī)器人適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生所期望的運(yùn)動(dòng)。這里，以復(fù)式自主水下運(yùn)載器（multiple autonomous undersea vehicle, mauv）的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制系統(tǒng)為例加以說明。 為實(shí)現(xiàn)mauv在復(fù)雜環(huán)境下的實(shí)時(shí)智能控制，需要研究的問題包括分布式控制、基于智能的系統(tǒng)、實(shí)時(shí)規(guī)劃、環(huán)境建模、閥值驅(qū)動(dòng)推理，智能傳感、智能通訊、交互問題求

2、解、對(duì)策和學(xué)習(xí)等。mauv系統(tǒng)需要完成的作用則包括預(yù)測、探索、潛入、偽裝、攻擊、逃逸、通訊和合作等。 本項(xiàng)工程的目標(biāo)在于對(duì)上述某些問題進(jìn)行檢驗(yàn)，這些檢驗(yàn)對(duì)象是海洋mauv和太空站遙控機(jī)器人，使它們能在多運(yùn)載器情況下實(shí)現(xiàn)智能、自主和合作行為。圖11.1給出mauv的一種智能控制結(jié)構(gòu)，其實(shí)際結(jié)構(gòu)采用分段分層框架。各段計(jì)算模塊由一個(gè)通訊系統(tǒng)和一個(gè)公共存儲(chǔ)器提供服務(wù)。mauv系統(tǒng)的硬件包括sun工作站、vax11/1185、微型vax機(jī)、多種微機(jī)和iris圖形系統(tǒng)等，其軟件是建立在ironics開發(fā)系統(tǒng)和ironics-unix開發(fā)系統(tǒng)基礎(chǔ)上的。圖11.1 mauv的智能控制原理結(jié)構(gòu)圖 2. 生產(chǎn)過程

3、的智能監(jiān)控 許多工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)線，如軋鋼、化工、煉油、材料加工、造紙和核反應(yīng)等，其生產(chǎn)過程需要監(jiān)視和控制，以保證高性能和高可靠性。為保持物理參數(shù)具有一定的精度，確保產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，已在一些連續(xù)生產(chǎn)線或工業(yè)裝置上采用了有效的智能控制模式。其中，工業(yè)鍋爐的遞階智能控制可作為這方面的典型。圖11.2表示該控制系統(tǒng)的混合控制器方框圖。從圖可知，其控制模式包括專家控制、多模型控制和自校正pid控制。圖11.2 工業(yè)鍋爐智能控制的混合控制框圖 本控制系統(tǒng)的智能控制算法采用偏差e(k)與d e(k)的相平面分析方法，并采用產(chǎn)生式規(guī)則表示應(yīng)當(dāng)采用的控制模式。專家控制用以模擬人類專家的操作經(jīng)驗(yàn)，并編制出40多條控

4、制規(guī)則。自校正pid控制除了數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫和推理機(jī)外，還包括模式識(shí)別裝置等。工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)行結(jié)果表明，本控制器的混合結(jié)構(gòu)是相當(dāng)成功的。專家控制模式對(duì)于鍋爐燃燒過程是適用的，當(dāng)負(fù)荷增減或燃煤質(zhì)量變化時(shí)，專家控制十分有效。自尋優(yōu)和自學(xué)習(xí)算法則實(shí)現(xiàn)煤炭的經(jīng)濟(jì)燒燃。工業(yè)鍋爐的效率因引用本專家控制而顯著提高。 3. 自動(dòng)加工系統(tǒng)的智能控制 計(jì)算機(jī)集成加工系統(tǒng)（cims）和柔性加工系統(tǒng)（fms）在近年來獲得迅速發(fā)展。在一個(gè)復(fù)雜的加工過程中，不同條件下的多種操作是必要的，以求保證產(chǎn)品質(zhì)量。環(huán)境的不確定性以及系統(tǒng)硬件和軟件的復(fù)雜性，向當(dāng)代控制工程師們設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)有效的集成控制系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)。 圖11.3表示一種基于

5、petri網(wǎng)的自動(dòng)加工智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。為了把現(xiàn)有的petri網(wǎng)技術(shù)用于現(xiàn)代加工系統(tǒng)，需要開發(fā)出一種新技術(shù)，把機(jī)器智能技術(shù)和petri網(wǎng)理論以及智能離散事件控制器連接起來。我們可把cims和fms系統(tǒng)作為離散事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來處理，而基于petri網(wǎng)的方法則可用來設(shè)計(jì)這類智能控制器。實(shí)際cims或fms系統(tǒng)和petri網(wǎng)模型的具體分析，請參閱文獻(xiàn)。圖11.3 基于petri網(wǎng)的加工系統(tǒng)智能控制結(jié)構(gòu) 4. 智能故障檢測與診斷 故障檢測和診斷與過程監(jiān)控密切相關(guān)。一個(gè)高級(jí)的過程控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有故障自動(dòng)檢測和自診斷能力，以保證系統(tǒng)工作的高度可靠性。許多高級(jí)的醫(yī)療診斷系統(tǒng)也是智能故障診斷系統(tǒng)；不同之處僅在

6、于診斷的對(duì)象不同。所有智能故障檢測與診斷（ifdd）系統(tǒng)的一般任務(wù)是根據(jù)已觀察到的狀況、領(lǐng)域知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，推斷出系統(tǒng)、部件或器官的故障原因，以便盡可能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障，以提高系統(tǒng)或裝備的可靠性。生產(chǎn)過程故障診斷系統(tǒng)能夠了解各部分的特性以及這些特性間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)一種現(xiàn)象掩蓋的另一現(xiàn)象，為用戶提供檢測數(shù)據(jù)，并盡可能正確地從不確定信息作出診斷結(jié)論。更準(zhǔn)確地說，fdd系統(tǒng)的主要任務(wù)為：（）檢測出系統(tǒng)或過程在某一時(shí)刻是否發(fā)生故障，并在故障發(fā)生后立即發(fā)出故障警報(bào)。（）在故障發(fā)生后，迅速確定故障部件或部位、故障原因和程度，以及故障對(duì)系統(tǒng)的影響和發(fā)展趨勢。（）提供消除有關(guān)故障的措施，以便隔離和替換故障部件，抑

7、制和消除有關(guān)故障，使系統(tǒng)或過程恢復(fù)正常工作狀態(tài)。 智能故障檢測與診斷系統(tǒng)是一個(gè)問題求解的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，也是一種智能控制系統(tǒng)。它一般由知識(shí)庫（故障信息庫）、診斷推理機(jī)構(gòu)、接口和數(shù)據(jù)庫等組成。典型的ifdd系統(tǒng)有太空站熱過程控制系統(tǒng)的故障診斷、火電站鍋爐給水過程控制系統(tǒng)的故障檢測與診斷和雷達(dá)故障診斷專家系統(tǒng)等。 5. 飛行器的智能控制 飛行過程控制一直是自動(dòng)控制的重要應(yīng)用研究領(lǐng)域之一。大多數(shù)商用飛機(jī)都裝備有可供選擇的自動(dòng)降落系統(tǒng)的自動(dòng)駕駛儀。使用自動(dòng)駕駛系統(tǒng)代替飛機(jī)駕駛員是基于下列二個(gè)理由的：首先，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)飛機(jī)的可靠平穩(wěn)降落，從而提高乘客的舒適感，減少輪胎和降落齒輪的摩損。其次，為駕駛員

8、提供無風(fēng)氣候下的重要訓(xùn)練手段，使他們習(xí)慣于一個(gè)必須了解和信賴的系統(tǒng)，以便在未來可能遇到的不利氣候條件下，能夠操作自如。 現(xiàn)有的自動(dòng)降落系統(tǒng)僅在一定的操作安全范圍內(nèi)才能可靠地工作，而且無法在強(qiáng)烈下降氣流下運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重紊流擾動(dòng)時(shí)，一般的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)也難于對(duì)付。為了提高飛行器降落過程的可靠性和平穩(wěn)性，需要一種新的能夠擴(kuò)展運(yùn)行范圍的制導(dǎo)技術(shù)，使它能夠在比較寬松的氣候條件情況下，作出安全響應(yīng)。一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的飛行控制器能夠提供這種控制，它能夠處理紊流和其它可能出現(xiàn)的非線性控制情況。一個(gè)訓(xùn)練有素的飛行員在長期實(shí)踐中發(fā)展了他的熟練的直覺；這種稱為“飛行感”的直覺使他能夠在各種新的和未經(jīng)預(yù)測的飛行條件下

9、作出恰如其分的操作反應(yīng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠較好地處理各種非線性或未識(shí)別線性關(guān)系，而這些關(guān)系往往是駕駛員可能運(yùn)用的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在原則上能夠產(chǎn)生從一個(gè)大的變量集合（如傳感器參量）到另一個(gè)變量集合（如操作模式或控制動(dòng)作）的映射。 自80年代中葉以來，智能控制已被應(yīng)用于飛行過程控制,尤其是飛機(jī)的俯傾（flare）和降落（landing）控制。一種已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其輸入信號(hào)包括飛行高度的指令和飛行高度估計(jì)值等。所考慮的輸入包括當(dāng)前飛行高度和高長比誤差值以及前一個(gè)仿真段的有關(guān)值。此外，還提供了前段的傾斜高度指令?？捎?xùn)練適應(yīng)飛行控制器主要由“教師”（人或控制規(guī)律）和可訓(xùn)練控制器組成，而后者則由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（采用

10、學(xué)習(xí)算法）實(shí)現(xiàn)。整個(gè)飛行控制過程由飛機(jī)數(shù)學(xué)模型來表示。圖11.4所示為一飛行器的飛行智能控制系統(tǒng)的制導(dǎo)、領(lǐng)航和控制結(jié)構(gòu)，其中用虛線表示領(lǐng)航員的作用，以期與計(jì)算機(jī)的作用進(jìn)行比較。圖11.4 一個(gè)智能飛行控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 6. 醫(yī)療過程智能控制 早從年代中葉起，專家系統(tǒng)技術(shù)就被成功的應(yīng)用于各種醫(yī)療領(lǐng)域。作為醫(yī)用智能過程控制的新例子，讓我們介紹一個(gè)用于控制手術(shù)過程中麻醉深度的病人平均動(dòng)脈血壓（）的模糊邏輯控制系統(tǒng)。是衡量麻醉深度的重要參數(shù)。在該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)時(shí)，采用模糊關(guān)系函數(shù)和語言規(guī)則。本系統(tǒng)已在許多不同的外科手術(shù)中得到成功應(yīng)用。 第一批麻醉深度控制實(shí)驗(yàn)始于年代，它們采用恒增益控制器。接著，出

11、現(xiàn)了具有一步自適應(yīng)增益的控制器，不過仍不能處理手術(shù)期間病人的時(shí)變參數(shù)問題。這個(gè)問題可借用自適應(yīng)控制器來解決，它對(duì)病人參數(shù)變化具有較好的魯棒性。更新的研究采用基于規(guī)則和模糊邏輯的控制器，以便處理生物系統(tǒng)的時(shí)變結(jié)構(gòu)問題。麻醉深度模糊控制系統(tǒng)的方框圖如圖11.5所示。有兩類擾動(dòng)：因手術(shù)、心血管病和用藥引起的病人痛苦而出現(xiàn)的噪聲；因儀器校準(zhǔn)和電灼等引起的血壓和人工制品的測量噪聲。 所開發(fā)的計(jì)算機(jī)程序能夠執(zhí)行數(shù)據(jù)獲取、顯示、控制和存儲(chǔ)等任務(wù)。主程序可在任何時(shí)刻起動(dòng)，使控制器開始工作。在自動(dòng)控制循環(huán)內(nèi)，進(jìn)行濾波、控制計(jì)算，控制信號(hào)修正、數(shù)據(jù)顯示、更新和存儲(chǔ)等工作，每秒重復(fù)一次。計(jì)算機(jī)顯示出實(shí)際和期望血壓以

12、及吸氣和呼氣量。在任何時(shí)刻均可改變的期望值而無須中斷自動(dòng)控制工作。所有感興趣的數(shù)據(jù)都被存入文件，供以后檢驗(yàn)。圖11.5 麻醉深度模糊控制系統(tǒng) 11. 智能儀器 隨著微電子技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)化儀器正朝著智能化、系統(tǒng)化、模塊化和機(jī)電儀一體的方向發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)在儀器中的廣泛應(yīng)用，已成為儀器的核心組成部件之一，它能夠?qū)崿F(xiàn)信息的記憶、判斷、處理、執(zhí)行以及測控過程的操作、監(jiān)視和診斷，并使這類儀器被稱為“智能儀器”。 比較高級(jí)的智能儀器具有多功能、高性能、自動(dòng)操作、對(duì)外接口、“硬件軟化”和自動(dòng)測試與自動(dòng)診斷等功能。智能儀器的“智能”仍然較低。通常所說的智

13、能儀器實(shí)際上是一種微機(jī)化的自動(dòng)化儀器。比較高級(jí)的智能儀器大多正在研究之中；其中有一部分已投入試用。例如，一種由連接器、用戶接口、比較器和專家系統(tǒng)組成的系統(tǒng)，與心電圖測試儀一起構(gòu)成的心電圖分析咨詢系統(tǒng)，就已獲得成功應(yīng)用。 11.2 智能控制應(yīng)用研究的存在問題 目前，智能控制研究已形成一股不小的熱潮，并促進(jìn)智能控制及其它學(xué)科與部門的發(fā)展。冷靜地分析這股熱潮，發(fā)現(xiàn)有不少問題值得引起注意。 首先，智能控制的應(yīng)用研究目標(biāo)和主攻方向不夠明確。 其次，智能自動(dòng)化要面向復(fù)雜系統(tǒng)。 最后，研制新型智能控制硬件和軟件，在智能控制研究中，往往缺少較好的軟件環(huán)境，硬件方面存在的問題更大。 智能控制研究所取得的成果是令

14、人鼓舞的。越來越多的自動(dòng)控制研究者正在從事越來越深入的理論研究和越來越廣泛的應(yīng)用研究。然而，我們不能滿足于已有的成果，前面任重道遠(yuǎn)。在進(jìn)行智能控制應(yīng)用研究時(shí)，要從實(shí)際條件和應(yīng)用背景出發(fā)，明確研究目標(biāo)，確定主攻方向；要?jiǎng)?chuàng)造條件，搞一、二個(gè)比較復(fù)雜的智能控制應(yīng)用項(xiàng)目，使之成功地在現(xiàn)場運(yùn)行；要適當(dāng)組織力量，大力攻關(guān)，開發(fā)出一批新型的智能控制應(yīng)用項(xiàng)目，并進(jìn)一步鞏固和擴(kuò)大智能過程自動(dòng)化領(lǐng)域。我們期望智能控制研究將能積極而又穩(wěn)步地發(fā)展，不斷有所創(chuàng)新，有所應(yīng)用，為我國的現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)力量。11.3 智能控制的進(jìn)一步研究問題11.3.1 智能控制將起更重要的作用 尤如人工智能的智能機(jī)器人一樣，智能控制涉及許多

15、科技領(lǐng)域，如人工智能、控制論、系統(tǒng)論、信息論、認(rèn)知心理學(xué)、認(rèn)知生理學(xué)、認(rèn)知工程學(xué)、語言學(xué)、邏輯學(xué)、仿生學(xué)、機(jī)器人學(xué)、vlsi和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。 相關(guān)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展已為智能控制學(xué)科的發(fā)展提供強(qiáng)大的推動(dòng)力；反之，智能控制的研究與發(fā)展也為上述所有領(lǐng)域提供一個(gè)合適的試驗(yàn)和應(yīng)用場所。圖11.6提出相關(guān)科學(xué)技術(shù)與智能控制系統(tǒng)的關(guān)系，該關(guān)系調(diào)強(qiáng)了發(fā)展智能科學(xué)（包括智能控制）所需要的知識(shí)與智能。 在自動(dòng)控制領(lǐng)域，智能控制也起到越來越重要的作用；復(fù)雜系統(tǒng)往往具有不確定性和強(qiáng)非線性等特征。常規(guī)控制在應(yīng)用中已遇到不少困難，而且控制系統(tǒng)處理這類困難的成功程度取決于系統(tǒng)的智能水平。智能控制已成為克服這些困難的一種比較有效

16、的方法，并在高級(jí)機(jī)器人、智能規(guī)劃與調(diào)度、自動(dòng)制造系統(tǒng)、故障檢測與診斷、交通運(yùn)輸、醫(yī)療以及智能儀器等方面獲得廣泛應(yīng)用。 圖11.6 智能控制系統(tǒng)與相關(guān)科技的關(guān)系 11.3.2 智能控制的進(jìn)一步研究問題 為了鞏固智能控制研究與應(yīng)用成果，提出下列一些智能控制進(jìn)一步研究的問題?？刂茊栴}的表示 在過去，對(duì)控制系統(tǒng)的世界表示問題的重視不夠，而且通?？紤]采用微積分模型作為處理控制問題的主要工具。往往以隱含的方法來描述目標(biāo)和控制概念。 傳統(tǒng)上把控制系統(tǒng)看做表示輸入和輸出的時(shí)間函數(shù)的有序?qū)?。給出最少的受控對(duì)象（裝置）的信息，它是完成和描述系統(tǒng)未來行為所需要的。不過，傳統(tǒng)的表示方法很難在廣泛的范圍內(nèi)使用。 智

17、能控制應(yīng)用更多的表示方法，如圖搜索、謂詞演算、語義網(wǎng)絡(luò)、過程、黑板、框架和劇本等。已經(jīng)提出和應(yīng)用一些混合表示方法。還發(fā)展了一種統(tǒng)一的知識(shí)表示方法，而且把時(shí)序邏輯語言用于控制過程的研究也取得進(jìn)展。 很久一段時(shí)間內(nèi)，控制過程設(shè)計(jì)被理解為系統(tǒng)各參數(shù)的綜合。后來，越來越清楚地認(rèn)識(shí)到，控制過程設(shè)計(jì)是系統(tǒng)模型和實(shí)際結(jié)構(gòu)的綜合?，F(xiàn)在，更進(jìn)一步明確到，這個(gè)綜合包括任務(wù)形式化過程。認(rèn)知控制器 當(dāng)智能控制系統(tǒng)中的知識(shí)庫很大而且感知多樣化時(shí)，智能控制器的操作將接近于人的判別。有許多人類判別（識(shí)別）的隱喻模型。不過，它們并非為用于智能控制系統(tǒng)而發(fā)明的。具有遞階感知和知識(shí)庫的分級(jí)控制系統(tǒng)最接近于（類似）人類的認(rèn)知活動(dòng)。

18、此外，對(duì)人類認(rèn)知過程的理解仍然很有限和不完全。在這種情況下，設(shè)計(jì)認(rèn)知控制器必將遇到許多困難。隨著認(rèn)知科學(xué)研究的進(jìn)展，將會(huì)開發(fā)出更好的認(rèn)知模型的更好的認(rèn)知控制器。對(duì)智能機(jī)器研究的建議 研究智能機(jī)器時(shí)可能考慮到的一些建議包括：（）一個(gè)用于智能機(jī)器分析設(shè)計(jì)的問題模糊集公式將提供某種廣義（全局）的組織器工作方法。（）具有判斷能力的智能機(jī)器的設(shè)計(jì)將為規(guī)劃組織、建立和執(zhí)行提供更大的靈活性。（）用于設(shè)計(jì)智能機(jī)器的語言方法是一個(gè)可供選擇的解決方法。這種方法與數(shù)學(xué)方法比較將提供有關(guān)兩者可能缺點(diǎn)的有用信息。（）對(duì)用戶指令解釋不當(dāng)?shù)撵`敏性分析將提供有關(guān)噪聲對(duì)智能機(jī)器影響的有用信息。（）智能機(jī)器每個(gè)功能的可靠性分析將

19、提供機(jī)器魯棒性測量，并有助于選擇預(yù)備程序。（）要實(shí)現(xiàn)boltzman機(jī)的優(yōu)化，需要進(jìn)行更多的研究；為了計(jì)算不同協(xié)調(diào)器的交互作用，修改數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)模型可能是值得注意的。 控制模式 如果某個(gè)控制系統(tǒng)僅僅采用順序控制，那么它就算不上一類智能控制。其它控制模式，諸如交互控制、自主控制、邏輯控制、認(rèn)知控制以及直接語音控制等，則被認(rèn)為屬于智能控制。 交互控制是用得最多和最易實(shí)現(xiàn)的。自主控制用于需要高控制性能且含有不確定環(huán)境的系統(tǒng)或裝置。用于復(fù)雜系統(tǒng)的直接語音控制仍是令人感興趣的研究課題，而且期望有所突破。此外，常常采用混合控制模式。11.4 展望智能控制的發(fā)展11.4.1 尋求更新的理論框架 與智能控制

20、的目標(biāo)和定義相比，智能控制研究尚存在一些需要解決的問題，這主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：（）宏觀與微觀分離 一方面，智能控制作為基礎(chǔ)科學(xué)，在宏觀上要研究哲學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和邏輯學(xué)等，其層次太高太抽象。另一方面，在微觀上，智能控制中的邏輯符號(hào)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、行為主義、遞階性和算法所研究的智能層次太低。這兩個(gè)層次之間的距離太遠(yuǎn)，許多中間層次還沒有研究。有必要進(jìn)一步研究如何把宏觀與微觀兩方面有機(jī)地結(jié)合起來，使兩者互相滲透。（）全局與局部隔開 如同人工智能一樣，智能控制的機(jī)理是人腦智能在控制上的整體反應(yīng)，有著豐富的層次和多個(gè)側(cè)面。然而，符號(hào)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

21、；行為主義則著眼于人類智能行為特性及其進(jìn)化過程。因而它們均存在明確的局限性。有必要從多層次、多因素、多維和全局觀點(diǎn)來研究智能控制，以求克服上述局限性。（）理論與應(yīng)用脫節(jié) 我們已經(jīng)知道人腦實(shí)際工作的一些情況；在宏觀上，我們對(duì)大腦知道得不少。但是，人類智能的千姿萬態(tài)和變幻莫測，復(fù)雜得難以理出清晰的頭緒。在微觀上，我們對(duì)大腦的工作機(jī)制卻知之甚少，似是而非，難以找出規(guī)律。在這種背景下提出的各種智能控制理論，只是部分人的主觀猜想（其重要意義勿庸置疑），能夠在某些方面表現(xiàn)出“智能”就算相當(dāng)成功了。由于技術(shù)原因和發(fā)展過程需要時(shí)間，這種脫節(jié)現(xiàn)象將要繼續(xù)長期存在下去。 上述存在問題和其它相關(guān)問題說明，人腦的結(jié)構(gòu)

22、和功能要比人們想象的復(fù)雜得多，人工智能和智能控制研究面臨的困難要比我們估計(jì)的重大得多，智能科學(xué)工作者的研究任務(wù)要比我們討論過的艱巨得多。同時(shí)也說明了，要從根本上了解人腦的結(jié)構(gòu)與功能，解決面臨的困難，完成人工智能和智能控制的研究任務(wù)，需要尋找和建立更新的智能控制框架和理論體系，為智能控制的進(jìn)一步發(fā)展打下穩(wěn)固的理論基礎(chǔ)。 到底未來的新型智能控制理論是什么，現(xiàn)在我們還難以預(yù)料。我們需要深入研究智能控制的基本理論和概念，尋找至今尚未發(fā)現(xiàn)的新理論，建立新的智能控制機(jī)理。例如，建立控制知識(shí)和控制系統(tǒng)的統(tǒng)一描述（表示），完整地和系統(tǒng)地研究智能控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、魯棒性和動(dòng)態(tài)特性，構(gòu)造新一代基于模型的專家控制系

23、統(tǒng)，以及開發(fā)新的基于仿生學(xué)和擬人學(xué)控制機(jī)制等。所有這些，對(duì)于建立新的智能控制理論框架都是十分重要的問題。11.4.2 進(jìn)行更好的技術(shù)集成 與人工智能相似的是，智能控制技術(shù)是人工智能技術(shù)與其它信息處理技術(shù)，尤其是信息論、系統(tǒng)論、控制論和認(rèn)識(shí)工程學(xué)等的集成。從學(xué)科結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來看，提出了不同的思想，其中，智能控制的四元交集結(jié)構(gòu)是最有代表性的一種集成思想。在智能控制領(lǐng)域內(nèi)已集成了許多不同的控制方案，如模糊自學(xué)習(xí)神經(jīng)控制就集成了模糊控制、學(xué)習(xí)控制和神經(jīng)控制等技術(shù)。 實(shí)現(xiàn)這一集成面臨許多挑戰(zhàn)，如創(chuàng)造知識(shí)表示和傳遞標(biāo)準(zhǔn)形式，得到這些可接受的標(biāo)準(zhǔn)，理解各子系統(tǒng)間的有效交互作用以及開發(fā)數(shù)值模型與非數(shù)值知識(shí)的綜合

24、表示新方法，也包括定性模型與定量模型的集成，以便以可接受的速度進(jìn)行定性推理。 要集成的信息技術(shù)除了上述之外，還包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、語音與其它聽覺技術(shù)、機(jī)器人學(xué)、過程控制、并行處理、光學(xué)計(jì)算和生物信息處理等技術(shù)。對(duì)于未來的智能控制系統(tǒng)還要集成認(rèn)知科學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、社會(huì)學(xué)、人類學(xué)、系統(tǒng)學(xué)和哲學(xué)等。圖11.11表示出一個(gè)智能控制系統(tǒng)相關(guān)學(xué)科的關(guān)系框圖，其中，計(jì)算技術(shù)包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、面向目標(biāo)（對(duì)象）語言、人機(jī)接口（界面）、數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫以及推理系統(tǒng)等。計(jì)算不僅是智能控制系統(tǒng)支持結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要部分，而且是系統(tǒng)活力所在，尤如血液對(duì)人體一樣重要。圖11.11 集成智能控制系統(tǒng)的相關(guān)學(xué)科關(guān)系 智能控制將向更高的技術(shù)水平發(fā)展，智能控制系統(tǒng)將包含多層級(jí)、多變量、非線性、大時(shí)滯、快速響應(yīng)、分布參數(shù)和大規(guī)模系統(tǒng)等。 11.4.3 開發(fā)更成熟的應(yīng)用方法 為了實(shí)現(xiàn)智能控制，必須開發(fā)新的硬件和軟件。實(shí)現(xiàn)智能控制固然需要硬件的保障，不過，軟件應(yīng)是智能控制的核心；因?yàn)榭刂破鞯闹悄芑钦麄€(gè)智能控制的核心，而這一智能化基本上要靠軟件技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。軟件工程適應(yīng)這一需要開發(fā)了許多復(fù)雜的軟件系統(tǒng)和工具，可用于許多智能控制系統(tǒng)?？刂栖浖軌?yàn)橐欢愋偷?/p>