郭飛

摘 要：介紹人工智能主要技術(shù)及與智能化關(guān)系比較密切的人工智能應(yīng)用領(lǐng)域，涉及專家系統(tǒng)、計(jì)算智能、分布式人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人學(xué)、模式識(shí)別和機(jī)器視覺(jué)、智能控制、智能決策與調(diào)度、智能信息管理等；探討冶金智能化的進(jìn)展并列舉冶金智能化的成功案例，包括冶金專家系統(tǒng)、冶煉和軋制過(guò)程智能控制、礦井智能安全監(jiān)控與災(zāi)害處置系統(tǒng)、基于模式識(shí)別和機(jī)器視覺(jué)的冶金生產(chǎn)系統(tǒng)以及冶金智能機(jī)器人等；最后，就中國(guó)冶金智能化的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用方向提出一些建議。

關(guān)鍵詞：人工智能；冶金；自動(dòng)化；智能化

引言

人工智能（Artificial Intelligence，AI）已發(fā)展成為一門廣泛交叉的前沿科學(xué)。近 20 多年來(lái)，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)人工智能獲得進(jìn)一步發(fā)展。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展與積累，人工 智能的研究和應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛和豐富。人工 智能在自動(dòng)化方面的應(yīng)用，即智能自動(dòng)化，是人工智能的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，也是冶金自動(dòng)化的重要發(fā)展方向。

智能自動(dòng)化是一類無(wú)需人的干預(yù)就能驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器或系統(tǒng)自主實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過(guò)程和技術(shù)。智能自動(dòng)化是繼機(jī)械自動(dòng)化、電氣自動(dòng)化、信息 自動(dòng)化、綜合自動(dòng)化之后的一種新型自動(dòng)化，處 于當(dāng)今自動(dòng)化技術(shù)的最高發(fā)展層次。智能自動(dòng)化能夠進(jìn)一步改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，也是發(fā)展冶金自動(dòng)化的必由之路。

1冶金智能化的進(jìn)展

智能化技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于冶金自動(dòng)化過(guò)程，例如，各種冶金專家系統(tǒng)、鋼鐵冶煉和軋制過(guò)程智能控制、礦井智能安全監(jiān)控與災(zāi)害處置、基于模式識(shí)別和機(jī)器視覺(jué)的冶金生產(chǎn)系統(tǒng)、冶金智能機(jī)器人等等。

1.1冶煉和軋制過(guò)程智能控制

模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算及其集成智能化模型，已在冶金工業(yè)生產(chǎn)中獲得，包括對(duì)冶金生產(chǎn)過(guò)程的建模和控制等。這些“軟計(jì)算”已經(jīng)用于軋鋼產(chǎn)品質(zhì)量建模、加熱爐溫度控制、電弧爐鋼溫控制、高爐爐頂壓力控制、半固態(tài)鎂合金板帶雙輥連鑄控制、鋁軋機(jī)雙機(jī)架自適應(yīng)張力控制、碳鋼冷軋機(jī)煤氣加壓站控制、套窯溫度均衡控制、鋁電解廠排煙控制、轉(zhuǎn)爐煤氣溫度控制、燒結(jié)過(guò)程控制等。

1.2礦井智能安全監(jiān)控與災(zāi)害處置系統(tǒng)

礦井安全生產(chǎn)關(guān)系到礦工安全，必須采用先進(jìn)技術(shù)保障人員安全。2013 年在與第 23 屆世界采礦大會(huì)同時(shí)舉辦的第 30 屆建筑與采礦自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)國(guó)際研討會(huì)上，對(duì)采礦工業(yè)應(yīng)用機(jī)械電子安全新技術(shù)進(jìn)行了專題研討，表明國(guó)際上對(duì)礦山安全的高度重視。

國(guó)內(nèi)雖然對(duì)礦山智能安全系統(tǒng)的研究沒(méi)有形成規(guī)模和廣泛推廣應(yīng)用，但已經(jīng)開(kāi)始了礦山安全方面的研究，提出的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的礦井安全預(yù)測(cè)方法能夠降低人工救援風(fēng)險(xiǎn)，提高救援系統(tǒng)應(yīng)對(duì)災(zāi)害的能力。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)是一個(gè)涉及很多因素的復(fù)雜系統(tǒng)，各種自然因素、機(jī)器因素與人工因素并存，又受到氣體、煤塵等環(huán)境因素的影響，不同因素之間還存在相互關(guān)聯(lián)，因此，煤礦安全預(yù)測(cè)是一個(gè)典型的非線性問(wèn)題。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)典型的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，能夠利用歷史的訓(xùn)練樣例對(duì)未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，非常適于解決礦井安全預(yù)測(cè)問(wèn)題，例如，采用反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與學(xué)習(xí)算法可以實(shí)現(xiàn)礦井安全預(yù)測(cè)。

1.3冶金智能機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人已在制造行業(yè)和其他部門，特別是在高溫、有毒、危險(xiǎn)等惡劣環(huán)境中獲得日益廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，各個(gè)先進(jìn)工業(yè)國(guó)家爭(zhēng)先推出發(fā)展機(jī)器人學(xué)的雄偉計(jì)劃，中國(guó)也制訂了智能制造等發(fā)展戰(zhàn)略。2013 年 9 月在上海舉行的2013 年中國(guó)國(guó)際金屬成型展覽會(huì)上，展出了工業(yè)機(jī)器人在鑄造自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用情況，令人鼓舞。然而，冶金工業(yè)應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人還是不夠普遍。除了鑄造、鍛造、搬運(yùn)等作業(yè)開(kāi)始有應(yīng)用智能機(jī)器人的試點(diǎn)外，還在礦井災(zāi)害處置和礦井安全預(yù)測(cè)方面采用機(jī)器人系統(tǒng)。

2冶金智能化發(fā)展的某些戰(zhàn)略思考

在人類進(jìn)入 21 世紀(jì)后的 2003 年 2 月，世界各國(guó)冶金專家云集印度，舉行了“新千年鋼鐵冶 金計(jì)算機(jī)化與自動(dòng)化的機(jī)遇與挑戰(zhàn)”研討會(huì)，研討鋼鐵冶金計(jì)算機(jī)化與自動(dòng)化重大課題。10 年后的今天，仍然面臨這些領(lǐng)域的問(wèn)題，但已經(jīng) 從鋼鐵冶金的計(jì)算機(jī)化與自動(dòng)化轉(zhuǎn)變?yōu)殇撹F冶 金的智能化與自動(dòng)化，也就是鋼鐵冶金的智能自動(dòng)化。

計(jì)算機(jī)化已經(jīng)解決了冶金自動(dòng)化的許多難 題，為鋼鐵工業(yè)做出了歷史性的貢獻(xiàn)。冶金自動(dòng) 化許多新的更難的問(wèn)題，需要由智能化來(lái)處理。冶金自動(dòng)化也進(jìn)入了發(fā)展的“深水區(qū)”，面臨更大的難度與更高的要求，需要攻堅(jiān)克難，攀登冶金 智能化的新高峰。

筆者就中國(guó)冶金智能化今后的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用方向提出如下建議：

（1）結(jié)合冶金工業(yè)實(shí)際，貫徹中央實(shí)行結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的方針，推動(dòng)冶金工業(yè)的科技進(jìn)步和企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，充分利用資源，有效保護(hù)環(huán)境，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，以“冶金智能化之夢(mèng)”促進(jìn)實(shí)現(xiàn)中國(guó)“冶金強(qiáng)國(guó)”之夢(mèng)。

（2）繼續(xù)開(kāi)發(fā)各類冶金專家系統(tǒng)，例如，基于規(guī)則、模型和框架技術(shù)建立綜合專家系統(tǒng)，對(duì)于某些應(yīng)用，還可以結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立基于 Web 的綜合型專家系統(tǒng)，以不斷提高專家系統(tǒng)的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益。

（3）著力開(kāi)發(fā)與應(yīng)用基于計(jì)算智能技術(shù)的各種智能建模、優(yōu)化與控制系統(tǒng)。根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程特點(diǎn)和工藝要求，單獨(dú)或組合采用模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算、粒子計(jì)算和免疫計(jì)算等新技術(shù)以建立智能算法或模型，也可以綜合應(yīng)用智能計(jì)算和知識(shí)工程技術(shù)甚至 PID 傳統(tǒng)技術(shù)，設(shè)計(jì)和建立技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、效益顯著的新型智能控制或監(jiān)控系統(tǒng)。

3結(jié)語(yǔ)

冶金智能化能夠在產(chǎn)品質(zhì)量、創(chuàng)新性、適應(yīng)性、綠色環(huán)保和安全性等方面為鋼鐵冶金提供正能量。高度重視冶金教育和人才培養(yǎng)，培養(yǎng)各個(gè)領(lǐng)域不同層次的冶金科技和管理人才。這是中國(guó)冶金工業(yè)和冶金科技參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)以及實(shí)現(xiàn)冶金智能化和現(xiàn)代化的根本保證。

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（作者單位：遼寧科技學(xué)院）