书城科普走向未来的现代工业(新编科技大博览·A卷)
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第29章 自动化技术(3)

你也许已经注意到,不论在自然界还是人类社会都存在着许多难以精确地、定量地加以描述的事物及特征,因而我们的语言中也有了许多内涵明确而外延不分明的概念和命题,如,好、坏、美、丑、高、矮、老、少等等。对于计算机来说,这种模糊性是个难以逾越的障碍。因为计算机是以形式逻辑为基础的,其解决问题的方式是将问题分解为一系列的“是”或“非”(用0或1代表)判断,面对不遵循二值逻辑、允许亦此亦彼现象存在的模糊性,它便无能为力了。为了使计算机以及以它为主体的现代控制技术能够处理模糊现象,需要将模糊用精确的数学表示出来。

1965年,美国加利福尼亚大学的扎德教授最先尝试运用数学的、逻辑的语言描述模糊现象,模糊数学由此而诞生。模糊数学运用隶属度概念将模糊性量化,例如,对于年轻人,由于一般界定13岁以下为儿童,35岁以上为中年,所以可将13岁和35岁隶属于年轻人的程度表示为0,而将18岁表示为1,用0到1之间的数来表示其他不同程度的年轻:15岁=0.4,16岁=0.6,33岁=0.2,30岁=0.4,28岁=0.5,……,这样,13~35岁构成了“年轻人”这个模糊集合中的各元素,所对应的从0到1之间的数值便是隶属度。隶属度是以主观经验判断为依据确定的。借助于隶属度概念可以在模糊集合上进行逻辑推论和逻辑运算,这实际上是将人类所具有的一种高级智力活动——模糊信息处理能力数学化、逻辑化了,从而使得计算机进行类似的模糊信息处理成为可能。

模糊数学理论能让计算机在0到1的多个数值中进行判定,使得计算机所描述的现象更接近于现实;模糊控制技术则使得机器的运行更为准确、有效和符合人们的要求。今天,模糊控制技术已成为一种具有广泛应用前景的自动化技术,各种应用了模糊控制技术的产品相继出现,如模糊控制的家电(洗衣机、电冰箱、电视等)、汽车等。应用模糊控制技术的电冰箱,既可以对箱内存放的食品量、开门的频度作出判断,使冰箱始终运行在最经济、合理的状态,还具备“自学”能力,能够记忆最合理的运行工作周期,随时校正不合理的工作状态,是一种低能耗、易操作的新型电冰箱。模糊控制最有发展前途的应用领域将是人工智能研究,正在进行的模糊人工智能研究已初具成果,一种将模糊逻辑与化工生产的神经网络(神经计算机)相结合的软件已经开发出来。神经网络可对过去的生产操作数据进行分析,找出真正使化学反应进行的因素,模拟化学反应过程;一旦模拟成功,软件便会自动产生模糊控制生产规则,对实际生产过程实施最优化控制。这种软件从1990年投入使用,已使500多家化工、造纸和炼油企业的生产效率大大提高。

自动柜员机

改革开放后,随着我国金融业的蓬勃发展,不少银行的营业厅,甚至马路边上,出现了很多自动柜员机。自动柜员机又叫ATM机,是专门用于存、取现金的现代化电子设备,能替代银行储蓄员的工作。持有“信用卡”的客户,都可以随时通过它来存入或取出现金,十分方便。

比如:你想从自己的信用卡上提取1000元现金,按下列步骤做,就行了。

1.在专门入口插入信用卡。

2.输入密码(一般为六位数字)。

3.输入取款金额(1000),并按下“确认”键,柜员机便迅速开始工作。很快“吐钞斗”就会“吐”出1000元现钞,然后它自动打印出取款凭条,并提示你取回信用卡,取款过程就此结束。

存款过程与取款过程大致相似。此外,自动柜员机还具有查询账号、修改密码等功能。

自动柜员机一般由“控制系统”和“钱箱”两大部分组成,它们通过网络和银行的主机相联。“控制系统”部分包括微电脑主控机、外围设备控制板、读卡机、账单打印机、显示屏、电源等部件;“钱箱”部分包括存款箱、主钱箱、废钱箱以及控制板等。

目前,自动柜员机有穿墙式和大堂式两种,穿墙式大多设在马路边上,通常24小时为用户服务,而大堂式则设在营业厅里,银行停止营业了,它也不能用了。

功能齐全的“自动柜员机”应该既能取款、又能存款。但是,目前我国绝大部分柜员机只能取款,没有存款功能。

计算机售票

没有亲自买过火车票、飞机票的人可能还体会不到,这是一个很繁杂的过程,它涉及航班、车次、日期、起飞或开车时间、目的地、座位号等等。这些信息不仅要求准确无误,而且还要保留、待查询。往往购票的过程,既费时、又费力。

过去,售票工作全是靠人工进行的,例如:当旅客想购买一张从上海去北京的飞机票时,售票员必须手工查询上海到北京每周有几个航班,选定某一航班后又必须查询是否有机票,这通常要和售票总站联系,而总站又要和各分售窗口联系,以了解是否有多余的票……总之,要费很多周折。常常会出现这种尴尬局面:有些窗口买不到票,有些窗口余票很多却卖不出去。这是由于各售票窗口是按一定比例分配机票的,互相之间缺乏联系。

随着计算机信息产业的飞速发展,国内外广泛采用了“计算机售票”,即利用计算机的网络互联技术进行预订、售票。当你想买飞机票时,可以在任何一个分售网点申请、选购,售票员可以立即通过计算机网络,查询到在你指定时间范围内有几个航班,每个航班还有多少剩余的机票等信息。如果你选定了某一航班,并购买了飞机票,有关你的信息如姓名、性别、年龄、工作单位、身份证号码等等就输入计算机中,这时各个计算机售票网点都可以很方便地查到这些信息,这样就避免了把某一航班中的同一座位出售给不同客户的情况。

不难看出,计算机售票比起人工售票手续简便得多,速度快得多,效率高得多。这主要归功于计算机网络。因为可以靠它实现“信息共享”,靠它准确、迅速、及时地传输信息。

当前,这项深受售票员、旅客欢迎的“计算机售票”方法,正以迅猛的速度在普及和推广。相信在不久的将来,全国各地都会实现“计算机售票”。

家庭机器人

很早以前,我们就幻想着有个神仙来帮助干家务事。神仙的手杖一指,饭就熟了,衣服被洗干净了,整个房间也一尘不染了。我们干活累了的时候,多么想能有个神仙来帮帮忙。

他,可以24小时不眠不休不停地工作;可以出入厅堂为你端茶递水;可以把你弄乱的房间整理得有条不紊;可以自动地把衣服洗干净……这种能为主人管家的机器人是由麻省理工学院的人工智能实验室与机器人公司合作发明的他是谁呀?不就是我们幻想中的神仙吗?他的名字叫“爱美奥”,是日本世嘉附属公司最新推出的机器人。

他的身高只有60厘米,头、手都可以灵活旋转,可以“走路”,干起家务活来十分拿手,堪称任劳任怨的好“仆人”。

当你回到家中,他会帮你把衣服放进衣橱,为你换上拖鞋,端上饮料,并送上今天的报纸。当你晚上安心入睡时,他还会进一步整理屋子,打扫得干净整洁。这时,他的双眼及头部都会发光,因此可以摸黑工作,一点儿也不影响你睡觉。

当小孩子又吵又闹时,“爱美奥”又会变成一个称职的小保姆,最会逗小孩子玩了。他有一个绝招,就是能转换三种声音,透过遥控器通话,他一会儿是普通人的声音,一会儿又变成了机械人的声音,再过一会儿还可能是电子声音。有了这么一个极其新奇的“保姆”,再淘气的孩子也会乖乖地听话了。

科技的发达,将我们从繁重的体力劳动中解放出来,有更多的时间从事智力劳动,创造更多的财富。但这并不等于我们每个人就可以不从事体力劳动了,适当的体力劳动总是有益于我们身体健康的。青少年朋友们,可千万不要因为有了“爱美奥”这个“仆人”就变得不爱劳动了,你和他共同来分享劳动的快乐吧。

农业机器人

你见过这样的“农民”吗?他只知干活不知疲劳,不管是给果树接枝,还是采收果实,或者耕地,你只要把任务交给他,全都干得又快又好,真不愧为种田能手。你知道他是谁吗?他就是“新型农民”——农业机器人。

相比起工业机器人来,农业机器人的诞生要晚得多。日本也是在十几年前才开始发展农业用机器人。一种专门为作物接枝的机器人近年上市子。他每小时可接枝700根,工作起来根本用不着休息,所以一个机器人干起活来能抵得上4个好劳力,是不是挺能干?