书城科普网络:共建地球村
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第10章

我国研制的工业纹理识别系统会使这类检测自动完成。该系统含有光测力学图像分析软件及金相图像分析软件。在电脑的控制下,石油钢管焊缝及压力的质量可以自动判定。

轴承是许多机器的重要部件,如果轴承表面质量不合格会影响机器的使用寿命,甚至容易导致事故。所以对轴承的质量要求是很严格的。如果采用电脑控制和检测,就不容易出现不合格的产品,更不会让次品流向社会。

有些工厂,诸如造船厂、汽车制造厂等,还采用机器人焊接,包括点焊、弧焊无所不能,而且质量很好。例如、汽车的驾驶室,主要采用点焊的方法,把各个分离扳件焊成一个整体。人工点焊不仅劳动强度大,而且质量也不容易保证。

如果使用点焊机器人不仅能保证质量,也大大减轻了工人的劳动强度。它可以自动编程,可以调整空间定位,就是工厂要更换汽车的类型,也不用更换机器人。

由于机器人焊接的自动检测系统很完美,所以,也就不容易出现“伤痕”,也就不需要再“探伤”了。

“专家系统”探矿

李四光是我国乃至世界着名韵地质专家。他根据我国东部地质构造特点,认为华夏构造体系的三个沉降地带具有广泛的找油远景。结果大庆、胜利、大港等油田相继出现,从而甩掉了我国“贫油”的帽子。

这是科学家根据地质构造科学判断出来的。你可知道,要是把专家的这种理论、经验和推理、判断存储在电脑里,那么电脑就会像专家一样,帮助人们找矿。这在计算机设计中称为“专家系统”。

那么,什么是专家系统呢?

简单地说,就是一类智能系统,即应用人工智能技术,根据一个或几个专家提供的特殊领域的知识、经验,进行推理和判断,模似人类专家做决定的过程,来解决那些需要专家才能解决的复杂问题。也就是说,让计算机充当“专家”,即让计算机在各个领域中起人类专家的作用。

“专家系统”的研究经过了一个过程。

最初,人们只是想用几条以通用推理规则,加上计算机的计算能力,让计算机求解问题,然而行不通。

于是,研究人员又发现,专家在解决问题时,除了动用一些通用的推理规则和一般的逻辑思维之外,更重要的是会灵活运用专家各自领域的知识,从而引发科学家的奇想:教会计算机掌握和运用某种专业知识,来解决某种专门问题。

于是,人工智能研究人员开始着手模仿专家解决问题的思路,而且仅适用于某一专门领域解题程序系统,例如医学领域中的糖尿病。

那么,专家系统怎样探矿呢?

如果这个“专家系统”是石油勘探智能系统,那么“专家系统”就会对被勘探的地区的地质构造、生成油气的可能性进行分析,如果认为有油,还要进一步论证有没有开采价值,如果有开采价值,人们就可以根据“专家系统”的指令,开钻探油。

那么,“专家系统”灵验吗?

1982年,美国一个“专家系统”在美国华盛顿州发现了一处矿藏,“专家系统”认为这里的矿藏价值为几百万元到一亿美元。而勘探工程师却认为,这个地方没有矿藏,结果经过开采,果然有矿,这与“专家系统”分析酌完全吻合。

你看,“专家系统”为美国人立了一大功。

电视机制造

电视机现在已经成为家庭不可缺少娱乐工具。

电视机的发展经过了黑白和彩色两个阶段。

20世纪前期,电视机问世。到20世纪50年代,电视机风靡欧美,数量猛增。

最初,电视机屏幕最大不过12时。因为是人工吹制,不可能再大。后来采用焊接技术,电视机屏幕才逐渐扩大。

彩色电视机问世以来,因为它具有色彩,所以更受人们青睐。

近年来,科学家又研制出了三维电视,也就是立体电视。立体电视影像更加逼真,具有立体感。日本、美国、澳大利亚等国,都制造出了不用戴眼镜观看的三维电视。它将走进21世纪的普通百姓家。

电视机的制作,最初是靠人工,制造起来很麻烦。随着计算机的发展和应用,电视制造业基本上采用电脑控制了。我们经常在电视上可以看到,电子计算机控制的电视集成电路的制造非常迅速,而且准确无误,令人眼花嘹乱。

目前,在集成电路制造业和电视机制造业等领域,大部分人工劳动已被装配机器人、焊接机器人和计算机控制的自动检测设备所取代。计算机装配非常迅速,而且保证质量。一台机器就能在印刷线路板上以每小时72000件的速度组装配件,相当于240名工人一小时的工作量。整个装配线只需要11名工人,就可以操纵整个组装系统了。

这样,不仅节省了大量劳动力,还减少了废品,提高了质量,降低了维修保养费用。因此,也使电视机的价格越来越低。

相信,在计算机控制生产下的电视机,质量会更好,会给人们送来更为清晰的电视信息。

调制解调器

MODEM(调制解调器)是Modulator-De-modulator的缩写,其意是调制器一解调器合称调制解调器。它既调制又解调,是使计算机信息能在电话网上传输而使用的信号变换器。

调制是把所有的数字信号变换为模拟信号。计算机发送的为数字信号,所要求传输线路的频带很宽,但在长距离通信时,通常是采用频带为30-3000HZ的电话线传送。如果直接发送二进制数字信号,经过电话线传送,势必造成信号失真而导致发送的正确信号收不到。因此,应采用变换技术,将数字信号变换成小于4KHZ的模拟信号在电话线上进行传送。

解调是将模拟信号变换成数字信号。通过解调电脑才能接收并及时处理这些信息。

由此可见,为使每台计算机既能发送,又能接收,必须由调制解调器完成此重任。

目前,因特网正在全球逐步普及,我国亦正在掀起因特网的热潮。每个家庭里的计算机只要在机子上插上一块调制解调器(MODEM)卡,接在电话线的接口上,便可通过电话网进入因特网的迷人世界进行“网上冲浪”,这是入网最简单、最经济也是最容易的好方法。

路由器

为了把信息从一个网络发送到另一个网络,信息必须路由(route)到可靠的路径。此路由(route)是由路由器提供的,它是内置或外置的计算机硬件设备。

路由器(Router)又叫选径器,是在网络中用来管理报文传送路径的设备,即在网络层实现互连的设备。它的存在可减轻主机系统对路由管理的负担,能提高路由管理效率。路由器分本地路由器(LocalRouter)与远程路由器(RemoteRouter)两种。前者提供的安全级别比网桥高,而后者是使地理位置分离的局域网进行通信,与媒介毫无牵连,对网络有更大的控制权。路由器比网桥复杂,能支持更为复杂的网络,也具有更大的灵活性。

路由器具有更强的异种网互连能力,连接对象有局域网和广域网。由于其性能近年来大为提高,价格与网桥不相上下,所以在局域网互联中备受青睐。

对于为数不多的LAN,采用网桥连接甚是有效,而对于数目众多的LAN互连,或者把LAN与广域网(WAN)互连时,则路由器便具有更强的互连功能,因此路由器在建立企业网时,是一个很重要的设备。

七十年代初的应用

70年代初微型机刚刚诞生,立即进入农业应用领域,其转移速度之快是令人振奋的。早在1972年,美国就采用计算机研究农业区域规划长期发展问题,建成了美国“国家——区域规划系统”计算机模拟模型,为联邦政府和有关部门、机构进行辅助决策之用。与此同时,计算机技术迅速而又广泛地渗透到农业活动的各个领域,无论是作物品种资源研究、作物育种、栽培、保护,还是土壤肥料、畜禽饲养、农业气象等方面,尤其是农业管理部门都逐步使用计算机,成效卓着。农业活动的信息化趋势日益明显。

据分析归纳,计算机在作物育种方面的应用水平可以区别为三种:一是初级水平,主要是数据处理,建立各种数据库等;二是中级水平,主要是仿真模拟,建立各类仿真模型等;三是高级水平,主要是建立有关人工智能专家系统,辅助决策和指导实践。显然,这三种应用水平的计算机技术已在农业活动的各个领域交叉使用。近五六年,美国的农业专家系统蓬勃发展,美国农业部与全国棉花委员会研制的棉花综合生产管理专家系统、普渡大学建立的土壤侵蚀控制专家系统、维吉尼亚工学院杀虫剂评估专家系统等,都是其中的佼佼者。我国农业专家系统的研究和开发起步较早,80年代以来,初战告捷,取得了令人振奋的成果。1980年浙江大学与中国农科院蚕桑所合作研制了蚕育种专家系统,1983年中科院合肥智能所与安徽省农科院共同开发砂姜黑土小麦施肥专家系统,中国农科院作物所创建了小麦玉米品种选育专家系统,华中理工大学与华中农业大学合作完成了柑园专家系统。这些专家系统均已通过技术鉴定,并在农业领域的应用中发挥重要作用。农业活动的智能化趋势初露端倪,并初见成效。

品种资源研究方面

为了充分有效地利用作物品种资源,人们正在利用计算机,加强种质资源遗传评估,同时,力求准确和迅速地向育种工作者和农业生产部门提供有生活力的种子及其基本属性的档案资料。目前,人们通过种质资源遗传特性的讲究,种质分类研究,种质与生态环境关系的研究,建立种质资源信息系统。联合国粮农组织专门设立了国际植物资源委员会,经过10年的努力,初步形成了国际种质资源网络。美国建立了“国家植物种质资源系统”,保存种质33万份。该系统的组成如下:国家种子贮藏实验室、地区引种站、国家种质资源实验室、植物探险家、作物咨询委员会、种质资源信息网。该系统致力于保存各种作物的遗传特性,从世界各地系统地搜集种质资源,并对其进行保存、鉴定和分类,使之能为人们有效地利用。该系统由美国农业部农业研究服务中心负责协调,参加单位有联邦、州、私人组织和研究单位。该系统关于作物种质遗传特性的数据资料,通过国家种质资源实验室的计算机,传送到农业部的计算机中心,国立种子贮藏库的遗传基因的资源信息则保存在农业部计算机中心。该中心可随时向民间研究人员提供这些档案资料。

由中国农业科学院作物品种资源研究所主持,浙江大学计算机系人工智能研究所等12个协作单位联合攻关,建成了“国家农作物种质资源数据系统”,获1991年农业部科技进步二等奖。该系统贮存了141种作物、27万份种质、1259万个数据,总数据量达到590兆,是我国最大的农作物种质资源数据库,数据量仅次于美国。这些单位合作完成了我国第一部《农作物品种资源信息处理规范》,为制定国家种质资源信息处理标准奠定了基础。该系统适用于不同农作物和不同类型数据结构。通过设置高层管理控制层技术,在国内首次使用统一软件管理141种作物种质信息。整个系统有87个功能模块,307个子功能模块,37000多行源程序,具有数据维护生成、查询、报表打印、分类统计、数据连接变换等功能,并在微型机上首次实现了400个以上大样本快速聚类分析和多元统计分析,开发了作物系谱分析、图形分析、多字段分类等功能,还建成了国家作物种质资源数据库配套的印刷系统。此项成果对发展我国农业科学具有很高的理论意义和实用价值。

当前,发达国家已把种质资源信息的存贮范围由作物的基本情况等扩展到细胞组织和DNA结构。北欧有人曾提出的一个作物育种模式就包括DNA结构。目前,我国也正在把种质资源信息的管理范围逐步提高到分子遗传学水平。

作物育种与栽培

近年来,计算机技术在作物育种领域大显身手,建功立业。国际水稻研究所精选了300个水稻优良品种组成亲本材料圃,并对亲本性状进行详细调查,把结果输入计算机,对主要性状进行归类,建立了亲本数据库。这样,人们就可快速、准确地检索,育种家得以及时、全面地了解亲本的各种性状、特性及有关信息,为选配亲本提供依据。中国农业科学院作物育种栽培研究所等7个育种研究单位于1984年选择一批亲本品种,按统一设计、统一记载标准和格式进行观察记载,为建立亲本数据库提供了丰富的基础数据。

在亲本研究和选配方面,中国农科院作物所于1978-1982年以北部冬小麦区45-59个常用小麦亲本为材料,对27个数量性状进行了系统调查,在M-CZ1/50微型机上进行了遗传距离类平均法聚类分析研究,客观地确定了所研究亲本间的亲疏关系,为亲本选配提供了科学依据。