六、自动化技术

智能惊人的自动化技术

当你在银行里取款时，只要把卡面送入自动取款机，并输进你的户头密码及取款额，它就能很快地送出现款，当你包饺子时，自动包饺子机不用你动手，就能自动制皮、填馅、捏合、装盒包装；等等。

自动化就是用机器设备或系统代替人完成某种生产任务，或者代替人实现某种过程，或代替人进行事务管理工作。自动化技术包括了生产控制自动化和经营管理自动化两个相互联系、相互促进的方面。

在当今社会里，在家庭、办公室，在工厂、公共场所，人的工作、学习和休息，可以说处处离不开自动化设备。自动化技术为人类建立了新的、完美的、先进的生产和生活方式。自动化技术是当代发展迅速、应用广泛、最引人瞩目的高技术之一，是推动新的技术革命和新的产业革命的核心技术。在某种程度上，可以说自动化是现代化的同义词。

我们对自动化技术发展的认识是有个过程的。50年代美国有一个以反对自动化为宗旨的“革命委员会”。声称，如果无节制地发展自动化，到1970年将使美国失去700万个就业机会。但是随着经济和技术的发展，到1970年前后，美国反而增加了几百万个就业机会。在机器人问世以后，许多国家由于担心大量使用它会使工人失业，推迟了机器人的研究。而日本却在同期大量发展了工业机器人，结果使其机器人工业、汽车、机床及其他一些产业得到了极大发展。事实表明，在当前竞争激烈的时代，发展现代自动化技术可以赢得企业竞争的胜利。

自动化技术在机械加工、采矿冶炼、化学工业、电力系统、交通运输、农业生产、环境保护、医药卫生、军事技术、航空航天、科学研究、社会服务等领域得到了广泛的应用。

相信不久的将来，我们就会步入一个更为广泛的自动化社会。

计算机辅助设计与制造（CAD／CAM）技术

计算机辅助设计与制造（CompuerAidedDesign／CompuerAidedManufacturing缩写为CAD／CAM）技术是当代工程技术最杰出的成就之一，它运用计算机从事新产品的开发和研制，不但在计算机上完成了以往工程技术界用图纸、实物模型所进行的设计工作，还用计算机参与了过去靠手工操纵机床来完成的制造工作。

在实际的设计过程中，设计师按照产品的设计要求，参照生产设备、加工方法及制造标准等具体条件进行设计。为了使设计趋于优化，设计师的思想需要不断调整，即在不断进行地画草图、绘制流程图、制作试验模型和测试的过程中，设计师的创造性思想逐渐完善。在这个过程里有着大量的重复性工作，让计算机承担这部分工作，便是CAD／CAM技术的开始。

CAD／CAM技术的关键是用数学工具来表示产品的各种属性，在二维的计算机屏幕上自由地描绘出高度真实感的三维产品形象，并且具备方便灵活的人机交互式处理功能。这样，设计师可以对设计的结果迅速作出判断，及时地修改设计，能在短短的十几分钟之内完成手工作业需花费数周时间才能完成的工作，大大缩短了设计和试制周期。1990年10月，美国波音公司开始新型客机B-777的研制，全部设计在计算机上展开，首次实现了“无纸设计”，仅仅用了三年半的时间，在1994年4月9日，第一架B-777便飞上了蓝天。

在工程技术领域中CAD／CAM技术究竟起着怎样的作用呢？以B-777的研制为例，首先，它运用三维设计建立了飞机整机主要结构件和安装系统的数字模型，在计算机屏幕上进行复杂部件的预装配，并对飞机的性能进行了仿真测试，在不制造全尺寸实物样件的情况下排除了80％以上的设计错误。其次，它通过让设计、工艺、测试等不同专业的人员共享产品的数字模型，使他们能够密切合作：既可以同时从飞机总体设计文件中提取相关数据，分别展开工作；又可以将任何设计更改及时反馈回总体设计中去，始终保持整机设计的协调一致。第三，它可以借助信息网络进行制造方面的全球协作：B-777有13万种零件分散在13个国家的近60家工厂中生产，统一的产品数字模型、可共享的数据库保证着这种全球协作顺利进行。第四，它极大地提高了飞机的装配协调精度。由于运用CAD定义的产品尺寸可以精确到小数点后6位，因此在飞机机身对接时，从机头到机尾的63米长度内，准直误差只有0.6毫米。显而易见，引用CAD／CAM技术可以大大减少设计及制造过程中的各种差错，极大地提高设计和制造的效率，产品不但质量优异，进入市场的周期也短，这样便使企业具有了很强的市场竞争实力。

采用CAD／CAM技术，需要对工厂进行综合技术改造，要大规模配置计算机系统及支持CAD／CAM技术的软件，引入成套的数字控制设备，其前期的投资是相当可观的。如波音公司建造的一个复合材料构件制造中心用了1.8亿美元，新建的综合飞机系统实验室耗资3.7亿美元。因此，目前能够全面使用CAD／CAM技术的只有大型企业。然而，由于CAD／CAM技术所带来的生产效益是如此巨大，不同程度地引入CAD／CAM技术改造生产将是企业发展的必由之路。

计算机集成制造系统（CIMS）

计算机集成制造系统（又称计算机综合生产系统）是当今最先进的生产管理方式，其英文缩写为CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystems）。它是一种利用计算机的软硬件、网络等现代高技术，将企业的经营、管理、计划、产品设计、加工制造、销售及服务等环节与人力、物力、财力等生产要素集成起来的系统。采用CIMS的企业由于产品从接受定单开始，到设计、制造、销售等全过程，都由计算机系统进行统一管理，因而具有这样的特点：既能够发挥自动化的高效率、高质量，又具有充分的灵活性，非常适合于开发和制造技术含量高、结构复杂的产品，从而满足现代生产多品种、中小批量的需要。据调查，采用CIMS可以使产品质量提高200％～500％，生产率提高40％～70％，设备利用率提高200％～500％，生产周期缩短30％～60％，工程设计费用减少15％～30％，人力费用减少5％～20％。因此，CIMS正在成为现代工业革命的核心，成为各个国家竞相发展的一项具有战略意义的高技术。

CIMS主要由计算机辅助设计与制造技术（CAD／CAM）、柔性制造系统（FMS）、管理信息系统（MIS）三部分构成。CAD／CAM技术利用计算机强有力的数字运算能力和逼真的图形处理能力，辅助进行产品的设计与分析，并且通过处理产品制造中的相关数据、控制材料的流动、控制机器的运行、测试检验产品性能等环节，参与产品的制造过程，提高生产的质量和效率。FMS利用计算机程序易更改的灵活特性来控制以数控加工中心、机器人和自动搬运车为支柱的生产自动化系统，克服了传统的流水线生产方式不易更新产品的缺点，适于多品种小批量生产。MIS则以“无缺陷、零库存、无待工、低成本”为管理的理想目标，借助计算机及时设计和研制市场适销对路的产品，并对产品的设计、制造（包括材料采购、零件生产、部件组装、整体装配等环节）及销售作出统一规划，进行生产全程的质量管理。将这三者有机地结合在一起便构成了CIMS。

那么，CIMS是怎样工作的呢？在一个全面采用CIMS的汽车工厂里，如果你想一种功能特殊、颜色独特的汽车，只需将制作草图输入进行辅助设计的计算机，计算机系统就会自动生成工艺流程和数控程序，并把这些信息通过网络传输到各个生产车间；车间的计算机则会根据所接到的信息指挥自动搬运车从仓库运来用于制造零件的毛坯，安装在柔性生产线上，让一台台不同类型和功能的数控设备在机器人的协助下，依照程序进行加工；很快，大约只需原来生产订制车时间的1／5～1／10，你的汽车便会驶下生产线。

传感器与自动化技术

传感器在自动化技术中起着举足轻重的作用，它是自动化控制系统的“感觉器官”。

我们知道，自动化设备由三大部分组成，即传感器、自动化仪器仪表和执行机构。如果将整个自动化设备比做人，那么，自动化仪器仪表就是它的大脑，是处理信息、发号施令的指挥中心；执行机构就是它的四肢，能在自动化仪器仪表的指挥下完成特定的动作；传感器是连接自动化系统与控制对象的纽带，是一种信号变换装置，能把被控对象的一些参量如机械力、压力、温度、位移、速度等未知量变成人类器官可以感知的电信号或光信号，这些信号经自动化仪器仪表处理后由执行机构执行特定的动作。因此，从某种意义上来讲，其技术水平直接影响着自动化技术的发展水平。

由于历史的原因，人们相当充分地研究了电所产生的各种效应，并研制了比较完备的测量仪器，但对于许多常见的非电学量如位移、速度、加速度、力、时间、温度等的测量却研究得不够充分。但在自动化技术中，我们不仅要利用被控对象的电学量信号来实施控制，而且要利用许多非电学量信号来实施控制。这样，作为非电学量信号转换装置的传感器便发挥着非常重要的作用，它将非电学量信号转换成电学量信号，从而使自动化系统的控制成为可能。由于受控对象难以仅用电学量信号得到完整的描述，因此可以想像，如果没有这种装置，受控对象的许多非电学量信号便不能成为自动化系统可识别的信号，系统因为信息短缺而不能进行有效的控制，最终导致自动化不可能实现。1991年3月美国总统办公厅指定的“国家关键技术委员会”向布什总统提交的报告中，列举了22项对美国的发展至关重要的技术，其中第14项即为传感技术；美国国防部制定的“国防关键技术计划”中，传感技术位居其中21项关键技术之首。

传感器的种类很多，目前已达2万余种。一般分为两大类：第一类为通用型传感器，如弹性传感器、电动传感器、充电传感器、热电传感器等，我们日常生活中常听说的温度传感器、湿度传感器即属此类；另一类为具有特殊用途的传感器，如磁传感器、激光传感器、光导纤维传感器、红外辐射传感器、离子传感器、生物传感器等，这类传感器常用在自动化程度较高的系统中。随着计算机技术、微电子技术、生物工程技术的发展，传感器已开始向数字化、集成化、智能化、多维化、仿生化方向发展，并日益在自动化技术中发挥着越来越重要的作用。

铁路运输智能自动化

智能自动化技术是近些年来迅速发展起来的，已在铁路运输领域日益广泛应用并发挥着重要作用。

铁路运输自动化技术是在以保障行车安全为根本目的的铁路信号技术的基础上逐渐发展起来的集电气技术、电子技术、计算机、现代通信及控制与系统技术为一体的综合技术。其目的是在保障行车安全的同时，提高运输效率，改善运输管理，改进服务和高效充分地利用与铁路运输有关的所有移动的、固定的、空间的、时间的及人力的资源。铁路运输自动化技术已成为现代铁路技术的核心内容。在过去的100多年里，铁路运输自动化技术经历了机械、机电、继电、分立电子元件为主构成系统的阶段，并在过去的20多年进入了以电子计算机、现代通信和控制技术为基础构成系统的新阶段。

目前，各国都在兴起和大力加强铁路运输智能自动化技术和理论的研究。

日本的日立公司早在1987年就在仙台地铁实现了模糊控制的列车自动运行控制系统。三菱公司在基于知识工程的智能化行车指挥系统的研究开发方面已于1983年和1985年分别实现了基于专家系统和规划技术的自动控制，1987年又将模糊逻辑引入该系统，1991年实现了基于知识工程的列车计划与指挥系统。日立公司于1988年实现了基于模糊推理的智能计划与行车指挥系统。日本铁路综合技术研究所于1991年实现了基于知识工程的行车指挥与仿真系统。最近，日本又提出了实现智能列车和智能铁路的宏伟计划。欧洲及其他发达国家也取得了不少重大进展。在意大利，基于知识的铁路规划和恢复系统，智能化车站站长助理和车站控制专家系统，已于1989年，1992年和1993年分别投入使用，而将这些系统组成为智能化的车站综合控制系统的工作正在加紧进行。德国西门子公司于1992年成立智能技术研究部。目前，其列车运行模糊控制系统和智能化的行车指挥决策支持系统的研究与开发已接近实用化阶段。另外，美国最大的铁路信号专业公司USS，联合卡内基、梅隆等三所大学正在加紧开发基于模糊逻辑的列车智能控制系统和基于实时专家系统的行车指挥决策支持系统。南非的智能化柔性列车控制系统已投入实验运行近两年，而最近其基于模糊逻辑的智能化列车控制系统已完成首次实验运行。可以预计，铁路运输智能自动化技术在不远的将来在世界各国将取得重大进展。我国铁道科学院等单位早在1987年即开始了铁路运输智能自动化方面的研究，在国家自然科学基金会及铁路有关部门的支持下，开展了大量的理论研究工作。其中，在运用模糊控制和神经网络来构造智能列车运行控制系统方面取得了不少具有突破性的理论研究成果。目前，这方面的研究已建立了较为完整的基于模糊决策的分布智能指挥系统的理论，并正结合国家重大项目进行实用化的研究。

为什么铁路运输智能自动化受到高度重视呢？因为要实现具有尽可能高的控制与决策响应速度和精度，同时又在一定程度上具备人类智能的新一代铁路运输自动化系统，就必须使人的经验、知识、控制策略以及人特有的智能行为在控制和指挥中得到体现。而人的经验、知识和控制策略中含有大量不精确的概念，人的思维推理过程也具有不精确的特点，列车运行过程和列车群的动态行为中也存在只有人的智能才能处理的复杂性和不精确性。所有这些，用传统的理论与技术都无法进行有效的描述和处理，而新兴的智能信息技术为解决这些阻碍铁路自动化技术取得革命性进展的困难提供了强大的手段。

随着列车速度日益提高，运行环境日益复杂，人（尽管具有高度的智能）作为控制器已不能适应高速列车运行对控制的响应速度和信息处理速度的要求。作为行车指挥决策的核心，人已无法适应高速列车群和动态行为的急剧变化和高度的复杂性。另外，人的疲劳使其控制与决策的品质急剧下降，而在高速高密度条件下，司机和行车指挥人员将极易疲劳。

铁路运输智能自动化涉及模糊控制与决策、基于知识的控制与决策、复杂动态系统智能建模、智能自动化系统的体系结构、智能控制中的知识表示及处理、人类行为描述和建模、人机相互作用、多智能运动体集体行为描述与协调、柔性分布控制系统等诸多与智能科学和技术相关的理论、方法及基础理论问题。因而，铁路运输智能自动化理论与实现技术的研究，将带动和促进一大批铁路自动化及智能信息技术理论及技术问题的研究和解决，并为已有的智能信息技术提供实际的工程应用背景，其意义是巨大的。

办公自动化

进入20世纪90年代以来，以计算机技术与通信技术为支柱的办公自动化技术正以前所未有的速度迅猛发展着，并日益渗透到我们的为用户创造一个良好的自动化的办公环境，以提高工作人员的办公效率和信息处理能力日常办公环境中。办公自动化技术正成为计算机应用领域中显赫的一族。

现代办公自动化正朝着计算机网络化和智能化方向发展。电子计算机是办公自动化的核心设备，是办公自动化设备中最主要的门类。办公自动化环境中计算机设备包括各式个人计算机、各类计算机终端设备、工作站以及文字处理机等。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，促使微处理器和微型机更新换代的速度不断加快。

从传统的办公室处理工具发展到电子化的办公室，局域网的发展和使用在办公自动化中起着关键作用。目前，使用网络最普遍的是办公自动化系统。办公环境用的局域网带给用户的直接利益是资源共享，使每一台单机在网络中发挥出更多的工作能力。网络能打破地理位置上的限制，连接大量的用户，支持范围广泛的设备。办公人员所需要的各种信息，可通过网络获得。通过电脑联网可将单项办公业务系统连成完整的办公系统，借助网络互联技术将多个局域网连接成更大范围的办公自动化系统。

在现代化的办公系统中，声音仍是最重要的通信手段。新近发展起来的声音邮件系统可将电话发出的声音信息数字化，用语言压缩技术存储、发送，形成模拟形式供接收人在电话中听取。声音邮件系统是基于邮箱机制的非实时通信，可保证邮件信息不丢失，适用于信息量大、人员流动性强的办公场合，为简单有效地交流信息开辟了一条新的渠道。

传真机是办公室不可缺少的工具，然而我们并不满足传统传真机能够发送和接收的功能。目前，出现了集传真技术、通信技术和计算机技术于一身的传真卡。只要将传真卡插入PC机的扩展槽中，并与电话网络相连，就构成了一个以PC机为基础的多功能图像传真系统。它集文件存储、自动发送、自动答应接收、图像处理和后台接收等功能于一体，且价格不足目前传真机价格的一半，可望成为传真机的新一代替换产品。

在办公自动化环境中，汉字信息的处理技术是办公自动化系统能否实用的关键一环。经过近十年的努力，我国的汉字处理技术已日趋成熟，汉字键盘输入方案达几百种，出现了“万马奔腾”的局面。在汉字手写联机识别方面已有多种产品问世。汉字与其他文种的机器自动翻译技术也有实用化的产品推出。各种文字处理软件的功能愈加丰富，图文合一，即打即得，使得一般的办公人员也可以设计出复杂的版面内容。在汉字处理系统的硬设备方面，从点阵式打印方式到喷墨、激光等打印方式，输出质量都大为提高。在优秀的文字处理软件的支持下，可以打印出多种字体和字号，汉字字模更加精益求精。高级点阵汉字经平滑放大后，实现了量化误差不增大，特大汉字无锯齿畸变，打印质量已接近传统的印刷品。如果辅以轻印刷系统，则基本能够满足普通办公自动化的要求。90年代的汉字信息技术已向更高层次发展，如将汉字识别技术与汉字语法和语义技术相结合，开发语句输入和处理的汉字输入方法，将人工智能技术和语言学知识运用到语音识别技术中，进一步提高语音识别的正确率等。另一个研究重点是多文种信息处理技术，使中文信息处理与其他文种处理融合成一个整体。

在办公自动化环境中，长期以来，实现信息表示和人机关系的自然化，达到系统性能与办公行为的和谐性，是计算机界努力追求的目标。而多媒体技术顺应了这种需求，它将成为人机界面技术发展的下一个热点。多媒体技术是一项综合性技术，它是在原有计算机运算能力的基础上，扩充了数字信号处理器、大容量磁盘和其他外部设备作为系统基本配置，以多种形式表达和处理信息。文本、语音、图像的数字化，使大量信息变为计算机可处理的信息。多媒体技术使微机由单纯的文字与数据处理进化为能处理音乐、文字、照片、图形、动画、电视等，多种传播媒介的综合信息处理系统。多媒体环境下的人机交互技术可充分调动人的各种感官，使人和计算机之间以问答和对话方式进行直观和自然的交流，而多媒体视像会议系统可以使在地理位置上相距遥远的人们“坐在一起”交流经验。多媒体技术的产生是计算机应用技术的一次重大变革，必将对办公自动化环境产生重大和深远的影响。一种新技术的诞生往往会伴生一种新的文化，多媒体支持下的办公环境将变得更加生动、活泼、自然、有趣，甚至会对办公人员的思维方式、工作方式和办公组织结构产生影响。

工厂自动化

工厂自动化是一个很广泛的概念，也是一个相对的概念。一个实现自动化的工厂，应做到以下几点：

1.有一个内部联网的现代化的信息管理系统，即通过网络实现全厂生产、信息采集与处理、财务、人事、技术与设备等的计算机自动化管理；

工厂的自动化大大提高了工作效率（机械手正在焊接机械零件）。2.生产设备实现自动化，即单个设备由计算机控制，生产过程中实现自动传输等；

3.建成一个“柔性生产系统”，即具备一种新型的多品种、少批量生产的加工设备。这种系统比较容易适应设计的改变和加工物形状、数量的变化。这种系统可大可小，大的由若干个工业机器人、数控机床及控制装置、监控电脑及无人运输车组成，可以构成整条生产线；小的则可以独立完成各种类型的加工任务；

4.产品设计与生产工艺设计实现自动化，并采用了计算机辅助设计的方法，这样既节省了设计时间和费用，又大大提高了生产效率；

5.建立了自动化仓库，这是实现工厂自动化的一个必备条件。对一个工厂的原材料、半成品和成品实现自动化管理，不仅能提高场地的利用效率，减少管理费用，还能使物品的存取变得井然有序，一旦某种物品告缺，采购部门将立即获得信息，及时进货。

自动化工厂中的“无人化自动工厂”，是一个自动化程度很高的自动化工厂，它不仅具备以上各项条件，还建有自动化仓库，原材料、半成品及成品自动传送线和现代化的信息管理系统，使生产线上的人员减少到最低限度。除少数维修人员外，生产线上的整个生产过程无人参与，可以一天24小时连续不停地生产，产品的质量稳定可靠，生产效率极高。

C3I综合自动化系统

C3I是指挥（Command）、控制（Control）、通信（Communication）、情报（Intelligence）等词的英文缩写，C3I综合自动化系统即军队自动化指挥系统。C3I系统产生于20世纪70年代，是一个以计算机为核心的，集收集情报、传递信息、指挥决策与战术控制为一体的高效作战指挥系统。我们知道，现代高技术战争是陆、海、空立体战争，战场上各军兵种及武器系统之间需要密切联系、协同作战；战场上风云变幻，时间就是生命、信息就是胜利，需要及时准确地知己知彼，迅速决策；如何能够真正具有运筹于千里之外、决策于瞬息之间、调动千军万马于股掌之中的超常能力呢？必须仰仗C3I系统。在现代战争中，C3I系统是军队的神经中枢，与电子战装备、精密制导武器一起构成了克敌制胜的三大法宝。

C3I系统主要由侦察探测系统、通信系统、指挥决策系统和战术控制系统等四部分组成。侦察探测系统借助卫星等高技术手段，探测和跟踪监视敌方飞机、导弹及军队，为国家军事指挥机构提供所需的准确情报；通信系统凭借数字化技术，实现了战场上信息捕捉、传递和处理的一体化，建立了上至国家最高指挥机构下至最基层作战组织的通信网络，使战场上的联络、调动、指挥简单易行、快捷准确；指挥决策系统是一种自动处理信息系统，能够快速将收集到的情报分类、比较、判定，并制定出作战方案，为指挥机构提供高效率的参谋服务；战术控制系统以前三个系统为依托，能在极短的时间之内使有关的战略力量进入战备状态，并将部队部署到指定区域，使决策指挥与作战几乎同步。对于一个国家来说，应用C3I系统，便会使各军兵种和武器系统之间的作战协同更加完善、周密，使部队的行动节奏和反应能力大幅度提高，使武器装备的打击能力更为强大，从而在整体上有效地提高国家军事力量水平。以美国的全球战略C3I系统为例，一旦有国家发射洲际导弹，它的预警卫星系统能在60～90秒钟之内探测到，并在3～5分钟之内判定是否对自己构成威胁；如果判定危险存在，其指挥决策系统将迅速制定作战方案并进行作战模拟，并可在1分钟之内使所有武装力量进入战备状态。

经过20多年的研究和发展，C3I系统已被广泛运用，并且显示出极大的威力。如在海湾战争中，多国部队运用C3I系统屡建奇功。展望未来，新型C3I系统将向着进一步提高生存能力的方向发展，通过中心隐蔽、提高机动性、自动或半自动重新组织等手段，使之具有较强的抗破坏、抗干扰性。

模糊控制技术

模糊控制技术是以模糊数学为理论基础的应用技术。

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？

如果让你到菜园子里摘西红柿，你也许会很高兴，看着满园红色的饱满果实，真让人精神振奋。可用不了多久，你就会说：“真是太累人了，我都腰酸背痛了，不干了。”可是劳动模范——机器人看起来却不急不躁，干得津津有味似的。只见他接近果株后，手臂就自动找到红色西红柿，并用手掌抓住西红柿旋转后摘下。在他身后的果筐里已放了满满的西红柿。他除了可以摘西红柿外，还可以被派采收黄瓜、葡萄、橘子、莴苣、白菜、西瓜等蔬果。这种机器人的身上装有传感器。利用传感器，他可以准确地找到果实在哪里，并判断出是否成熟，区分了果实和枝叶后才将果实稳稳地摘下来放进果筐里。在采摘高空果实时，他的手臂可以随意伸缩，真是运用自如。

另外，现在还有一种无人耕耘机，是利用电视摄像机来判别已耕和未耕的土地。如果未耕，他就会主动下地去耕耘。因为他仅从地的外表色状来判断是否已耕过，所以，如果刚下过雨，地又湿，色又深，机器人判断起来就不那么准确了。

当然，机器人还可以帮助我们干许多农活，譬如除草、喷洒农药等。总之，落后于工业机器人几十年的农业机器人已经走进了田间，成为农民的好帮手。

人面机器人

机器人给人的感觉总是面无表情，因为他毕竟是钢铁制成的。尽管他模仿人的某些思维，但表面上却不动声色。机器人也能像人一样微笑吗？回答是肯定的。日本科学家在1996年研制成了会表达感情的机器人。

这是一个“女”机器人。她可以借助于主计算机的提示表达各种情感——快乐、愤怒、悲伤、忧虑、惊奇和憎恶。你也许会说，让一块钢铁来微笑或发怒，真是不可思议。其实，这个特殊的机器人皮肤并不是冷冰冰的钢铁，而是硅。她和人一样有面部肌肉，24块面部肌肉是由铝制成的液压活塞。假如没有了这些面肌，她是很难有什么表情的。

她的眼睛能看人视物。这是由于她眼球后面的微型摄像机给了她视力。

面对着这样一张美丽的面孔，并且会哭会笑，你有什么感想呢？是不是感到她也成了有生命的人呢？

她的发明者原文雄教授说：“我想人面机器人至少是对过去的人机通信方式的一个小小的改进，有朝一日，‘她’也能够讲话。”有了功能更强的计算机，人面机器人就可以和你自由聊天，你喜她也喜，你忧她也忧，真是善解人意的好朋友。

她究竟有什么用处呢？她对医生和专业演员或许用处不小。当你在表达情感，如大笑或微笑有困难时，也许人面机器人能给你示范怎样表达自己的情感。一个东京的美容师更是对她寄予了厚望，想让她成为培养年轻妇女“完美笑容”的最佳教练。

人面机器人说明我们在研制具有人类特征的机器人道路上又前进了一大步。尽管我们一直把这种能思维的机器叫做机器人，但实际上它根本不像人，只是奇形怪状的机器。今后，机器人会变得越来越像人，不仅思维像，而且外形也像，直到有一天，你会分不出哪是真人，哪是机器人，因为他也和人一样衣冠楚楚，举止优雅。

空中机器人

1995年，一些激动的美国人不断给加州爱德华兹空军基地打电话，报告他们在天空中看到了类似飞碟的东西。其实他们隐隐约约看到的东西，根本就不是飞碟，而是一种最新型的空中机器人——无人侦察机，名叫“暗星”。“暗星”是洛克希德马丁公司和波音公司联合研制的。它还有一个合作伙伴“蒂尔Ⅱ+无人机”。它俩互相帮助，协同作战，可使指挥官的视力一下子延伸到数千英里之外。专家们指出，这种装有灵敏传感器的远程无人驾驶侦察机，正在改变全球的军事战略。

无人侦察机何以有这么大的本领，获得如此盛誉？拿破仑的劲敌威灵顿公爵说过：“战争的难题……是猜测山那边的情况。”今天，军事战略家们更是一致认为，信息比火力更重要，而无人侦察机则可称得上为“空中神眼”、“信息使者”。它可以在敌方领土上空执行远程侦察任务，并随时将图像信息传递到己方指挥官那里。这样，我们无需再派遣飞行员冒着生命危险去敌方范围侦察了。

“暗星”不愧为新一代无人驾驶飞行器的代表。它从外形上看起来像一个长了机翼的飞碟。正是这种外形避免反射雷达信号，从而使敌方雷达看不到它。它还穿着能够吸收雷达波的外衣。这样它就成为名副其实的暗星，可称得上“隐身”了。最主要的是，“暗星”可连续飞行4000公里以上，可以从世界上几乎任何地方借助卫星传送电子静止图像。“暗星”每次出去执行任务都要携带一台必不可少的导航计算机，航线已被预先编好存在里面。“暗星”还要利用全球定位系统卫星发出的信息对自己作精确定位，这样就能将图像的准确位置告诉指挥官，并且不会迷路，总能顺利返回。

美国还有一种被称为“食肉动物”的无人驾驶飞机。它能在相对较低的4.5公里高度飞行，通过雷达收集地面图像。它可以不分昼夜，不分天气地连续作战24小时，因为所带雷达能够穿透雨、雾和云层湿气。

现代战争已不是战士体力的较量，而是军事战略家们智慧与高科技的较量，像“暗星”、“食肉动物”这类空中机器人将发挥重要的作用。有朝一日，说不定真会出现机器人大战呢？

遥控机器人

你玩过带遥控的电子玩具吗？遥控是指人们利用必要的通信和控制设备，通过通信线路，对远处的对象进行控制。

早在20世纪40年代，美国等国家在核技术领域开始应用“遥控”的操纵机械手，这种遥控装置比起现代的遥控装置来说要简单得多。现代遥控技术的发展受益于通信技术和计算机技术的发展，微波、光纤、卫星和因特网等通信技术使遥控技术克服了距离上的限制而变得更加成熟，也为机器人不断拓展应用领域提供了意大利的SMT—I型遥控机器人先进的控制方法。

大家知道，在自然界、工程领域，甚至在生活中，有许多事情人类尚难直接去完成，需要凭借机器人的特点和长处，靠机器人助一臂之力。由于研制开发完全独立自主且能完成复杂工作的智能机器人在技术上比较困难，研究经费也非常昂贵，采用遥控技术与智能控制技术相结合是非常实用和有效的。70年代后期，各种遥控机器人纷纷亮相，并开始被专家和用户接受，于是也就有了“遥控机器人”这一专用名词。

一个复杂的遥控机器人通常至少由五大部分组成：操作器和传感器、联接遥控回路的远地计算机、通信网络、联接本地回路的本地计算机、控制终端。操作人员可以在远离操作现场的工作室里，通过控制终端接收机器人反馈的信息，并进行监控，还可以通过本地计算机发出指令，通过通信网络传送给远地计算机，再由远地计算机控制机器人执行各种任务。人们再也不用担心无法控制远在天边的机器人。

现在在核工业领域，已比较多地运用遥控机器人处理燃料了。机器人的视觉系统、机械手、移动系统都在工作人员的遥控之下，因此它们在工场中能“行走自如”，能像人一样准确达到工作位置，进行检测和修理；在军事领域，已经采用先进的“临场遥感控技术”，通过对机器人发回的信息作某种加工处理，使执行操作的官兵有身临其境之感，更易准确地作出判断和操纵。我国也已研制出遥控的爬壁检测和修理机器人、水下作业机器人等，其中水下作业机器人的设计、制造水平在国际上是比较先进的。

智能机器人

智能机器人又称第三代机器人，它充分应用了当代发展最快的计算机技术、传感器技术和人工智能技术及其他的高新技术成果，进一步扩展了机器人的功能。因此可以说，智能机器人是一种更接近人类的智能化机械，也是集机械学、计算机科学、控制工程、人工智能、微电子技术、光学、传感技术、材料科学和仿生学于一体的高科技产品。

智能机器人的特点就是能自主判断和决策，它能够排除人为的不可控制的因素，做人事先没有在程序中设定的工作。一般来说智能机器人至少具备以下四种功能：运动功能、感知功能、思维功能和人-机交互功能。这些功能都是人类最基本的功能，这些功能的作用，构成了人类“智能”特点。例如：灵活的运动机构就像人具有手、脚一样，能使机器人自如地运动；而感知的功能是靠装在机器人有关部位的各类传感器来实现的，它们像人的眼、耳和其他感官一样能接收来自外界的信息；人-机的交互系统就相当于人的嘴一样，凭借它与人交换信息。人类最重要的“智能”特征就是具有思维、综合、归纳和判断能力，这些能力都是由人的大脑赋予的，智能机器人则依靠高性能的计算机提供这些功能。如果我们解剖一个智能机器人，可以看到它有一个装着许多计算机软件和硬件的“大脑”，它们要处理来自机器人内部和外部的大量信息，要对这些信息及时作出识别，修正控制方案和实施管理，并要指挥机器人正确行动。这就要求计算机具有很强的处理能力。

智能机器人的研制是从20世纪60年代末、70年代初在美国开始的，当还处于实验室阶段的成果得到报道以后，引起了全世界的极大关注。日本很快研制出具有“眼-手协调功能”的装配机器人，它能够看清图纸和区分零件，它的手臂带有触觉传感器，能灵巧地进行印刷板的检查、元器件的安装等工作，其工作的效率和质量远远超过了工人。以后美国花了很长时间研制一种无人驾驶汽车，它依靠本身感觉来识别环境、决策和行动，能在任何野外复杂的地况下自动行走。这种技术被认为是具有较高“智能化”的智能机器人技术。