【深度】陈光祖：浅谈新兴的专家系统正成为汽车产业高质量发展的一个“数字哨兵”
作者｜陈光祖
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△汽车工业资深专家 陈光祖
什么是专家系统
专家系统可以说是汽车智能化领域中一个新兴的分支，正在被广泛、积极、热情的研发、制造和应用中，可能构成汽车界非物质文化一种智慧、高级、进步、生态、文明、财富的一种新型产物，也将成为人工智能领域从理论研讨到实际应用，促使知识重大突破的最为活跃实用领域之一。
专家系统（EC-expert control）是现代化智能系统一个知识工程。专家系统含有大量的某专业领域专家的水平和知识，经计算机处置，构成人类各种专家知识和解决问题的理念和处置某领域现实问题方法。
建造一个专家系统，或叫知识工程的程序一般是先应用被称为知识工程师的专家，或者组织更多某些领域的专家之间特殊形式进行交流合作，对应该收集的问题进行查询、求解和分析，以汇集形成策略和经验。进一步的讲，就是要把专业人士所擅长的想象力和精明有效的高级知识，有限度地进行计算机程序处置，而形成一种专业化计算机语言和工具，为最终用户服务，从理念上说，表现在知识的获取、知识的表达、知识的运用这三大要素上。
当前，专家系统的结构主要是：数据库。这是不断存贮事实、证据、假设和目标等数据，主要包括来自专家经验参数变化范畴及阈值和实验总结出经验方式等。
规则库：含有专家提供规则，典型的描述，就是表达知识使用的方法，也就是用自然的方法处理复杂、快速变化环境过程中，数据运行的函数及应用时系统的监控和诊断等规则。
推理机：用来决定规则应用先后次序的调度程度，关注预测控制方案能否真正适合所考虑的问题领域。
人机接口：一般有两种方式，一是运用时用户接口，这包括一些解释工具，用以帮助用户的询问，二是用以更新知识库的规则修改和编辑，以进一步提升系统的整体应用水平。
当代，现代化的专家系统具备有高性能、启发性、准确性、全面性、实用性、透明性特色，为此如何去建设这样的专家系统是有不少条件和难点的，我们认为要做好下列一些主要工作。
建设具有高度化的专家队伍和人才：专家系统要求所具有的知识可以很窄、针对着某一特定的领域，但必须拥有具有专业化、高水平的专家队伍和人才，才能形成具有应用水平的高效能力。
专家系统的演进过程
当代，在美国、日本、德国、以色列等发达国家都在积极研发推行专家系统，我国也是专家系统研发应用重点的国家。如中科院合肥智能机械研究所大力研讨专家系统应用问题，北京大学已设立社会学及统计学的专家系统专业，研究在于能更好地发展金融业服务。从上世纪90年代开始，我们武钢、本钢、昆钢、宝钢等钢铁企业引进芬兰高炉专家系统，开发“人工智能高炉冶炼”专家系统，从而使专家系统在钢制铁领域实现应用提供条件。
由此可见近七十年来，世界专家系统的演进大致经历着三个年代，目前正在向第四个年代迈进。
成熟期：这约在上世纪八十年代初，专家系统近二十年历程发展，在各个专业领域都取得不少进展，但进展度并不是一致的有高有低，总体处于一个启发性应用年代。在理论上，对某些单一学科的应用，已形成结构比较完整和移植性的较大进展，而且在人机接口，解释机制、知识获取技术，处置不确定性推理，增强专家系统知识表达和处理方法上都取得很有效的经验和成果，从而促使专家系统能渗透到社会相关联平台上，并取得良好的效益。
诸如在物理学、化学、数学学术上进展，医学上的治疗、农业、气象、军事、工程技术、空间技术和某些制造业上都有不少表现和成果。于是，国际科学界公认已处于一个比较成熟的发展期，但在汽车产业上进展还不是太理想。
协同期：进入21世纪，随着世界科技、信息、网络、能源以及计算机硬软件巨大升级，特别是计算机的软件已成为发挥神奇的作用，脑力劳动的结晶，与此推动了计算机数据科技猛烈发展，推动人类社会进入数字化发展年代，这样相应的推动社会智能化越来越明显发展的倾向，于是专家系统也跟随着往前跑，构成人工智能最为活跃学科之一。
这一年代明显特点是专家系统从客观层面的推动，同时转入微观方面，特点是对高新科技的推广应用起到相当有利的助推作用，而在方法上采用计算机的协同设计方法，这在推行并行设计方式同时，而加入现代化计算机的应用新方法、新技术、新模式，达到集成化应用效能，通过专业化产品结构建模，优化产品的设计过程和质量。
这种共享对象，协同活动，动态联盟，为专家系统微型化提供相当好的平台，如在石墨烯、纳米技术，超导技术、激光技术，虚拟现实技术、量子通信、量子光子计算、5G推广、微生物应用、二氧化碳和甲烷人工化应用、高级碳纤维等方面都起到良好助推器作用。
这种新型的内生性专家系统也可叫泛化专家系统，它的推行将对我们现代化高质量发展社会的相关方面起到一定的良好的推动作用。
●这里先谈谈我经历过或听说过一些专家系统相关事例
汽车空调是冬夏开车很重要的事项，当前有的车辆已实现分区域温度安排，但近年国际车界正设计和试验一种个性化分布式人区分离空调供给体制。当你夏天开车开空调时，开车主人是身边上老人的孩子，是个中年人。他父亲已年近八十，身体不算很好，后座是他的太太和小孩儿五六岁。这样车上装有高端的传感器及电子执行系统，它对每个人的皮肤进行测定验证，然后得出应该供应什么温度，气量要多大，以保证每一客座感到适应和舒服。这种分布式装置就叫汽车空调专家系统，这是我在美国密西根大学听说的。
当前有的轿车装上空气弹簧悬架，并配有一套智能电控和空压机系统，当汽车在山路或凹凸路面行驶时，空气悬架系统要把车辆底盘升高，以适应山间道路的驾驶要求。当在高速公路行驶时，空气悬架要按要求，尽可能降低，以提升高速行驶时减少空气阻力和安全性。
为了促使汽车轻量化应用，车身及相关零部件最终将采用全碳纤维化，它比重只有钢重量，而且按拉强度在3500Mpa以上，却是钢的7倍或更多，这样万一在冲撞时可表现出一定耐冲击度和实现回弹射性，对人体保护是有利的，据了解目前主要碳纤维板的连接应用高度粘接剂，不用什么电焊了，但力度不够，还加几个铆钉。这我在美国通用汽车公司看过样车。
还有当代，随着汽车智能化不断提升，在汽车上也实行像手机，电脑一样的OTA（汽车软件在线升级）活动，特别是在汽车座舱上改进创新很有吸引力，对OTA不同版本可能要花钱或免费的，这对于汽车不断实现个性化应用升级表现十分明显，对汽车制造者和售后服务也会增加收益。
车辆自动转向和自动刹车系统。世界上汽车要实现社会化全自动驾驶（L5）可能需要二十来年时间，即大约在2040年左右，我们先把前面两项智能化工作做起来。近来信息说多起驾驶者刹车时踩错了踏板，踩在油门踏板或电动电的加速板上，于是使汽车跌到河里或冲撞人家房屋中的事故。这我曾在德国高速公路上看到一百多辆汽车连续冲撞的局面，在美国也产生过二、三百辆汽车撞到一起的事故，自动转向应用专家系统与神经网络智能控制系统，对驾驶员的错误方向识别进行模式辨识，以最终达到智能化替代的行为，使汽车行驶方向控制到应该达到正确方向行进的目的。
汽车的侧面碰撞。我们研究防患正面冲撞案例比较多，而对汽车斜面冲撞的防患研究不够。世纪初我在美国密西根大学中，看有三四位老师组成一个软件公司，专门研究防患斜面冲撞及治理危害的软件工程，经反复认证，美国通用汽车公司买了他们专利，并共同研究防患减少斜面冲撞危害问题，并且在产品研究中应用上数字化的KBE技术，这是知识系统与工程系统相结合的产物，KBE和计算机上辅助设计CAX是有区别的，如CAD系统多属于二次开发工具编辑出自定义的程序，而KBE则利用知识的程序和工程设计程序间的结合性、开放性和可扩展性。
面向客户的数字化产品研发和制造。当代在汽车产业已全流程应用数字化、程式化、逻辑化、柔性化平台，大大地提升了产品全流程设计制造、应用过程。如CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAE（计算机辅助工程）、还有CAPP（计算机辅助工艺设计）等等。上世纪末进一步研制出了CAT（计算机辅助试验工程），大大提升了产品设计流程的数字化验证过程和节约人力成本。
●汽车产业专家系统的“一片森林”和“一棵树根”应用的想法
所谓“一片森林”的思路就是指包括汽车整体产业的所有的领域，都可根据本领域的自身特色和效能，把研发应用专家系统，特别是泛专家系统的工作搞起来，力争搞更好，更有效果。特别要关注，当代汽车产业正处于大变革，大竞争年代，这样有些新兴汽车相关领域会不断在增添之中，我们要设立综合性和专业性的专家系统智库，来专业处置汽车专家系统产业。
“一片森林”专家系统设立，处置和应用问题。当前，如汽车产业的设计、研发、实验、规划、监督、预测、诊断、修理、数字、控制、分析、维护、标准、故障、网络、排除、急救等领域都要一揽子推行，建设起汽车产业专家系统化应用体制。
关于“一棵树根”的含义是一棵参天大树，树枝茂密，异常高耸，很受点掌，而对于看不见地下的根却是支撑这棵大树的茁壮成长之本，根深则树茂，根腐则树枯。
我们必须十分清醒和明白关键技术是要不到的，买不来的，讨不来的，一定要靠自己的艰苦努力。要像当年在那相当落后岁月，却出现“两弹一星”辉煌成果一样，这是我们长期来，在发展汽车产业上存在求量不重质。重主机轻零部件主要表现在不少地方政府只建汽车厂，有一千七、八十米长汽车装配流水线，供领导和国外朋友参观，对小型、专注、边远的零部件企业不值观看。这样传统思维一直存在，可以说七十年来没有得到根本改善，充分表现为形式主义、官僚主义传统思想模式在汽车业上的表现。
我曾听国外朋友对我说，今后发展个性化大规模生产商业模式，一千多米的单一化装配线取消，只设多条的大模块四、五十米装配线。大型零部件的百米装配线也全部改为U型单一化全程化的生产线，这在我们不少零部件企业也实行U型化生产线。当代汽车产业正处于百年来大变革年代，但逆全球化，阻力不断剧化，我们对一定要把自主的实力搞上去。要敢于克服地方保护主义，官僚主义思维和方式，在构建全国统一大市场发展的新构局指引下，立足内需，积极开展“双需”活动，促进汽车科技创造和产业升级，促使汽车产业进入一个现代化发展新格局，我们汽车强国目标一定会很好地实现。
总之，专家系统要在汽车产业面上要广泛的推广，在点上要深化应用，点面结合一定会获取更多经验与效果。
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