人工智能与智能制造概论

目录 第1章 绪论 1 1.1 人工智能概述 1 1.1.1 人工智能的概念 1 1.1.2 人工智能的研究学派 2 1.1.3 符号智能与计算智能 3 1.1.4 人工智能理论体系 5 1.2 智能制造概述 6 1.2.1 智能制造的概念 6 1.2.2 新工业革命下的智能制造 6 1.3 人工智能与智能制造的演化发展 10 1.3.1 人工智能的演化发展 10 1.3.2 智能制造的演化发展 13 1.4 人工智能在制造业的应用概况 15 1.5 面向人工智能/智能制造需求的人才培养 18 1.6 本书内容安排 20 第2章 共性基础技术 22 2.1 理论基础与DIKW模型及应用 22 2.1.1 符号主义与连接主义 22 2.1.2 知识驱动的符号智能方法 23 2.1.3 数据驱动的机器学习方法 23 2.1.4 DIKW模型层次体系 26 2.1.5 DIKW模型在智慧制造的应用 28 2.2 知识表示方法 29 2.2.1 逻辑表示法 30 2.2.2 产生式表示法 31 2.2.3 框架表示法 32 2.2.4 语义网络形表示法 34 2.2.5 本体表示法 34 2.2.6 语义网表示法 36 2.2.7 知识图谱表示法 37 2.2.8 知识表示方法的演化历程 37 2.3 逻辑推理 39 2.3.1 推理的基本概念 39 2.3.2 自然演绎推理 40 2.3.3 归结演绎推理 41 2.3.4 基于规则的演绎系统 41 2.3.5 产生式系统 42 2.3.6 不确定性推理 44 2.4 搜索技术 50 2.4.1 问题求解过程的形式表示 50 2.4.2 状态空间搜索 51 2.5 人工神经网络 54 2.5.1 人工神经元的模型 54 2.5.2 神经网络模型的结构 55 2.6 新一代信息技术 56 2.6.1 未来互联网 56 2.6.2 务联网与云计算 57 2.6.3 物联网与边缘计算 61 2.6.4 信息物理系统 63 2.6.5 大数据 64 第3章 知识驱动的符号智能 67 3.1 知识工程发展 67 3.2 专家系统 68 3.2.1 专家系统的组成 68 3.2.2 专家系统实例 70 3.3 智能控制 72 3.3.1 专家控制的结构 73 3.3.2 模糊智能控制实例 74 3.4 寻路问题 77 3.4.1 A*算法 77 3.4.2 基于改进遗传算法的移动机器人路径规划 79 3.5 知识图谱的构建与应用 84 3.5.1 知识图谱的构建 85 3.5.2 知识图谱的应用简况 88 第4章 数据驱动的机器学习 92 4.1 机器学习概述 92 4.1.1 机器学习的分类 92 4.1.2 人工智能与机器学习和深度学习的关系 94 4.1.3 机器学习的方法 94 4.2 深度学习模型 97 4.2.1 堆栈式自动编码器 97 4.2.2 深度置信网络 98 4.2.3 深度递归神经网络 99 4.2.4 深度强化学习 101 4.2.5 卷积神经网络 102 4.3 深度学习的主要开发框架 104 4.4 深度学习的应用 108 4.4.1 图像分类与模式识别 108 4.4.2 计算机视觉与机器视觉 110 4.4.3 智能交通 113 第5章 智能制造理论与技术体系 119 5.1 现代集成制造发展 119 5.2 新一代智能制造的发展演化 122 5.3 新一代智能制造系统理论 130 5.3.1 智慧制造系统的组成 130 5.3.2 智慧制造系统的人机物交互 131 5.3.3 智慧制造系统的集成运作机理 133 5.3.4 智能制造参考体系架构模型 135 5.4 新一代智能制造系统技术体系 135 第6章 智能制造物理系统 138 6.1 工业机器人 138 6.1.1 工业机器人的分类 139 6.1.2 工业机器人的核心关键技术 142 6.1.3 协作机器人 144 6.2 3D打印装备 145 6.2.1 3D打印的生产特点 145 6.2.2 3D打印技术的分类 147 6.3 智能生产线 148 6.4 智能车间 149 6.4.1 车间的定义 149 6.4.2 智能车间的特征 151 6.5 物联智能工厂 152 6.5.1 制造物联的内涵与架构 153 6.5.2 智能工厂示例 155 第7章 智能制造信息系统 157 7.1 工业软件及其服务平台 157 7.1.1 工业软件的定义与特征 157 7.1.2 工业软件的分类 159 7.1.3 工业互联网平台 161 7.2 工业人工智能 162 7.2.1 工业人工智能的内涵 162 7.2.2 工业大数据处理技术 165 7.3 智能调度 168 7.3.1 **调度问题 168 7.3.2 智能调度的特点和方法 170 7.4 数字孪生车间 171 7.5 数据驱动的智能制造 173 7.5.1 主动制造的概念 174 7.5.2 大数据驱动的主动制造体系结构 177 7.5.3 主动调度案例 179 第8章 面向未来的人工智能与智能制造 181 8.1 面向未来的强人工智能 181 8.2 面向未来的“融合智能+混合制造” 182 8.3 面向未来的工业5.0和社会5.0 185 8.4 以人为中心的人工智能与智能制造 188 8.4.1 以人为中心的人工智能 188 8.4.2 以人为中心的智能制造 189 8.5 元宇宙 196 8.6 工业元宇宙 199 参考文献 202