什么是專家系統(tǒng)？

汽車智能化是當代汽車工業(yè)正在興起的“大腦”革命熱潮，它包含著科技現(xiàn)代化和知識革命的標志。

專家系統(tǒng)可以說是汽車智能領域的一個新分支，正在被廣泛、積極、熱情地研究、制造和應用。它可能構成汽車工業(yè)非物質文化中智能、先進、進步、生態(tài)、文明、財富的新產(chǎn)品，也將成為人工智能領域從理論探討到實際應用最活躍、最實用的領域之一，推動知識的重大突破。

專家這是一個現(xiàn)代智能系統(tǒng)的知識工程。專家系統(tǒng)包含了某一專業(yè)領域專家的大量層次和知識。經(jīng)過計算機處理后，構成了人類的各種專家知識、解決問題的思路和處理某一領域實際問題的方法。

建立專家系統(tǒng)的程序，或稱知識工程。一般先用被稱為知識工程師的專家，或者多組織一些領域的專家，以專門的方式進行交流和合作，對應該收集的問題進行查詢、解決和分析，形成策略和經(jīng)驗。更進一步，需要用專業(yè)人員所擅長的想象力和聰明有效的先進知識，在有限的范圍內處置計算機程序，從而形成專門的計算機語言和工具，為最終用戶服務。從概念上看，表現(xiàn)在知識的獲取、表達和應用上。

目前專家系統(tǒng)的結構主要是:數(shù)據(jù)庫:這是對事實、證據(jù)、假設、目標等數(shù)據(jù)的連續(xù)存儲，主要包括專家經(jīng)驗參數(shù)的變化類別和閾值，以及從實驗中總結經(jīng)驗的方式。規(guī)則庫:包含專家提供的規(guī)則，典型描述是表達知識使用的方法，即自然方法處理復雜快速變化環(huán)境過程中數(shù)據(jù)操作的作用，以及應用過程中系統(tǒng)監(jiān)控和診斷的規(guī)則。

推理機:用于確定規(guī)則應用順序的調度程度，關注預測控制方案是否真正適合所考慮的問題領域。人機界面:一般有兩種方式。一是使用用戶界面，包括一些解釋工具，幫助用戶提出問題，二是更新知識庫的規(guī)則并進行編輯，從而進一步提高系統(tǒng)的整體應用水平。

目前，現(xiàn)代專家系統(tǒng)具有高效性、啟發(fā)性、準確性、全面性、實用性和透明性的特點。如何建立這樣一個專家系統(tǒng)有許多條件和困難。因此，我們認為應該做好以下主要工作。

建設高水平的專家人才隊伍:專家系統(tǒng)要求知識面可以狹窄，可以針對某一特定領域，但必須有一支專業(yè)的、高水平的專家人才隊伍，形成具有應用水平的高效能力；良好的符號處理能力:需要快速準確地使用計算機符號，表達相關領域的信息和知識，執(zhí)行強大的處理和推理功能。處理的對象是知識，而不僅僅是數(shù)據(jù)；高求解能力:為了使專家系統(tǒng)能夠正確推理。

要使其更符合解決事物的規(guī)律，就要設置專門的領域，各種問題和難點，這就表明專家系統(tǒng)的推理要有深度，適應性強，能夠在變化和不確定的事物中解決問題。優(yōu)秀的解釋功能:專家系統(tǒng)可以做到“你為什么這樣做？”"這種方法有什么好處？"“它能達到什么目的？這種解釋功能在專家領域有許多獨立的信息模塊，有助于專家系統(tǒng)更好地結合人工智能功能，提高應用水平和效果。中間數(shù)據(jù)庫的進一步構建:也叫“黑板”構建。“黑板”的關鍵內容是如何在動態(tài)中更好地控制專家系統(tǒng)的有效工作過程，也就是所謂的“動態(tài)知識庫”的構建。而專家系統(tǒng)工程軟件的中間件開發(fā)有大量專業(yè)化的智力勞動和密集型人才，需要跟上專家系統(tǒng)的不斷升級，努力克服會導致“軟件危機”的惡性循環(huán)和隱患。

專家系統(tǒng)的進化過程

專家系統(tǒng)是一種新型的軟科學，是一種科學發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和實驗應用，它往往不會像流水一樣順暢自然地繞來繞去。它往往在爭議和發(fā)展停滯的狀態(tài)下，經(jīng)歷個體行為、分散處置、不斷探索、不斷進步。就是這樣艱難的進化，讓今天的世界變得清晰。專家系統(tǒng)已經(jīng)就全球化社會的科技進步和為人們提供福利達成了共識。我們必須努力實現(xiàn)系統(tǒng)進化過程的趨勢，甚至形成面向社會應用突破的先進范式。根據(jù)這一規(guī)律，1965年，美國斯坦福大學費根鮑姆教授團隊發(fā)現(xiàn)了第一個由化學系統(tǒng)分子式推理和質譜數(shù)據(jù)推斷的新型化合物分子結構和變換，被視為世界上第一個發(fā)明的專家系統(tǒng)。

目前，美國、日本、德國、以色列等發(fā)達國家都在積極開發(fā)和實施專家系統(tǒng)，我國也是專家系統(tǒng)研發(fā)和應用的關鍵國家。如中科院合肥智能機械研究所在專家系統(tǒng)的應用方面做了很大的努力，北京大學在社會學和統(tǒng)計學方面開設了專家系統(tǒng)專業(yè)，更好地服務于金融行業(yè)的發(fā)展。20世紀90年代以來，我國WISCO、本鋼、昆鋼、寶鋼等鋼鐵企業(yè)引進了芬蘭高爐專家系統(tǒng)，開發(fā)了“人工智能高爐冶煉”專家系統(tǒng)，為專家系統(tǒng)在鋼鐵領域的應用提供了條件。

可以看出，70年來，世界專家系統(tǒng)的演變大致經(jīng)歷了三十年，現(xiàn)在正在走向第四個十年。

初創(chuàng)期:如上所述，20世紀50年代，E . A . feigenbaum團隊發(fā)現(xiàn)了世界上第一個dendral的化學分子式結構。當時主要運用邏輯學、仿真心理學和一些通用學科來建立專家系統(tǒng)的求解程序，將世界專家系統(tǒng)推向了一個初步發(fā)展時代，這是人類歷史上科技發(fā)明和發(fā)現(xiàn)的一大進步。但專家系統(tǒng)作為一種制度，在當時只是個人的科學發(fā)明，為以后的發(fā)展打下了良好的基礎，這是必須肯定的。但是作為專家系統(tǒng)結構和系統(tǒng)，解決實際問題的能力還是比較弱，這也是早年自然發(fā)展的標志。

成熟期:這大概是80年代初。專家系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展了近二十年，在各個專業(yè)領域都取得了很大的進步。但進度并不一致，總體處于一個啟蒙的應用時代。理論上，一些單一學科的應用已經(jīng)取得了比較完整的、可移植的進展。除此之外，還在人機界面、解釋機制、知識獲取技術、處理不確定推理、增強專家系統(tǒng)的知識表達和處理方法等方面取得了非常有效的經(jīng)驗和成果，從而推動了專家系統(tǒng)向相關社交平臺的滲透，取得了良好的效益。如物理、化學、數(shù)學、醫(yī)療、農業(yè)、氣象、軍事、工程技術、空間技術和某些制造業(yè)學術進步。因此，國際科學界已經(jīng)認識到其處于相對成熟的發(fā)展時期，但在汽車行業(yè)的進展并不理想。

協(xié)作期:21世紀，隨著世界科技、信息、網(wǎng)絡、能源和計算機軟硬件的巨大升級，特別是計算機軟件成為腦力勞動的結晶，推動了計算機數(shù)據(jù)技術和人類社會的猛烈發(fā)展。

它將進入數(shù)字化發(fā)展時代，這將相應地推動社會智能發(fā)展趨勢越來越明顯，因此專家系統(tǒng)將隨之而來，構成人工智能最活躍的學科之一。這個時代的明顯特征是專家系統(tǒng)從客觀層面提升，同時轉移到微觀方面，其特點是對高新技術的推廣應用有良好的助推作用。該方法采用計算機協(xié)同設計方法，推廣并行設計方法，同時加入現(xiàn)代計算機的新應用方法、新技術、新模型，達到集成應用效率。通過專業(yè)化的產(chǎn)品結構建模，優(yōu)化產(chǎn)品設計流程和質量。

這種共享對象、協(xié)同活動和動態(tài)聯(lián)盟，為專家系統(tǒng)的小型化提供了相當好的平臺，比如石墨烯、納米技術、超導技術、激光技術、虛擬現(xiàn)實技術、量子通信、量子光子計算、5G普及、微生物應用、二氧化碳和甲烷的人工應用、高級碳纖維等等。

內生期:這是未來或正在發(fā)展中的生態(tài)專家系統(tǒng)模型，也可稱為第四代專家系統(tǒng)。意味著以微機仿真集成控制為主線，智能控制論具有高度的綜合性和系統(tǒng)性，促進了專家系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡、耗散結構理論、混沌、模糊控制等智能內部系統(tǒng)在理論、方法、系統(tǒng)設計和技術上的協(xié)調發(fā)展。這可能會促進人工智能吸收更多的養(yǎng)分，提高其綜合性和適用性，并通過協(xié)調發(fā)展突出其特點以加強自組織和自學習的功能。很多特殊項目都是類腦行為。還有其他事項，表現(xiàn)出專家系統(tǒng)相對獨立的思維，是將各種智能思維深度融合的一種表現(xiàn)，從而出現(xiàn)了專門的專家系統(tǒng)的功效，達到了迎接自身更高發(fā)展的契機。

這種新的內生專家系統(tǒng)也可以稱為廣義專家系統(tǒng)，它的實施將對我國社會的現(xiàn)代化和高質量發(fā)展起到良好的推動作用。

汽車空調是冬季和夏季駕駛的一個重要問題。目前部分車輛已實現(xiàn)區(qū)域溫度安排。然而，近年來，國際汽車行業(yè)正在設計和測試一種個性化的分布式空調供應系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有分離的人員和區(qū)域。夏天開車開空調，車主是附近老人的孩子，是個中年人。

他父親年近八十，身體不好。他老婆孩子在后座五六歲。這樣，車上安裝了高端的傳感器和電子執(zhí)行系統(tǒng)，對每個人的皮膚進行測量和驗證，然后算出應該供應什么溫度，供應多少氣體，以保證每個乘客都感到舒適和愜意。這個分布式的設備叫汽車空調專家系統(tǒng)，是我在密歇根大學聽說的。

目前，一些汽車配備了空氣彈簧懸架，并配備了一套智能電子控制和空氣壓縮機系統(tǒng)。汽車在山路或顛簸路面上行駛時，空氣懸架系統(tǒng)要抬高汽車底盤，以滿足山路行駛要求。在高速公路上行駛時，應根據(jù)需要盡可能降低空氣懸架，以提高高速行駛時的空氣阻力和安全性。

為推動汽車輕量化應用，汽車車身及相關零部件最終將采用全碳纖維。它的比重只有鋼的重量，抗拉強度在3500Mpa以上，卻是鋼的7倍甚至更多。在發(fā)生碰撞時，能表現(xiàn)出一定的抗沖擊性能，實現(xiàn)回彈回彈，有利于人體保護。據(jù)了解，目前主要的碳纖維板都是用高膠連接，不需要電焊，但是強度不夠，加了幾個鉚釘。我在通用汽車公司看過一輛樣車。

在美國和歐洲，司機主要是自己開車。我在福特公司看到過智能駕駛座，是全牛皮的。座位上有十多個微型電機和空氣壓縮機。司機買車的時候，先測一下人體工程學，電腦會根據(jù)你最適應的狀態(tài)進行調整，讓你以最佳狀態(tài)駕駛。如果你的妻子也被測量過，那么當你改變駕駛時，按下開關會改變你妻子駕駛的人體工程學狀態(tài)。

目前，隨著汽車智能化的不斷提高，類似手機、電腦這樣的OTA活動也在汽車上實現(xiàn)，尤其是在汽車的駕駛艙。改進和創(chuàng)新是有吸引力的，不同版本的OTA可能是收費的，也可能是免費的，這對于汽車個性化應用升級的持續(xù)實現(xiàn)是非常明顯的，對于汽車廠商和售后服務也會增加收入。

車輛自動轉向和自動制動系統(tǒng)。全世界的汽車實現(xiàn)社會化全自動駕駛可能需要二十年，也就是2040年左右。讓我們做前兩個智能任務。最近有信息說，有很多事故都是司機剎車時踩錯了踏板，踩了加速踏板或者電動加速踏板，導致車子掉進河里或者撞到別人家。我見過德國高速公路上100多輛車連續(xù)相撞的情況，美國也發(fā)生過兩三百輛車相撞在一起的情況。我自動轉向應用專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡智能控制系統(tǒng)來識別駕駛員的錯誤方向，從而最終實現(xiàn)智能換人，將汽車的行駛方向控制在正確的方向。

當自動制動系統(tǒng)能夠識別錯誤方向時，即使你踩下加速踏板，專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡自適應控制器，也會使加速踏板立即充當制動踏板，應用車輛反饋動態(tài)制動特性轉換，達到期望的減速度或制動性能系統(tǒng)。這是具有糾錯行為的專家系統(tǒng)的具體糾錯值。

汽車的側面碰撞。我們研究了很多正面碰撞預防的案例，但對汽車斜碰撞預防的研究還不夠。本世紀初，我在美國密歇根大學的時候，看到三四個老師組成了一個軟件公司，專門做防止邊坡碰撞和控制危害的軟件工程。經(jīng)過反復認證，美國通用汽車公司買下了他們的專利，共同研究預防和減少斜坡碰撞危害的問題，并在產(chǎn)品研究中應用了數(shù)字化KBE技術，是知識體系和工程體系相結合的產(chǎn)物。KBE和CAX是有區(qū)別的。比如CAD系統(tǒng)大多屬于二次開發(fā)工具編輯自定義程序，而KBE利用的是知識程序和工程設計程序之間的組合性、開放性和擴展性。

正因如此，無論什么數(shù)字方式。我們應該建立更多專業(yè)化的微型軟件工程企業(yè)，以豐富我國汽車工業(yè)多層次的專業(yè)優(yōu)勢。美國硅谷、底特律等地有很多軟件工程微型企業(yè)，值得學習和推廣。我們要把汽車軟件設計工程作為一個獨立的專業(yè)，抓住一個微機專業(yè)產(chǎn)品，把這些人全部攻到底，拿出別人不知道或者做不出來的軟件工程專業(yè)程序。這樣的微型企業(yè)越多，很多汽車專業(yè)技術的原型創(chuàng)新就有了堅實的基礎。這些微型企業(yè)的藝術性創(chuàng)造了市場和財富。我們不能認為這些軟件工程的微企業(yè)就像很多商業(yè)傳統(tǒng)微企業(yè)一樣，只是在做小生意。現(xiàn)在，微軟件工程企業(yè)在中國汽車行業(yè)。

面向客戶的數(shù)字產(chǎn)品開發(fā)和制造。在當代汽車工業(yè)中，數(shù)字化、程式化、邏輯化、柔性化的平臺在全過程中得到了應用，極大地提升了產(chǎn)品設計、制造、應用的全過程。如CAD、CAM(計算機輔助制造)、CAE(計算機輔助工程)、CAPP(計算機輔助工藝規(guī)劃)等等。上世紀末，CAT(計算機輔助測試工程)得到進一步發(fā)展，極大地改善了產(chǎn)品設計過程的數(shù)字化驗證過程，節(jié)省了人力成本。與20世紀80年代初一樣，通用汽車幾乎每天都要對新設計的汽車進行三四次碰撞測試。后來改成卡特彼勒碰撞應用項目后，一兩周就可以進行物理碰撞測試。

在通用汽車的研究中心，我看到工程師們在電腦上進行車輛試驗場的道路壽命測試。但是為了保證測試不會出錯，幾乎所有的工程師都要看著電腦，不敢離開，于是晚上把數(shù)據(jù)轉移到印度班加羅爾繼續(xù)測試。因為美國現(xiàn)在很晚，印度是白天，所以一直在跑。目前CAT的應用非常復雜，包括很多新能源汽車，需要建立一套新的測試方法。

“一片森林”和“一棵樹根”的思想在汽車專家系統(tǒng)中的應用。

“一片森林”的思想是指包括整個汽車工業(yè)在內的各個領域都可以根據(jù)自己的特點和效率開發(fā)RD和應用專家系統(tǒng)，特別是泛專家系統(tǒng)，并努力使之更好、更有效。需要特別注意的是，當代汽車產(chǎn)業(yè)正處于一個大變革、大競爭的時代，這樣一些新的汽車相關領域會不斷增加。我們應該成立一個全面的、專業(yè)的專家系統(tǒng)智庫，專業(yè)處理汽車專家系統(tǒng)行業(yè)。汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在國際上要“以軟件為中心”是很有必要的，但歸根結底還是要落實到汽車產(chǎn)業(yè)的實體經(jīng)濟中，從而促進汽車產(chǎn)業(yè)更好更快的發(fā)展。這是我們從汽車大國走向汽車強國的必由之路。

“一片林”專家系統(tǒng)的建立、處理和應用。目前，設計、RD、實驗、計劃、監(jiān)督、預測、診斷、修理、數(shù)字、控制、分析、維護、標準、故障、網(wǎng)絡、故障排除、急救等領域。汽車行業(yè)的專家系統(tǒng)應一攬子實施，建立一個系統(tǒng)的汽車行業(yè)專家應用系統(tǒng)。

“一棵樹根”的意思是參天大樹，枝干茂密，異常高，非常受歡迎，而看不見的根是樹茁壯成長的基礎。

深根使樹茂盛，根腐使樹枯萎。如果大樹指的是豪華車，那么根就是組成汽車的成千上萬個部件，尤其是關鍵核心技術部件。如智能自動駕駛，四大核心技術是指環(huán)境感知、精確定位，

路徑規(guī)則和行執(zhí)行。電動車被視為核心技術，指的是“三電”，即電池、電機、電控；對于車聯(lián)網(wǎng)汽車來說，軟件設計和應用是核心技術，軟件已經(jīng)成為汽車不斷進化的DNA。汽車離不開硬件，但需要隱形。

軟件是用來升華的，數(shù)據(jù)是汽車進化的核心力量，更讓人擔憂的是汽車芯片，汽車芯片主要指汽車規(guī)級功能芯片、功率半導體、傳感器。幾乎都是進口的，成為汽車卡脖子的關鍵點。我們一定要非常清醒，明白關鍵技術得不到，買不到，也不會得到，必須靠自己的努力。就像當年落后年代“兩彈一星”的輝煌成就，這就是我們長期發(fā)展的汽車工業(yè)，求數(shù)量不求質量，重主機輕零部件，主要表現(xiàn)在很多地方政府只建汽車廠，有1700米、80米長的汽車裝配線供領導和外國友人參觀，而對于小的、專用的、偏遠的零部件企業(yè)，不值得看。這種傳統(tǒng)思維已經(jīng)有70年了。

目前，我們有170或80家汽車制造商，而且還在增加。然而，美國原來的三大汽車廠，克萊斯勒汽車廠卻因為規(guī)模不足三百萬輛而被多次重組。現(xiàn)在，美國只有兩家半傳統(tǒng)汽車工廠。日本和德國的汽車工業(yè)欣欣向榮，其基本面背景是有實力的零部件企業(yè)的大力支持。

曾聽外國朋友告訴我，未來要發(fā)展個性化的量產(chǎn)商業(yè)模式，1000米以上的簡化流水線將被取消，只設立若干條40-50米的大模塊流水線。大型零部件的百米流水線已經(jīng)全部改為U型單生產(chǎn)線，很多零部件企業(yè)也在實行。

當代汽車工業(yè)正處于百年未有之大變局的時代，但對全球化的阻力越來越劇烈，我們必須發(fā)展自己的力量。要敢于克服地方保護主義和官僚主義的思維和方式，在建設全國統(tǒng)一市場的新格局指導下，立足國內需求，積極開展“雙需求”活動，推動汽車技術創(chuàng)造和產(chǎn)業(yè)升級，推動汽車產(chǎn)業(yè)進入現(xiàn)代化發(fā)展新格局。我們成為汽車強國的目標一定會很好地實現(xiàn)。

總之，專家系統(tǒng)應在汽車工業(yè)中廣泛推廣，其應用應進一步深化。點面結合，一定會獲得更多的體驗和效果。