专家系统在材料领域中的研究现状与展望
材料科学的新进展及未来展望
材料科学的新进展及未来展望材料科学是研究各种材料的基本性质、制备方法、应用等问题的一门学科，是推动现代科技进步的重要驱动力之一。
在近几十年的发展中，材料科学通过不断探索、研究和创新，不断取得了新的知识和技术成果，并为现代社会的发展作出了巨大贡献。
本文旨在介绍材料科学的新进展及未来展望。
一、新材料应用的新进展新材料是指具有高新技术含量和高附加值的、在材料基础研究和技术应用方面取得显著进展的材料。
近年来，新材料的应用范围日益扩大，涵盖了许多领域，例如工业、军事、医学、环保、能源等。
其中，最值得关注的是人工晶体材料的应用。
人工晶体材料是指由人工制备的具有完整结晶体系、周期性结晶结构和等价节点的材料，具有许多特殊的物理、化学和光学性质，因此在催化、光电、传感器等领域有着广泛的应用和发展潜力。
另外，高分子纳米材料、生物医学材料、以及新型钢铁材料等也是近年来新材料应用研究的热点。
二、材料科学技术的新发展材料科学技术是用于解决各种材料制备、表征、性能测试和应用等问题的技术手段，是材料科学研究的重要支撑。
未来，随着科学技术的不断发展，材料科学技术也将不断创新、推进和完善。
例如，纳米技术是近年来发展最为迅速的技术之一，已经被广泛应用于各种材料制备和性质修饰中。
此外，先进的计算机模拟技术、高通量实验技术和先进制造技术也是近年来材料科学技术创新的重要方向。
三、材料科学的未来展望未来，材料科学将面临着更大的挑战和机遇。
随着世界各国高科技产业的快速发展，对材料性能和应用的需求也将变得越来越高。
因此，未来材料科学的研究重点将集中在提高材料性能和多功能性、发展智能化材料和纳米材料、创新大规模制备和制造技术、以及环保等方面。
此外，还需要加强材料科学基础研究和领域交叉合作，促进材料科学的多样化和综合性发展。
四、结语材料科学是推动现代科技进步的重要驱动力之一，近年来取得了一系列的新成果和新突破。
然而，未来材料科学依然需要面临更多的挑战和机遇，并需要借助科技创新不断提高自身的研究水平和应用能力，为人类社会的发展做出更为重要的贡献。
新材料研究的进展与展望
新材料研究的进展与展望随着科学技术的不断发展和进步，新材料成为了当今社会发展进程中至关重要的一环。
新材料的研发不仅能够推动经济的快速发展，还能够在诸多行业中发挥重要的作用。
本文将从新材料的研发历程、应用领域和未来展望三个方面来探讨新材料的研究进展。
一、新材料研发历程新材料研发与应用可以追溯到上个世纪六七十年代。
当时，欧美等发达国家对于新材料研究给予了高度重视，大力推动新材料的研究和应用。
而中国作为一个发展中国家，在新材料领域的研究起步比较晚。
但是在改革开放后的几十年里，中国新材料领域的发展速度一直很快。
从研发水平的角度来看，新材料的研发经历了从单一材料、普通复合材料、功能性材料到多尺度、多功能、多功能复合材料的发展阶段。
新材料的研究领域涵盖了化学、物理、电子、光电、机械、生物等诸多学科。
这些学科的交叉融合为新材料的研究创造了更加广阔的空间。
二、新材料应用领域新材料在现代社会中的应用是十分广泛的，主要应用于工业、建筑、交通、能源、医疗等方面。
工业领域：新材料在工业领域被广泛应用，如玻璃纤维增强塑料、碳纤维、陶瓷板、复合材料等。
建筑领域：新材料在建筑领域同样具有广泛应用。
新型建筑材料的研发将大大推进建筑领域的发展。
例如，高强度混凝土、保温隔热材料、灯具等都是新材料在建筑中的应用；交通领域：新材料在交通领域的应用更是如雨后春笋般不断涌现。
例如，轻量化材料、高强度材料在汽车制造和航空航天领域都发挥着重要作用；能源领域：太阳能电池、燃料电池、锂离子电池等新材料在能源领域的应用，对于解决资源和环保问题也有着重要意义；医疗领域：新材料在医疗领域中可以制造出更加精细的医疗设备和手术器械等。
此外，还可以制造生物材料，如人工心脏瓣膜、人工关节等，为医学发展做出贡献。
三、新材料展望的确，新材料的应用范围非常广泛，而且朝多方面、高性能、多功能、高可靠性的方向发展。
现在，随着先进制造能力和生产技术的不断更新和升级，人们在新材料领域的研究和应用已经进入到了一个全新的时代。
材料科学研究的新进展及应用发展趋势
材料科学研究的新进展及应用发展趋势材料科学是一门涉及到物质的组成、结构、性能以及制备方法的学科，其广泛的应用涉及到种种行业，如航空、汽车、电子、医疗等。
在过去的几十年里，随着技术的前沿不断推进，新的研究方向和应用领域不断涌现，材料科学也在不断进步和发展。
本文将介绍材料科学在新进展和应用领域的发展趋势。
一、自愈合材料自愈合材料属于一种新型材料，其具备自动修复功能，即在发生损伤或破裂时可以自行修复。
不仅如此，自愈合材料还可以有效延长材料的使用寿命。
这种材料对于野外应用和高档设备制造非常重要，如航空航天等行业。
自愈合材料的研发涉及到多种技术手段，如生物学、材料科学等多学科协作。
自愈合材料的原理大致可以理解为材料在受到损伤后，会释放出被封闭在其中的化学物质，这种材料能够通过自身能力在损伤处进行修复，以恢复材料的完整性。
二、高强度金属材料金属材料是材料科学中的一大类，其广泛应用于各种行业中。
高强度金属材料则是近年来开发的一种新型材料，其具备良好的强度和斑点性能。
高强度金属材料中含有多种金属元素，如钨、钛、铝等，通过合理的成分比例可以获得所需的性能。
高强度金属材料的研发，需要通过金属物理学、材料物理学等多学科的协作，不同金属元素之间的相互作用往往影响材料的性能。
三、生物降解材料传统材料一般具备较长的寿命，通常需要在使用结束后进行回收处理，但回收处理往往需要消耗资源和金钱成本。
因此，一些材料科学家开始研究生物降解材料，希望制备出一种在使用后可以自动降解的材料。
生物降解材料不仅在降解效率方面表现出色，而且在使用寿命方面也具备一定的优势。
生物降解材料的研发，需要灵活运用材料化学、生物技术等多学科的协作，研究材料的降解机制和改进方法，以实现生产上的应用。
四、纳米材料纳米材料是材料科学中的一大类，其粒径一般在1纳米至100纳米之间，这些材料具备一些特殊的物理性质，例如较高的表面积、缩小的禁带宽度等。
因此，纳米材料被广泛应用于电子、催化、生物等多个领域中。
材料科学的发展现状与未来趋势
材料科学的发展现状与未来趋势近年来，材料科学作为一门重要的学科，得到了越来越多的关注和投资。
在不断的发展中，材料科学为我们的社会带来了许多愈加前沿的技术和产品，包括高科技精密仪器、高效节能材料以及高科技电子元器件等。
今年，随着新兴产业如5G、人工智能、云计算等的不断发展，材料科学的发展也必将迎来新的机遇和挑战。
材料科学是一个涉及多学科的学科，主要涉及物理学、化学、材料学等领域。
近年来，众多学科的交叉融合使得材料科学领域的研究更加全面、精准，同时也推进了许多新领域的发展。
例如，人工智能领域需要不断优化高效的算法和数据处理技术，这就需要材料学家们不断研究材料的性能，以能够更好地匹配计算需求和处理器发展。
基于此，近年来人工智能领域和材料科学领域的交叉研究日渐活跃，成果众多，也为材料科学注入了新的活力。
在当前的国内材料科学发展趋势中，一些子领域的研究正在逐步成熟。
例如，能源材料的研发方面，目前国内已经起步了储能材料、电池材料、光电材料等研究项目。
同时，在生物医学材料方面，也开始出现了纳米医学材料等新的研究领域。
这些研究的不断降成本和增效，为领先型企业开发出了优秀的材料产品，使得国内材料科学发展前景光明。
此外，近年来，国家对基础科学和材料科学的投入也在不断加大。
在国家“一带一路”计划推进的背景下，材料科学正成为政府重视的领域之一。
相信在未来，随着政府和企业的不断投入，材料科学将会呈现出更加稳健和持续的发展势头。
当然，材料科学的未来也必将会遇到一些问题和挑战。
首先，从传统材料的改性到新材料的研究，材料研究成本在不断上升。
其次，在当前情况下，实验室的人才缺口日渐严重，研究人员的培养和引进也急需加强。
我们需要在不断探索中寻求一种既能有效降低研发成本，又能吸引更多优秀人才加入的材料研究模式。
综观材料科学这一领域的现状与未来趋势，我们需要面对前所未有的挑战与机遇。
研究者应该牢固树立“发展创新、绿色可持续”的理念，积极探索新兴技术和领域，并始终保持开放和创新态度，拥有好奇心和创新精神。
浅析材料科学中专家系统的发展现状及趋势
三 、 人 工 神 经 网 络 材 料 专 家 系统
人工 神经 网络不 需要任 何先验 函数 的假设 ， 也 不需 要预 先给 定公式
的形式 ， 直接从 已有 的实验数据 出发， 经过有 限次迭 代计算 而得 到一个反 映 实验 数据 内在规律 的数 学模 型， 而 且还 可利用 经过 训练 的网络模 型 进 行 推理预 测， 特 别适合 于研究复 杂非线 性系统 。在材 料领域 中， 人 工神 经 网络 已用 于材料 选择 、成 分设 计 、智能 ／ Ｊ ｕ ： ｉ ： 与控 制 、工艺优 化 、相 变 规 律 的研 究， 特 别是在 材料性能 、缺陷 以及相 变点等 预测方 面， 应 用 更为 突出 。
验 ，因此 比较容 易开发 出设计和 优选类 的专家 系统 。
二 、材 料 设 计 专 家 系 统 材料 设计 专 家系统 是指 应用 积累 的经 验 、知识 、科 学原 理 以及 实 验 规律 进行 推理 ，得 出满 足要 求 的制造 工艺 的计 算机 程序 系统 。近 年 来 ，材 料设 计专 家系 统在 合金 材料 设计 、复 合材 料设 计 以及成 型过 程 中得到 了广 泛 的应用 。应 用材 料设 计专 家 系统对 材料 的制 造工 艺进 行
统、人 工神 经网络材料专 家系统进行 了详 细介绍 ，并阐述了材料科 学中专 家系统的 发展趋 势。 关键词：材料科 学 专 家系统 材料设计
专家 系统 是 一种 计算机 程序 系统 ，这 种系统 的原理 是模 拟人 类 专 家解决领 域 问题 的方 法来 解决 领域 问题 ，这 种系统 特 别善于 处理 非 线 性 关 系 ，由于这 种系 统模 拟专 家 的方法 ，因此 专 家系统 特别 善于 处 理 需 要 大量 专业 知 识和 经验 解 决 的专业 问题 。专家 系 统包 括 五个 部 分 ，
专家系统研究现状及其发展趋势
专家系统研究现状及其发展趋势作者：郑伟等来源：《电子世界》2013年第04期近三十年来人工智能（Artificial In-telligence，AI）获得了迅速的发展，在很多学科领域都获得了广泛应用，并取得了丰硕成果。
作为人工智能一个重要分支的专家系统（Expert System，ES）是在20世纪60年代初期产生并发展起来的一门新兴的应用科学，而且正随着计算机技术的不断发展而日臻完善和成熟。
[1]随着现代工业及科学技术的迅速发展，生产设备日趋智能化、复杂化，专家系统也经历了三个发展阶段。
第一阶段的专家系统主要依赖于领域专家的感官和专业经验，对诊断信息只作简单的数据处理；第二阶段的专家系统则是以信号处理为依托，应用传感器技术和远程控制技术实现远程技术支持的现代诊断技术；第三阶段则是随着计算机及人工智能的发展，以知识处理为核心，实现信号处理、建模处理与知识处理相融合的智能诊断技术。
智能故障诊断技术的研究目前主要从两个方向展开：基于知识的智能故障诊断技术的研究和基于神经网络的智能故障诊断技术的研究。
1.专家系统的基本概念1.1 专家系统的概述ES是一个具有大量专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术，根据一个或多个人类专家提供的特殊领域知识、经验进行推理和判断、模拟人类专家做决策的过程来解决那些需要专家决定的复杂问题。
[2]自从1968年Feighbaun教授开发出首个专家系统DENDRAL，用来解决化学质谱问题以来，专家系统因其能产生巨大的经济效益而得到了各行业的广泛应用。
迄今为止，已经形成了十余类，主要包括诊断型、设计型、规划型、解释型、预测型、监视型、调试型、教学型、修正型、控制型。
本文所要应用的专家系统是诊断型的专家系统。
诊断专家系统作为专家系统中的一个分支，其研究也得到了各国的高度重视，并相继在各行业中开发出了一些诊断专家系统，如1982年EGG公司于开发的REACTOR系统（用于核反应堆故障诊断与处理），1983年Bell实验室于开发的ACE系统（用于电话电缆故障诊断与维护），在我国，中电某所研制的基于某型装备的故障诊断专家系统等等。
先进材料的研究现状与新兴应用领域
先进材料的研究现状与新兴应用领域随着科学技术的发展，人类对于材料的要求越来越高。
随着新材料的不断涌现，先进材料成为了当前材料科学领域的热点和重中之重。
那么，现在的先进材料研究现状和新兴应用领域是什么呢？一、先进材料的研究现状首先，我们需要明确，什么是先进材料。
先进材料是指那些具有特殊或者超常规性质，并且在某些方面已经超越了传统材料的性能和应用范围的材料。
目前，先进材料的研究领域主要集中在以下几个方面。
1. 新型生物材料纳米技术是先进材料领域的一项重要技术。
通过纳米技术制备的材料尺寸很小，表面积很大，具有较高的活性。
因此，目前很多生物医学领域的应用都是基于纳米材料的新型生物材料。
以纳米药物为例，现在已经被作为癌症治疗的新型手段之一。
纳米药物具有可控释放和靶向治疗等特点，能够更好地提高药物的效果和降低副作用。
此外，具有良好抗菌能力、生物相容性和可再生性的生物纳米材料也是未来大力发展的方向之一。
2. 超导材料超导材料是一种能够将电子输送无阻力的材料，其研究已成为现代技术和科学的前沿。
随着研究的深入，研究方向正在从传统的低温超导向高温超导方向转移。
高温超导材料具有许多优点，例如运输电流密度高、超导转化温度高、易于加工和制备。
因此，高温超导材料的研究领域备受关注。
近年来，钇钡铜氧系超导材料和氧化物混合材料是研究的热点。
3. 碳纤维材料碳纤维是一种具有高强度、高模量、耐高温、阻尼和低密度等优良性能的高级结构材料。
其主要应用于航天、汽车、能源等领域，是“更多地代替钢铁、更多地承担起机器人的部件”之一。
目前，先进制备工艺、循环利用和新型复合材料是碳纤维材料研究和应用的主要方向之一。
碳纤维复合材料在各个领域都有广泛的应用，如汽车零部件、医疗器械、高压容器、复杂结构的建筑等。
二、先进材料的新兴应用领域先进材料研究的发展，不仅解决了许多传统材料的问题，也推出了一系列新型的应用领域。
1. 新能源随着全球能源危机的逐渐加剧，新能源已经成为了人类发展不可或缺的一部分。
材料研究发展现状及未来趋势分析
材料研究发展现状及未来趋势分析近年来，材料科学与工程领域取得了巨大的发展，推动了现代科技的进步和社会的发展。
本文将对材料研究的现状进行分析，并探讨未来几年的发展趋势。
首先，就材料研究的现状而言，目前有几个重要的方向正在受到广泛关注。
一是新能源材料研究。
随着全球能源危机的出现，寻找替代传统能源的新能源已成为迫切需求。
材料科学与工程领域的研究者们正在努力寻找高效、环保的新能源材料。
例如，太阳能电池、燃料电池、锂离子电池等都是近年来受到广泛研究的方向。
二是纳米材料研究。
纳米材料具有特殊的物理、化学和生物学特性，被广泛应用于电子、光电子、医药和环境等领域。
研究者们致力于开发新的制备方法和应用纳米材料的技术，以推动相关领域的发展。
三是可持续发展的材料研究。
在全球气候变化和资源日益稀缺的情况下，寻找可再生、可降解的材料成为了一个重要的研究方向。
可持续发展的材料研究旨在提高材料的资源利用效率和生命周期，减少对环境的影响。
在未来几年，材料研究将呈现出以下几个趋势。
首先，功能材料的研究将更加深入。
功能材料是指具有特定功能和性能的材料，例如具有自愈合、自清洁、自感知、自适应等特性的材料。
未来，功能材料的研究将更加注重材料的多功能性和可控性，以满足不同应用需求。
其次，先进制备技术将得到广泛应用。
材料的性能往往与其微观结构密切相关，因此制备工艺对材料性能的影响至关重要。
未来，先进的材料制备技术，如3D打印、纳米制备技术、生物仿生合成等将成为材料研究的重要方向。
再次，材料设计和模拟将更加重要。
传统的试错式材料研究方法存在耗时、耗力、耗资的问题，而基于先进计算机技术的材料设计和模拟可以快速预测材料的特性和性能。
未来，材料设计和模拟将成为材料研究的重要手段，推动材料研究的快速发展。
最后，合成材料和复合材料的研究将更加广泛。
合成材料和复合材料是由两种或多种材料组成的材料，具有优异的综合性能。
未来，合成材料和复合材料的研究将更加注重材料之间的协同作用，开发出更加高性能的材料，满足不同领域的需求。
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收稿日期:2004-03-22白润,1978年生,硕士研究生,主要从事战斗部材料专家系统的研究工作专家系统在材料领域中的研究现状与展望白 润 郭启雯(北京理工大学材料科学与工程学院,北京 100081)文 摘 简要介绍了专家系统的一般结构及功能,综述了近年来专家系统在材料领域中的应用,即在材料优化设计、材料智能加工与智能控制、材料缺陷诊断与质量控制等方面国内外研究现状与取得的成果,探讨了今后的发展方向。
关键词 专家系统,材料设计,智能加工,性能检测Current Status and Outlook of Expert System in Material ScienceBai Run G uo Qiwen(School of Material Science and Engineering ,Beijing Institute of T echnology ,Beijing 100081)Abstract The structure and functions of a basic expert system are briefly introduced.Application and development of expert systems in material science at home and abroad in recent years are reviewed systematically including material de 2sign and optimization ,intelligent processing and controlling of materials ,fault detection and quality control.Future de 2velopment is discussed as well.K ey w ords Expert system ,Material design ,Intelligent process ,Detect property 1 引言专家系统又称基于知识的系统,是人工智能走向实用化研究中最引人注目的一个领域,其实质是一个以知识为基础的计算机程序系统,其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验,能够模仿人类专家思维和求解该领域问题。
实践表明,只要经验知识和数据表述合理、准确,并且达到一定的数量,通过严密的计算机程序,由专家系统代替人类专家进行推理,其结果的准确性和有效性并不逊于人类专家;在某些数据量巨大、复杂程度较高、而模糊程度较低的问题的处理上,专家系统甚至超过了人类专家。
它的高性能和实用性引起了全球科技领域的广泛重视。
近年来,专家系统走出实验室,开始在各行各业中得到应用,在材料科学领域中的应用也受到关注。
2 专家系统构成及各模块功能一般专家系统由知识库、推理机、数据库、知识获取机制、解释机制以及人机界面组成,其相互间的关系如图1所示。
图1 专家系统的一般结构Fig.1 S tructure of a basic expert system 知识库用以存放专家提供的专业知识,包括计算模型、表达式、判据、经验知识等;数据库是用于存放推理的初始证据、中间结果以及最终结果等的工作存储器;推理机用来协调控制整个系统以决定如何使用知识库中的知识与规则推导出新的知识,它是构成专家系统的核心部分;通过知识获取机制可以扩充和修改知识库,实现专家系统的自我学习;解释机制通过对推理过程的回溯能够根据用户的提问,对结论、求解过程以及系统当前的求解状态提供说明;人机界面实现用户与系统之间的交互。
专家系统的性能在很大程度上取决于知识库中的知识对解决相应领域的问题是否合适和完备。
3 材料领域应用的专家系统随着材料科学研究水平的不断提高,已经呈现出由实验科学向计算科学发展的趋势。
由于材料研究及其制备加工过程的影响因素非常复杂且具有很大的不确定性,其研究方法更多地依赖于专家经验。
专家系统等人工智能方法对于处理这种具有强非线性关系的研究越来越多地引起材料科研人员的重视,并随着应用范围的不断拓展开始发挥重要作用。
目前应用于材料领域的专家系统主要集中在材料优化设计、材料智能加工与智能控制、材料缺陷诊断与质量控制等方面。
3.1 材料优化设计专家系统材料优化设计专家系统是指具有相当数量的与材料有关的各种背景知识,并能应用这些知识解决材料设计中有关问题的计算机程序系统[1]。
材料优化设计专家系统的工作流程是:根据使用要求,提出材料性能指标,先对数据库进行查询,如查询成功,进而应用优化系统,选择出最符合要求的材料,实际上,这是一个优选材料的过程;如查询不成功,则利用知识库中的有关信息(材料性能、组织与工艺的关系),通过推理给出达到设计要求的材料成分及工艺建议,再根据建议进行实验验证。
这类专家系统通常也可用来预测新材料的性能。
根据建立专家系统的基础不同,材料设计专家系统又可分为以下几类[1]:以知识检索、简单计算和推理为基础的专家系统;以计算机模拟和运算为基础的专家系统;以模式识别和人工神经网络为基础的专家系统。
3.1.1 以知识检索、简单计算和推理为基础的专家系统1985年日本的三岛良绩和岩田修一[1]建立了利用大型知识库和数据库辅助材料设计的合金设计系统,为未来的可控热核反应炉设计和选择材料。
他们在大型计算机内存储了各种与合金设计有关的信息,其中包括各种元素的基本物理化学数据、合金相图、合金物性的各种经验方程式、各种合金的性能和用途等,构筑了以70多种元素的含量为坐标的多维空间,将上述各种信息记录在该多维空间中,然后输入对材料性能的要求,最终得到所需材料。
日本国家无机材料研究院[2]还开发了陶瓷材料设计专家系统。
他们利用元素的晶体化学数据库和化合物的热力学数据库,并将氮化硅的烧结参数、微观结构和强度之间的关系建成知识库,采用人工智能软件进行推理,从众多的氧化物中选出合适的烧结助剂,计算出陶瓷材料在室温和高温下的强度值。
为了进行高温结构陶瓷的材料设计,清华大学赖树刚[3]等人先后建成了陶瓷材料数据库和二氧化锆知识库。
此数据库包括Z rO2、Si3N4和SiC等高温结构陶瓷材料,收集了国内外有关实验数据4000组。
利用此系统可由所需性能出发,查出满足性能要求的材料,给出其组分与工艺。
二氧化锆知识库主要收集和整理了有关Z rO2组分、工艺与性能之间的关系,可以用来预测材料的性能和进行材料的工艺设计。
清华大学曹茂盛等人[4]对“压电复合材料设计专家系统”进行了研究,并完成了原型设计。
此系统将专业领域知识根据设计过程的不同阶段分别存放在三个知识库中,另外还建立了两个元知识库,在推理过程中,其中一个元知识库可根据数据库的当前状态加载相应的知识库,另一个元知识库对系统进行初始化,对推理结果进行检测,确定推理是否结束。
系统采用数据驱动的控制策略,对可用规则的搜索采用深度优先的搜索策略,同时加入了元规则控制,提高了推理效率。
3.1.2 以计算机模拟和运算为基础的专家系统美国西北大学高性能钢研究组[5](Steel Research G roup,缩写SRG)开展了可计算材料设计,能对大范围内不同空间和时间尺度上发生的物理现象进行模拟。
该小组的研究目标是探索材料设计的普遍方法、工具及建立数据库,并以高性能钢作为试验设计对象,以材料的制备、结构、性能和使用效能关系为逻辑结构,利用计算模型和数据库,查询适合的组分和制备方案,得到符合设计要求的合金。
SRG利用此框架已发展出具有优良特性的新合金,用于飞机、航空母舰、发动机等方面。
钢铁研究总院和东北大学[6]联合开发了金属材料组织、性能预报及在线监测系统,该项目为国家高技术研究发展计划(863)重点项目。
他们利用物理冶金学模型,对带钢热轧生产中各种金属学现象,如奥氏体的再结晶,奥氏体向铁素体、珠光体和贝氏体的转变等,进行计算机模拟,预测出轧后产品组织状态和力学性能,从而实现对产品性能质量的控制、工艺及组分的优化设计及在线检测,并且结合宝钢2050热连轧机开发出我国第一个具有知识产权的热轧带钢组织和性能预测软件。
该系统目前已广泛使用于各大钢厂,提高了成品率,取得了显著的经济效益。
3.1.3 以模式识别和人工神经网络为基础的专家系统由于材料设计要素之间影响关系复杂,因此在专家系统的应用中,借助了模式识别、人工神经网络等人工智能方法。
模式识别和人工神经网络是处理受多种因素影响的复杂数据集、用于总结半经验规律的有力工具。
材料设计中的两个核心问题是组织结构—性能和制备工艺—性能的关系。
这两类关系都受多种因素的制约,故可用模式识别和人工神经网络从已知实验数据集中归纳出数学模型,并据此预测未知材料的性能和达到此性能的优化配方及优化工艺。
人工神经网络的优点是不用预先指定函数便能对强非线性在内的各类数据进行拟合、建模和预报;其拟合能力很强,是定量建模的有力工具。
中国科学院上海冶金研究所陆文聪等人[7,8],利用模式识别方法研究了V2PT C陶瓷半导体材料ρ/ρmin与配方、生产工艺间的规律,设计了两个新配方并预报了相应的最佳工艺条件,提高了V2PT C材料ρ0/ρmin值。
该所化学键组[9,10]建立了金属间化合物检索和预报专家系统。
他们利用化学键和模式识别方法相结合,总结二元金属间化合物的晶型规律。
在总结规律的基础上,合成并发现了EuNi2、EuFe2、LaPd5、PrPd5、NdIr3等一系列新的金属间化合物,它们的实测晶型也和预报的大体符合。
刘刚[11]建立的K DPAG专家系统,把知识库、数据库、模式识别、人工神经网络和遗传算法五个模块连接在一起,组成辅助材料研制和新产品开发通用的专家系统。
该专家系统已应用于设计高亮度绿色荧光粉新配方、PT C双功能半导体陶瓷的新配方并预报相应的最佳工艺条件、优化镍氢电池电极材料和设计优化含氟铋系高温超导体等等。
北京科技大学姚斌[12]应用混合人工智能技术,利用遗传算法快速、全局收敛及增强式学习等性能,与误差逆传播学习算法相结合,将神经网络同专家系统相结合,建立了基于遗传算法的神经网络高炉专家系统。
系统主要由炉况监测、炉温状态诊断、顺行状态诊断、炉体状态监视及数据管理等几个子系统组成,能同时监测十多种影响炉况扰动的因素变化。
在其调试运行过程中,异常炉况的综合命中率达到92%,对减少事故发生率起到了积极作用。
采用该专家系统对鞍钢10号高炉(2580m3)的检测参数进行了实时处理,可以预报高炉炉热状态、炉温波动情况和炉况发展趋势,对异常状况的发生、变化趋势以及可能性大小作出了预测和预报,在此基础上,综合运用操作经验知识调整炉况,达到了高炉生产“顺行、稳定、均衡和安全”的要求。