汽勢Auto-First |陳光祖
汽車智慧化是當代汽車產業正在興起的“腦化”革命的一股熱潮，它含蘊著科技和知識革命現代化的徵兆。
什麼是專家系統
專家系統可以說是汽車智慧化領域中一個新興的分支，正在被廣泛、積極、熱情的研發、製造和應用中，可能構成汽車界非物質文化一種智慧、高階、進步、生態、文明、財富的一種新型產物，也將成為人工智慧領域從理論研討到實際應用，促使知識重大突破的最為活躍實用領域之一。
專家系統（EC-expert control）這是現代化智慧系統一個知識工程。專家系統含有大量的某專業領域專家的水平和知識，經計算機處置，構成人類各種專家知識和解決問題的理念和處置某領域現實問題方法。
建造一個專家系統，或叫知識工程的程式。一般是先應用被稱為知識工程師的專家，或者組織更多某些領域的專家之間特殊形式進行交流合作，對應該收集的問題進行查詢、求解和分析，以彙集形成策略和經驗。進一步的講，就是要把專業人士所擅長的想象力和精明有效的高階知識，有限度的進行計算機程式處置，而形成一種專業化計算機語言和工具，為終端使用者服務，從理念上說，表現在知識的獲取、知識的表達、知識的運用這三大要素上。
當前，專家系統的結構主要是：資料庫：這是不斷存貯事實、證據、假設和目標等資料，主要包括來自專家經驗引數變化範疇及閾值和實驗總結出經驗方式等。規則庫：含有專家提供規則，典型的描述，就是表達知識使用的方法，也就是用自然的方法處理複雜、快速變化環境過程中，資料執行的函式及應用時系統的監控和診斷等規則。
推理機：用來決定規則應用先後次序的排程程度，關注預測控制方案能否真正適合所考慮的問題領域。
人一機介面：一般有兩種方式，一是運用時使用者介面，這包括一些解釋工具，用以幫助使用者的詢問，一是用以更新知識庫的規則修改和編輯，以進一步提升系統的整體應用水平。
當代，現代化的專家系統具備有高效能、啟發性、準確性、全面性、實用性、透明性特色。為此如何去建設這樣的專家系統是有不少條件和難點的。為此我們認為要做好下列一些主要工作。
建設具有高度化的專家隊伍和人才：專家系統要求所具有的知識可以很窄、針對著某一特定的領域，但必須擁有具有專業化、高水平的專家隊伍和人才，才能形成具有應用水平的高效能力；具有良好的符號處理能力：要能快速準確採用計算機符號，表達其相關領域的資訊和知識，並進行有力的處理和推理功能，這處理物件是知識，而不僅是資料；具有高度化求解能力：為了使專家系統能正確進行推理。使之更符合求解事物規則，就應該設定好專門領域、各種問題和難度，這表明專家系統的推理要有深度化，適應性、能處置事物不斷變化和不確定中的解題能力；具有優良的解釋功能：專家系統在解題時能做到“為什麼要這樣的做？”“如此的做法有什麼好處？”，”它能達到什麼目標？”這樣解釋功能設有很多專家領域獨立的資訊模組，起到有助於專家系統能更好結合人工智慧功能，達到提升應用水平和效應；進一步建設中間資料庫：也稱“黑板”化建設，“黑板”的重點內容是更好解決動態狀態下，如何更好控制專家系統有效的工作過程，這也叫“動態知識庫”的建設，而專家系統工程軟體的中介軟體開發具有不少專門的智力勞動和人才密集，要有跟上專家系統不斷升級，面對會產生“軟體危機”惡性迴圈和隱患，努力加以克服。
專家系統的代際演進過程
專家系統是一門新型的軟科學，一個科學的發現發明和試驗應用，常不是像流水一樣順利自然地繞著，它常經歷著個別行為，分散處置、不斷探索，以及發生爭議、發展停頓的狀態中求進。正是這樣艱難的演化，促使當今世界已經十分明確，專家系統對全球化社會的科技進步，提供人們的利益已達到共識，一定要努力的去實現系統進化過程的走向，以至形成一種面向社會化應用突破口的先進正規化。正是按照這樣規律，在1965年，美國斯坦福大學費根鮑姆教授團隊，創立了第一個以化學系統化合物分子式推理和質譜資料推斷的新型的化合物分子的結構和變革，這被認為是世界上第一個發明的專家系統。
當代，在美國、日本、德國、以色列等發達國家都在積極研發推行專家系統，我國也是專家系統研發應用重點的國家。如中科院合肥智慧機械研究所大力研討專家系統應用問題，北京大學已設立社會學及統計學的專家系統專業，研究在更好為發展金融業服務。從上世紀90年代開始，我們武鋼、本鋼、昆鋼、寶鋼等鋼鐵企業引進芬蘭高爐專家系統，開發“人工智慧高爐冶煉”專家系統，從而使專家系統在鋼製鐵領域實現應用提供條件。
由此可見近七十年來，世界專家系統的演進大致經歷著三個年代，目前正在向第四個年代邁進。
初創期：
正如上面講述，在上世紀五十年代，E·A費根鮑姆團隊發現出世界上第一個dendral化學分子式結構成果。在那個年代主要運用邏輯學和模擬心理學，一些通用性的學科，確立專家系統求解程式，促使世界上專家系統進入一個初期的開發年代，這對人類歷史上科技發明發現是一個巨大的進步。但專家系統作為一個體系，那時只是個別的科學發明行為，為今後發展打下良好基礎，這必須予以肯定。但作為專家系統結構和體制還存在著求解實際問題解決力弱，這也是初創年代很自然發展的跡象。
成熟期：
這約在上世紀八十年代初，專家系統近二十年曆程發展，在各個專業領域都取得不少進展，但進展度並不是一致的有高有低，總體處於一個啟發性應用年代。在理論上，對某些單一學科的應用，已形成結構比較完整和移植性的較大進展，而且在人機介面，解釋機制、知識獲取技術，處置不確定性推理，增強專家系統知識表達和處理方法上都取得很有效的經驗和成果，從而促使專家系統能滲透到社會相關聯平臺上，並取得良好的效益。諸如在物理學、化學、數學學術上進展，醫學上的治療、農業、氣象、軍事、工程技術、空間技術和某些製造業上都有不少表現和成果。於是，國際科學界公認已處於一個比較成熟的發展期，但在汽車產業上進展還不是太理想。
協同期：
進入21世紀，隨著世界科技、資訊、網路、能源以及計算機硬軟體巨大升級，特別是計算機的軟體已成為發揮神奇的作用，腦力勞動的結晶，與此推動了計算機資料科技猛烈發展，推動人類社會進入數字化發展年代，這樣相應的推動社會智慧化越來越明顯發展的傾向，於是專家系統也跟隨著往前跑，構成人工智慧最為活躍學科之一。這一年代明顯特點是專家系統從客觀層面的推動，同時轉入微觀方面，特點是對高新科技的推廣應用起到相當有利的助推作用，而在方法上採用計算機的協同設計方法，這在推行並行設計方式同時，而加入現代化計算機的應用新方法、新技術、新模式，達到整合化應用效能，透過專業化產品結構建模，最佳化產品的設計過程和質量。這種共享物件，協同活動，動態聯盟，為專家系統微型化提供相當好的平臺，這如在石墨烯、奈米技術，超導技術、鐳射技術，虛擬現實技術、量子通訊、量子光子計算、5G推廣、微生物應用、二氧化碳和甲烷人工化應用、高階碳纖維等方面都起到良好助推器作用。
內生期：
這是未來或正在研製中一種生態型專家系統模式，也可稱為第四代專家系統。主要表示以微機模擬融合控制為主線，在智慧控制論高度全面系統化，推動專家系統和神經網路、耗散結構論、混沌學、模糊控制等智慧化內在系統之間，實行理論、方法、系統設計和實現技術上協同發展，這樣可能促使人工智慧吸取更多養分，提升人工智慧綜合性，應用性，透過協同發展，突出特點可以加強自組織自學習的功能，很多專項都是類腦的行為，又往往還勝過人腦智慧的舉措。還有的事項，表現出專家系統相對獨立思維，這是將各種智慧思維融化深刻一種表現，因而出現特殊性專家系統的功效，達到滿足自身更高度化發展的機遇。
這種新型的內生性專家系統也可叫泛化專家系統，它的推行將對我們現代化高質量發展社會的相關方面起到良好的推動作用。
談談我經歷過的一些專家系統相關事例
汽車空調是冬夏開車很重要的事項，當前有的車輛已實現分割槽域溫度安排，但近年國際車界正設計和試驗一種個性化分散式人區分離空調供給體制。當你夏天開車開空調時，開車主人是身邊上老人的孩子，是個中年人。他父親已年近八十，身體不算很好，後座是他的太太和小孩兒五六歲。這樣車上裝有高階的感測器及電子執行系統，它對每個人的面板進行測定驗證，然後得出應該供應什麼溫度，氣量要多大，以保證每一客座感到適應和舒服。這種分散式裝置就叫汽車空調專家系統，這是我在美國密西根大學聽說的。
當前有的轎車裝上空氣彈簧懸架，並配有一套智慧電控和空壓機系統。當汽車在山路或凹凸路面行駛時，空氣懸架系統要把車輛底盤升高，以適應山間道路的駕駛要求。當在高速公路行駛時，空氣懸架要按要求，儘可能降低，以提升高速行駛時減少空氣阻力和安全性。
為了促使汽車輕量化應用，車身及相關零部件最終將採用全碳纖維化，它比重只有鋼重量 ，而且按拉強度在3500Mpa以上，卻是鋼的7倍或更多，這樣萬一在衝撞時可表現出一定耐衝擊度和實現回彈射性，對人體保護是有利的，據瞭解目前主要碳纖維板的連線應用高度粘接劑，不用什麼電焊了，但力度不夠，還加幾個鉚釘。這我在美國通用汽車公司看過樣車。
在美歐駕駛者主要是自駕的。我在福特公司看到智慧駕座，應用全牛皮為料，在座椅裡有十多個微型的電機和空壓機。駕駛者在買車時，先對人體工程進行測定，電腦發揮按你的最適應狀態進行調節，使你處於最好的狀況駕車狀態，如你的夫人也經測定，那麼在換駕時，按一下開關就會改變適應你夫人人體工程狀況去駕車。
還有當代，隨著汽車智慧化不斷提升，在汽車上也實行像手機，電腦一樣的OTA（汽車軟體線上升級）活動，特別是在汽車座艙上改進創新很有吸引力，對OTA不同版本可能要花錢或免費的，這對於汽車不斷實現個性化應用升級表現十分明顯，對汽車製造者和售後服務也會增加收益。
車輛自動轉向和自動剎車系統。世界上汽車要實現社會化全自動駕駛（L5）可能需要二十來年時間，即大約在2040年左右。我們先把前面兩項智慧化工作做起來，近來資訊說多起駕駛者剎車時踩錯了踏板，踩油門踏板或電動電的加速板上，於是使汽車跌到河裡或衝撞人家房屋中的事故。這我曾在德國高速公路上看到一百多輛汽車連續衝撞的局面，在美國也產生過二、三百輛汽車撞到一起的事故，自動轉向應用專家系統與神經網路智慧控制系統，對駕駛員的錯誤方向識別進行模式辨識，以最終達到智慧化替代的行為，使汽車行駛方向控制到應該達到正確方向行進的目的。自動剎車系統能在識別不該行進的錯誤方向時，即使你踏著油門踏板，專家系統和神經網路自適應控制器，會使油門踏板即時成為制動踏板的作用，應用車輛反饋動態制動特性轉換，達到期望減速或剎車效能系統，這是在上面講專家系統有糾錯行為的具體糾錯取值。
汽車的側面碰撞。我們研究防患正面衝撞案例比較多，而對汽車斜面衝撞的防患研究不夠。世紀初我在美國密西根大學中，看有三四位老師組成一個軟體公司，專門研究防患斜面衝撞及治理危害的軟體工程，經反覆認證，美國通用汽車公司買了他們專利，並共同研究防患減少斜面衝撞危害問題，並且在產品研究中應用上數字化的KBE技術，這是知識系統與工程系統相結合的產物，KBE和計算機上輔助設計CAX是有區別的，如CAD系統多屬於二次開發工具編輯出自定義的程式，而KBE則利用知識的程式和工程設計程式間的結合性、開放性和可擴充套件性。為此，不管是什麼數字化方式。我們要多設立這樣專業化的微小型軟體工程企業，以豐富我們汽車產業的多層次專業化優點。這在美國矽谷、底特律等地就有眾多的軟體工程微型企業，很值得我們學習和推行。我們要把汽車軟體設計工程看作一種獨立性的職業，抓住一個微機專業產品，就這幾個人一攻到底，拿出別人不知道或做不到的軟體工程專業程式，這種微小型企業越多，給汽車眾多專業化科技打下原型創新的堅定基礎，市場和財富是靠這些微小型企業藝術性創造的，我們不能認為這些軟體工程微小型企業只是像眾多商業性傳統微型企業一樣，只是做小買賣，現在我國汽車產業微型軟體工程企業也在不斷髮展中。
面向客戶的數字化產品研發和製造。當代在汽車產業已全流程應用數字化、程式化、邏輯化、柔性化平臺，大大的提升了產品全流程設計製造、應用過程。如CAD（計算機輔助設計）、CAM（計算機輔助製造），CAE（計算機輔助工程），還有CAPP（計算機輔助工藝設計）等等。上世紀末進一步研製出了CAT（計算機輔助試驗工程），這樣大大提升了產品設計流程的數字化驗證過程和節約人力成本。如上世紀80年代初，通用汽車公司幾乎每天都要對新型設計車輛進行三、四次衝撞試驗，後來改為CAT衝撞應用工程後，可以在一週或二週作一次實物衝撞試驗。我在通用汽車公司研究中心，看到工程師在計算機上進行車輛試驗場的道路壽命試驗，但工程師為保證試驗不會出誤區，幾乎都得在計算機臺上看看，不敢離開，這樣晚上就把資料轉到印度的班加羅爾繼續做試驗。因為美國天晚了，印度正是白天，這樣不停地運轉著。當前CAT應用十分複雜，這包括不少新能源汽車在內，需要建立新的一套試驗方式。
專家系統的“一片森林”和“一棵樹根”應用的想法
所謂“一片森林”的思路就是指包括汽車整體產業的所有的領域，都可根據本領域的自身特色和效能，把研發應用專家系統，特別是泛專家系統的工作搞起來，力爭搞更好，更有效果。特別要關注，當代汽車產業正處於大變革，大競爭年代，這樣有些新興汽車相關領域會不斷在增添之中，我們要設立綜合性和專業性的專家系統智庫，來專業處置汽車專家系統產業。當代國際上認為汽車產業的發展“要以軟體為中心”，這是十分必要的，但歸根到底還要落實到汽車產業實體經濟上，促使汽車產業走高質量方向更好更快的發展，這是我們從汽車大國走向汽車強國方向前進必由之路。
“一片森林”專家系統設立，處置和應用問題。當前，如汽車產業的設計、研發、實驗、規劃、監督、預測、診斷、修理、數字、控制、分析、維護、標準、故障、網路、排除、急救等領域都要一攬子推行，建設起汽車產業專家系統化應用體制。
關於“一棵樹根”的含義是一棵參天大樹，樹枝茂密，異常高聳，很受點掌，而對於看不見地下的根卻是支撐這棵大樹的茁壯成長之本，根深則樹茂，根腐則樹枯。如果說大樹指的是一輛豪華的汽車，那麼根則是構成汽車的上萬種零部件，特別是其中關鍵的核心技術的零部件。如汽車智慧化自動駕駛，四大核心技術，指的是環境感知、精準定位、路徑規則與線態執行。電動汽車被認為核心技術，指的是“三電”即電池、電機、電控；對車聯網汽車來說，軟體設計應用是核心技術，軟體成為汽車不斷進化的DNA，汽車沒有硬體不行，但需要看不見的
軟體用來昇華，資料是汽車進化的核心力量，更使人愁心的是汽車的晶片，主要指車規級功能晶片、功率半導體和感測器，幾乎絕大部分是靠進口，成為汽車被卡脖子的要害。
我們必須十分清醒和明白關鍵技術是要不到的，買不來的，討不來的，一定要靠自己的艱苦努力。要像當年在那相當落後歲月，卻出現“兩彈一星”輝煌成果一樣，這是我們長期來，在發展汽車產業上存在求量不重質，重主機輕零部件，主要表現在不少地方政府只建汽車廠，有一千七、八十米長汽車裝配流水線，供領導和國外朋友參觀，對小型、專注、邊遠的零部件企業不值觀看，這樣傳統思維一直存在，可以說七十年來沒有得到根本改善，充分表現為形式主義、官僚主義傳統思想模式在汽車業上表現。我們現在有一百七、八十家汽車廠商，還在增加中，而美國原有三大汽車廠，但克萊斯靳汽車廠因規模不足三百萬輛，幾次重組，現在美國傳統汽車廠只有兩個半。而日本、德國的汽車產業欣欣向榮，其根本後臺是有強大的零部件企業有力的支撐著。我曾聽國外朋友對我說，今後發展個性化大規模生產商業模式，一千多米的單一化裝配線取消，只設多條的大模組四、五十米裝配線。大型零部件的百米裝配線也全部改為U型單一化全程化的生產線，這在我們不少零部件企業也實行U型化生產線。當代汽車產業正處於百年來大變革年代，但逆全球化，阻力不斷劇化，我們對一定要把自主的實力搞上去。要敢於克服地方保護主義，官僚主義思維和方式，在構建全國統一大市場發展的新構局指引下，立足內需，積極開展“雙需”活動，促進汽車科技創造和產業升級，促使汽車產業進入一個現代化發展新格局，我們汽車強國目標一定會很好的實現。
總之，專家系統要在汽車產業面上要廣泛的推廣，在點上要深化應用，點面結合一定會獲取更多經驗與效果。（部分圖片來自網路）
