材料智能化报告_智能化完成报告
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材料智能化制备加工技术
(课程报告)
姓名：*** 学号：*** 专业：材料加工工程
单位：***
智能化现在是一个比较热的概念，抱着了解前沿制备知识的想法我就选了这门课程。坦白讲，课程的名称对很大一部分像我这样的人而言是比较有吸引力的。起初就是抱着开阔眼界的目的来的，并没有打算真正学的多么深，虽然自己也是材料加工方向。非常值得注意的一点是课上的各位老师从这门技术的各项基础知识开始讲起，这点大大出乎了我的意料，原本我以为这又是一门前沿之类的课程。然而随着课程的展开，我改变了原来的学习态度:自己也可以从这门课上获得一些启发，某些解决问题的思路或许可以为我的研究方向问题的解决提供借鉴。下面我将就自己在课程学习过程的所感、所悟来做一下说明，也算是对这门课程的一个总结吧。
其实材料的智能化制备加工概念并不是近些年才出现的，而是由早美国国防部于1985年提出的。只不过随着近些年各种智能概念的提出，加上钢铁行业所面临的形势不断恶化，人们对于智能化制备的重视程度逐渐加大。智能化制备加工的一个核心思想就是外循环控制，不可在线设计，其具体做法为：应用人工智能技术、数值模拟仿真技术以及信息处理技术，借助一体化设计与智能化工艺控制的理念，实现组织性能的精确设计以及制备过程的精确控制，从而获得有意的组织性能和成形加工质量。
随着改革的不断深化，资源、能源以及环境等可持续发展的问题也变得愈发突出，使用传统工序生产的材料已经逐渐不能满足生产生活的要求。创新生产工艺既是帮助我国材料界度过当前的瓶颈期的必然要求，同时也是响应国家去产能号召的表现。基于智能化制备加工在提高材料性能方面表现出的优势，我们有理由相信：智能化将成为21世纪前期材料加工新技术中极富潜力的研究方向之一。
说到材料的智能化制备加工，这里我必须对于它跟自动化加工两个概念加以解释并做相应区分:自动化最大的特点就是生产的单一化与重复性，换句话说一旦你设定好程序以后，材料的制备过程就已经固定了，产品的质量往往得不到保证；智能化加工则弥补了自动化的不足，打个比方就是它就像旁边有个老师傅一样，根据产品的特点及时做出调整。之所以把它叫做智能化加工就是因为在控制过程中要用到神经元控制的一些理论，这在一般人看来简直就是不可思议的：材料工程加工中竟然会用到生物学方面的知识。讲到这里，我想起了最近比较火的一个词：材料基因工程，它不也正是材料科学与生物学的衍生物么，因此学科间的交叉融合很有可能成为未来科学发展的一个趋势。
工欲善其事，必先利其器。对于我们要发展的智能化只被加工技术来讲更是如此，经过多年的发展以及科学大家的努力，目前已经构建起了比较完备的理论体系。在智能化制备的整体框架搭建完以后，最重要的是对于各个环节技术的完善，并开发更加精确的监控设备，优化算法以达到更好的控制材料组织的性能。在所有环节之中，信息的获取、转换是基础的一步。材料的制备加工往往是一个连续化的过程，真正做到对于材料的在线“干预”要求我们对于材料的组织、性能有一个很好的理解和把握。就当前技术的发展程度而言，我们对于材料组织的在线检测是难以实现的，对于其他宏观表现出的性质则可以实现，但探测的灵敏度、范围还有待于进一步提高。其次至关重要的一个步骤就是将所获得的材料的信息反馈给所谓的专家系统:作为一种模拟人类专家解决问题的计算机程序系统，它的内部含有大量处理问题的知识、经验。产品信息传递到专家系统以后，它可以模拟人类专家的决策过程，最终给出一个合理的解决方案。信息在专家系统和实际操作系统之间的传递类似于各种信号的传递过程，需要相应的调制和翻译，简而言之我们要将产品加工过程中存在的问题“表达”给预先设定好的专家系统，同时它给出的解决方案也要用一种机器可以理解的语言传达给调控设备。
前面已经提到，材料的在线加工对于调整的实时性要求很高，因此我们必须提高探测系统与专家系统的响应速度，同时加强两个系统之间的联系。检测系统中各式各样的传感器对于其响应速率影响很大，加快研制灵敏度高、工作状态稳定的传感器对于提高检测效率有很大帮助。数据处理器对于传感器所获取的数据做初步处理后转入下一步的反馈，提高处理器的集成规模，优化处理的算法无疑将加快数据的传输过程。目前，研发人员也已重视了非接触式检测技术的研究，检测系统朝着智能化的方向越来越快。专家系统中含有大量材料的相关数据，一个大的存储空间和优化的处理算法是充分发挥该系统功能的良好保障。伴随着传统“炒菜法”研发新材料展现出的种种弊病，科学界越来越重视对于新的研发工艺的探寻。伴随基因组计划的提出，大量的基础数据成为高通量计算的根基，这些数据同样对于智能制备工程的开展有着重要意义。对于智能化的专家系统而言，在海量数据中寻找问题的解决方案是一个消耗时间的事情，因此数据筛选显得尤为重要。课上姜老师特意对数据的挖掘、筛选问题展开了讲授，从基本的概念、理论展示了数据处理的过程。对于数据的处理，我认为最重要的还是放在存储结构以及算法的优化上。我本身并不是计算机专业的，并不能提出什么比较高深的理论，我的一个基本的思路就是参考手机存储中的缓存概念，在数据存储中构建缓存区，从而提高数据的读取效率。我的想法是对数据的调用次数进行统计，调取次数较多的数据自动进入缓存区，随着起调用次数减少定期清理缓存，减少存储压力。
智能化制备加工技术的发展对于提高产品性能有着极大帮助，短期来看是助力“中国制造2025”战略的实施，长远来看有利于解决长期困扰人类的材料制备污染环境的问题，提高了产品的合格率，保护了生态环境。在这们课程中，我学到了很多新的东西：数据筛选、模糊算法以及专家系统等知识，这些对于我以后课题的开展，解决问题的思路上有着积极的帮助。整体而言：收获颇多，相信在以后的科研工作中，我对于智能制备加工的思想会有一个更深的理解体会。
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