人工智能技术在CAD中的应用

人工智能技术在CAD中的应用

孙佳霖08车辆工程摘要：人工智能（Artificial Intelligence，AI）是一门研究如何构造智能机器或智能系统，使它能模拟、延伸、扩展人类智能的学科。人工智能与CAD系统结合就形成了智能CAD系统 (ICAD)。智能CAD系统是CAD技术的一个重要发展趋势。人工智能在CAD中的应用主要集中在知识工程的引入，发展专家CAD系统。专家CAD系统具有逻辑推理和决策判断能力。它将许多实例和有关专业范围内的经验、准则结合在一起, 给设计者更全面，更可靠的指导。应用这些实例和启发准则，根据设计的目标不断缩小探索的范围，使问题得到解决。

关键词：CAD；人工智能；专家系统；智能CAD技术

Abstract：Artificial intelligence is a study of how to construct intelligent machine or intelligence system, and make it can simulate、extend and expand human intelligence.

AI and CAD system form intelligent CAD system (ICAD). ICAD is the important development tendency of CAD technology. The application of artificial intelligence in the CAD mainly concentrated in the introduction of knowledge engineering and development experts CAD system. Experts CAD system has logical reasoning and decision making judgment.It makes many examples and the experience of relevant professional field together, and gives the designer more comprehensive and more reliable guidance and makes the problem solved easy.

Keywords: CAD;Artificial Intelligence; Expert system; ICAD

CAD技术就是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。在工程

和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。

在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优

方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内

存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作

图的繁重工作可以交给计算机完成；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、

缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。

人工智能(Artificial Intelligence，AI)是计算机科学控制论、信息论、

神经生理学、语言学等多种学科相互渗透而发展起来的一门新兴边缘学科。它是

研究开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门

新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并

生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包

括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。在这些研究领域

中，其共同的基本特点是让机器学会“思考”，成为智能机器（Intelligence machine)。

人工智能问题的求解是以知识为基础的，知识表示是人工智能的核心技术之

一。所谓知识表示，就是对知识的一种描述，是一组约定，是一种使计算机可以

接受的用于描述知识的数据结构。对知识进行表示就是把知识表示成便于计算机

存储和利用的某种结构目前常用的知识表示发法有谓词表示法、产生式表示法、

框架表示法、语义表示法、面向对象表示法等多种方法。

专家系统（Expert System ，ES）。专家系统是人工智能中最重要的也是最

活跃的一个应用领域，它实现了人工智能从理论研究走向实际应用、从一般推理

策略探讨转向运用专门知识的重大突破。20世纪60年代初，出现了运用逻辑学和

模拟心理活动的一些通用问题求解程序，它们可以证明定理和进行逻辑推理。但

是这些通用方法无法解决大的实际问题，很难把实际问题改造成适合于计算机解

决的形式，并且对于解题所需的巨大的搜索空间也难于处理。1965年，f . a .

费根鲍姆等人在总结通用问题求解系统的成功与失败经验的基础上，结合化学领

域的专门知识，研制了世界上第一个专家系统 Dendral，可以推断化学分子结构。

20多年来，知识工程的研究，专家系统的理论和技术不断发展，应用渗透到几乎

各个领域，包括化学、数学、物理、生物、医学、农业、气象、地质勘探、军事、工程技术、法律、商业、空间技术、自动控制、计算机设计和制造等众多领域，开发了几千个的专家系统，其中不少在功能上已达到，甚至超过同领域中人类专家的水平，并在实际应用中产生了巨大的经济效益。

专家系统是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。也就是说，专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题，简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。

对专家系统可以按不同的方法分类。通常，可以按应用领域、知识表示方法、控制策略、任务类型等分类。如按任务类型来划分，常见的有解释型、预测型、诊断型、调试型、维护型、规划型、设计型、监督型、控制型、教育型等。

专家系统的基本结构如图所示，其中箭头方向为数据流动的方向。专家系统通常由人机交互界面、知识库、推理机、解释器、综合数据库、知识获取等6个部分构成。

知识库用来存放专家提供的知识。专家系统的问题求解过程是通过知识库中的知识来模拟专家的思维方式的，因此，知识库是专家系统质量是否优越的关键所在，即知识库中知识的质量和数量决定着专家系统的质量水平。一般来说，专家系统中的知识库与专家系统程序是相互独立的，用户可以通过改变、完善知识库中的知识内容来提高专家系统的性能。