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1、第卷增刊中国有色金属学报年月佣扭没人工智能在材料设计中的应用邱冠周王海东黄圣生,中南工业大学长沙摘要针对材料设计目标,介绍了专家系统和人工神经网络等人工智能技术的基本原理和特点及其在材料设计中的应用并就人工智能技术在材料设计中的发展趋势进行了分析。关键词人工智能专家系统人工神经网络材料设计材料设计是依据积累的经验,归纳的实验专家的知识和经验,并能象专家那样运用这些,,规律和总结的科学原理制备
2、预先确定目标性能知识通过推理在那个领域内作出智能决。。。的材料川策专家系统的基本结构如图所示长期以来,材料研究采用的是依赖大量实,,用户专家验进行大面积筛选的方法要消耗大量的人、。力物质资源和时间由于大量尚未被理性化的经验和实验规律的存在,使得完全不依赖经用户界面验和不进行探索性实验的材料设计在相当长的。时期内不可能实现但将先进的计算机技术应,用于现代材料设计则可以摆脱实验先行的研究方法,用较少的实验获得较为理想的材料,推理机月解释系统知识获取系统。达到事半功倍的效果专家系统和人工神经网,络等人工智能技术的
3、迅速发展为材料的计算。机辅助设计提供了新的有效途径专家系统与材料设计综合数据库知识库性能系统,年由美国斯坦福大学的等人完成了用于确定有机化学分子结构。式的!∀#专家系统该系统在从分图专家系统的基本结构子式及其质谱数据判断分子结构的能力方面达,到了专家的水平被广泛运用于各大学和工业知识库用于存取和管理所获取的专家知识。,,界的化学实验室里随后专家系统广泛用于和经验如材料的组分一工艺一性能的规则、、。,。医疗化学设计等领域进入年代专家供推理机利用。系统在材料领域的
4、应用逐渐成为热点推理机用于对知识库内的知识进行搜索推专家系统原理理,求解专门问题。当对所需设计材料提出性,专家系统是一个用基于知识的程序设计方能指标后系统根据知识库中的规则和数据库,法建立起来的计算机系统在现阶段主要表现中的信息推出所需的材料组分及工艺参数为计算机软件系统,它拥有某个特殊领域内或在给定材料组分和工艺参数后,系统利用数第卷增刊邱冠周等人工智能在材料设计中的应用据库中的信息和知识库中的规则推出材料的性专家系统的上述特点使其正好适用于在过,。。能指标即进行性能预测程本质上是归纳方法的材料
5、设计专家系统在材料设计中的应用综合数据库用于存放系统运行过程中所需,、,要和产生的有关信息包括问题的描述中间在材料领域人们经过长期的探索和研,、。究积累了一定的理论知识但由于许多复杂结果解题过程的记录等信息材料设计数据,、影响因,、库主要是数据信息如材料的组分工艺参数素的存在有相当一部分材料的组分,,和性能参数还可包括图象信息如相结构和工艺与性能之间的本质关系尚不十分清楚存,、。在许多经验知识因此在材料设计制备及性电子显微镜照片等解释子系统使程序能够回答用户提出的各能预测等领域在很大程度上还必须依靠专家的
6、,、。种咨询包括系统在运行时的推理路线推理经验知识,结果的解释、知识库的内容,使用户对整个推近一二十年来专家系统在无机材料粉末、、。合成材料设计到成形烧结和性能检测等过理过程能一目了然。,知识获取子系统则起着对知识库进行编程中得到了开发和应用目前已有专家系统、辑、修改、更新等作用。存于不同专家头脑中应用于卫生陶瓷陶瓷釉料和电子陶瓷等陶瓷、。、制品的性能组分设计〔该专家系统不仅有的有关材料组分土艺与性能之间关系的知识、、利于一般科技人员方便地学习掌握有关陶瓷本身可能是不完备的但对实际问题的求解却,,,。釉料的工艺
7、知识促进陶瓷釉工艺的发展而非常有效是体现专家水平的一个重要方面因且,还能大幅度地减少陶瓷釉料新产品的研此需要通过知识获取子系统将其显示表达并、,,。制开发时间和经费并降低产品的生产成存于知识库以备推理之需本。用户界面负责将用户所要输入的信息转换,成系统内部的表达形式同时将系统内部信息。转变成用户易于理解的外部输出形式人工神经网络与材料设计专家系统的特点与传统的程序相比,专家系统主要具有如把工作领域限定在特定专门领域的专家系,下特点统具有相当出色的工作能力在许多场合不仅。。具有丰富的经验和高水平的技术专
8、达到了而且超过了人类专家的工作能力但专家系统的力量在于它存贮的是知识,这些知识家系统的发展也遇到了一些问题。、、“瓶”既有领域内与问题求解有关的定义事实各首先是知识获取的颈问题通常专家,种理论和方法等共性知识也有众多领域专家系统的知识获取主要依靠人工移植由知识工,,凭经验和直觉获得的启发式知识而这种由许程师将领域专家的知识移植到计算机中它是,多专家经过多
