专家系统，正成为汽车产业高质量发展的“数字哨兵”

什么是专家系统？

汽车智能化是当代汽车工业正在兴起的“大脑”革命热潮，它包含着科技现代化和知识革命的标志。

专家系统可以说是汽车智能领域的一个新分支，正在被广泛、积极、热情地研究、制造和应用。它可能构成汽车工业非物质文化中智能、先进、进步、生态、文明、财富的新产品，也将成为人工智能领域从理论探讨到实际应用最活跃、最实用的领域之一，推动知识的重大突破。

专家这是一个现代智能系统的知识工程。专家系统包含了某一专业领域专家的大量层次和知识。经过计算机处理后，构成了人类的各种专家知识、解决问题的思路和处理某一领域实际问题的方法。

建立专家系统的程序，或称知识工程。一般先用被称为知识工程师的专家，或者多组织一些领域的专家，以专门的方式进行交流和合作，对应该收集的问题进行查询、解决和分析，形成策略和经验。更进一步，需要用专业人员所擅长的想象力和聪明有效的先进知识，在有限的范围内处置计算机程序，从而形成专门的计算机语言和工具，为最终用户服务。从概念上看，表现在知识的获取、表达和应用上。

目前专家系统的结构主要是:数据库:这是对事实、证据、假设、目标等数据的连续存储，主要包括专家经验参数的变化类别和阈值，以及从实验中总结经验的方式。规则库:包含专家提供的规则，典型描述是表达知识使用的方法，即自然方法处理复杂快速变化环境过程中数据操作的作用，以及应用过程中系统监控和诊断的规则。

推理机:用于确定规则应用顺序的调度程度，关注预测控制方案是否真正适合所考虑的问题领域。人机界面:一般有两种方式。一是使用用户界面，包括一些解释工具，帮助用户提出问题，二是更新知识库的规则并进行编辑，从而进一步提高系统的整体应用水平。

目前，现代专家系统具有高效性、启发性、准确性、全面性、实用性和透明性的特点。如何建立这样一个专家系统有许多条件和困难。因此，我们认为应该做好以下主要工作。

建设高水平的专家人才队伍:专家系统要求知识面可以狭窄，可以针对某一特定领域，但必须有一支专业的、高水平的专家人才队伍，形成具有应用水平的高效能力；良好的符号处理能力:需要快速准确地使用计算机符号，表达相关领域的信息和知识，执行强大的处理和推理功能。处理的对象是知识，而不仅仅是数据；高求解能力:为了使专家系统能够正确推理。

要使其更符合解决事物的规律，就要设置专门的领域，各种问题和难点，这就表明专家系统的推理要有深度，适应性强，能够在变化和不确定的事物中解决问题。优秀的解释功能:专家系统可以做到“你为什么这样做？”"这种方法有什么好处？"“它能达到什么目的？这种解释功能在专家领域有许多独立的信息模块，有助于专家系统更好地结合人工智能功能，提高应用水平和效果。中间数据库的进一步构建:也叫“黑板”构建。“黑板”的关键内容是如何在动态中更好地控制专家系统的有效工作过程，也就是所谓的“动态知识库”的构建。而专家系统工程软件的中间件开发有大量专业化的智力劳动和密集型人才，需要跟上专家系统的不断升级，努力克服会导致“软件危机”的恶性循环和隐患。

专家系统的进化过程

专家系统是一种新型的软科学，是一种科学发现、发明和实验应用，它往往不会像流水一样顺畅自然地绕来绕去。它往往在争议和发展停滞的状态下，经历个体行为、分散处置、不断探索、不断进步。就是这样艰难的进化，让今天的世界变得清晰。专家系统已经就全球化社会的科技进步和为人们提供福利达成了共识。我们必须努力实现系统进化过程的趋势，甚至形成面向社会应用突破的先进范式。根据这一规律，1965年，美国斯坦福大学费根鲍姆教授团队发现了第一个由化学系统分子式推理和质谱数据推断的新型化合物分子结构和变换，被视为世界上第一个发明的专家系统。

目前，美国、日本、德国、以色列等发达国家都在积极开发和实施专家系统，我国也是专家系统研发和应用的关键国家。如中科院合肥智能机械研究所在专家系统的应用方面做了很大的努力，北京大学在社会学和统计学方面开设了专家系统专业，更好地服务于金融行业的发展。20世纪90年代以来，我国WISCO、本钢、昆钢、宝钢等钢铁企业引进了芬兰高炉专家系统，开发了“人工智能高炉冶炼”专家系统，为专家系统在钢铁领域的应用提供了条件。

可以看出，70年来，世界专家系统的演变大致经历了三十年，现在正在走向第四个十年。

初创期:如上所述，20世纪50年代，E . A . feigenbaum团队发现了世界上第一个dendral的化学分子式结构。当时主要运用逻辑学、仿真心理学和一些通用学科来建立专家系统的求解程序，将世界专家系统推向了一个初步发展时代，这是人类历史上科技发明和发现的一大进步。但专家系统作为一种制度，在当时只是个人的科学发明，为以后的发展打下了良好的基础，这是必须肯定的。但是作为专家系统结构和系统，解决实际问题的能力还是比较弱，这也是早年自然发展的标志。

成熟期:这大概是80年代初。专家系统已经发展了近二十年，在各个专业领域都取得了很大的进步。但进度并不一致，总体处于一个启蒙的应用时代。理论上，一些单一学科的应用已经取得了比较完整的、可移植的进展。除此之外，还在人机界面、解释机制、知识获取技术、处理不确定推理、增强专家系统的知识表达和处理方法等方面取得了非常有效的经验和成果，从而推动了专家系统向相关社交平台的渗透，取得了良好的效益。如物理、化学、数学、医疗、农业、气象、军事、工程技术、空间技术和某些制造业学术进步。因此，国际科学界已经认识到其处于相对成熟的发展时期，但在汽车行业的进展并不理想。

协作期:21世纪，随着世界科技、信息、网络、能源和计算机软硬件的巨大升级，特别是计算机软件成为脑力劳动的结晶，推动了计算机数据技术和人类社会的猛烈发展。

它将进入数字化发展时代，这将相应地推动社会智能发展趋势越来越明显，因此专家系统将随之而来，构成人工智能最活跃的学科之一。这个时代的明显特征是专家系统从客观层面提升，同时转移到微观方面，其特点是对高新技术的推广应用有良好的助推作用。该方法采用计算机协同设计方法，推广并行设计方法，同时加入现代计算机的新应用方法、新技术、新模型，达到集成应用效率。通过专业化的产品结构建模，优化产品设计流程和质量。

这种共享对象、协同活动和动态联盟，为专家系统的小型化提供了相当好的平台，比如石墨烯、纳米技术、超导技术、激光技术、虚拟现实技术、量子通信、量子光子计算、5G普及、微生物应用、二氧化碳和甲烷的人工应用、高级碳纤维等等。

内生期:这是未来或正在发展中的生态专家系统模型，也可称为第四代专家系统。意味着以微机仿真集成控制为主线，智能控制论具有高度的综合性和系统性，促进了专家系统与神经网络、耗散结构理论、混沌、模糊控制等智能内部系统在理论、方法、系统设计和技术上的协调发展。这可能会促进人工智能吸收更多的养分，提高其综合性和适用性，并通过协调发展突出其特点以加强自组织和自学习的功能。很多特殊项目都是类脑行为。还有其他事项，表现出专家系统相对独立的思维，是将各种智能思维深度融合的一种表现，从而出现了专门的专家系统的功效，达到了迎接自身更高发展的契机。

这种新的内生专家系统也可以称为广义专家系统，它的实施将对我国社会的现代化和高质量发展起到良好的推动作用。

汽车空调是冬季和夏季驾驶的一个重要问题。目前部分车辆已实现区域温度安排。然而，近年来，国际汽车行业正在设计和测试一种个性化的分布式空调供应系统，该系统具有分离的人员和区域。夏天开车开空调，车主是附近老人的孩子，是个中年人。

他父亲年近八十，身体不好。他老婆孩子在后座五六岁。这样，车上安装了高端的传感器和电子执行系统，对每个人的皮肤进行测量和验证，然后算出应该供应什么温度，供应多少气体，以保证每个乘客都感到舒适和惬意。这个分布式的设备叫汽车空调专家系统，是我在密歇根大学听说的。

目前，一些汽车配备了空气弹簧悬架，并配备了一套智能电子控制和空气压缩机系统。汽车在山路或颠簸路面上行驶时，空气悬架系统要抬高汽车底盘，以满足山路行驶要求。在高速公路上行驶时，应根据需要尽可能降低空气悬架，以提高高速行驶时的空气阻力和安全性。

为推动汽车轻量化应用，汽车车身及相关零部件最终将采用全碳纤维。它的比重只有钢的重量，抗拉强度在3500Mpa以上，却是钢的7倍甚至更多。在发生碰撞时，能表现出一定的抗冲击性能，实现回弹回弹，有利于人体保护。据了解，目前主要的碳纤维板都是用高胶连接，不需要电焊，但是强度不够，加了几个铆钉。我在通用汽车公司看过一辆样车。

在美国和欧洲，司机主要是自己开车。我在福特公司看到过智能驾驶座，是全牛皮的。座位上有十多个微型电机和空气压缩机。司机买车的时候，先测一下人体工程学，电脑会根据你最适应的状态进行调整，让你以最佳状态驾驶。如果你的妻子也被测量过，那么当你改变驾驶时，按下开关会改变你妻子驾驶的人体工程学状态。

目前，随着汽车智能化的不断提高，类似手机、电脑这样的OTA活动也在汽车上实现，尤其是在汽车的驾驶舱。改进和创新是有吸引力的，不同版本的OTA可能是收费的，也可能是免费的，这对于汽车个性化应用升级的持续实现是非常明显的，对于汽车厂商和售后服务也会增加收入。

车辆自动转向和自动制动系统。全世界的汽车实现社会化全自动驾驶可能需要二十年，也就是2040年左右。让我们做前两个智能任务。最近有信息说，有很多事故都是司机刹车时踩错了踏板，踩了加速踏板或者电动加速踏板，导致车子掉进河里或者撞到别人家。我见过德国高速公路上100多辆车连续相撞的情况，美国也发生过两三百辆车相撞在一起的情况。我自动转向应用专家系统和神经网络智能控制系统来识别驾驶员的错误方向，从而最终实现智能换人，将汽车的行驶方向控制在正确的方向。

当自动制动系统能够识别错误方向时，即使你踩下加速踏板，专家系统和神经网络自适应控制器，也会使加速踏板立即充当制动踏板，应用车辆反馈动态制动特性转换，达到期望的减速度或制动性能系统。这是具有纠错行为的专家系统的具体纠错值。

汽车的侧面碰撞。我们研究了很多正面碰撞预防的案例，但对汽车斜碰撞预防的研究还不够。本世纪初，我在美国密歇根大学的时候，看到三四个老师组成了一个软件公司，专门做防止边坡碰撞和控制危害的软件工程。经过反复认证，美国通用汽车公司买下了他们的专利，共同研究预防和减少斜坡碰撞危害的问题，并在产品研究中应用了数字化KBE技术，是知识体系和工程体系相结合的产物。KBE和CAX是有区别的。比如CAD系统大多属于二次开发工具编辑自定义程序，而KBE利用的是知识程序和工程设计程序之间的组合性、开放性和扩展性。

正因如此，无论什么数字方式。我们应该建立更多专业化的微型软件工程企业，以丰富我国汽车工业多层次的专业优势。美国硅谷、底特律等地有很多软件工程微型企业，值得学习和推广。我们要把汽车软件设计工程作为一个独立的专业，抓住一个微机专业产品，把这些人全部攻到底，拿出别人不知道或者做不出来的软件工程专业程序。这样的微型企业越多，很多汽车专业技术的原型创新就有了坚实的基础。这些微型企业的艺术性创造了市场和财富。我们不能认为这些软件工程的微企业就像很多商业传统微企业一样，只是在做小生意。现在，微软件工程企业在中国汽车行业。

面向客户的数字产品开发和制造。在当代汽车工业中，数字化、程式化、逻辑化、柔性化的平台在全过程中得到了应用，极大地提升了产品设计、制造、应用的全过程。如CAD、CAM(计算机辅助制造)、CAE(计算机辅助工程)、CAPP(计算机辅助工艺规划)等等。上世纪末，CAT(计算机辅助测试工程)得到进一步发展，极大地改善了产品设计过程的数字化验证过程，节省了人力成本。与20世纪80年代初一样，通用汽车几乎每天都要对新设计的汽车进行三四次碰撞测试。后来改成卡特彼勒碰撞应用项目后，一两周就可以进行物理碰撞测试。

在通用汽车的研究中心，我看到工程师们在电脑上进行车辆试验场的道路寿命测试。但是为了保证测试不会出错，几乎所有的工程师都要看着电脑，不敢离开，于是晚上把数据转移到印度班加罗尔继续测试。因为美国现在很晚，印度是白天，所以一直在跑。目前CAT的应用非常复杂，包括很多新能源汽车，需要建立一套新的测试方法。

“一片森林”和“一棵树根”的思想在汽车专家系统中的应用。

“一片森林”的思想是指包括整个汽车工业在内的各个领域都可以根据自己的特点和效率开发RD和应用专家系统，特别是泛专家系统，并努力使之更好、更有效。需要特别注意的是，当代汽车产业正处于一个大变革、大竞争的时代，这样一些新的汽车相关领域会不断增加。我们应该成立一个全面的、专业的专家系统智库，专业处理汽车专家系统行业。汽车产业的发展在国际上要“以软件为中心”是很有必要的，但归根结底还是要落实到汽车产业的实体经济中，从而促进汽车产业更好更快的发展。这是我们从汽车大国走向汽车强国的必由之路。

“一片林”专家系统的建立、处理和应用。目前，设计、RD、实验、计划、监督、预测、诊断、修理、数字、控制、分析、维护、标准、故障、网络、故障排除、急救等领域。汽车行业的专家系统应一揽子实施，建立一个系统的汽车行业专家应用系统。

“一棵树根”的意思是参天大树，枝干茂密，异常高，非常受欢迎，而看不见的根是树茁壮成长的基础。

深根使树茂盛，根腐使树枯萎。如果大树指的是豪华车，那么根就是组成汽车的成千上万个部件，尤其是关键核心技术部件。如智能自动驾驶，四大核心技术是指环境感知、精确定位，

路径规则和行执行。电动车被视为核心技术，指的是“三电”，即电池、电机、电控；对于车联网汽车来说，软件设计和应用是核心技术，软件已经成为汽车不断进化的DNA。汽车离不开硬件，但需要隐形。

软件是用来升华的，数据是汽车进化的核心力量，更让人担忧的是汽车芯片，汽车芯片主要指汽车规级功能芯片、功率半导体、传感器。几乎都是进口的，成为汽车卡脖子的关键点。我们一定要非常清醒，明白关键技术得不到，买不到，也不会得到，必须靠自己的努力。就像当年落后年代“两弹一星”的辉煌成就，这就是我们长期发展的汽车工业，求数量不求质量，重主机轻零部件，主要表现在很多地方政府只建汽车厂，有1700米、80米长的汽车装配线供领导和外国友人参观，而对于小的、专用的、偏远的零部件企业，不值得看。这种传统思维已经有70年了。

目前，我们有170或80家汽车制造商，而且还在增加。然而，美国原来的三大汽车厂，克莱斯勒汽车厂却因为规模不足三百万辆而被多次重组。现在，美国只有两家半传统汽车工厂。日本和德国的汽车工业欣欣向荣，其基本面背景是有实力的零部件企业的大力支持。

曾听外国朋友告诉我，未来要发展个性化的量产商业模式，1000米以上的简化流水线将被取消，只设立若干条40-50米的大模块流水线。大型零部件的百米流水线已经全部改为U型单生产线，很多零部件企业也在实行。

当代汽车工业正处于百年未有之大变局的时代，但对全球化的阻力越来越剧烈，我们必须发展自己的力量。要敢于克服地方保护主义和官僚主义的思维和方式，在建设全国统一市场的新格局指导下，立足国内需求，积极开展“双需求”活动，推动汽车技术创造和产业升级，推动汽车产业进入现代化发展新格局。我们成为汽车强国的目标一定会很好地实现。

总之，专家系统应在汽车工业中广泛推广，其应用应进一步深化。点面结合，一定会获得更多的体验和效果。