工业数字化、人机协同与工业绿色发展效率提升

在“碳达峰、碳中和”背景下,如何将数据要素与传统工业有效融合以实现工业绿色转型,成为亟待解决的重要问题。基于2010—2020年全国30个省(市)的面板数据,分析工业数字化对工业绿色发展效率的影响及机制,并从人机协同视角探讨两者之间的非线性效应,可以得出以下结论:工业数字化能有效推动工业绿色发展,并且通过加快绿色技术创新和提高能源使用效率的渠道,间接推动工业绿色发展效率的提升。同时,考察人机协同度对工业数字化与工业绿色化转型的关系所发挥的门槛效应,可以发现人机协同度越高,工业数字化对工业绿色发展效率的提升作用越强。这个研究结论有助于揭示工业领域“数字化—人机协同—绿色转型”三元互联“黑箱”,为相关部门运用数字技术推动工业绿色发展提供参考与借鉴。

综采液压支架中部跟机多模态人机协同控制系统

我国煤矿智能化综采工作面建设处于初级阶段,液压支架电液控自动化技术已广泛应用,但目前液压支架单一固化的自动化控制逻辑难以适应复杂、多变、动态的工作面生产场景,现场实际控制过程仍大多采用自动化+人工干预方式。针对综采工作面复杂场景中液压支架人机交互协作任务需求,提出液压支架中部跟机多模态人机协同控制系统的理论方法与技术原理。首先,设计了人工式、分工式、批准式、否决式4种人机协同模态,以煤层地质、瓦斯粉尘、采煤机速度、液压支架智能水平、系统状态、岗位工技术水平、任务负荷等为判别因素,构建了基于AOG的液压支架人机协同模态选择模型,实现了人工、机器偏好的模态选择。然后,设计了液压支架中部跟机人机协同控制决策机制,提出液压支架中部跟机再次调控策略AI推理技术思路,利用现场数据学习人工操作经验,分别构建了液压支架是否再次调控决策树分类模型和再次拉架时间贝叶斯回归模型,基于上述模型开发了液压支架人机协同控制决策程序,实现了基于多模态与或推理和再次调控策略AI推理的液压支架人机协同控制。最后,采用云-边-端架构软硬件技术,开发了液压支架多模态人机协同控制系统,实现了模型进化、运算推理、程序执行等液压支架多模态人机协同控制功能。该系统在沙曲二矿3404工作面进行了工业试运行,相比于系统使用前,该工作面液压支架中部跟机效率平均提高2%。

水下人-机协同搜救作业人因可靠性分析研究

为分析水下人-机协同搜救作业人因可靠性并识别其关键影响因素,根据水下搜救训练实际和相关研究结论提取人因可靠性影响因素;建立人因可靠性影响因素体系,利用解释结构模型定性分析各影响因素间相关关系,将建立的各影响因素的解释结构模型转换为贝叶斯网络拓扑结构,分别构建潜水员作业、无人遥控潜水器(ROV)作业、人-机协同作业人因可靠性分析贝叶斯网络;通过对3类贝叶斯网络进行推理,揭示影响人因可靠性的关键因素及其依赖关系,并定量分析3种作业模式下的人因可靠性变化。结果表明:人-机协同搜救作业中“误解意图”“通信不畅”“信息不对称”“作业精度不足”“丧失救助能力”等影响因素起到关键作用;当上述因素得到较好控制时,人-机协同搜救作业的人因可靠性将会表现出优于单纯的ROV或潜水员独立施救的效能。研究结果可为水下搜救作业人因可靠性分析与提升提供参考。

AIGC辅助教师作文评价的效果研究——以九年级语文作文为例

当前,人工智能生成内容(Artificial Intelligence Generated Content,AIGC)凭借其卓越的自然语言处理和内容创新能力在教育领域引起了广泛关注,也为创新升级作文评价工具提供了新的技术路径,但AIGC辅助教师进行作文评价的效果仍有待进一步探究。为此,文章首先收集了104篇九年级学生的作文,并由AIGC工具和五位教师分别针对作文的内容、语言和结构维度进行评价。然后,文章采用内容分析法对两种评价来源信息的评价数量、类型、层次以及准确度进行差异对比,并使用主题分析法分析了针对教师的访谈内容。研究结果表明,AIGC可以在作文评价中与教师达成评价策略互补,有效提高评价效率,但仍需提高评价深度和精准度。最后,文章根据研究结果得出相关启示,揭示了AIGC辅助教师进行作文评价的效果,以期为推动AIGC与作文教学的深度融合提供参考。

增强还是替代:人工智能与人类智能关系的哲学反思

人工智能哲学的核心论争是考察人工智能与人类智能的紧张关系与有机张力。人工智能是一个比照与关联了合成智能、计算智能与增强智能的概念,其建构目标是智能主体,底层逻辑是大数据,运行关键是算法。人工智能的发展形态蕴含着从弱人工智能到强人工智能或通用人工智能的可能路向,甚至不排除在未来演化出超级智能的形态。人工智能与人类智能之间存在着内在的紧张关系:人工智能或以温和的方式实现对人类智能的模拟与增强,或以激进的方式去超越与替代人类智能。人类未来既需要认真对待与重视人工智能,也需要为其构建平等合理的伦理原则。

基于广域信息处理的配电网故障隔离技术研究

针对分布式电源并入配电网后,传统算法进行故障检测时存在定位准确度偏低、反应速度较慢的问题,文中基于广域信息处理技术提出了一种配电网故障隔离方法。该方法采用模态分解算法将故障复杂信号分解为多种类基础小信号,使用支持向量机对这些小信号进行数据分类。但由于传统支持向量机的收敛速度较慢,因此通过引入粒子群算法对其参数加以优化,从而提升模型的运算速度。实验结果表明,在加入分布式电源的电网中,所提算法的故障定位准确率为96.7%,平均运行时间则为43.9 s,且这两项参数在对比算法中均为最优。由此证明,该算法可应用于实际工程中,为配电网故障隔离提供技术支撑。

电商客服对话提示信息的双任务操作注意分配研究

目的 为研究双任务操作下,不同类型对话提示信息对电商客服注意分配的影响.方法 选取视觉呈现位置和三种常见提示音为自变量,设计了三种实验情景:只呈现两种位置差异的视觉信息、只呈现三种不同的听觉信息、同时呈现视听觉组合信息,对被试人员操作过程中的反应时及正确率进行了分析.结果 电商客服人员在同时接收视听觉对话提示信息时,存在注意分配,视觉上更偏向左侧,听觉上更偏向于机械提示音,当位于左侧的视觉对话提示信息与钢琴音同时出现时,电商客服的操作表现优于其他组合的视听觉对话提示信息.结论 研究对话提示信息双任务操作的注意分配,为电商企业提升客服注意力培训、设计对话提示信息具有一定指导意义.

基于认知代偿的适老化人机界面信息编码设计研究

提升人机界面的适老化水平,从认知源头减少老年人界面信息理解和学习的难度。构建老年人操作学习过程与认知能力的映射关系模型,总结老年人的操作学习难点。以认知代偿为信息编码设计的目标。从脑机制的角度提出认知代偿设计策略。基于认知代偿策略,提出适老化人机界面信息编码设计方法。适老化人机界面信息编码设计应注重增加信息呈现维度、凸显界面基础架构、明确操作状态信息以及统一功能设计语言。

未来社区建设风险的生成机理及治理路径

未来社区建设是新发展格局下推动城乡社区融合发展、促进社区高质量发展的方式和过程。风险社会的不确定性、复杂性、多样性和模糊性使得社会风险不可预测、不可控、不可回避。如何从社会治理的角度认识和把握未来社区建设风险,探索防范与化解风险的机制,是推进未来社区建设亟待解决的重大现实课题。当前,未来社区建设存在社区价值理念冲突风险、现代新兴科技应用风险以及社区资源配置风险。未来社区建设存在风险的主要原因是社会空间重塑、数字空间重塑以及制度空间重塑的不协调与不同步。防范与化解未来社区建设风险应立足于人本化、智慧化、共享化和绿色化的价值导向,加强人本化的社区建设价值理念、智慧化的“人—机治理共同体”机制、共享化的社区公共服务供给机制和绿色化的全要素、多层次社区融合机制的整体性构建。

新一代载人飞船卫生区功能性空间优化设计研究

目的开展中国新一代载人飞船卫生区的空间优化研究,探索功能性空间优化设计方法,提高载人飞船空间利用效率,同时提升航天员的舒适性体验。方法以中国空间站卫生区的功能和结构为依据,探讨中国新一代载人飞船卫生区功能组件的构成;依据航天员在微重力状态下使用卫生区的动作与姿态,建立卫生区空间布置的初步概念;根据卫生区的舱壁布局、微重力下航天员视野区域及最佳操作空间分析,开展相关功能组件建模,基于卫生区的人机交互节点,利用JACK软件进行仿真分析与评估,结合评估结果改进设计方案,并通过追踪航天员活动轨迹产生的包络体完成卫生区的空间优化。结论通过对比中国新一代载人飞船卫生区优化前后设计方案的舒适性、可操作性和空间尺寸,验证了功能性空间优化设计方法的有效性和可靠性,为载人航天器舒适性与集成化设计提供了参考。

教学过程智能化发展评估新方向——《2023人工智能促进教育发展报告》节选三

智能技术的快速发展深刻影响着教育的理念重塑和形态变革。教学过程智能化对促进人的个性化发展,培养创新型人才,形成人才竞争力具有重要意义。通过检索国内外文献发现,目前尚未形成科学完善的教学过程智能化发展评价指标体系。该研究采用调查研究、专家访谈等方法,系统构建了教学过程智能化发展评价框架体系,并通过专家调查法和层次分析法对各项指标体系进行权重计算,最终形成包括人机协同与具体教学过程应用2个二级指标、13个3级指标的教学过程智能化发展评价指标体系,完善人工智能促进教育发展的评估体系,明确教学过程研究的未来指向,有助于推动智能技术全面融入教学全过程,为数字教学改革发展与评价提供参照。

智情技术赋能的情境教学研究

智情技术可为情境教学提供保障、增加导引、加深理解,使其获得沉浸式多模态教学感官,然智情素养、教学资源、教学条件等因素影响了智情技术在情境教学中的综合应用。阐述了智情技术和情境教学的概念、影响与驱动;从资源、参与和评估三个方面探索情境教学困境和赋能路径;以情境、过程和保障为基本要素,立足真实、专业、展示、复习、协同、交流、辅导、评价八个角度,构建智情技术赋能的情境教学框架与模型;最终以《人机情感》课程为对象,设定情境,设计过程,提出保障策略,旨在为智能技术赋能情境教学提供借鉴。

智能广告中人机协作的身体主体性研究

洞悉智能广告人机协作中身体和机器各自的优势,探讨身体主体性的价值、实现的方法并反思,以支持智能广告的发展。价值在于真实生动的身体表现赋予广告灵魂与生命、身体保障共情性交流强化广告沟通效果、身体承载伦理道德彰显广告社会责任、身体发挥智慧决策运用广告引导市场舆情;实现方法是构建以人为本的智能广告传播伦理体系、建立完善的人机协作数据安全与隐私保护机制、优化机器在人机协作中的角色定位;反思涉及尊重身体的主体多样性、保持人类的独立思考和想象力、平衡人与机器在协作中的地位、注重身体与技术的结合等方面。

面向任务的载人深潜人机交互信息重要度评估

为更好地识别复杂任务环境下深海载人潜水器驾驶舱人机交互信息重要度差异,提出一种基于复杂网络的人机交互信息重要度评估方法。以悬停采样任务为研究对象,运用决策阶梯模型及任务-网络建模技术识别复杂任务相关人机交互信息元及逻辑关联,构建交互信息复杂网络模型。基于网络拓扑特征参数,从节点间逻辑影响关系的角度提出节点全局及局部影响效应评估指标,结合解释结构模型层级权重指标对交互信息节点重要度综合值进行计算,得出悬停采样任务人机交互信息重要度排序。将排序结果与其他4种算法进行对比,在证明计算有效的基础上,邀请潜航员结合实际任务流程对交互信息进行主观重要度评估。结果显示,研究所得重要度排序结果与潜航员主观排序结果呈强相关,且对重要交互信息元的识别结果与潜航员主观感知相符合,验证了所提方法识别复杂任务人机交互信息重要度差异的有效性。

油烟机工效学试验研究

为研究油烟机清洗操作及结构设计的工效性,招募36名有经验的被试,搭建油烟机清洗及烹饪操作测试场景,对顶吸油烟机日常清洗部位,基于4个评价指标(可视性、距离、姿势及费力)综合给出各部位的清洗操作分值,得到油烟机底端外围、集烟腔及油杯后区的清洗可达域级别(轻松可达、比较费力可达及费力可达)分布。采用三维运动捕捉系统记录被试烹饪时的头部、左右手和锅具前端的活动范围,基于人机活动域分析得到顶吸油烟机人机碰撞高风险区域,以及侧吸油烟机倾角范围。研究方法和结果对油烟机安装、结构和布局设计及改善评估均有一定的实际应用价值。

直觉模糊的结构化最小二乘孪生支持向量机

针对最小二乘孪生支持向量机(least squares twin support vector machine,LSTSVM)对噪声或是异常数据敏感和忽略数据内在结构信息的问题,提出了一种直觉模糊的结构化最小二乘孪生支持向量机(intuition fuzzy and structural least squares twin support vector machine,IF-SLSTSVM)。首先采用孤立森林对输入样本点进行预处理;然后通过直觉模糊数的概念,赋予输入样本点不同的权重以减少噪声或是异常数据对分类超平面产生的影响;最后采用K-Means算法,以协方差的形式获取输入样本点之间的结构信息。IFSLSTSVM在LS-TSVM的基础上,考虑了输入样本点在特征空间中的分布信息及输入样本点之间的关系,提高了模型的鲁棒性。实验采取UCI数据集,在0%、5%、10%以及20%的不同比例噪声环境对IF-SLSTSVM算法的有效性进行验证。结果显示相较于6种对比算法,IF-SLSTSVM算法有更好的鲁棒性。

基于动力定位平台的虚拟仿真系统

针对船舶动力定位平台控制方式和推力分配纯数字仿真可信度低,难以直观感受动力定位平台航行效果等问题,基于虚拟引擎构建了一套动力定位虚拟仿真平台。平台由虚拟仿真子平台、数值仿真子平台和数据管理系统组成。虚拟仿真子平台实现环境和人机交互、数值仿真子平台实现控制方式和推力分配算法仿真,数据管理系统传输数据驱动虚拟仿真平台,并在虚拟环境中实现动力定位平台的可视化。仿真结果表明,平台可有效地验证航行效果并能合理分配推力,对实验虚拟仿真的可视化设计具有促进作用。

重型数控机床-基础系统低频隔振研究

为解决低频环境振动导致重型数控机床加工精度降低问题,考虑机床与振源距离、振动频率等因素,采用Plaxis建立基于黏弹性人工边界的振源-土体-隔振沟三维模型,系统分析空沟、填充沟的参数(深度、宽度、距离、填充材料等)对隔振效果的影响,并首次提出空沟-泡沫填充沟的组合形式。结果表明,隔振沟深度是决定性因素,隔振沟距离越远隔振效率相对越低,空沟宽度影响很小,泡沫填充沟宽度的影响小于深度,双泡沫填充沟方案是比单泡沫沟更经济有效的替代方案,而空沟-泡沫填充沟的隔振性能更好且结构更稳定,最终,将此新型组合隔振形式应用到机床隔振,优化隔振沟参数后可将振动响应降低到原来的15%以下,有效降低环境振动对机床的影响。

基于IMPMMS并网的新能源电压稳定性分析

新能源并网比例过高导致新能源电网电压稳定性低和机组脱网风险,永磁发电机组(IMPMMS)对系统具有电压补偿能力,能满足新能源电网无功需求。本文根据永磁发电机组的结构和工作原理,分析了永磁发电机组的电压补偿机理,推导影响无功调节能力的参数。结合新能源通过永磁发电机组并网的状态方程,建立电力系统仿真模型,对比不同程度电压跌落下永磁发电机组与传统机组的电压补偿能力及电压隔离作用,最后研制一台缩比样机。仿真和试验结果表明:网侧电压跌落幅度越大,永磁发电机组电压补偿能力越强,且永磁发电机组机械隔离可以隔离故障对新能源机组的影响,有效防止新能源脱网风险的发生,提高新能源发电系统的电压稳定性。

人机携行外骨骼负重上楼梯的动态建模与仿真

研究外骨骼在不同负重情况下上楼梯时各关节驱动力矩变化规律。基于西南交通大学第三代人机携行助力外骨骼机器人,首先运用D-H法推导了外骨骼的运动学模型,研究外骨骼各个连杆之间的相对运动与位姿关系;其次,基于拉格朗日方法构建了外骨骼动力学模型,并进行了动力学仿真分析;最后,将拟合得到的人体步态周期数据作为基于Adams环境中外骨骼在不同负重情况下上楼梯动力学仿真中的驱动函数,得到各关节驱动力矩数据。所得结果验证了运用拟人建模方法辨识外骨骼机器人动力学模型的有效性,为外骨骼在负重上楼梯环境下的系统驱动和控制提供了理论基础,增加了人机携行性。