时间：2023-07-19 17:29:55
概念视频里的技术离大规模商业化应用有多远?
美国时间2月28日，苹果公司正式向媒体发出3月7日新一代iPad会邀请函。几个小时之后，就在对新版iPad功能的猜想和预测扑面而来时，位于旧金山的3D动漫工作室Aatma在YouTube上推出iPad3概念视频，视频中展现一些极为酷炫的新功能。这不是Aatma工作室第一次“造假”，去年8月他们了iPhone5概念视频，其中超薄机身、激光键盘、全像投影引发果粉的无限遐想，许多人一度以为这是苹果公司流传出来的视频，掀起以假乱真的传播效应。
Aatma工作室成立于2011年4月，它的创始人是三位苹果粉：Pramod shan Lharam.ChrisBernal和Pmshanth shanthamm。在聚首创业前，他们分别在美国、澳大利亚、新西兰等地，从事动漫视频工作10余年，为世界各地的品牌公司制作3D动漫视频，提供影像技术。工作室成立之后，他们依然主要为电视、电影和互动媒体制作影像视频，提供各种后期加工服务。
苹果的创意义工
两个多月前，在人们开始期待iPad3时，Prashanth Shantharam.Aatma工作室的CBO，和他的团队决定再次为还没有正式的iPad3献上“惊喜”。“去年，我们了关于智能手机iPhone5的概念功能视频，在全球范围内引起了很多关注。这一次，我们决定如法炮制，在iPad3之前做一个平板电脑的概念视频”。
回忆最初创作这些概念视频的初衷，Aatma工作室的伙计们都非常激动。“我们是苹果产品的超级发烧友，我们热切地期待真正的iPhone5。当我们听到有消息称iPhone5正在研发中并且即将了，我们觉得是时候为万众期待的iPhone5制作一份‘见面礼’。”Prashanth表示。于是，一部超现实的iPhone5概念视频诞生了。视频中展示的特性全部是在Aatma工作室看来iPhone5以及其后的智能手机可能会拥有的功能，该视频在YouTube上的点击率高达5000万次。而在最新的iPad3概念视频中，Prashanth表示视频展现的内容是他们对所有平板电脑功能的设想和创意。目前，iPad3的创意视频在YouTube上的点击率高达5600万次。
“开始制作这些概念视频之前，我们不断地问自己，对于未来的智能手机和平板电脑，人们究竟最期待什么样的功能?”Prashanth说，“在进行iPad3概念视频头脑风暴时，不断地有新创意闪现在脑海里。最终，我们选择了自己觉得最有意思和最吸引人的创意设想。我们的技术经验和对新科技的认识帮了大忙!”在这些视频的制作过程中，Aatma工作室运用绿屏抠像技术首先拍摄了一系列手部动作，然后再和视频中看到的激光键盘、液晶屏幕、图片等进行合成。从而展现出人们在视频中看到的人手控制设备，与激光键盘、3D全息屏幕进行互动的影像。
梦想照进现实
Aatma工作室的作品并非只把重点放在展现产品外形上，他们展现得更多的是产品的内部功能。此前的iPhone5概念视频中，他们展示了智能手机应该具备的强大功能。人们在使用这款手机的虚拟激光键盘时，能够将其从机身里拉到桌面上进行打字输入等操作，并且支持手动伸缩控制；同时，全像投影能让iPhone5将显示屏上的图片信息投影到墙壁上，一个简单的智能手机就能为人们带来影院的感觉。
现在，他们又为未来的平板电脑配置了“边到边”视网膜显示器和应用于多人游戏的3D全息屏幕。“在iPhone5概念功能视频中，3D全息图显示概念是个热点，我们希望将这个功能也延伸到iPad上。”Prashanth说，“在iPad3的概念视频中，我们自己最喜欢的也是3D悬浮全息屏幕。通过这个功能，用户可以体验一种前所未有的悬浮于空中的3D液晶屏幕。这对于iPad的玩家来说，必将是一次更加惊艳的游戏之旅”。
在iPad3的概念视频中，Aatma工作室有了新玩法：将一个iPad放在另一个iPad旁边，两个iPad的画面拼在一起，就像一部台式电脑的两个屏幕。工作室利用NFC技术和内部磁铁设计来实现这个功能。想象一下，人们通过相连的多台iPad体验3D悬浮全息屏幕，同时在多个iPad屏幕上播放视频或观看电影，这可能对未来大屏幕消费电子形成冲击。
尽管这些概念视频的构想非常炫目，但Aatma工作室到目前为止，没有收到过任何一家智能手机或者平板电脑制造商的邀请或者咨询。Prashanth表示：“对于我们来说，如果能有设备制造商来实现我们设想的功能，并将产品投入市场，就太好了!”Aatma工作室也很期待能有机会和所有的智能手机或者平板电脑制造商合作，分享他们的创意和设想。
初期就意味着技术不成熟，概念或者憧憬可能会很美好，但是硬件方面不足的现实却是无法绕过和忽略的。
炒起来的概念只会让创业者失去理智，加上来自资本的利好，也就怪不得创业者盲目跟风了。
中国制造业落后的问题是一直存在的，尤其是受到2015年互联网行业急速发展的冲击，很多转型速度慢，无创意、无技术的传统制造业企业纷纷倒闭，而那些选择转型拥抱互联网的“二次创业”的企业很多都选择了智能硬件这一条路。
但是，这条路就那么好走么？
错！
没有核心技术，什么都是白扯！
由于技术的困扰，很多企业干起了挂羊头卖狗肉的事情，硬件加了个芯片能联网，再包装一下就成了智能硬件。
“智能”就这么简单？
智能硬件是一个科技概念，指的是通过将硬件和软件相结合对传统设备进行智能化改造。现在的硬件加个芯片，加个APP，连上手机不表示它就智能了，更重要的是它真的是一个实用的产品。
那么，怎样才能创立一家好的智能硬件的企业呢？创业者如何智能硬件这条路上走的更远呢？
首先，在选择项目的时候就应该注意以下几点：
1、市场要大，这是所有创业项目所必须要考虑到的，智能硬件也不例外。小而美的小众产品可能成为一时爆款，但作为一个长期的创业项目却不合适；
2、创新，这里的创新指的是从设计、外观、服务等等方面进行创新；
3、技术，有自己核心技术，同时，技术门槛不宜过低，否则很容易被山寨；
4、实用，不要把自己的智能硬件高的太超前，不实用只能成为用户眼里的“玩具”；
智能硬件的领域细分主要是根据应用场景和技术属性来区分，包括机器人与无人设备、智能家居、智能健康、新交互方式、智能教育、智能运动和娱乐等。
现在，市面上大部分的智能硬件都是手环、手表等小型智能产品，大型智能产品还在处于技术红利期，还未现在等待的是一个真正的划时代的智能产品来引爆。
现在离这个最近的就是被炒的火热的VR。另外，尽管智能家居概念炒得很火，但是距离真正的智能还有很长的路。
确定了项目，就要从智能硬件的各方面着手了，能否做好一款智能硬件产品主要看的是芯片、软件、连接技术这三方面。芯片决定硬件的优劣，软件决定便捷与否，连接则决定的是距离的远近，这三方面形成整个智能硬件的中控系统。
另外，一款优秀的智能硬件要充分的“软硬结合”。有好的硬件支持，软件服务方面拖后腿也是不行的。和现在移动互联网一样，智能硬件联网之后也要考虑的是云服务和数据化。
现在很多投资人看重的不是智能硬件本身，更多是看重智能硬件所带来的数据，因为有了数据，你的商业模式可以变幻出各种可能。所以，在产品开发初就要将这两方面问题充分考虑进去。
值得一提的是，在国内智能硬件创业还要看环境。现在，有一句俗语“软件看北京，硬件看深圳”。深圳已经成为中国智能硬件的生产研发的中心了。一些人将深圳称为“硬件硅谷”，因为在深圳硬件遍地开花，人才密集，对于智能硬件创业者来讲可谓是“天堂”。
江鹏程：华软目前管理资金的规模大概是130亿人民币，投资主要领域是新一代信息技术，大概占70%，同时会扩展其它领域，例如装备制造、节能环保。始终坚持信息技术是主要投资方向。华软资本最近出了一本书《2049智能崛起》，联想30多年以后信息技术在各个行业会引发什么变化，来找一些方向性的投资的机会。
《融资中国》：华软为什么会选择装备制造业？
江鹏程：选择这个领域是因为第一我们要和信息技术紧密结合。第二点我们会选择国家七大战略新兴行业。对于装备制造业很看好，在两年前华软就定了策略方向 ，那个时候还没提到工业4.0等概念，智能制造的背后一定有信息技术的广泛应用，对于现在的工业制造会有很大的提升。有些装备制造可能很高端，但那些不一定是华软的投资方向，我们看的是工业4.0对工业生产效率的提升，这样的改变都是一步一步来的，不是一蹴而就。
《融资中国》：工业制造4.0概念真正落实到企业中需要多长时间？
江鹏程：工业4.0不完全是一个概念，它是逐渐发展的过程，不能说立马达到工业4.0的标准，但是工业自动化 ，工业流水线的智能化是一直在进行的。例如iPhone配件很多都是在国内生产，在这些生产企业里面会广泛应用到无人管理和高效智能控制，达到4.0是逐渐的过程，但绝对不是摸不着的东西，不仅仅是一个概念。
《融资中国》：工业4.0细分哪几个方向？
江鹏程：我们不讲方向，讲解决问题。如生产线的物料搬运，是不是能达到节省的目的，如工厂设计，什么地方会应用到机器人，后面会有搬运系统，有嵌入式软件，也有独立的某一个环节机器人手的应用，这些应用能够提高效率。机器人手臂放哪里，怎么设计，每秒怎样能够完成更多工作，这些都是很现实的东西。
《融资中国》：在物联网人工智能方面有哪些布局？
江鹏程：物联网很早之前就有布局，物联网本身是分层的，最底层，中间系统设计和应用 ，各个层面投资的时点不同。我们做了一些投资比如RFID（射频识别）的一些应用，也有一些项目投完被收购了，这个方向我们绝对认可，包括我们新书里提到新一代信息技术应用最重要的四个方向“大物移云”，大数据，物联网，移动互联网和云计算，以这四个作为我们新一代信息技术未来发展最主要的内容，我们会持续看好，做投资的话会看在这个企业在物联网某个阶段解决了什么问题，它能否在未来三到五年中持续的增长。
关键词： 制造技术；计算机柔性；敏捷；智能
专家认为，世界上各个国家的经济竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上，随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进生产制造技术的研究。
1 计算机辅助工艺设计（CAPP）
1.1 CAPP概述
CAPP是将产品零件的设计信息和加工条件输入计算机，建立工艺数据库，计算机依据这些些信息自动进行编码、绘图、建立工艺文件。CAPP不仅解决了工艺过程设计中的多样性问题，减少了工艺人员的重复劳动，而且有利于实现标准化和工艺过程的优化，保证工艺设计的质量。
1.2 CAPP的发展趋势
1）知识化、智能化：基于知识的CAPP系统作为工艺设计的辅助工具，具有将工艺专家的知识和经验积累起来并加以利用的任务。该系统必将在表达、获取和处理各种知识的灵活性和有效性上进一步发展。
2）工具化、工程化：CAPP既要适应各企业的具体情况，又要控制针对具体企业的实施工作量、提高通用性，因此，需要加强CAPP系统的工具化和工程化。
3）网络化、集成化：CAPP是CAD与CAM之间的桥梁，是CAQ、PDM及ERP的重要产品信息来源，必须在并行工程思想的指导下实现CAPP与CAD、CAM等系统的全面集成。网络化是现代系统集成应用的必然要求。
4）交互式、渐近式：CAPP系统用来帮助而不是取代工艺设计人员，操作者要有足够的判断能力和工艺知识，做出关键决策。知识库及使用法则需要逐步建立、完善、验证，基于知识的、商品化的CAPP工具系统需要有目标、有计划的渐近式发展。
2 计算机辅助制造技术（CAM）
2.1 CAM概述
CAM有狭义和广义的两个概念。CAM的狭义概念是从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动，包括CAPP、数控编程、工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订等。CAM的广义概念包括其狭义定义包含的所有内容，还包括制造活动中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。
CAM的工作步骤：准备被加工零件的几何模型生成加工轨迹（刀位轨迹）校验加工轨迹后置处理，生成NC代码反读数控代码，检查加工代码的重要性数控代码传至数控机床。
2.3 CAM的关键技术
1）数控编程技术：数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。合理的数控编程可以保证产品达到很高的加工精度和稳定的加工质量。在实现设计加工自动化和缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。
2）NC刀具轨迹生成技术：数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。
3）数控仿真技术：是利用计算机来模拟实际加工过程，是验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的有力工具。切削过程仿真分为几何仿真和力学仿真两个方面。
3 柔性制造系统（FMS）
3.1 FMS概述
FMS是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。
FMS工程中的柔性有多种涵义，除了加工柔性外，还包含设备柔性、工艺柔性、产品柔性、流程柔性、批量柔性、扩展柔性和生产柔性。
应用FMS可以获得明显的制造优势，FMS是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势。
3.2 FMS的发展趋势
1）FMS的小型化：FMS需要大量的设备投资，FMC可认为是FMS中最小的一种，或可认为是扩大了功能的加工中心或切削中心。它也能提高机床利用率，增大生产柔性，提高产品质量及生产率。
2）开发经济型FMS：由于FMS需要先进的技术、投资大，影响了它的推广。开发经济型FMS，其规模为2-7台加工中心，或以NC机床等通用机床为基础构成。组成的单机可作FMC使用，系统建立可分步扩展。
3）向模块化和标准化发展：模块化已成为当前FMS设计、制造和系统扩展的一个主要原则，即FMS的各系统（机床、运贮系统、控制系统及软件）均采用模块化和标准化。
4）向功能复杂化方向发展：目前，大多数FMS仍然是以机加工为主，今后的发展将是扩大工艺范围，如装配、热处理等。
5）采用模拟仿真技术：采用计算机仿真技术建立FMS系统的模型，可预先了解系统的运行情况，对系统的相关参数进行评估。目前，FMS系统的建模与仿真技术已经成为国内外的研究热点。
4 计算机集成制造系统（CIMS）
4.1 CIMS概述
计算机集成制造（CIM）：是企业生产从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务的全部生产活动，是一个不可分割的整体。整个生产过程实质上是一个数据采集、传递和加工处理的过程。最终形成的产品，可以看作数据的物质表现。实际上就是强调整体观点（即系统观点）和信息观点。其实质内容是信息（数据）的集成。
CIM技术是实现CIM理念的各种技术的总称，而CIMS则是以CIM为理念的一种新型生产系统。CIMS在提高企业竞争方面起着重要的作用。它保障和提高了新产品开发的质量；缩短了新产品上市的周期；降低了产品的成本。
CIMS通过实现信息集成、功能集成和过程集成，提供了改善生产组织方式、提高管理水平的有效手段，加速了企业管理技术的革新。
4.2 CIMS的发展趋势
1）集成化：从当前企业内部的的功能集成和信息集成，发展到过程集成（以并行工程为代表）并正在步入实现企业间集成的阶段（以敏捷制造为代表）。
2）数字化/虚拟化：从产品的数字化设计开始发展到产品全生命周期中各类活动、设备及实体的数字化。在数字化基础上，虚拟化技术正在迅速发展，包括虚拟产品开发、虚拟现实应用和虚拟制造。
3）网络化：从基于局域网发展到基于Intranet/Internet/
Extranet的分布网络制造，以支持全球制造策略的实现。
4）柔性化：正积极研究发展企业间动态联盟技术、敏捷设计生产技术、柔性可重组机器技术等，以实现敏捷制造。
5）智能化：是制造系统在柔性化和集成化基础上进一步延伸与发展，引入智能控制技术和人工智能，实现具有智能、自律、敏捷、仿生、分布、分形等特点的新一代制造系统。
6）绿色化：包括绿色制造、生态工厂、清洁化生产、环境意识的设计与制造等。它是全球可持续发展战略在制造业中的体现。
5 敏捷制造（AM）技术
5.1 AM技术概述
AM是指制造企业采用现代通信手段，通过快速配置各种资源（包括技术、管理和人），以有效和协调的方式响应用户需求，实现制造的敏捷性，提高企业在不断变化、不可预测的经营环境中快速应变的能力。
AM的实质是在先进的柔性制造技术的基础上，通过企业内部和外部多功能项目组，组建虚拟公司，它是一种多变的动态组织结构，可把全球范围内的各种资源（包括人的资源）集成在一起，实现技术、管理和人的集成，从而在整个产品生命周期内最大限度的满足用户需求，提高企业的竞争能力。目的是快速响应市场的变化，在尽可能短的时间内向市场提供适销对路的环保型产品。
5.2 AM的关键技术
1）并行工程技术：强调工作流程的并行进行，即产品的设计过程、生产准备过程甚至加工过程可以同步进行，可及早发现并修改设计方案存在的问题，还可缩短新产品的开发周期，降低成本，提高产品质量。
2）虚拟制造技术：是将制造企业的一切活动，如设计过程、加工过程、装配过程、生产管理、企业管理等建立与现实系统完全相同的计算机模型即虚拟系统，利用它模拟运行整个企业的一切活动并进行参数的调整，在求得最佳运行参数后再进行实际制造活动，确保整个运行都在最佳状态。
3）计算机网络技术：由于敏捷制造和动态联盟是跨结构、跨地区的全球企业组织方式，计算机网络通信技术成为其最基本的技术基础。
4）系统集成技术：开放式体系结构、信息及交换的标准化是实现系统整体集成的关键。敏捷制造的系统集成所要面对的是连续变化的动态系统，在系统集成运行的条件下，保证系统各部分功能的独立性。
5）动态联盟技术：动态联盟是由多个本质上独立的企业，为了完成一个共同的目标而结成的暂时性同盟。动态同盟中的盟主最先发现市场机遇或客户要求，拥有主要的核心资源，通过合理选择合作伙伴，组成分布式的制造网络。各合作伙伴成员充分发挥各自的特长和优势，联合完成产品的开发、设计、制造和销售全过程。
6）产品数据管理（PDM）技术：PDM是一种从数据库基础上发展起来的信息集成技术，能管理所有与产品相关的信息和过程。从广义上讲，它可以覆盖整个企业从产品的市场需求、研究与开发、产品设计、工程制造、销售、服务与维护等各个领域、全生命周期中的产品信息。
5.3 AM的发展趋势
1）面向知识和信息网络，建立一套支持敏捷制造数字化、集成化、智能化、并行化的多模态人机交互信息处理与应用理论及方法，根据用户的个性化需求和市场的竞争趋势，以有效地组织敏捷制造的动态联盟，充分利用各种资源进行多模态人机协同的敏捷制造，尽快响应市场需求。
2）基于知识和信息网络，对定制产品的外观形态、方案布局和多模态环境下人机交互等环节的支持加强，以提高敏捷制造系统的可塑性及定制产品的美观性、宜人性等方面运作过程的可视化。
3）利用多模态人机交互技术改变企业以试制、试验和改进为主的传统制造开发过程，使之转变为市场需求下以分析、设计和评估为主，并基于知识和信息网络迅速组成动态联盟的可视化敏捷制造，从而缩短产品开发时间，提高市场竞争力。
6 智能制造系统（IMS）
6.1 IMS概述
IMS是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统。智能制造的概念源于人工智能的研究，它突出了在各个制造环节中，以一种高度集成与柔性的方式，借助计算机模拟人类专家的智能活动，进行构思、分析、判断、推理和决策，延伸或取代制造环境中人的部分脑力劳动，同时继承、收集、存储、共享、完善和发展人类专家的制造智能。
6.2 IMS的特征
1）自律能力：即理解与搜集自身和环境信息，并进行判断、分析和规划自身行为的能力。
2）人机一体化：IMS不单纯是“人工智能”系统，而是人机一体化智能系统，是一种混合智能。人机一体化突出了人在制造系统中的核心地位，同时在智能机器的配合下，更好地发挥人的潜能，使人机之间表现出一种平等共事，相互协作、相互“理解”的关系。
3）虚拟现实技术：是实现虚拟制造的支持技术，也是实现高水平人机一体化的关键技术。其特点是要按照人们的意愿任意变化，这种人机结合的新一代智能界面，是智能制造的一个显著特征。
4）自组织与超柔性：IMS能够依据工作任务的需要，自行组成一种最佳结构，其柔性不仅表现在结构形式上，而且表现在运行方式上，所以称这种柔性为超柔性，就像人类专家组成的群体，具有生物特征。
5）学习能力与自我维护能力：IMS能够在实践中不断充实知识库，具有自学习功能。同时，在运行过程中自行进行故障诊断、并具有自行维护、自行排除故障的能力。使智能制造系统能够自我优化并适应各种复杂的环境。
6.3 IMS的关键技术
1）智能设计：把专家系统引入设计领域，将人们从繁重的劳动中解脱出来。目前在CAD/CAPP/CAM领域中应用专家系统已取得了一定的进展。
2）智能机器人：应具有视觉、听觉、触觉、语音、分析判断等功能，与机械手不同。
3）智能诊断：除了计算机的自诊断功能外，还可以进行故障分析、原因查找和故障的自动排除，保证系统在无人状态下正常工作。
4）自适应功能：目前人们是靠经验来控制制造系统，加工时不可能达到最佳状态，产品质量很难提高。要实现自适应功能，在线的自动检测和自动调整是关键技术。
5）智能管理系统：应具备对生产过程的自动调度，信息的收集、整理与反馈以及企业的各种情况的资料库等。
7 结束语
随着市场需求个性化与多样化，未来先进生产制造技术的发展的总趋势是向柔性化、虚拟化、网络化、集成化、智能化、清洁化、全球化的方向发展。
参考文献：
[1]庄万玉、丁杰雄、凌丹、秦东兴编著，制造技术，北京：国防工业出版社，2012.10.
关键词 云智慧时代；虚拟仪器；云智慧仪器；软件制造
中图分类号 TP216 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)052-0227-01
从19世纪开始的蒸汽机和煤炭应用的第一次工业革命，到20世纪由电力、内燃机和石油应用的第二次工业革命，主流机械制造和高端制造业的主流产品几乎都是基于各种金属及塑料制品的“硬件制造”。第三次工业革命将由“新能源”+“软件制造”+互联网（物联网）+云计算所构成，云智慧技术是第三次工业革命的核心发动机，传统机械制造业和高端设备制造业的核心技术将从硬件制造为主向软件制造为主转化。
1 虚拟仪器（VI）的诞生
1979年我国在杭州核试验防护工程学术会上提出了“软件制造仪器”，1986年美国NI公司提出“软件即是仪器”，在中国和美国两国科学家的共同研究和努力下，诞生了虚拟仪器VI。而VI虚拟仪器经过33年的发展，目前已经能取代许多传统的测试仪器，事实表明虚拟仪器技术将是全世界产业升级和技术革新的推动者和发动机。
所谓虚拟仪器其实并非是传统的仪器，它是指集数据采集和信号调理器、信号处理技术于PC机技术为一体的软件为主制造仪器。
中国制造业的整个检测过程需要产业升级，变单一参数测量为综合参数测量，特别是自动化检测设备。产业升级包括减少用人，用设备代替人工，改手工上料为自动上料，整个生产线融为一体。把自动生产、自动装配、自动物流、自动检测四个环节合并在一起，减少物料上线下线的高成本环节，需要自动化的工业程控设备，用VI先进技术代替落后技术，提高生产效率和质量。
中国制造业要升级，需要解决的问题虽然很多，例如生产线升级、信息化改造。组织结构创新，各产业链的整合，企业升级是现代化企业的生存之道，VI和云智慧仪器是提高国家核心竞争力的关键。如以某单位目前研发成功的轴承自动测量机为例，它能实现完全自动化，不需要人工操作。轴承测量分为尺寸测量、振动测量、表面测量、摩擦力矩测量等等，如果采用传统测量方式，采用单一参数测量设备，构成整个测量系统，这种状况下一条检测线需要15人左右，质量控制成本非常高。而采用虚拟仪器技术，构建一条自动检测线，把尺寸、外观、振动、摩擦力矩集中到一个设备上面。这是光、机、电融合的设备，这个设备不需要用人，完全能自动完成任务，大大提高了效率和检测可靠度提升了产品质量。在这样的制造生产中，最核心最关键的就是虚拟仪器技术，而VI的核心就是“软件”。
软件是人类智慧和知识的集中体现，是全人类智慧及知识的汇聚处，经过软件可以把人类的知识和智慧集聚融合起来。人类的智慧和知识制造了全人类的生活生产工农业的各种产品、设备及装置甚至包括食物、空气和水（航天器上的水和空气是要人造的），因此可以说“软件可以制造一切”。
2 云智慧仪器的提出
2009年11月，作者在桂林全国第三届虚拟仪器大会报告上提出云智慧仪器（CSI）概念；2011年10月，云智慧仪器的阶段成果基于INV3060系列的跨平台、网络式DASP软件系统试运行成功，CSI初步实现。
我们在1979年提出来虚拟仪器的核心概念，软件制造仪器。到了2009年11月提出云智慧仪器，这是下一代科学仪器的未来，必然对全人类科学试验和科学仪器带来重大变革，从而服务变成科学仪器生产制造和使用的关键形式，人类将进入神话式的云智慧仪器时代。云智慧仪器=VI+互联网+物联网（传感网）+网络式智能数采仪+智能传感器+云计算+DASP各种科学仪器软件包。VI是Virtual Instrument虚拟仪器，CSI就是Cloud Smart Instrument云智慧仪器，CSI云智慧仪器将是未来发展趋势。
云智慧仪器的重要发展里程碑如下：
①1946年2月第一台数字计算机在美国宾州大学诞生
②1969年互联网在美国研发成功
③1979年中国COINV创始人提出软件制造仪器
④1986年美国NI公司提出“软件即是仪器”
⑤2008年美国IBM公司CEO提出智慧地球概念
⑥2009年中国COINV提出云智慧仪器的概念
⑦2012年2月美国里夫金提出第三次工业革命的书在法国出版
⑧2012年5月中国提出云智慧时代—“软件可以制造一切”
云智慧时代的第三次工业革命展望：云智慧能源中心—能源互联网；云智慧科学仪器实验室；云智慧故障诊断中心；云智慧医疗中心；云智慧教育中心；云智慧机器人，云智慧科研中心等等。将来科研机构的许多研究工作可以通过云智慧来实现，一种神话式“云智慧”时代即将到来，也就是第三次工业革命即将到来。
3 云智慧时代—第三次工业革命正在走来
2012年5月中国COINV在中国战略性新兴产业论坛上提出“云智慧时代”—第三次工业革命正在走来，从“软件制造仪器”到“软件制造一切”
从长远来看，除了阳光、食物和水以外的一切，软件都可以制造或渗透到一切物品、事物和过程中。“软件制造”将取代大量传统的“硬件制造”，软件制造与互联网和云计算紧密结合，将产生“云智慧技术”。凡是有信息和管理的事件和事物过程中，云智慧将产生决定性的作用，为全球智慧化起关键作用。今天大量无人驾驶飞机，无人驾驶汽车、火车，无人操作的各种设备和各种机器人，凡是信息量高度密集，需要更多智慧的核心控制关键部位，都可用软件和微电子芯片制造，简称“软件制造”。“软件制造”将取代大量传统的硬件制造，特点是：高端制造业的产品越来越小巧，越来越精致，省电，省材料，软件几乎可以制造“一切”。人们的生产、生活、机器制造、社会活动都将进入“云智慧时代”。它的简单表达式：
①云智慧技术=“软件制造”+互联网（物联网）+云计算；
②云智慧时代=“新能源”+云智慧技术=第三次工业革命；
4 结论
我国正赶上第三次工业革命的起步阶段，第一次第二次工业革命制造方式以硬件制造为核心，第三次工业革命以少量高精尖硬件配上大量软件的“软件制造”取代传统的硬件制造。人们虽习惯于硬件制造，但云智慧时代的大部分高精尖硬件可能转化为软件制造，这样更省材料、能源、人力、物力，变成高度智慧的生产制造方式。“软件制造”将逐步取代大量传统的硬件制造，“软件制造仪器”也将逐步过渡为“软件制造一切”。“软件制造”改变了世界，因此在后PC时代IT行业的创新与发展就是“软件制造”，我国搞“软件制造”应该有优势，这样高度智慧的国家、智慧地球将逐步实现，第三次工业革命正大步走来。
参考文献
[1]应怀樵.振动测试和分析[M].北京:中国铁道出版社,1979.
[2]应怀樵."虚拟仪器"(VI)与计算机测试分析仪器(CATAI)在动态测试领域的发展和应用[J].测控技术,2000,8.
[3]应怀樵.虚拟仪器的过去、现在和将来[J].中国信息导报,2003,11(419).
[4]应怀樵,刘进明,沈松等.虚拟仪器实时高精度频率、幅值、相位与失真度分析[C].现代振动与噪声技术(第5卷)北京:航空工业出版社,2007:517-520.
关键词：工程设计，概念设计，创造性思维，创新
1 工程领域中的概念设计
现代科技的迅猛发展，尤其是微电子、信息、新材料及集成技术的进展，使产品结构发生了革命性的变化，机电一体化、模块化已成为工程产品的发展趋势；计算机技术的飞速发展和广泛应用，深刻的影响着设计开发过程、制造过程、营销和售后服务过程，并改变着产品的结构和功能；先进工艺技术和先进制造技术为现代工程设计提供了前所未有的工艺技术手段和社会化制造体系。这些变化都深刻地影响着工程设计的发展。
工程设计是人们运用科技知识和方法，有目标地创造工程产品构思和计划的过程，几乎涉及到人类活动的全部领域。工程设计的费用往往只占最终产品成本的一小部分（8 ~ 15%），然而它对产品的先进性和竞争能力却起着决定性的影响,并往往决定70 ~ 80%的制造成本和营销服务成本。所以说工程设计是现代社会工业文明的最重要的支柱，是工业创新的核心环节，也是现代社会生产力的龙头。工程设计的水平和能力是一个国家和地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素之一。
工程设计的全过程就是不断建立各种模型，并不断进行综合和分析的过程，即反复地创造模型和评价模型的过程。工程设计的内容大致可分为两类：一类是数值计算型的工作，包括大量的计算、分析、绘图、编写说明书和填写各种表格；另一类是符号推理性的工作，主要是方案设计工作。在设计方法学中，前者称之为细节设计，后者称之为概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分。其作用主要体现在产品设计的早期阶段，把主设计师根据产品功能的需求而萌发出来的原始构思和冲动形成产品的主体框架，及它应包括的各主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计。然后进行评估和优化，确定整体设计方案。再由各责任设计师把总设计师的设计思想落实到具体设计中去，实现细节设计。可见概念设计是个创造性过程，它要求设计者能综合运用许多学科的专门知识和丰富的实践经验，并通过广泛的调查研究而占有大量的信息资料，再经过反复思考、推理和决策，才能创造出与众不同的、满足用户要求的设计方案来。
在工程设计领域中存在这样一个误区：设计、构思的原始冲动是三维概念，最终设计实施之结果即产品也是三维形体。可是多年来以二维绘图为基础的产品设计、制造模式严重地束缚了工程技术人员的创造力和想象力，成为创新的桎枯。
三维建模技术的崛起以及虚拟制造技术的出现为概念设计和创新提供了一种极好的工作平台，设计师们可以直接从三维概念和构思入手，进行概念设计，形成产品的初步框架，然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量、可靠性。这种设计方法尤其能充分发挥自顶向下的设计过程中,设计者的智慧和创新能力，不必拘泥于平面图纸的限制和束缚，而把主要精力聚焦于创造性的劳动——创新。
2 概念设计与创造性思维和技术创新
2.1 创造性思维及其特点
要设计就要有创新，而创新正是设计人员进行创造性思维的结果。设计人员要打破习惯性思维，变换角度，开阔视野，才能使自己的创造力得到更充分的发挥。创造性思维是指有创建的思维，即通过思维，不仅能揭示事物的本质，而且能在此基础上提供新的、具有社会价值的产物。创造性思维有扩散思维和集中思维、逻辑思维和形象思维、直觉思维和灵感思维等多种形式。在工程设计的概念设计中，要努力发掘创造性思维的能力，充分注意扩散思维和集中思维的辨证统一，准确把握逻辑思维和形象思维的巧妙结合，善于捕捉直觉思维和灵感思维的“闪光和亮点”，这样才有可能设计出新颖、独特、有创意的产品。
创造性思维具有如下一些特点：
（1）独创性：创造性思维所要解决的问题是不能用常规、传统的方式解决的问题。它要求重新组织观念，以便产生某种至少以前在思维者头脑中不存在的、新颖的、独特的思维。这就是它的独创性。独创性要求人们敢于对司空见惯或“完美无缺”的事物提出怀疑，敢于向传统的陈规旧习挑战，敢于否定自己思想上的“框框”, 从新的角度分析问题、认识问题。
（2）连动性：创造性思维又是一种连动思维，它引导人们由已知探索未知，开拓思路。连动思维表现为纵向、横向和逆向连动。纵向连动针对某现象或问题进行纵深思考，探询其本质而得到新的启发。横向连动则通过某一现象联想到特点与它相似或相关的事物，从而得到该现象的新应用。逆向连动则是针对现象、问题或解法，分析其相反的方面，从顺推到逆推，从另一角度探索新的途径。
（3）多向性：创造性思维要求向多个方向发展，寻求新的思路。可以从一点向多个方向扩散；也可以从不同角度对同一个问题进行思考、解决。
（4）善于想象：创造性思维要求思维者善于想象，善于结合以往的知识和经验在头脑里形成新的形象，善于把观念的东西形象化。爱因斯坦有一句名言：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”只有善于想象，才有可能跳出现有事实的圈子，才有可能创新。
（5）突变性：直觉思维、灵感思维是在创造性思维中出现的一种突如其来的领悟或理解。它往往表现为思维逻辑的中断，出现思想的飞跃，突然闪现出一种新设想、新观念，使对问题的思考突破原有的框架，从而使问题得以解决。
2.2 概念设计呼唤技术创新
技术创新在概念设计中发挥着至关重要的作用。概念设计中技术创新的本质就是要在工程设计领域中发现某种新事物、提出某种新思想，在很多情况下是因为现有的产品不能满足社会（用户）的需求而激发出的新颖构思和创见。技术创新的基础是知识的积累和灵感的迸发，是设计人员进行创造性思维的结果。创新本身就意味着不拘一格，不局限也不依赖于某种特定的模式，以下诸多方面都是孕育技术创新的土壤：
（1） 多项现有技术的有机结合或综合运用往往会产生意想不到的效果；
（2） 对已有知识的创造性总结和应用常常带来重大的科技突破；
（3） 突发奇想但经过科学论证或实验证明所产生的新思路、新方法、新技术；
（4） 新知识与现有知识的合理嫁接；
（5） 产品功能上的兼收并蓄和去粗取精；
（6） 学科间的交叉、交融和借鉴；
（7） 新技术、新材料、新工艺的有机结合及应用；
（8） 科学研究中的新发现和新成果应用于工程实践……。
由此可以进一总结出多种行之有效的创新技法：
l 智力激励法：又称集智法、智暴法。即通过集会让设计人员用口头或书面交流的方法畅所欲言、互相启发进行集智或激智，引起创造性思维的连锁反应；
l 提问追溯法：根据研究对象系统地列出有关问题，逐个核对讨论，从中获得解决问题的办法和创造性发明的设想，或是针对新开发产品的希望点（或缺点），逐点深入分析，寻找解决问题的新途径；
l 联想类推法：通过相似、相近、对比几种联想的交叉使用以及在比较之中找出同中之异、异中之同，从而产生创造性思维和创新的方案；
l 反向探求法：采用背离惯常的思考方法，通过逆向思维、转换构思，从功能反转、结构反转、因果反转等方面寻求解决问题的新途径；
l 系统搜索法：从一个初始状态开始，分析影响系统的各个参量，逐步向前搜索，或采用孤立因素、更换参数等方法获取系统的多种解法并求得最优解；
l 组（综）合创新法：将现有的技术或产品通过功能原理、构造方法的组合变化，或者通过已知的东西作媒介，将毫无关联的不同知识要素结合起来，摄取各种产品的长处使之综合在一起，形成具有创新性的设计技术思想或新产品；
l 知识链接法：创新是一个动态的和复杂的作用过程和知识流，它包括知识的产生、开发、转移和应用，这四个阶段构成一条“知识供应链” 并按照下述原则进行管理：把技术创新过程作为一个集成化的系统，只有将所有涉及该过程的伙伴捆绑在一起，才能发挥最大作用，这些伙伴都应明确什么知识内容才能满足用户最大需求，知识转移的特征和形式是什么，最终用户是谁，他们何时需要使用这些知识？涉及创新的所有信息流和通信流对全体伙伴都是开放的，在每个知识供应者和知识使用者之间建立信息反馈，使信息交换更为有效，知识供应链中每一个伙伴能够感受到整个系统和他们自己都从中获得巨大利益，认识到自己是链中不可缺少的重要环节。该方法适于更大范围内、更高层面上的技术创新。
3工程设计领域中的概念设计技术创新实践
基于上述分析，我们提出了若干种含有技术创新的产品概念设计范例：
（1） 采用先进的控制、驱动和定位系统，由局部小画面组成整体大画面的可变画面巨型灯箱广告机的设计；
（2） 时速超过运七飞机的高速铁路机车车身外型设计，既要满足空气动力学性能，又要有美观的外型，三维cad建模技术和nurbs曲线面理论的应用；
（3） 适应于多弯道和小半径城市轨道交通环境下的摆式列车车身及减振转向架的设计；
（4） 反求工程已广泛应用于一些具有复杂曲面的实物模型（如模具）的三维数据重构，不妨借鉴用来对生物医学图象进行数字图象处理，为医务人员的临床诊断和治疗提供更逼真的三维模型和实体模型；
（5） 基于电动机——发电机可逆原理的新型电动自行车的设计，把（下坡时）车轮转动的动能所转化成的电能再回充给蓄电池，从而增加电动自行车蓄电池一次充电使用的续行距离；
（6） 加工中心自动换刀功能的扩展，用于东风4（11）型内燃机车发动机端面多轴孔加工的自动换箱多轴箱设计；
（7） 把列车检修工人的丰富经验升华为专家系统——基于加速度传感器和单片机控制的智能式检振锤的设计；
（8） 虚拟轴机床（并联机床）的概念设计。
这里以铁路机车车身设计为例，对概念设计及创新的过程加以说明。
时速300公里以上的高速列车在欧美、日本等发达国家得到广泛应用。我国已通过论证并计划在下世纪初建设第一条（京沪）高速铁路。
当我们看到法国tgv（train de la grande vitesse）实验车速达到515.25公里／小时时，我们知道这已经超过了我国“运八”飞机的时速，设计师的头脑中自然应该产生这样的概念：时速300公里的铁路机车车头的外型也应该像飞机那样具有流线型和光顺性，才会有较好的动力学特性。“光顺”一词的几何意义是所构造的曲线、曲面应具有c2连续，且无奇点。从通俗的概念来理解，即为“光滑顺眼”之意。
由这些概念和构思出发，我们可以由整体构思和概念设计逐步进入流线型机车车身的细节设计环节。
铁路工业和汽车工业对车身外型设计的先进性和创新性的都有着一致和迫切的要求。归纳起来应是以下几个方面：
l 具有良好的空气动力学特性，以减少在高速运行时的摩擦阻力。
l 具有良好的结构布局及足够的强度和刚度。
l 具有美学曲面的质感和动感，以美化生活和环境。
l 尽可能短的设计和制造周期，以尽快地占领市场。
显然满足上述诸要求的车身外型曲面是相当复杂的，非一般常规曲面（如柱面、球面、锥面、环面等）所能表达。再者，若按常规设计、制造方法和过程来完成如此高要求的设计外型，则上述第四项要求更是高不可攀。只有积极谋求技术进步，大力推广应用cad/cam技术才是解决车身外型改型频繁、不断创新且满足上述各种要求的关键所在。
近十年来，cad业界涌现出一批象eds的ug、ptc的pro-engineer、matra的euclid、ibm的catia等等一系列优秀的cad/cam软件，为我们提供了一个极好的开发工具和环境。它们的三维实体建模、参数建模及复合（hybrid）建模技术，实体与曲面相结合的造型方法，以及自由形式特征建模（free form feature modeling）技术为我们的设计工作提供了强有力的工具。
这里具体地介绍如何使用ug的free form feature等功能，来实现车身外型的概念设计到细节设计。
ug的free form feature modeling模块把实体建模和表面建模技术集成为一个功能十分强大的建模工具组，它支持复杂自由曲面的造型设计。它的复合建模技术，自由型面特征建模，可视化编辑，多组件装配，二维视图自动生成，尤其是伴随最新ug v14.0版本推出的全新概念设计wave（what-if alternative value engineering）可使不同部门的工程师在设计的早期阶段，站在系统工程的角度，同时针对多种可供选择的方案进行评估，通过将设计意图组织到一个“控件结构”中去，使工程师十分有效地控制设计变更，而且所发生的变更会自动地传递到上级设计中去。
这里以创建流线型机车车身外型为例，具体步骤如下：
（1） 根据前节所述模线的来源，本例参考法国tgv和德国ace机车外型模板，并加以个性化修改。所选定的23条模型基线见于图1。
外形模型基线 向等值半径线云图
以这一组模线为基础，采用ug的free form feature / through curve来创建曲面；采用info/ analysis / face curvature功能来观察和分析该曲面的光顺性，图2即为车身外型曲面及顶面法向半径等值线云图。
在构造模线的原始数据中可能有“瑕点”，或者仅凭“感觉”进行判断，创建的曲面不一定能完全满足c2连续的条件和光顺性的要求,可以通过光顺处理予以满足。图3是对其中一条模线进行光顺处理的过程。值得重视的是：获得一组光顺的模线是生成光顺曲面的必要条件。
采用光顺后的模线重新构造车身外型曲面。采用ug/photo功能并指定材质，可进行着色、光照、渲染，以得到更为逼真的三维造型图。见图4。
图4 机车车身三维造型 图5 机车车身二维投影图
（5） 对机车车身裙部和头部下端，可采用feature / curve / mesh功能分片进行创建。这里充分体现出ug软件对角域曲面的三维造型能力。
（6） 机车车身三维造型基本实现之后，还可进一步作局部修改，由于ug软件的“相关”（associative）能力, 这里进行的修改将影响到它所关联的所有设计过程。
（7） 三维造型细节设计完成之后，其各方向二维视图可由应用软件自动生成，设计人员不必再做重复工作。图5即为该机车车身外型的二维侧视图。
参 考 文 献
[1] 齐从谦.汽车覆盖件具cad/cam中的曲面特征造型及特征识别.中国机械工程:15~18
[2] 熊鸣镝.三维设计将cad应用引向深入.机电一体化.1997.(5):5~7
关键词 人工智能技术；交通管理；人工智能系统
中图分类号：V355 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-118-01
1 研究背景
随着时代的发展，计算机技术因其优越性在多个领域得到广泛应用。“计算机学科的一个重要分支就是人工智能，它与基因工程、纳米科学被列为21世纪三大尖端技术”，它为人工智能技术在航空业的应用创造了条件。现代航空业的迅猛发展，带来空中交通流量的飞速增长。目前，航空业经常出现空中交通堵塞、拥挤等现象，迫切需要引进先进的技术手段，提升空中交通技术，改进管理手段，有效提升空域容量与空间利用率。
根据空中交通管理的理论特点，以及空中交通管理技术特点，人工智能技术在空中交通管理中的应用研究逐渐引起了人们的重视，并取得较大发展。人工神经网络在空中交通流量预测、飞行间隔控制、飞行冲突智能调配等方面的研究初见成效。但我国空中飞行流量需求的日益增大，迫切需要将人工智能技术有效运用到空中交通管理中，建立人工智能空中交通管理辅助系统，真正实现类似专家功能的新型空中交通管理系统。本文基于这样的认识，尝试将人工智能技术应用到空中交通管理系统中，有效提升空中交通的空域容量，使空中交通更加有序，更好地服务于积极社会的发展，提升人们的生活质量。
2 人工智能技术概况阐述
“人工智能也称机器智能，它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的”从计算机应用系统的层面来理解，人工智能研究的主要内容是如何制造出人造的智能机器，以及人造的智能系统，具备模拟人类智能活动的能力，从而延伸人们智能的一门科学。
人工智能领域的研究始于1956年，“人工智能”这个术语第一次出现于达特茅斯大学召开的一次会议上。随后人们逐渐在问题求解、自然语言理解、自动程序设计、专家系统、逻辑推理与定理证明、博弈、学习以及机器人学等领域展开研究，成功建立了具有一定程度的人工智能计算机系统。随着研究的不断深入，人工智能理论得到不断的丰富与发展。随着计算机硬件的快速发展，计算机的存储容量不断扩大、运行速度不断提高、价格低廉，人工智能技术的发展将会给人们的生活、工作等带来更大的影响。
3 空中交通管理人工智能系统构成简述
人工智能技术在空中交通管理中的应用有助于建立人工智能辅助系统，建立新的空中交通管理模式。“但不要忘记采用不同的技术和运作概念也会带来不同的空中交通管理模式，特别在新技术层出不穷的今天，我们更不能忽略这个方面。”，它能使空中交通流量管理高效、有序、安全，有效提升空中交通的空间与时间利用率，对空中飞行冲突进行有效的预测与解决。空中交通管理的核心是科学合理安排空中交通流量。飞行流量的智能化管理、飞行冲突的预测、飞行冲突的解决等方面是人工智能辅助系统研究的侧重点。空中交通管理人工智能辅助系统由飞行流量管理模块、冲突探测与解脱模块、辅助决策模块等三个附属系统构成。这几个模块间的关系是在冲突探测与解脱模块与飞行流量管理模块之中渗透辅助决策模块，最终形成智能飞行流量管理、智能冲突探测与解脱模块系统，它们能够为空中管制员提供有效的决策辅助信息，切实减轻空中管制员的工作负担，提高空中飞行的安全性与管制效率。
4 空中交通管理人工智能辅助系统的实现方式
4.1 飞行流量管理辅助决策的实现
人工智能系统飞行流量管理模块主要将空域资源“空闲”的概念与A算法与辅助决策进行结合。其具体操作过程是根据飞行流量管理数据库，储存或读取数据，计算流量，预测冲突，依据基本容量模型，建立A算法数学模型，对空中航班进行动态与静态排序，最终完成人工智能技术对空中飞行流量的辅助决策作用。
建立准确客观的飞行流量管理数据库非常重要。这些原始数据必须可靠、准确、及时，因为它直接影响到辅助决策的有效性；开放数据库间的互连主要依靠ODBC ，它是数据库之间连接的标准，为SQL语言的存取提供标准接口；再依据数据库的信息，运用飞行动力学知识计算出飞机在具体时间应该到达的位置，以及到达具置的准确时间，合理的安排飞行架次；飞行流量冲突预测主要通过将流量与相应的容量比较，列出具体的冲突时间、冲突地点、存在冲突的飞机架次；最后调整航班与起降，对冲突航班及时调整，确保交汇点、航路、机场、管制区等畅通。人工智能中的A 算法可以有效针对基本容量模型对飞机进行排序，对飞行计划的来源、内容及状态转化等进行研究，生动模拟飞行计划实施过程。“空闲”概念可以使冲突航班时刻调整在受限区域内。
4.2 飞行冲突探测与解脱辅助决策的实现
飞行冲突探测与解脱辅助决策系统能够向空管员提供高效的避撞辅助方案，有效弥补管制员决策过程中的不足，对飞行冲突情况进行分析，寻找出积极的解脱方案。
飞行冲突探测与解脱辅助决策系统推理过程大致包括以下几个方面：突中航空器、突中航空器优先等级评估、冲突类别评定、避撞应对方案、建立避撞路线。推理选择最主要的过程是推理机制，为了完成推理过程，该系统中还必须包括一系列的规则：航空器优先级别评定规则、避撞方案确定规则、避撞空管规则、建立避撞路线规则等；还要建立层次型结构及模块化知识库，确保避撞推理的有效运作，保证知识库得到有效维护，并且能够及时的更新。
5 结束语
人工智能技术在空中交通管理中的应用，必将使空中交通管理更高效、更安全、更有序，必将最大程度的提升空域的利用效率。人工智能技术的应用领域是广泛的，相信随着人们对人工智能技术研究的不断深入，人工智能技术必将在更多方面提供智能化辅助管理服务，使人工智能技术不断的服务于社会经济，服务于人们的需要。
参考文献
[1]杨焱.人工智能技术的发展趋势研究[J].信息与电脑，2012（08）.
关键词：数字化时代 智能硬件 特点 设计思路
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）12-0247-01
当前，我国在数字化智能硬件设计期间，还存在较多不足之处，需要相关设计人员能够根据其发展需求实施设计工作，确保可以增强产品生产力度，提高产品生产效率，满足人们对产品的多元化需求，使其向着更好的方向发展。
1 智能硬件特点分析
1.1 智能硬件概述
智能硬件具有独立性的特点，其是针对计算机与传感器等技术的研究而产生的一种新型硬件体系，可以与客户相互交流，并且能够完成各类用户所布置的工作任务，达到良好的智能化效果[1]。
在此过程中，智能硬件与传统的电脑、智能手机等不同，也不是人们所研制的机器人，而是一种新兴的智能技术，可以与互联网、大数据等相互结合形成良好的软硬件体系，具有较多智能化功能。主要包括：第一，利用智能化改造的硬件，例如：智能家居电器设备、旅行设备等，可以为人们生活带来较多便利。第二，智能化的新兴硬件，像是四轴飞行器等。但要明确，智能硬件并不是复杂的机械硬件[2]。
1.2 智能硬件技术分析
随着数字化时代的进步，智能硬件可以与网络信息技术相互连接，以便于人们在网络上获取一些服务，进而提高人们的生活质量。同时，智能硬件还可以通过现代数字化技术不断创新与开发，形成广阔的发展空间。数字化智能硬件是利用芯片技术与软件技术形成了集约化与可扩展性的体系，同时，还可以利用感应技术与交互技术等，促进智能硬件与客户之间的交流，使得交流形式多元化，融入人们的生活中[3]。
2 智能硬件的设计思路
2.1 运用相对成熟和完善的技术与成果
在数字化智能硬件设计过程中，相关设计人员必须要应用先进性较高或是成熟的智能技术，确保可以提高其设计质量，并且利用稳定的智能材料实施设计工作，进而达到良好的设计效果。同时，设计人员还要利用交互设计方式制定完善的设计方案，预测出客户的行为，使其向着更好的方向发展。数字化智能硬件设计人员必须要树立以人为本的设计理念，并且从中寻找出良好的设计依据，确保可以有效提高其设计效率。随着数字化技术的发展，智能硬件也开始频繁更新，虽然可以提高智能硬件开发效率，但是，却不能将客户作为O计中心，对其造成较为不利的影响，因此，智能硬件设计人员必须要设计出将客户作为中心的设计成果，保证能够在设计前期对客户的需求进行分析，确保可以提高用户的使用质量，使其达到数字化时代的需求，进而提高智能硬件设计质量[4]。
2.2 对智能硬件进行细致分析
智能硬件设计人员必须要从本质上分析与理解智能硬件设计工作，并且抽象化的对智能硬件进行设计，确保可以清晰的做好设计工作。由于智能硬件在实际设计期间属于物质化范畴，其原型的创造可以参考其他学者的观点，同时，设计人员还要根据智能硬件的非物质属性等对智能硬件的形式与功能进行细化的改造，在一定程度上，可以提高其服务内容、交互效率等，使其向着更好的方向发展。
2.3 以人本角度为出点对服务内容与交互方式进行审视
智能硬件设计人员必须要利用先进技术的应用与客户的需求，必须要从客户的角度设计智能硬件，使得智能硬件能够满足客户需求，确保可以利用正确的服务形式为客户提供服务，进而增强其发展效果。同时，还要重视基础服务内容，确保可以利用各类服务功能的扩展，使得智能硬件中的一些功能更加独立，设计人员还要利用人性化的设计方式对其进行改造，增加一些情感功能。另外，还要添加一些充满神秘性的高科技智能硬件，满足人们的好奇心，进而激发客户的使用欲望。
2.4 对硬件原型和概念进行重视
在数字化时代智能硬件设计人员实施设计工作的过程中，必须要重视其原型与理想化的设计概念，确保可以利用良好的设计方式对其进行设计。首先，智能硬件设计原型。就是在设计期间，利用天文学与艺术创作实施设计工作，进而创作出于现实生活相互关联的智能硬件。同时，智能硬件设计人员还要设计出合理性与科学性较高的智能硬件，确保可以根据人们的生活需求、生活习惯与直觉等合理的设计服务内容，进而达到良好的设计效果。其次，概念设计。概念设计就是智能硬件设计人员关注客户的需求与发展趋势，将客户需求作为讨论点，并且参考之前的技术经验，确保可以利用先进的技术提高其数字化发展效率，并且做出理想化的概念设计，使其向着更好的方向发展。最后，创意设计。创意设计就是智能硬件设计人员树立正确的创新意识与观念，并且结合自身的智慧与思维，创造出新型智能硬件，这就需要设计人员能够充分想象，并且利用产品语义特征等传达出智能硬件内涵，同时，还要从思想层面上发挥创意设计优势，使得智能硬件设计人员可以根据其设计要求实施工作，使其向着更好的方向发展。
3 结语
在数字化时代智能硬件特点分析之后，相关设计人员必须要根据其不足之处完善设计方案，在优化设计体系的基础上，树立正确的创新理念，确保可以在创新的基础上，增强智能硬件的设计效果，同时，设计人员还要利用自己的想象实施设计工作，在一定程度上，可以增强其发展效率，使其向着更好的方向发展。
参考文献
[1]李先妹.基于全数字仿真的数字化变电站保护设备性能研究[D].华北电力大学（保定），2012.
[2]卢佳.一种高精度数字温度传感器电路[J].电子测试，2012（11）：65-68.
所谓智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
智能家居的概念起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司（United Technologies Building System）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康涅狄格州（Connecticut）哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此揭开了全世界争相建造智能家居派的序幕。
这两年，智能家居的概念非常火爆，大批的互联网公司纷纷涉足该领域，其中不乏苹果、谷歌、三星、小米这样的国际知名公司，虽然这些公司在历史地位上有些差距，但它们都有着一个共同点，那就是产品线中一定有“手机”，但凡有几款销量不错的手机企业，或多或少都会跟智能家居产生关系。但从目前的状况来看，智能家居还停留在概念阶段以及比尔？盖茨的家里，即便Google花费32亿美元收购了一家智能家居公司，也没能带来质的飞跃。
其实，仅仅依托于现在的技术，普通人便可以勾勒出智能家居的前景，更何况，我们已经体验过一些雏形的产品，但智能家居推广的问题在于“如何让智能家居与人性无缝链接”，事实上，这是一项非常庞大的工程，不仅需要长期的技术沉淀，还要等着家庭成员的观念改变，否则，“金窝、银窝，不如自己的狗窝”之观念会一直阻碍智能家居的发展。
家庭是社会最基本的组织单位，人类最美好的时光全部在家庭中度过，所以，智能家居要想商用，必须以“提高人类幸福”为前提，让消费者以一种享受的方式与“智能家居”共处，而不是去花费精力学习“how to use it”。诚然，每个人对生活的需求千差万别，但对于家庭生活的舒适、便捷、安全的追求是基本一致的。科技企业可能会做出完美的智能家居平台，但这不一定是普通人最需要的。笔者认为，对于涉足智能家居的企业来说，与其妄谈假大空的平台战略，倒不如积极地深耕细分领域，事实上，没有人喜欢把自己的老家搞得面目全非，我们需要的只是一些点点滴滴的小改善罢了！
智能家电，手机的高级配件
其实，智能家居的概念在很早的时候就出现了，但一直受限于PC时代的技术短板，也就是说，过去的智能家居产品是围绕PC打造的，人们需要用实体的物理网线把电脑和家居产品连接到一起，这种背景下，实际应用场景非常有限，而且显得无比滑稽，你真的能忍受一屋子网线的情况吗？
随着移动互联网的发展，智能家居和它的配件们才迎来又一次的发展契机，正如功能手机把人类从“电话线”的束缚中解放出来一样，移动互联网的出现也彻底解放了智能家居产品，事实上，它们从本质上来讲，就如同智能手机的高级配件一样。在一些智能家居展览会上，商家通常会以手机为基础平台，试用超级App建制共享通用中心，然后，在家电、家具、安管管控等系统中嵌入智能模块，即未来智能家居最基础的控制中心就是基于智能手机的平台，事实上，当智能家电普及之时，普通消费者也能在下班后，通过手机向家里的浴缸和厨房发送信息，告诉它们自行准备洗澡水；另外，安全监控也将成为未来最流行的产品之一，到了那个时代，家用监视器或将成为装修标配，消费者亦能用刷微信的方式来刷房间信息，以确保自己的财产安全，甚至能监控老人、小孩的活动状况。
毫无疑问，智能家居会再次促进手机的革命性发展，移动带宽、芯片容量和软件App行业都将有长足的进步。此外，物联网也将受惠于智能家居的发展，内置的芯片会把家里的每一款家电都变得智能化，加之，传感器的应用也会大大丰富智能家居的控制手段，以此衍生出的家电管理、居家安防、环境监测、智能健康等定制方案，将会彻底颠覆人类有关家庭生活的概念，这些不一定会让人幸福，但肯定能让人舒服！
卧室革命，聪明的家具会说话
在智能家居众多的细分领域里，除了智能家电之外，智能家具也是一个非常具有科技潜力的领域，事实上，家具的好坏直接决定了家庭的品味，而且它还要求传统工艺和现代技术能结合到一起。比如，中国的土豪现在挑家具都不看是哪国的，而是看哪朝的，给这些人制作智能家具就不可能只考虑现代科技元素，同样，需要关注文化、艺术、制度等等。
谈到家具总会带点文化、艺术气息，具体到中国的大众家具还要考量居住面积问题。通常来讲，普通的80后能负担的平均房屋面积大概是90平方米，因这一代独生子女较多，而且房价奇高，非常有可能出现与父母一同蜗居的情况，这种背景下，合理规划家具占地面积就显得非常必要了，特别是针对家具的摆放。比如，多功能家具会比单纯的沙发、椅子和桌子更受欢迎，传统工艺可以把沙发设计成床铺，或者采用折叠模式；科技元素的改善则更为明显，在一些智能家具展览上，笔者看到一款可以给智能设备充电的桌子，消费者只需要把手机放到桌子上就能实现充电，省去了插座以及线缆的空间。未来的“知识存储空间”会随着云技术、信息处理技术的发展而被极大的压缩，书架将在20年内成为古董，因为我们再而也不需要购买纸质书，取而代之的是具有海量存储能力的芯片。
另外，现代人类对于显示屏和触摸屏有着近乎疯狂的迷恋，我们几乎无时无刻不在触摸自己的电子设备，所以，笔者预测未来一定会出现由“触摸屏和显示器组合而成的家具”，比如卧室里的一个矩形箱子，白天的时候会是一个衣柜，而晚上的时候则会变成一台电视，如果再辅以网络和操作系统，那它就是一个强大的智能终端，最难能可贵的是，它真得能放很多杂物；倘若再出现一些古怪的布料，把窗帘、床单这种软性的装饰全部革新成柔性的显示器和触摸屏，那么，未来的家庭中，将会无时无刻直接与世界联通。
智能家居需要兼顾人性
在几乎全部的智能家居会上，科技大佬们谈到最多的就是“平台战略”，他们总想试图一次性给用户打造出完美的乌托邦，家庭是社会中最基本的团体，除了硬邦邦的实体墙和冷冰冰的家具之外，我们更要把自己的感情经历融化到家庭生活里，事实上，没有人愿意把自己的家弄得面目全非，绝大多数认为只需要一点一滴的小改善，更何况，也不是所有人都能支付起智能家居的高额成本，特别是对于80后来讲，能用20年的光阴换取一套勉强能住的房子就已然是实现梦想了，就更不要提什么智能家居了。
新兴科技的出现总会带走一些旧生活的快乐，正如智能手机的流行让城市人群变得陌生，邻里之间越来越少地出现在胡同里，取而代之的是拼命发微信；动车的出现，提高了消费者的出行效率，但却减少了同天南海北旅客畅聊天下的。而家庭的快乐更加敏感，我们实在不能允许科技再来破坏这最后的温馨，事实上，智能家居的战略更应该把日常生活作为突破点，从细节上改善家庭生活，谨记家庭从来不需要颠覆。
笔者坦言，即便是龙头科技企业要想把智能家居的蓝图变现也需要长期的沉淀与创新，而未来能掌舵智能家居行业方向的一定是人性，而非科技！
三网融合让智能家居前途无量
从产品角度来讲，以后的智能家居产品会朝着实用化、傻瓜化（操作简单）、模块化的方向发展，所谓模块化就是产品开发商把智能家居产品做成模块化的，可以根据用户的实际需求任意搭配。这样不仅可满足不同层次用户的需要，而且可以节约成本，节约不必要的端口模块的浪费。
各种品牌的智能家居产品，采用的各种技术，如LonWorks、EIB、X10等都是一种良好的尝试。未来的状况可能是有一家公司在某个层次上获得了突破，其它各种技术手段作为一种补充而完成更多的个性化需求，我们期待着这一天的到来。
智能家居行业面对一系列的发展瓶颈，那是不是就说它没有更多的发展空间了呢？答案绝对是否定的，智能家居的发展前景一片光明。因为，第一，国家正大力提倡发展的智能化、便捷化、三网融合的普及， 从本质上来说也进一步带动了智能家居的发展。以互联网为输送平台，并逐步加快智能家居与其的匹配关系，依托国家大型网络的建设。届时只需轻轻一按，不用自己动手，一切问题迎刃而解，人们只管享受生活；第二，以现在的发展状态来看，技术创新正日趋成熟，随着各环节创新技术的使用，在产品工艺、质量品质、外观设计等方面都会得到进一步提升，发展前景也将日趋明朗化。
智能家居年
2014年被称为是智能家居年，在这一年中，Google收购了NEST，Apple推出了Home Kit智能家庭平台，Samsung等大厂也推出了自己的智能家居解决方案，一时间智能家居在国际上这个词大热，频频见诸于各科技媒体，成为焦点。尽管如此，智能家居目前还未到达真正的高峰期。
而在今年，也就是2015年，智能家居还在继续爆发，行业内大佬跑马圈地战略已展开，不过在智能家居市场发展到一个新的高度的同时，我们还需要跨过三道坎，分别是技术、用户、市场这三道坎。
一、技术坎：技术融合问题
众所周知，现在所谓的智能家居，主要是依托于智能手机、移动互联网、云计算、大数据等新兴技术对传统家居市场进行“质变”。所以技术则是决定着“智能家居”市场发展的根本因素，技术层面的突破才是2015年智能家居发展首先需要跨过的一道坎。
2014年1月13日，谷歌宣布以32亿美元的天价收购设备公司Nest的消息让智能家居瞬间走红整个科技行业，而类似于谷歌这种巨头的收购目标也被科技界认为是行业发展的下一个风口。为什么一家才刚刚成立3年时间的企业会被谷歌这样的巨头看中？答案可想而知，谷歌看中的是Nest的技术以及其背后所衍生出的千亿级市场。
其实成立于2011年的Nest，到被收购之前只推出过两款产品，分别是智能温控器和智能烟感器。人们可以将他们的智能家居产品和Nest可智能学习的温度控制器连接起，实现更多像控制台灯、风扇、灯泡、洗衣机安全系统等家居智能化的可能。
随着谷歌收购Nest的推动，智能家居市场的发展大幕也逐渐拉开。除了物联传感等智能家居初创企业，最活跃的就是智能家居“边缘”公司，例如以谷歌、苹果、微软、百度等为代表的互联网巨头，以西门子、三星、LG、海尔等为代表的电子电器大佬，以及以华为、中兴等为代表的通信设备商等。
2015年，到目前为止，不管是初创型企业，还是互联网巨头，以及传统电器大佬等已然加大了对智能家居行业的发展投入。
二、用户坎：培养用户使用观念
除了技术方面的融合之外，培养用户的观念也是2015年智能家居行业必须要跨过去的一道坎。既然“智能家居”属于一个行业、一款产品，那么这个行业或产品就一定要吸引到用户使用，这样的产品才算是成功的。
在笔者看来，虽然“智能家居”很火，但目前在广大用户眼中，“智能家居”依然是处在一个概念形态。既然是概念形态，何来的发展之说。试问当前真正能够享受到智能家居带来的便利生活又有多少人呢？
而这也是房地产公司纷纷开始涉足“智能家居”行业的一个原因。除了抢夺这部分市场之外，改变用户观念，让智能家居生活真正地融入到生活中，也是房地产企业也在“智能家居”行业发展进程中能够发挥的作用。
在所有的企业中，可以说没有谁比房地产企业更适合做培育用户使用习惯的角色。作为房屋的建造商，房地产企业从最根本层面向用户灌输智能家居的概念。而这也是恒大地产在2014年最后两天与海尔达成在金融、家居等方面的合作后，又曝出万达与TCL集团联手的信息，而它们的目标同样是“跨界联合布局智能家居”。
智能家居为什么会如此受到那么企业待见，其实原因无外乎两点：一是智能家居市场潜力大，二是很多企业能够很容易找到切入点。
三、市场坎：内热外冷的市场格局如何改变
智能家居的盘子很大，这点毋庸置疑，但如何一起去把这个盘子做大？才是涉足该行业中其他企业应该面对的问题。而这道坎，也是笔者认为的智能家居行业应该跨过的第三道坎。
智能家居是物联网最重要的一个应用体现，而物联网的规模则是互联网规模的数十倍。据英国Juniper Research研究报告显示，2018年智能家居市场总规模将达到710亿美元，比2013年的330亿美元翻一番。同时据奥维咨询预计，到2020年，我国智能家电的整体产值会突破万亿元人民币，其中智能硬件的产值就会达到6000亿元人民币。
不得不承认，智能家居市场是一片蓝海。而2014年，在各种互联网企业、传统家电企业巨头的推动下，智能家居的火热程度达到一个高峰。但智能家居企业似乎不是主角，反倒像是互联网科技公司与家电商的“二人转”。从单品，到智能家居入口，到智能家居平台，再到智能家居系统，几乎都可以看到它们的身影。
在刚刚过去的2015美国CES大会上，各大厂商在发展自己的智能家居产品的同时，都期望着去构建一个完整的智能家居平台。可以发现，2015年智能家居市场的战火已经点燃。但2015年，智能家居行业的发展应该真正回归市场，不能再以“二人转”的方式发展。
对于智能家居市场的发展，笔者整体还是持一个看好的态度。不管是以小米、乐视为代表的互联网企业，还是TCL、海尔等传统家电企业，亦或是万达、恒大等房地产商都会取得新的成绩。
Tips
【关键词】绿色建筑；智能居住小区；绿色智能居住小区
1 绿色智能居住小区发展背景
1.1 发展趋向
我国在今后的20～30年内正处于加速"城市化"的阶段。城市化率可由30%增至60%，每年增长率可达1%，即使按人均15平方米计，也需每年新建居房两亿平方米左右。由此预计，21世纪上半叶，我国居民的住房需求将是居高不下的。认真研究我国住房建设，使其不仅满足方便、舒适，同时也满足生态、环境、节能和可持续发展需要将是十分重要的。
1.2 “智能化”的背景
一方面，因为我国居住小区将还保存小区群居的特点，但同时，小区居住环境与条件又有“个性化”、“休闲化”、“办公室化”的要求，且要求较高的通信与物业服务、较高的娱乐和消费需要以及较高的性能价格比倾向；此外，随着计算机技术、现代通信技术和自动控制技术的迅速发展。
1.3 “绿色文化”的要求
全球环境问题的突出和继之而来的绿色文化的兴起，则是绿色建筑概念提出的背景。随着人类对上个世纪工业革命对生态环境的破坏的反思，“绿色思潮”正在兴起。绿色建筑体系正是国际建筑界为实现人类可持续发展战略所采取的重大举措，也是建筑师们对国际上“绿色文化”潮流的积极回应。
2 绿色智能居住小区的理念
首先要阐明的是：“住宅小区的发展趋势应该是以智能化技术达到绿色建筑的理念，同时智能化技术本身也应是符合绿色理念要求，是绿色与智能化相结合的住宅小区”。
2.1 智能化小区
合格的居住小区条件一般是：
1）小区住宅建筑物的质量，即其建筑规划功能和机构情况；
2）小区内部交通和小区与城市和外界交通网连接的便捷性；
3）小区内部和周边环境情况，包括内外绿化布局和人文环境的情况。
对于智能居住小区，则首先应该是一个具备上述居住条件的合格的居住小区。然后，并能在智能化功能方面满足以下的技术条件：
1）小区住户具备家庭布线；
2）小区有网管中心，通过此中心，物业部门可以对小区内的居民各户进行网上服务，建立小区局域网构架；
3）小区居民可方便地实现与外界的通讯；
4）对小区设施能进行有效的控制。
智能居住小区的基本任务就是用建筑规划设计的原则，以最小的投入得到小区住宅最大的安全、舒适、方便三者的统一，并将居住小区的内环境和外环境通过智能化设计充分集成、利用和协调起来。
2.2 绿色建筑
它是一种符合“可持续发展”的要求的概念，“可持续发展是既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”。它包括两个重要概念：“需要”的概念，尤其是世界上贫困人群的基本需要应放在特别优先的地位来考虑；“限制”的概念，技术状况和社会组织对环境满足目前和将来需要的能力应施加限制。
绿色建筑必须建立在充分认识、尊重和利用生态价值的基础上，应当成为绿色建筑按照美的规律造型的艺术原则。同时，绿色建筑应走节俭、节能、高效、低耗、无污染或少污染的发展道路。
因此，评价绿色建筑应按以下几个标准进行：
1）绿色建筑应是一个有生命的开放式生态系统，在生理方面应有广泛的开敞性；
2）采用无害无污、可以自然降解的环保型建筑材料：此外，在建筑物超过使用年限以后，其建筑材料应该比较容易自然降解及转换；
3）绿色建筑应做无废无污或无废少污的生态工程设计；
4）合理的立体绿化，有益于保护、稳定周边地域的生态效益；
5）充分利用清洁能源，降低建筑物的运转耗和物耗，提高自养水平。
根据以上的标准，对绿色建筑的设计进行概括和总结，提出五项原则：
（1）节约能源，减少建筑耗能；
（2）设计结合气候，通过建筑形式和构件来改变室内外环境；
（3）能源、材料的循环；
（4）尊重用户，体现使用者的愿望；
（5）尊重基地环境，体现地方文化。
2.3 智能化小区与绿色建筑的关系
“智能”与“绿化”是用科技手段实现的，它通过包括计算机、通信、自控、建筑、物理、生物、生化、生态等技术来实现上述“绿色文化”的目的。“绿色文化”和“智能化”是目的和手段的关系，两者的统一形成绿色智能建筑的内涵。
由此可见，虽然目前的智能居住小区对“绿色建筑”已有所要求，但“绿色”与“智能”还只是各自独立的系统，而在这里，应强调的是：
1）无论是“绿色化”，还是“智能化”都应是面向功能的设计，即要做到功能的实现不应是设备的堆积；
2）应该做到“绿色”的智能化和“智能”的绿色化；
3）“绿色”和“智能”的理念应贯穿于设计、施工、使用全过程。
3 绿色智能居住小区的系统
3.1 当前的智能居住小区系统
纵观当前大多数已建成的智能化住宅小区，可以看到，现有的智能小区工程建设的总体目标是"在先进的计算机技术、通信技术、控制技术及IC卡技术基础上，采用系统集成方法，逐步建立一个沟通小区内部住户与住户。住户与小区综合服务中心，住户与外部社会的多媒体综合信息交互系统。
3.2 绿色智能住宅小区的系统
绿色智能居住小区的系统与一般的智能居住小区系统的不同点是：
1）强调了节省能耗问题；
2）强调了生态与环保问题；
3）强调建设和促进地区可持续发展的关系。
在满足上述要求的前提下，智能居住小区的系统可全面地保留。
我们可以得出一个概念：所有的案例无论在设计上还是在理念中都过分强调了“智能化”，而对“绿色化”几乎很少涉及，即便提出，也只是浅层次的“绿色化”，如绿化面积，公共灯具的管理等。而许多富有“绿色”理念的技术被所有人所忽视，其中不乏那些简单、低成本却卓有成效的设备，以及可以很好的和"智能化"理念相结合，相辅相成的技术。这些在具体工程中暴露出来的问题，究其根源，主要是因为：
1）智能化方向由设备集成商导向其直接后果是智能理解为设备的堆积；
2）规划设计者缺乏“绿色”理念、用户缺乏“绿色”要求。设计是工程的灵魂、设计师是设计的主体，如果小区的设计者还没有深层次的“绿色”的理念，仅仅把“绿色”理解为“绿化面积”和“小区景观”，那么“绿色”也只能停留在表面化的程度。
4 结论
CAD是计算机辅助设计，它是COMPUTER AIDED DESIGN的缩写，也就是使用计算机和信息技术来辅助工程师和设计师进行产品或工程的设计。CAD技术是一项综合性的、正在迅速发展和应用的高新技术，成为企业提高创新能力，提高产品开发能力，增强企业竞争力的一项关键技术。
1 CAD技术的应用
1.1 CAD技术在制造业中的应用。CAD技术已经广泛应用于制造业的各个领域。其中，以机床、汽车、飞机、船舶、航天器等应用最为广泛。一个产品的设计过程要经过概念设计、详细设计、结构分析和优化、仿真模拟等几个阶段。概念设计主要解决产品的造型外观，在满足功能的前提条件下，使产品外观精致美观。在现代化设计过程中还需要考虑的因素很多，如要考虑机械产品对环境的影响，考虑产品的整体结构、材料及实现主要功能的机构；详细设计是要确定产品的结构，各个零部件的结构设计，所以又称为部件设计，包括各零件的尺寸、形状和结构；结构分析主要包括有限元分析，将对各部件及产品整体的结构进行力学性能、热学性能的分析；仿真模拟则主要是产品进行装配模拟，运动机构模拟，进行干涉、碰撞分析等等。当前先进的CAD应用系统已经将设计、绘图、分析、仿真、加工等一系列功能集成于一个系统内。
1.2 CAD技术在工程设计中的应用。CAD在工程领域中的应用有以下几个方面。建筑：方案设计、三维造型、建筑渲染图即概念设计、平面布景、建筑构造设计、小区规划、日照分析、室内装潢、包括室内分隔、家具、环境装修等；结构：有限元分析、结构平面设计、框和排架结构计算和分析、高层结构分析、地基的基础设计，钢结构设计与加工；设备：水、电、暖各种设备及管道设计；市政管线：自来水、污水排放、煤气、电力、暖气、通信等；市政建筑：城市规划、城市交通、道路高架、轻轨、地铁；交通工程：公路、桥梁、铁路、航空、机场、港口、码头；水利工程：大坝、水渠、河海工程。房地产开发及物业管理、工程概预算、施工过程控制与管理、风景、旅游景点设计与布置、智能大厦设计等。
1.3 CAD技术在其他领域的应用。CAD技术除了在制造业和工程设计领域中的应用外，在轻工、纺织、家电、服装、制鞋、医疗和医药乃至文化娱乐和体育方面都会用到CAD技术。轻工中，轻工机械的设计、化妆、洗涤用品、盛器、三维造型、模具设计及包装平面设计。各种小商品的造型设计；纺织行业中印花提花设计、服装CAD及排料、裁剪：制鞋业中造型以及配合人体足部骨骼肌腱的人体工学设计；医药中的分子键结构分析、医疗器械以及辅助医疗手术、家电产品的造型和模具技术，在文化娱乐上已大量利用计算机造型仿真的原始动物和外星人，并将动物画和实际背景以及演员的表演天衣无缝地合在一起，在电影制作技术上大放异彩，拍制出一部部激动人心的巨片。
2 CAD技术发展趋势
2.1 标准化。除了CAD支撑软件逐步实现IS0标准和工业标准外，面向应用的标准构件（零部件库）、标准化方法也已成为CAD系统中的必备内容，且向着合理化工程设计的应用方向发展。传统形式的手画工程图已经有了成熟的国际标准，相互都能理解。而存储在磁盘、光盘上形形的CAD二进制数字记录，要想实现标准化就复杂、困难得多。由于STEP标准涉及的面非常宽，众口难调，标准的制定过程十分缓慢，存在问题很多。CAD软件一般应集成在一个异构的工作平台之上，为了支持异构跨平台的环境，就要求它应是一个开放的系统，这里主要是靠标准化技术来解决这个问题。
目前标准有两大类：一是公用标准，主要来自国家或国际标准制定单位；另一是市场标准，或行业标准，属私有性质。前者注重标准的开放性和所采用技术的先进性，而后者以市场为导向，注重考虑有效性和经济利益。后者容易导致垄断和无谓的标准战。因此要提出应对传统的标准化工作进行革新。有专家建议标准革新的目标是公用标准应变成工业标准，也就是说革新后仍应以公用标准为基础，不过要从工业标准中吸收其注重经济利益和效率的优点。
2.2 开放性。CAD系统目前广泛建立在开放式操作系统窗口95／98／NT和UNIX平台上，在Java LINUX平台上也有CAD产品，此外CAD系统都为最终用户提供二次开发环境，甚至这类环境可开发其内核源码，使用户可定制自已的CAD系统。
2.3 集成化。CAD技术的集成化体现在三个层次上：其一是广义CAD功能CAD／CAE／CAPP／CAM／CAQ／PDM／ERP经过多种集成形式成为企业一体化解决方案，推动企业信息化进程。其二，是将CAD技术能采用的算法，甚至功能模块或系统，做成专用芯片，以提高CAD系统的效率；其三是CAD基于网络计算环境实现异地、异构系统在企业间的集成。
2.4 智能化。设计是一个含有高度智能的人类创造性活动领域，智能CAD是CAD发展的必然方向。从人类认识和思维的模型来看，现有的人工智能技术对模拟人类的思维活动往往是束手无策的。因此，智能CAD不仅仅是简单地将现有的智能技术与CAD技术相结合，更要深入研究人类设计的思维模型，并用信息技术来表达和模拟它。这样不仅会产生高效的CAD系统，而且必将为人工智能领域提供新的理论和方法。
2008年，在IBM提出“智慧城市”概念以前，世界各地都在推进数字城市和城市网络化。“智慧城市”概念出现之后，慢慢大家都向这个概念靠拢，如 2005年，欧洲提出了“i2010”战略，即信息化发展，到2011年，就开始谈“smart city”（聪明、智慧的城市）。欧盟第八期框架计划提出FP8，也要把“smart city”当做发展方向。
但我国跟世界上其他国家和地区的情况不太一样，不少城市在对“智慧城市”进行深入思考后，概念起了变化。比如宁波市2010年对“智慧城市”定义是：“智慧城市是在新一代信息技术和知识经济加速发展的背景下，以互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网等网络组合为基础，以信息技术高度集成，信息资源综合应用为主要特征，以智慧技术、智慧产业、智慧服务、智慧管理、智慧生活等为主要内容的城市发展新模式。”其重点为解决城市发展问题的城市智能化建设。
要技术支持，还要“市长视野”
目前比较普遍存在的问题是，IT公司提供了很多“智慧城市”解决方案，研发了许多智能系统，但其理念中没有“市长的视野”。
使经济又好又快地发展是中国城市领导者的责任。中国解决各种矛盾主要依靠经济的发展，而中国未来经济的发展主要依靠城市。
从战略高度出发，市长的视野和兴趣点大致应该在如下方面：
第一，如何创造名牌。中国经济要升级，需要开动脑筋研究“世界名牌”的经验，找出自己创造名牌的路径。
第二，如何发展战略新兴产业。国家发改委和中国工程院致力于研究这个课题，已经认识到战略新兴产业主要依靠颠覆性技术，但这个颠覆性技术怎么来，还有待研究清楚。
第三，如何提升传统产业、块状经济。中国经济不会全部去搞战略新兴产业。许多产业已经占领了全球市场的很大份额，如纺织行业，中国出口占世界的1/3，既拥有庞大的营销网络，也能解决我们的就业问题，不能轻易放弃。所以我们要改造传统纺织业，将其变成一个高新技术产业，最好能使得卖一件衣服的利润超过卖一台计算机的利润。
第四，如何迎接新技术的冲击。世界产业界正在研究即将迎来的新技术冲击。美国认为大数据技术、智能制造技术、无线网络技术这三种技术结合，将给世界制造业带来很大的冲击。美国希望通过这三个技术结合，把制造业的重心从中国转移到美国，所以我们必须关注智能制造在新技术方面的发展。
视野的差异决定了高度和角度的不同。因此，中国工程院设立了一个重点项目——“中国智能城市建设与推进战略研究”，研究领域包括智能城市建设与推进的总体战略、智能城市的重点建设内容、智能城市建设典型、标准化战略、措施等八个方面。我们建议中国智能城市建设首先可以在城市基本建设的智能化发展、城市信息环境的智能化发展、城市产业的智能化发展、城市管理的智能化发展四个领域深入研究并争取突破。为了有别于smart city,我们建议中国的城市智能化建设可以叫Intelligent city，可以简称为ICity，即智能城市。
城市要经得起百年考验
从建筑学和城市规划学的角度讲，智能城市是什么样？
有一个问题不可回避，可以看到上一代留给我们的城市已经基本拆完，这种建筑的短命意味着，或者是我们，或者是他们，必有一代人发生了错误。或者他们没造好，或者我们没有拆对，所以变成现在这样一个局面。问题在于，30年以后，中国会不会重复这一痛心的局面？再进一步追问，我们能有几个城市经得起百年历史的考验？能够像伦敦、巴黎、芝加哥、布拉格、佛罗伦萨那样以300年历史名城的厚重底蕴和丰富的现代内涵进入22世纪？这是我们现在搞的城市化、智能城市的应有目标，也是摆在我们面前的一个非常严峻的挑战。
全世界都在关注中国的城市化，都在关注中国智能城市的走向。加拿大Daniel Bell（贝淡宁）教授在中国住了很多年，他在《环球时报》发表文章说，中国的城市先经历了30年苏联式的现代化，后来又经过了30年美国式的现代化，从建筑学的角度看这两种方式和趋势都很糟糕。他说，中国城市应该花费时间、金钱和心思，去保护其独特的精神、文化，以抗衡全球化带来的同质化倾向。这番话讲得很有道理，值得智能城市建设者三思。
智慧在中华文化中有丰富内涵。处理好城市经济、科技、文化、管理的关系，在继承中创新，尊重历史，谋求长远，厚重而鲜活、古老而现代的城市才更有个性和魅力，才配得上“智慧”两个字。
“大数据”不仅仅对市长有用
国外很多城市是完成工业化和城镇化之后再完成信息化，而中国的智能城市建设恰好面临“五化”（工业化、城镇化、信息化、全球化、市场化）的交集，这将直接而深入推动信息化与工业化之间的融合，并且对市场化和全球化进程产生重大影响。从这一点来看，中国智慧城市的道路更复杂，但所产生的作用将更巨大，有三项基础性工作要做好：
第一，感知城市，发展各种各样的传感器形成网络。比如说北京市提出在“十二五”期间要感知道路90%，感知环境95%，实现智能电表98%。
第二，建设高水平的下一代互联网。中国工程院有一位外籍院士，去年专门从美国赶到杭州来提出一个建议：“一定要想办法让中国做到1G网速。” 现在我们的家庭网速是2M或者4M，北京市的“十二五”规划互联网家庭带宽为100M，如果1G的宽带网进入每个家庭，我们整个国家的信息化、智能化进程会大大加快，各种各样的应用将汹涌澎湃地开展起来，产业结构将发生巨大变化。
第三，用大数据。比宽带一点都不逊色的是大数据技术。我国要充分发展数据海和知识服务，因为城市的发展状态、发展方向、发展存在的问题，都要从海量数据当中获得；我们的政务信息、产业信息、民生信息、文化信息、科技信息、基建信息等，都应该被聚集起来，进行解剖、梳理和分析。大数据技术不仅对市长和管理部门有用、对每一个产业有用，同时对企业把握风险有用，而且对教育、卫生与科研也大有用处。
（《中国经济周刊》记者宋明霞采访整理）
何谓智能城市？
智能城市就是把基于感应器的物联网和现有互联网整合起来，通过快速计算分析处理，对网内人员、设备和基础设施，特别是交通、能源、商业、安全、医疗等公共行业进行的实时管理和控制的城市发展类型。智能城市是一个系统，不但包括人脑智慧、电脑网络、物理设备这些基本的要素，还会形成新的经济结构、增长方式和社会形态。
