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生物的學(xué)習系統隨處可見(jiàn)，從只有300個(gè)左右神經(jīng)元的低級蛔蟲(chóng)（秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)），到有兩千億個(gè)神經(jīng)元的成年大象的大腦，比比皆是。無(wú)論是在果蠅、蟑螂、黑猩猩或海豚體內，所有的神經(jīng)元所做的事情都是一樣的：處理并傳遞信息。所有生物做這些事情的原因也是*的：避免危險，使物種地生存并繁衍，所有的生物必須能感知環(huán)境，并做出相應的反應，記住那些是危險信號，哪些是有益的信號。簡(jiǎn)言之，無(wú)論對單個(gè)個(gè)體還是整個(gè)物種，學(xué)習都是其在自然界生存的必要條件。然而，這一鐵的規律也越來(lái)越適用于人造系統。

Volker Tresp博士是西門(mén)子機器研究領(lǐng)域內的資深人士，也是慕尼黑大學(xué)的電腦科學(xué)教授。他說(shuō)，學(xué)習有三種：記憶（如，記住事實(shí)的能力）、技能（如，學(xué)習如何投球的能力）和抽象能力（如，從大量觀(guān)察中得出規律的能力）。電腦是*個(gè)領(lǐng)域內的高手，但目前正在另外兩個(gè)領(lǐng)域內迅速地趕超。例如，可以毫厘不差地生產(chǎn)出厚度均勻且平整的鋼板——西門(mén)子20多年來(lái)一直在這個(gè)領(lǐng)域處于地位。Tresp說(shuō)，“在這里，較簡(jiǎn)單的模式就是先給出預測，然后去檢驗產(chǎn)出品是否符合規格要。求。如，首先明確對高級鋼板產(chǎn)成品的要求，自動(dòng)軋鋼廠(chǎng)結合傳感器提供的數據（成分、帶鋼溫度等），在已有信息的基礎上，估算所需的壓力。根據產(chǎn)出品數據相應地進(jìn)行實(shí)時(shí)調整，終慢慢地算出正確的壓力，并產(chǎn)出符合厚度要求的鋼板。“以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )為基礎的學(xué)習系統中，” Tresp解釋?zhuān)?ldquo;可以通過(guò)調整影響既定參數（如厚度）的全部因素的權重矩陣來(lái)實(shí)現這種調節的目標。”

除記憶和改進(jìn)技能的能力外，人造系統正逐漸被用來(lái)進(jìn)行概括或抽象個(gè)體的特點(diǎn)，以此來(lái)判斷它是否屬于某一個(gè)群體。光學(xué)字符識別（OCR）就是一個(gè)例子，它以前是用來(lái)高速掃描并分揀信件的。該技術(shù)約在1985年初次面世，與那時(shí)相比，現在其精確度已經(jīng)有了驚人的提高，識別范圍也已從單個(gè)數字提高到95%以上手寫(xiě)拉丁字母及90%以上阿拉伯語(yǔ)手寫(xiě)體。其實(shí)，早在2007年，西門(mén)子ARTread學(xué)習系統就曾經(jīng)榮獲文檔分析與識別會(huì )議組織的阿拉伯語(yǔ)光學(xué)字符識別（OCR）比賽*名。由于光學(xué)字符識別技術(shù)的高度可靠性，它已經(jīng)開(kāi)始被逐漸應用到諸如車(chē)牌自動(dòng)識別和工業(yè)視覺(jué)中（如需了解更多信息，請參閱第67頁(yè)）。

機器學(xué)習能力將會(huì )如何發(fā)展呢？顯而易見(jiàn)的是，隨著(zhù)感應器在能源和數字方面的大規模應用，可以很容易地通過(guò)本地和信息網(wǎng)絡(luò )獲得更多數據，機器學(xué)習發(fā)展的前景十分廣闊。網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的學(xué)習應用主要體現在兩個(gè)大型項目中。*個(gè)是Theseus項目，西門(mén)子主導MEDICO技術(shù)，該項目主要是從圖像和文本中提取語(yǔ)義信息，促成各種新的應用程序來(lái)改善醫生的工作流程。第二個(gè)項目是歐盟的大規模知識加速器項目（LarKC），研發(fā)可伸縮查詢(xún)、推理能力和鍵連資料的機器學(xué)習方法。“能夠和鍵連資料一起學(xué)習，” Tresp說(shuō)，“這才是今天令人激動(dòng)的地方！”

Arthur F. Pease

以神經(jīng)系統為基礎的學(xué)習體系（1）基于輸入的信息（2）根據為期14天的培訓對未來(lái)7天的氣體需求做出預測（3）。
學(xué)習通過(guò)對部分學(xué)習（5）和*訓練（6）的隨機權重組合（4）在三個(gè)片段中得到反映。
以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )為基礎的系統有能力處理大量的輸入數據，并調整終的輸出成果。為實(shí)現這一點(diǎn)，這種系統必須建立起一種數學(xué)模型來(lái)復制現實(shí)世界中相應的實(shí)物。這種模型本質(zhì)上是一種決策單元的集合。從整體角度來(lái)看，可以通過(guò)矩陣形式來(lái)反映決策單元。取決于應用程序的復雜程度，可能要求數百個(gè)互動(dòng)矩陣。
起初，決策單元之間的互動(dòng)是隨機的。那么，當系統開(kāi)始進(jìn)入學(xué)習階段，其錯誤率——預期和實(shí)際觀(guān)察到的結果之間的差異——很高（4）。和真實(shí)的結果相比較后，錯誤率會(huì )被反饋到每個(gè)矩陣中（箭頭向右指向每個(gè)方框），然后就開(kāi)始調整每個(gè)決策單元在內部的權重，避免隨機出現，并根據已學(xué)到的信息去修正每個(gè)輸入參數（箭頭從每個(gè)方框指向左側）。
每次這樣的往復都在不斷減少錯誤率，后，在上千次這樣的信息往復以后，系統就慢慢學(xué)會(huì )了如何描述完整的輸入信息流，結果就是*復制（6）——并終預測——現實(shí)世界的行為。

• 2 通道高速計數器模塊
• 具有大量參數設置選項，可根據具體任務(wù)進(jìn)行佳調整，降低控制負荷
• 速度和時(shí)間段測量
• 存儲和比較功能
• 連接 24 V 編碼器

特別是，計數器模塊可以檢測快速高頻信號，并將計數器讀數和當前速度返回到控制器。計數器控制可通過(guò)數字量輸入和輸出信號來(lái)確保精確的計數器結果和系統中的快速響應。通過(guò)大量參數設置選項，可針對手邊的任務(wù)進(jìn)行佳調整，降低控制負荷。

提供有以下計數器模塊：

• TM Count 2x24V：
  快速計數器模塊，2 通道；計數功能高達 200 kHz；硬件和軟件門(mén)；連接 24 V 編碼器；每通道 3 點(diǎn)數字量輸入（除計數器輸入外）和 2 點(diǎn)數字量輸出；頻率、速度和時(shí)間段測量；存儲和比較功能；24 V 編碼器電源；等時(shí)同步模式

設計

• 用一個(gè)螺絲安裝在 S7-1500 安裝導軌上
• 統一的 40 針前連接器，帶螺釘型端子（不久將提供插入式端子）
• 可連接芯線(xiàn)截面積0.25 mm² 至 1.5 mm²（AWG24 至 16）
• 前連接器的預接線(xiàn)位置
• 前蓋帶有可擴充的電纜室，即使*接線(xiàn)時(shí)也如此
• 集成式屏蔽

含在供貨范圍之內：

• 用于手工貼標簽的一個(gè)標簽條
• 一個(gè) U 型連接器
• 印制有文字的前門(mén)
• 饋電元件、屏蔽夾和屏蔽端子
•  

• 統一的顯示和診斷方式：
  • 故障（紅色 LED）和運行（綠色 LED）模塊狀態(tài)顯示
  • 邏輯“0”和邏輯“1”信號狀態(tài)的通道狀態(tài)顯示（綠色 LED）或診斷指示（紅色 LED）
  • 顯示 24 V DC 電源電壓（綠色 LED）
  • 顯示計數器的活動(dòng)狀況和計數方向
• 支持的功能：
  • 加/減高速計數
  • 計數器范圍可調節至高達 +/-31 位
  • 通過(guò)集成數字量輸入和輸出獲得高速響應
  • 測量當前信號頻率
  • 增量式編碼器的位置檢測
  • 每個(gè)通道兩個(gè)比較器，用于控制數字量輸出
  • 通過(guò)數字量輸入來(lái)保存或設置計數
  • 硬件中斷，可設置參數
  • 等時(shí)同步模式
  • 通過(guò)命令和工藝對象進(jìn)行用戶(hù)友好的組態(tài)
• SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的統一系統功能：
  • 識別和維護數據 IM0
  • 固件更新
  • 模塊正面的清晰標簽
  • 統一的前連接器

概述

• 帶 RS422 接口的 2 通道計數和位置檢測模塊
• 提供了大量參數設置選項，可面向具體任務(wù)進(jìn)行佳調整
• 可在模塊上進(jìn)行預處理，從而降低控制器的負荷
• 采用增量式和 SSI 式編碼器進(jìn)行位置檢測
• 速度和時(shí)間段測量
• 存儲和比較功能
• 通過(guò) RS422 信號或 5V-TTL 信號連接編碼器

設計

• 用一個(gè)螺絲安裝在 S7-1500 安裝導軌上
• 統一的 40 針前連接器，帶螺釘型端子（不久將提供插入式端子）
• 可連接芯線(xiàn)截面積0.25 mm² 至 1.5 mm²（AWG24 至 16）
• 前連接器的預接線(xiàn)位置
• 前蓋帶有可擴充的電纜室，即使*接線(xiàn)時(shí)也如此
• 通過(guò)一對一分配通道狀態(tài)或診斷 LED、端子和標記，
  可以快速找到并消除錯誤。印制在前門(mén)內側的接線(xiàn)圖提供了接線(xiàn)幫助。
• 集成式屏蔽

含在供貨范圍之內：

• 用于手工貼標簽的一個(gè)標簽條
• 一個(gè) U 型連接器
• 印制有文字的前門(mén)
• 饋電元件、屏蔽夾和屏蔽端子