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信息化專業技術人員是隨著信息技術與信息產業的發展而形成的一類特殊的人員群體。從企業信息化所涉及的內容和要解決的問題來看,企業信息化專業技術人員可分為三個層次,一是技術支持及操作層人員,這是企業信息化工作的基礎人員,是信息系統的直接使用者;二是信息管理控制層人員,包括信息管理人員與核心技術人員,這是企業信息化工作的中堅力量;三是信息化戰略規劃層人員,這是企業信息化建設的關鍵。一般來說,信息化專業技術人員具有以下幾個方面的突出特點:一是成就動機強。與其他員工相比,從事信息化的專業技術人員更有一種表現自己的強烈欲望。信息化專業技術人員擁有提升企業生產管理效率的信息管理知識和管理技術,他們往往有著發揮自己專業特長、追求事業成就,實現自身價值的目的,并強烈期望得到企業的承認和尊重。二是所從事工作的挑戰性。信息化技術是建立在計算機技術、數字化技術和生物工程技術等先進技術基礎上產生的,具有虛擬性、全球性、交互性與開放性等特點。因此,與其他員工相比,信息化專業技術人員更熱衷于具有挑戰性的工作,把攻克難關看作一種樂趣,一種體現自我價值的方式。三是工作成果不易量化。信息化建設工作,技術含量高,實施難度大,對從事工作的人員素質要求較高,極大程度上依賴于專業技術人員自身的智力投入。信息化工作成果不易直接測量,而且對于一些科技含量較高的信息產品,往往是眾多實施團隊和技術人員集體智慧的結晶,不易分割,這也給衡量個人工作業績帶來了困難。
2國有企業信息化專業技術人員的激勵機制存在的問題及原因分析
長期以來,國有企業信息化專業技術人員的收入遠遠低于行業市場勞動力價位,尤其是在以薪酬為核心的激勵體系方面問題突出。由于激勵不足,國有企業信息化專業技術人員人員流失問題又相當嚴重,科研部門流失的情況尤為突出。以筆者所在單位為例,近年來有不少科研開發和項目實施專業技術骨干人才外流。人才流失的原因有諸多因素,但歸納起來,主要有三個方面:一是認為工資薪酬待遇偏低,所付出的勞動與所獲得的報酬不相符合,自身價值沒有得到應有的體現;二是個別單位對人才的使用不當,人才作用難以發揮,個人成長發展的空間受限;三是外部公司具備較高的管理水平,提供了較好的福利待遇,更能滿足人才的需求。
3構建有效的信息化專業技術人員激勵機制
有效的激勵機制對專業技術人員隊伍的建設、企業目標的實現、企業核心競爭力的提升起著至關重要的作用。激勵方式多種多樣,各有功能和針對性。企業只有找到適合信息化專業技術人員需求和自身特點的激勵策略,才能夠形成有效激勵。
3.1個人成長激勵
重視信息化專業技術人員的職業生涯規劃。企業應充分了解員工個體成長和職業發展的意愿,依據專業技術人員的潛力對其職業生涯進行設計,動態調整,盡量使他們目前的工作與其自身的職業生涯規劃相吻合。加強對員工的培訓開發。企業應為員工提供更多的學習培訓機會,給予員工獲得成長的機會。
3.2工作環境激勵
積極營造一種激勵專業技術人員的環境。努力形成一種強烈的輿論導向,激勵專業技術人員進行自我潛能挖掘,激發專業技術人員的工作積極性、工作熱情和創造性。在人員的使用上,積極引入競爭機制,淘沙取金,存優去劣,應該加大競爭力度,把素質好、能力強的人才優先安排到重要崗位,為信息化工作和企業的總體發展提供強有力的人才資源保證。
3.3績效薪酬激勵
隨著社會的飛速發展,人力資源管理對高科技企業的發展越來越重要。現在,制約我國高科技企業發展的主要因素和滯留不前的正是企業的人力資源問題,因此,不斷地開發人力資源管理方式,探索出一個符合我國當前國情的高科技企業人力資源管理模式是很有必要的。
2高科技技術企業
2.1高科技技術企業的概念高科技技術企業在研究方面投入比較高,科學研究人員比重較大,生產規模比較小,民營產業發展快,對其他領域滲透能力強、聯系比較密切的企業。當前人們認定的高新技術中民營企業所占的比例較多,并相對集中在計算機、電子信息,電子通訊設備、新材料的研發,生物醫藥工程等領域,信息所占的比重越來越大。
2.2高新技術企業的發展特點
2.2.1高新技術企業是發展在各種資源的快速流動、結合。效率是高新技術產業的生命。只有當各種資源要素不斷進行優化,不斷快速組合,才能夠使高科技技術成為高效益的產品。
2.2.2高科技技術企業發展的重要要素是智力資源的支持而不是固定產值。要發揮智力資源的創造性,就需要科學的制度安排和有效的管理機制,保證高科技人才擁有一個健康舒適的工作、生活和文化環境。
2.2.3高科技技術企業的競爭力在于加強技術的研發和不斷的進行創新,加強科學產值投入,不斷鼓勵員工是高科技企業發展的依靠。
2.2.4高新技術企業發展的生態環境是產業群體。高科技技術企業的發展與大企業不同,它們的資源規模小、運作資源能力小,創新能力對高新產業的發展具有至關重要的作用。
3高科技技術企業人力資源管理的現狀
3.1存在的問題
3.1.1對員工重使用、輕開發。有些企業為了追求短期內的高利潤,大量削減員工的組織學習費用,對員工只重視使用,培養學習次數較少。但在高科技技術領域中知識更新速度驚人,科學技術人員的知識技能只有通過不斷的學習,不斷的實踐,然后在學習再實踐才能跟夠得上科學的發展和時代進步的步伐。
3.1.2企業部門安排不合理。多數企業不重視人力資源管理,導致企業無法適應高科技技術發展的要求,人力資源管理部門在行使相關職能時會出現停滯不前。同時,各部門無法將部門戰略與人力資源戰略結合起來,受職權限制,人力資源管理部門與其他部門缺乏更為深入的交流,人事部門的工作會停留在底層,造成考核體系不完善、激勵機制不健全、計劃不完整的問題,高科技企業只注重效益的表層,對人力資源管理重要性的認識不夠等。
3.1.3員工之間重競爭、輕合作。高科技技術企業在產品研發、市場擴大等方面缺乏團隊合作精神,從而影響整體質量,這就需要企業重視人員的重新組合及搭配。21世紀需要的不僅僅是競爭力,而是各種資源的綜合力,特別是企業在對新產品的研發以及技術的創新力和創造性。現代化信息設備的設計和制造,企業的人力資源管理方面能夠正確的組合人才,不斷發揮技術人才的集體智慧,提高工作的質量和效率。
3.2導致上述問題出現的原因人力資源管理的觀念落后于人力資源管理的方式,企業管理者缺乏科學有效的管理方式,一直強調提高企業的效率和對員工的使用,忽視其培養:對于員工的任用缺乏科學的選擇方法,以至于導致人才的流失。
4高科技技術企業的人力資源管理必須走創新之路
目前處于一個智力資源與生產分配使用為主的經濟時代,人力資源管理對企業的發展有著相當重要的作用。在當前的企業競爭中,人才成為企業中的生命力所在,只有合理有效的管理體制才能夠使企業更有發展潛力,使才能夠使的企業不斷地走向強大。高新技術企業人力資源管理要走創新之路就要:
4.1建立積極有效的人力資源管理模式合理有效運用人力資源的開發與管理,必須不斷學習新知識,為解決各方面的問題做好準備。實行積極的人力資源管理戰略,在企業層次上的資源管理需要人力資源部門積極參與,重視人力資源的規劃與人力資源的開發,正確處理好發展與生產的關系。
4.2完善業績考核,建立激勵制度對業績進行考核,能夠提高團隊的整體效績和提高企業的服務管理水平,在提高服務管理的基礎上必須建立相關激勵制度,他們不僅需要更好的薪金,不斷進行優質的培訓教育,不斷進行知識的更新,而且他們還注重精神上的滿足。因此,在企業中民主比薪金更加重要。
5高新技術企業人力資源開發
據有關權威部門統計,我國企業家能勝任的高級管理人員及應對開發市場能力和素質排名是倒數的。這樣的管理者隊伍是不能夠領導我國的高科技企業在國際市場的競爭中占據重要位置的。高科技企業的高層管理者是企業的主心骨和靈魂,高層領導者能力的高低決定著企業成敗的關鍵。對高層領導者的開發管理和對員工的開發管理。對高新技術企業人力資源開發就要做到:樹立“以人為本”的管理理念;其次,采用科學有效的技術測評方法,評估綜合素質,培養和挖掘其潛能;引進新型的競爭方式,考核其績效,優勝劣汰;按照市場的價值和企業的經營狀況確定其應當享受的工薪報酬。做好企業高層管理人員的開發管理工作應當成為企業人力資源開發管理的重點,也是企業走向強盛,立于不敗之地的希望所在。必須深刻認識人力資源開發管理同傳統人事管理的區別和聯系;必須牢固地樹立“以人為本”的管理思想,充分認識人力資源在生產中的地位和作用,充分認識人力資源開發與管理在企業管理中的地位和作用,通過不斷地閱讀和比較相關的著作,認識到了人力資源管理是企業能夠保持健康平穩發展的關鍵所在。
【關鍵詞】麻醉;心臟手術;機器人;daVinciS手術系統;體外循環
Anesthesiafor50CasesofAtrialSeptalDefectRepairwith
daVinciSSystem
ZHOUQi,WANGGang,GAOChang-qing,CHENTing-ting
(DepartmentofCardiovascularSurgery,GeneralHospitalofPLA,Beijing100853,China)
Abstract:OBJECTIVETosummerizetheanesthesiafortheatrialseptaldefect(ASD)repairwithdavinciSsystemundercardiopulmonarybypass(CPB).METHODSFiftypatientswereunderwentgeneralanesthesiafortherepairofASDusingdavinciSsystemunderCPB.Anesthesiawasinducedwithetomidate,lidocaine,sulfentanylandpencuronium.Aleft-sideddouble-lumenendotrachealtubewaspositionedtoallowsingle-lungventilationpostinduction.Transesophagealechocardiography(TEE),bispectralindex(BIS),hemodynamicsandbloodgaswereroutinelymonitored.RESULTSAllpatients''''ASDwasrepairedwithdavinciSsystem,nohospitalmortality.Mostpatientscouldtoleratesingle-lungventilationbeforeCPB,howeverfourteenpatientshadhypoxaemiaafterCPB,whoneededtobetreatedbycontinuouspositivealveolarpressure(CPAP)instrumentordouble-lungsventilation.Thetimeofanesthesiawas(254.2±37.6)min,aorticcross-clampwas(38.4±19.5)min,CPBwas(76.5±22.4)min,trachealintubationwas(3.2±2.5)h,ICUstaywas(1.9±1.3)dandpost-operativehospitalstaywas(6.2±2.4)d.Thevolumeofintraoperativebloodlosewas(152.5±66.2)ml,thevolumeofpostoperativedrainagewas(89.6±41.5)ml.CONCLUSIONTheanesthesiafortherepairofASDwithdavinciSsystemiscomlicatedbecauseoftheextremelyinstablehemodynamicsandrespiratoryfunctionduringCO2pneumothoraxandsingle-lungventilation,whichisanewchallengeforthetechnologyandmanagementofanesthesia.
Keywords:Anesthesia;Cardiacsurgery;Robotic;daVinciSSystem;Cardiopulmonarybypass
現代醫學在微創外科領域發展迅猛。常規心臟手術需要正中開胸,手術創傷大且切口不美觀。2000年由美國IntuitiveSurgical公司研制開發的機器人手術系統(daVinciS手術系統)應用于心臟外科,使醫生在不開胸的情況下能夠精確的完成心臟內的手術操作,手術創傷小,術后恢復快[1]。整個手術過程是在密閉的胸腔內進行,術中需要單肺通氣和CO2氣胸,因此對呼吸及循環的影響較大,給麻醉管理增加了難度。2007年1月至2008年4月,總醫院在國內率先應用daVinciS系統在體外循環(cardiopulmonarybypass,CPB)完成房間隔缺損修補術(ASDR)50例,均取得成功。現將麻醉管理方法總結如下:
1資料與方法
1.1臨床資料2007年1月至2008年4月我院應用daVinciS手術系統共完成房間隔缺損修補術50例,其中男性20例,女性30例,年齡13~65(32.4±20.8)歲,體重32~78(62.5±18.3)kg,身高123~181(165.1±19.6)cm。
1.2麻醉方法術前30min皮下注射嗎啡10mg和肌注東莨菪堿0.3mg。入室后監測心電圖和脈搏氧飽和度(SpO2),局麻下經左側橈動脈穿刺置管監測動脈壓。麻醉誘導采用依托咪酯0.3mg/kg、利多卡因1.0mg/kg、哌庫溴銨0.15mg/kg,舒芬太尼1.0μg/kg靜脈注射。在誘導后插入左側雙腔支氣管插管(29F~39F),使用纖維支氣管鏡確定導管的位置,在超聲引導下于右側頸內靜脈靠近鎖骨處穿刺并放置16G靜脈套管針備上腔靜脈插管用。麻醉維持采用靜脈泵注異丙酚2~4mg/(kg·h),間斷靜注舒芬太尼和哌庫溴銨,術中舒芬太尼總量為5.0~8.0μg/kg。術中持續監測心電圖(ECG)、SpO2、食道超聲(TEE)、動脈血氣、呼氣末CO2濃度(ETCO2)及中心靜脈壓(CVP)等指標。
在手術開始后行左側單肺通氣,潮氣量(VT)為7ml/kg、呼吸頻率為18次/分,維持ETCO2<40mmHg,SpO2>90%。單肺通氣及CO2氣胸可引起縱隔擺動,導致心率增快、血壓下降,經快速靜脈補液或靜注去氧腎上腺素后可改善。停機后,有部分患者不能耐受單肺通氣,主要表現為氣道阻力及ETCO2增加,SpO2進行性下降,可以調整呼吸參數或使用氣道內持續正壓裝置(CPAP)向右側肺內持續供氧(PEEP=5mmHg),以維持SpO2穩定。如果SpO2繼續降低,則需要與術者配合,間斷行雙側肺通氣。術畢充分吸凈口腔及氣管內分泌物后,將雙腔氣管插管更換為單腔氣管插管。
1.3CPB方法經TEE引導于右側股動、靜脈及頸內靜脈插管建立CPB通路,轉流中使用膜式氧合器及負壓靜脈引流輔助裝置,采用4∶1含血冷停搏液間斷灌注進行心肌保護,CPB期間體溫為30℃~33℃,灌注流量為60~70ml/(kg·min),灌注壓力為60~80mmHg,ACT值大于480s。
1.4手術方法左側單肺通氣后,于右側胸壁定位置入Trocar并插入內窺鏡成像系統,觀察胸腔內組織粘連情況,向胸腔內持續吹入CO2(壓力為6~12mmHg)以使右側肺充分萎縮。在視頻系統監視下定位并插入左、右及第四機械臂。CPB后切開心包,套帶并阻斷上、下腔靜脈,經胸壁于升主動脈根部插入停搏液灌注針及升主動脈阻斷鉗。升主動脈阻斷后,切開右房顯露房間隔缺損位置,采用滌綸補片或直接縫合的方法修補房缺。心臟復跳后經TEE檢查心內有無殘余分流及氣體。停機后,使用魚精蛋白充分中和體內肝素,使ACT值恢復至術前水平。在內窺鏡下仔細檢查心臟切口縫合處及胸腔壁有無出血,逐個拔出機械手臂及Trocar,放
置胸腔閉式引流管。
2結果
所有患者均在daVinciS系統的操作下完成手術,圍手術期無死亡病例。SpO2在誘導后為99.2±0.6%;單肺通氣后有32例(64%)患者出現SpO2降低為(94.5%±1.2%),未做特殊處理;CPB后SpO2為(92.5%±4.8%),其中有9例(18%)患者SpO2下降明顯,在使用CPAP向右側肺持續吹氧后緩解,有5例(10%)患者需要暫停手術,間斷進行雙肺通氣維持呼吸及循環穩定。
術后1例急診開胸探查止血;2例急診行股動脈切開血栓取出術;1例肺部感染,經抗炎治療后好轉,其余患者均恢復順利。平均麻醉時間(254.2±37.60)min,CPB時間(76.5±22.4)min,升主動脈阻斷時間(38.4±19.5)min,術后呼吸機輔助時間(3.2±2.5)h,ICU停留時間(1.9±1.3)d。術中失血量(152.5±66.2)ml,術后引流量(89.6±41.5)ml。
3討論
全機器人不開胸房間隔缺損修補手術是近年來微創心臟外科領域的重大發展,此項技術徹底改變了傳統心臟手術的術式,使患者在不開胸的情況下完成心內畸形的矯治,手術創傷小,術后恢復迅速,治療效果與傳統的開胸手術相同[2]。由于整個手術過程是在閉合的胸腔內進行,因此與傳統心臟手術的麻醉方法有很大的區別。
3.1機器人手術的特點daVinciS系統于2000年通過美國FDA認證,是目前應用于臨床的最先進的機器人手術系統[3]。該系統主要由醫生控制臺、床旁機械臂塔和視頻系統三部分組成。機械手(EndoWrist)有7個自由度,可以完成人手難以完成的動作并可過濾術者手部的震顫。視頻系統采用三維成像技術,將物體放大十倍,能夠清晰準確的顯露術野[4]。手術過程中,術者在主控制臺通過三維成像系統控制機械手臂進行手術操作。機械手臂在胸腔內操作時,需要單肺通氣,并向胸腔內持續吹入CO2,以保證操作側肺葉完全萎陷。術者要在狹小的胸腔內完成分離、插管、套帶、阻斷及縫合等高難度動作,對呼吸和循環穩定性要求較高,需要麻醉醫生與術者經常進行交流和配合,因此團隊合作對保證手術成功非常重要。
3.2呼吸管理的特點全機器人房間隔缺損修補手術操作是在右側胸腔內完成,術中需要長時間左側單肺通氣,因此術前應詳細檢查和評估患者的插管條件和呼吸功能(包括胸部X線、動脈血氣分析以及肺功能檢查等)[5]。對于術前有長時間吸煙史的患者,應于手術前一周禁煙,并加強吹瓶訓練。肥胖的患者對單肺通氣的耐受能力減低,因此應鼓勵患者在手術前盡量減輕體重。對于低齡患者(<10歲),由于身高和體重較小,不宜行單肺通氣,因此不是機器人手術的適應證。我院目前完成的最小病例為13歲的女性患者,身高158cm,體重32kg,選擇28F左側雙腔氣管插管,術中能夠很好的耐受單肺通氣。老年患者肺的順應性及儲備功能均較差,在單肺通氣時常表現為氣道阻力高、PaO2和SpO2低。因此,對老年患者術前肺功能檢查及評估尤為重要。
在選擇雙腔氣管插管的型號時,我們的經驗是根據患者的性別、身高、體重等因素綜合考慮。在不增加氣道損傷的前提下,盡量選用較大型號的導管。在單肺通氣前,確定氣管導管的位置很重要。我們對所有病例均使用纖維支氣管鏡檢查導管的位置,以導管的側孔開口距離隆突3cm或看到藍色的支氣管套囊邊緣為宜。在導管位置固定好后,還應進行單肺通氣試驗。如果導管的位置過深,則氣道阻力和ETCO2升高,SpO2降低,需要及時調整。
在單肺通氣后,本組中有64%的患者出現SpO2下降,此時不需要特殊處理,均能夠維持SpO2>90%。在停機后,有部分患者不能耐受單肺通氣,主要表現為氣道阻力升高和SpO2進行性下降,同時伴有心率增快和血壓降低,需要使用CPAP或間斷進行雙肺通氣來維持呼吸及循環的穩定,這在老年患者和術前有長時間吸煙史的患者中尤為明顯,由于CPB引起的的炎癥反應造成肺損傷,產生間質性肺水腫、肺不張和肺泡表面活性物質丟失[6]。因此,在麻醉過程中應盡量減少液體尤其是晶體液的輸注。CPB過程中使用超濾技術,濾出體內多余的水分和炎性介質,對于肺功能的保護具有十分重要的意義[7]。值得一提的是,我們在轉機前對部分患者進行單肺通氣的預適應,即在麻醉誘導后進行多次的短時間單肺通氣訓練,能夠延長患者耐受單肺通氣的時間,此作用機理尚不清楚。本組中有部分老年患者在經過短時間的預適應訓練后,明顯延長了單肺通氣的耐受時間。
3.3循環管理的特點機器人心臟手術對血流動力學的影響主要是單肺通氣、CO2氣胸及手術操作等原因。單肺通氣使肺的V/Q失衡,PaO2和SpO2降低,肺動脈壓力增高,心排量減低。CO2氣胸(PCO26~12mmHg)使縱隔內壓力增高,抑制心臟的收縮及舒張功能,同時加快體內CO2的蓄積,產生酸中毒,表現為血壓下降,心率增快[8]。機械手臂對心臟的直接刺激可導致心律失常。因此,在麻醉的過程中應根據手術操作步驟調整呼吸參數,合理應用麻醉及血管活性藥物,維持血流動力學的穩定。轉機前出現的低血壓,可以通過補液和靜注多巴胺及去氧腎上腺素等糾正。在停機后,血流動力學的波動常與呼吸功能降低有關,在應用血管活性藥物的同時還需要改善患者的呼吸功能。
3.4術中監護的特點機器人房缺修補手術中常規監測指標包括ECG、TEE、CVP、BIS、SpO2、ETCO2、有創動脈壓及動脈血氣等。TEE可以指導術者將股動、靜脈及上腔靜脈插管放置在心內的合適位置,指導術中補液及血管活性藥物的使用。心臟復跳后,TEE能夠檢查心內是否有殘留的氣體及殘余分流。術中BIS監測可以指導的用量,調整適當的麻醉深度,實現術后早蘇醒、早拔管的要求。術中結合ECG及TEE檢查,可以及時了解心功能情況,發現室壁的運動障礙。術中SpO2、ETCO2及動脈血氣分析對于指導呼吸功能的治療是必不可少的。
3.5術后并發癥的處理機器人心臟手術的創傷小,術后恢復迅速,但在術后有些特殊的并發癥需要及時診斷和處理。術后出血的原因多是由于Trocar損傷到肋間血管造成的,在術后早期應注意觀察胸腔引流的液量。胸腔內出血量大且不易觀察,因此如果手術后出現血壓下降、心率增快和紅細胞比積進行性下降時,應警惕有胸腔內出血的可能。術中股動、靜脈插管對血管的損傷,可以引起術后早期動脈血栓形成,多發生在術后6~24h,應及時處理。如果患者訴下肢疼痛,查體發現下肢皮膚蒼白、皮溫低、動脈搏動弱時,應及時做血管超聲檢查以明確診斷。本組中有2例患者在術后早期發現股動脈栓塞,急診行動脈切開取栓術,術后恢復良好。多數患者在手術后肺功能都能很快恢復至正常水平,不延長術后拔管時間。老年患者在長時間單肺通氣后可表現為分泌物增多,應加強抗炎及排痰治療。
總之,daVinciS系統在心臟外科領域的應用時間尚短,目前在大陸只有一臺機器在臨床中應用,因此麻醉和手術技術上均不完善,需要在以后的臨床工作中繼續改進。
【參考文獻】
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[5]周琪,王剛,高長青,等.機器人輔助心臟手術的麻醉管理[J].中國體外循環雜志.2008,6(1):29-31.
[6]MurkinJM,GanapathyS.Anesthesiaforroboticheartsurgery:Anoverview[J].HeartSurgForum,2001,4(4):311-314.
【關鍵詞】數字圖書館 智能機器人 研究趨勢
隨著科技發展和人們知識需求量增大,圖書館資源和服務逐漸趨向數字化和智能化。尤其大數據時代的到來在一定程度上推動圖書館向純數字圖書館和智慧圖書館轉化[1]。未來圖書館的數據資源豐富、結構復雜,需要通過云計算、數據聚類、相關分析等技術手段實現一站式搜索 [2]。目前,CNKI數字圖書館作為國際上技術領先的數字化學習平臺,為讀者提供跨庫檢索、學術趨勢、學術研究熱點等功能,實現了資源的高度整合和智能交互,滿足了不同人群對知識的個性化、多樣化需求。目前,智能機器人是國家產業創新發展重點項目和科研熱點項目,本文利用CNKI數字圖書館的學術研究熱點、學術趨勢搜索、指數等檢索功能實現“智能機器人”學術熱點和學術趨勢研究,讓讀者對其有個整體認識。
一、智能機器人
機器人是一種可編程和多功能的,用來完成搬運、安裝、焊接、切割等不同任務的操作機,或是為了執行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統[3]。 智能機器人則是一個在感知、反應、思維方面全面模擬人的機器系統,融合了機械、電子、傳感器、計算機、仿生學、自動控制、人工智能等多學科知識的復雜智能機械,可以代替人從事危險復雜的工作,例如在工業、農業、軍事、航天、醫療等多個領域大顯身手。目前,各國正加快智能機器人技術的創新與發展,如美國再工業化和工業互聯網戰略、德國工業 4.0 戰略、日本機器人新戰略、韓國機器人強國戰略等,機器人技術引領當今科技和產業發展態勢。中國通過制定“互聯網+”行動計劃、“中國制造 2025”發展目標、“十三五”規劃,,將機器人和智能制造納入了國家科技創新的優先重點領域[4][5]。
二、 “智能機器人”和“智能控制”主題熱點搜索
本文以“智能機器人”和“智能控制”為主題進行“學術研究熱點”檢索,檢索結果顯示了按照熱度值排序的熱點主題相關的主要知識點、主題學科名稱、熱度值、主要文獻數、相關國家課題數、主要研究人員數和主要研究機構數。“智能機器人”相關知識點主要有移動機器人、工業機器人、仿人機器人、服務機器人、機器人導航、遠程操作、人工智能、神經網絡、模糊控制等知識點。
智能化是機器人控制和產業創新發展的重點。關于“智能控制”的熱點知識主要包括模糊控制、神經網絡、遺傳算法、學習控制、自適應控制、變結構控制、預測控制、專家系統、非線性系統等知識點,這些知識點代表著“智能機器人”主要研究方向。
三、“智能機器人”和“智能控制”主題學術趨勢和研究發展
CNKI數字圖書館提供“學術趨勢”檢索功能,為科研工作者了解“智能機器人”發展趨勢提供了非常好的工具。本文通過“學術趨勢”功能檢索“智能機器人”和“智能控制”主題的學術趨勢,圖中不僅提供學術關注度,還提供熱門被引文章供讀者深度研究。圖2顯示智能機器人和智能控制方面的從1997年至2015年論文收錄量逐年增大,2015年收錄量達1343篇。讀者可以從圖2中及時掌握每年學術熱點論文,從中深入學習“智能機器人”的具體研究方法和科研理論,為理論創新尋找突破口。
另外,CNKI數字圖書館還具有“指數”功能,通過對“智能機器人”和“智能控制”主題進行檢索,得到以下各項信息:
“學術關注度”和“媒體關注度”是我們進行科學研究時比較關注的兩個方面。通過對關注度的分析發現最近三年科研工作者和媒體對智能機器人的關注度劇增,預示著國家加大了“智能機器人”領域的投入和研究力度。
“關注文獻”和“研究進展”搜索功能為讀者提供了當前“智能機器人”領域高被引論文、下載量比較大的論文以及最新相關論文,為科研工作者迅速把握“智能機器人”研究的內容和研究趨勢提供幫助。
“學科分布”為讀者提供“智能機器人”和“智能控制”在不同學科領域的研究情況和“相關詞”的統計情況。通過分析可知,移動機器人、智能制造、人工智能、路徑規劃、機器視覺、圖像處理、虛擬現實、語音識別、聲源定位等是分布在不同學科領域的“智能機器人”相關詞,也是“智能機器人”目前重要的學術研究方向;單片機、模糊控制、神經網絡、智能家居、智能電網、物聯網、RFID、ZigBee、無線傳感器網絡、智能交通等是分布在不同學科領域的“智能控制”的相關詞。因此,我們通過它們可以了解到跨學科智能機器人的研究動向。
“機構分布”顯示了哈爾濱工業大學、哈爾濱工程大學、上海交通大學、清華大學、浙江大學、中國科學院沈陽自動化研究所等多所研究機構是文獻的主要提供單位,這為讀者認識機器人研究機構提供參考。
結論
CNKI數字圖書館提供的“學術研究熱點”、“學術趨勢”和“指數”功能為我們展示了“智能機器人”和“智能控制”的研究熱點和學術研究方向,為讀者科研選題和科學研究提供學術參考。通過對“智能機器人”關鍵知識點的、經典科研論文和最新科研論文的深度分析,探索和挖掘智能機器人發展的技術空白點,發現最新研究方向。目前大學圖書館的資源整合和智能搜索功能還比較弱,需要進一步加強圖書館智能搜索引擎的構建和其他智能交互平臺建設才能提高圖書館資源利用率和服務效能。
參考文獻:
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論文摘要:介紹教育機器人在機器人競賽及課內外教學中的應用現狀,并提出其教育價值。
1 引言
自從20世紀50年代末世界上第一臺機器人誕生之后,機器人技術得到了迅速的發展。機器人技術是一個國家科學技術水平和國民經濟現代化、信息化的重要標志,也是打開21世紀大門的鑰匙[1]。
隨著機器人技術的發展,其在教育領域的應用也逐步得到重視。目前教育機器人主要應用于課內外教學和參加各級各類科技創新活動,表現出了無可比擬的教育價值和極待挖掘的發展前景。
2 機器人的定義
在科技界,科學家會給每一個科技術語一個明確的定義,但機器人的定義卻至今沒有統一。原因之一是機器人還在發展,根本原因則是機器人涉及到了人的概念,使之成為難以回答的哲學問題。早在1967年日本召開的第一屆機器人學術會議上,就有專家提出了兩個有代表性的定義[2]。之后又不斷涌現新的見解。我國科學家對機器人的定義是:“機器人是一種自動化的機器,所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力,如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力,是一種具有高度協同性的自動化機器。”[2]
3 教育機器人簡介
干國勝在其碩士論文中對教育機器人解釋如下:用在教育領域的以人工智能決定其行動的機器人[2]。從學習角度講,“教育機器人是由生產廠商專門開發的以激發學生學習興趣、培養學生綜合能力為目標的機器人成品、套裝或散件”[3]。它除了機器人機體本身之外,還有相應的控制軟件和教學課本等。
國內已有一些企業和公司可以生產教育機器人或教學平臺。不同種類的教育機器人不斷涌現,如SmartCar[4]、SUUNY618、博思威科教育機器人等均已投入市場。
4 教育機器人產生背景
機器人技術是在二戰以后才發展起來的新技術。1958年美國的Consolidated公司制作出了世界上第一臺工業機器人,由此揭開了機器人發展的序幕[5]。1967年日本川崎重工公司從美國購買了機器人的生產許可證,日本從此開始了研究和制造機器人的熱潮。隨著機器人在工業上的廣泛應用,如何加強工人對機器人的了解從而提高他們對機器人的控制也就成為一個顯著的問題。機器人教育也就隨之產生。2003年4月3日到7日,日本橫濱舉行了2003年機器人博覽會[6]。專門用于教學的教育機器人從此誕生了。
國外教育機器人的研究開展較早。早在上世紀六十年代日本、美國、英國等西方發達國家已經相繼在美國大學里開始了對機器人教育的研究,到了六十年代他們在中小學也開始了機器人教學,在此過程中也推出了各自的教育機器人基礎開發平臺[5]。我國的機器人研究在七八十年代就已開展起來,在我國的“七五”計劃,“863”計劃中均有相關的內容。但針對中小學的機器人教學起步較晚,到上世紀九十年代后期才得到了初步的發展,目前發展仍不完善。
5 教育機器人應用現狀
教育機器人主要用于機器人競賽和課內外教學。
5.1 機器人競賽機器人教育對高科技社會的巨大影響已經引起了美國、歐洲、日本等發達國家和亞洲各國的高度重視,也得到了我國教育界的極大關注。國內外機器人賽事不斷,引人注目。目前,全球每年有一百多項機器人競賽,參加人員從小學生、中學生、大學生到研究者[5]。
1)國際比賽。①機器人足球競賽。讓機器人踢足球的想法是在1995年由韓國科學技術院(KAIST)的金鐘煥(Jong-Hwan Kim)教授為了發展多智能體技術而提出的。1996年11月,他在韓國政府的支持下首次舉辦了微型機器人世界杯足球比賽(即FIRA MiroSot’96)。
國際上最具影響的機器人足球賽主要是FIRA和RoboCup兩大世界杯機器人足球賽,這兩大比賽都有嚴格的比賽規則,融趣味性、觀賞性、科普性為一體,為更多青少年參與國際性的科技活動提供了良好的平臺。
FIRA ( Federation of International Robot-soccer Association)是國際機器人足球聯合會的縮寫,于1997年第二屆微型機器人錦標賽(MiroSot ’97)期間在韓國成立的。FIRA每年舉辦一次機器人足球世界杯賽(FIRA Robot-Soccer world Cup),簡稱FIRARWC,比賽的地點每年都不同,至今已經分別在韓國(三屆)、法國、巴西、澳大利亞(兩屆)、中國等國家舉辦了多屆賽事。
RoboCup (Robot World Cup)是一個國際性組織,1997年成立于日本。RoboCup以機器人足球作為中心研究課題,通過舉辦機器人足球比賽,旨在促進人工智能、機器人技術及其相關學科的發展。RoboCup的最終目標是在2050年成立一支完全自主的擬人機器人足球隊,能夠與人類進行一場真正意義上的足球賽。RoboCup至今已組織了八屆世界杯賽。比賽項目主要有:電腦仿真比賽、小型足球機器人賽、中型自主足球機器人賽、四腿機器人足球賽、擬人機器人足球賽等項目。
②機器人滅火競賽。機器人滅火的想法是在1994年由美國三一學院的Jack Mendelssohn教授首先提出的。比賽在一套模擬四室一廳住房內進行,要求參賽的機器人在最短的時間內熄滅放置在任意一個房間中的蠟燭。參賽選手可以選擇不同的比賽模式,比如,在比賽場地方面可以選擇設置斜坡或家具障礙,在機器人的控制方面可選擇聲控和遙控,熄滅蠟燭所用的時間最短,選擇模式的難度最大,綜合扣分最少的選手為冠軍。雖然比賽過程僅有短短幾分甚至幾秒鐘的時間,用來滅火的機器人體積也不超過31立方厘米,但其中包含了很高的科技含量。目前,機器人滅火比賽已成為全球最普及的智能機器人競賽之一。
③機器人綜合競賽。國際機器人奧林匹克競賽。主要是亞太國家參與的一項國際機器人賽事,2002年中國北京成功舉辦了第四屆比賽,有包括韓國、新加坡、中國大陸、香港、臺灣、菲律賓、泰國在內的七個國家和地區參加了這一賽事,比賽圓滿成功,第五屆比賽于2003年月11月6日~10日在韓國舉行。
FLL機器人世錦賽,1998由美國非盈利組織FIRST發起,目前有10多個國家(英國、法國、德國、北歐5國家、新加坡、韓國、中國)及美國的46個州參加該活動。每年秋天,由教育專家及科學家們精心設計的FLL挑戰題目將通過網絡全球同步公布。各國/區域選拔賽在年底舉行,總決賽于4~5月在美國舉行。競賽內容包括主題研究和機器人挑戰2個項目,參賽隊可以有8~10周的時間準備比賽。
④其他比賽。在國外,1980年,第一屆全日本機器人走迷宮比賽;1992年,第一屆美國人工智能學會移動機器人比賽;1998年,第一屆國際海洋機器人競賽;2001年,日本政府舉辦第一屆國際機器人節,舉行了十幾項各種機器人比賽。教育智能機器人是目前歐美國家流行的用于培養學生動手能力,計算機應用能力,和創新思維的學習工具。
孫媛媛、何花撰文指出,國際機器人競賽有以下特點:比賽規模不斷擴大,比賽項目不斷完善,比賽的影響力不斷完善,推動技術進步,促進學校教育[7]。
2)國內比賽。在國內,2000年,FIRA中國區比賽;2002年,CCTV杯機器人比賽;2004年,第五屆全國中小學電腦制作大賽;自2005年開始的全國青少年教育機器人競賽[8];中國科協主辦的中國青少年機器人競賽,中央電教館舉辦的中小學生電腦制作活動,教育部關心下一代工作委員會、中國發明協會舉辦的全國中小學信息技術創新與實踐活動[9]。還有近幾年各省、市組織各種類型機器人比賽。
3)機器人競賽的教育價值。何智等撰文指出中小學機器人競賽對當前的教育會產生重大的作用:促進教育方式的改革,培養學生的綜合能力;有利于建立一門新的標準課程;寓教于樂;培養學生的團隊協作精神和寬容為懷的人文品格[9]。
北京科技大學的郗安民教授在接受訪談時指出,大學生機器人比賽是一項很好的科技創新活動,不僅易于激發興趣,而且綜合了多學科的知識,是一項比較大的訓練工程[10]。張云洲等探討了機器人競賽對于大學生教育的價值:機器人競賽活動的開展有效激發了學生參與科技創新、開發與研制的興趣愛好,有利于其綜合素質的培養[11]。
5.2 學科及課外教學目前,除將教育機器人用于參加各種比賽外,教育機器人還被用于課內外教學,以提高學生設計、開發、應用機器人的能力和創新能力。北京、上海、廣東、浙江、江蘇、湖北等省市已經先后將教育機器人納入地方課程或校本課程。到2005年底,我國已有76所中小學成為機器人教學實驗學校。教育機器人正在逐步地走入我國的各類學校[3]。
王立春撰文從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀等各個方面探究教學機器人所具有的獨特的教育價值,指出教育機器人在教育領域的頑強生命力和巨大發展前景[12]。
張興華以碩士論文的形式深入探究了基于機器人的青少年活動的教育價值。她從親身體驗的活動案例出發,把握了全國基于機器人的青少年活動的形勢,在深入研究的基礎上認為基于機器人的課外活動的教育價值主要體現在三個方面:對青少年各方面能力的培養;促進教育方式的改革;有利于建立一門新的標準課程[13]。
6 結語
教育機器人事業方興未艾。教育機器人活動知識覆蓋面廣、能力鍛煉多樣、情感體驗豐富,受到越來越多的師生歡迎,正向廣大師生的普及過渡。教育機器人必將為我國的素質教育做出應有的貢獻。教育機器人的前途是光明的。
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