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生物的學(xué)習(xí)系統(tǒng)隨處可見(jiàn)，從只有300個(gè)左右神經(jīng)元的低級(jí)蛔蟲(chóng)（秀麗隱桿線蟲(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(nèi)，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(xiǎn)，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(yīng)的反應(yīng)，記住那些是危險(xiǎn)信號(hào)，哪些是有益的信號(hào)。簡(jiǎn)言之，無(wú)論對(duì)單個(gè)個(gè)體還是整個(gè)物種，學(xué)習(xí)都是其在自然界生存的必要條件。然而，這一鐵的規(guī)律也越來(lái)越適用于人造系統(tǒng)。

Volker Tresp博士是西門(mén)子機(jī)器研究領(lǐng)域內(nèi)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(xí)有三種：記憶（如，記住事實(shí)的能力）、技能（如，學(xué)習(xí)如何投球的能力）和抽象能力（如，從大量觀察中得出規(guī)律的能力）。電腦是*個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的高手，但目前正在另外兩個(gè)領(lǐng)域內(nèi)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(yù)測(cè)，然后去檢驗(yàn)產(chǎn)出品是否符合規(guī)格要。求。如，首先明確對(duì)高級(jí)鋼板產(chǎn)成品的要求，自動(dòng)軋鋼廠結(jié)合傳感器提供的數(shù)據(jù)（成分、帶鋼溫度等），在已有信息的基礎(chǔ)上，估算所需的壓力。根據(jù)產(chǎn)出品數(shù)據(jù)相應(yīng)地進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)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(chǔ)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，” Tresp解釋?zhuān)?ldquo;可以通過(guò)調(diào)整影響既定參數(shù)（如厚度）的全部因素的權(quán)重矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn)這種調(diào)節(jié)的目標(biāo)。”

除記憶和改進(jìn)技能的能力外，人造系統(tǒng)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(shí)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(xiàn)在其精確度已經(jīng)有了驚人的提高，識(shí)別范圍也已從單個(gè)數(shù)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(xí)系統(tǒng)就曾經(jīng)榮獲文檔分析與識(shí)別會(huì)議組織的阿拉伯語(yǔ)光學(xué)字符識(shí)別（OCR）比賽*名。由于光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)的高度可靠性，它已經(jīng)開(kāi)始被逐漸應(yīng)用到諸如車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別和工業(yè)視覺(jué)中（如需了解更多信息，請(qǐng)參閱第67頁(yè)）。

機(jī)器學(xué)習(xí)能力將會(huì)如何發(fā)展呢？顯而易見(jiàn)的是，隨著感應(yīng)器在能源和數(shù)字方面的大規(guī)模應(yīng)用，可以很容易地通過(guò)本地和信息網(wǎng)絡(luò)獲得更多數(shù)據(jù)，機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展的前景十分廣闊。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的學(xué)習(xí)應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)大型項(xiàng)目中。*個(gè)是Theseus項(xiàng)目，西門(mén)子主導(dǎo)MEDICO技術(shù)，該項(xiàng)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(yīng)用程序來(lái)改善醫(yī)生的工作流程。第二個(gè)項(xiàng)目是歐盟的大規(guī)模知識(shí)加速器項(xiàng)目（LarKC），研發(fā)可伸縮查詢、推理能力和鍵連資料的機(jī)器學(xué)習(xí)方法。“能夠和鍵連資料一起學(xué)習(xí)，” 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(tǒng)為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)體系（1）基于輸入的信息（2）根據(jù)為期14天的培訓(xùn)對(duì)未來(lái)7天的氣體需求做出預(yù)測(cè)（3）。
學(xué)習(xí)通過(guò)對(duì)部分學(xué)習(xí)（5）和*訓(xùn)練（6）的隨機(jī)權(quán)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(chǔ)的系統(tǒng)有能力處理大量的輸入數(shù)據(jù)，并調(diào)整終的輸出成果。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這種系統(tǒng)必須建立起一種數(shù)學(xué)模型來(lái)復(fù)制現(xiàn)實(shí)世界中相應(yīng)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(yīng)用程序的復(fù)雜程度，可能要求數(shù)百個(gè)互動(dòng)矩陣。
起初，決策單元之間的互動(dòng)是隨機(jī)的。那么，當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入學(xué)習(xí)階段，其錯(cuò)誤率——預(yù)期和實(shí)際觀察到的結(jié)果之間的差異——很高（4）。和真實(shí)的結(jié)果相比較后，錯(cuò)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(diào)整每個(gè)決策單元在內(nèi)部的權(quán)重，避免隨機(jī)出現(xiàn)，并根據(jù)已學(xué)到的信息去修正每個(gè)輸入?yún)?shù)（箭頭從每個(gè)方框指向左側(cè)）。
每次這樣的往復(fù)都在不斷減少錯(cuò)誤率，后，在上千次這樣的信息往復(fù)以后，系統(tǒng)就慢慢學(xué)會(huì)了如何描述完整的輸入信息流，結(jié)果就是*復(fù)制（6）——并終預(yù)測(cè)——現(xiàn)實(shí)世界的行為。

• 2 通道高速計(jì)數(shù)器模塊
• 具有大量參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)，可根據(jù)具體任務(wù)進(jìn)行佳調(diào)整，降低控制負(fù)荷
• 速度和時(shí)間段測(cè)量
• 存儲(chǔ)和比較功能
• 連接 24 V 編碼器

特別是，計(jì)數(shù)器模塊可以檢測(cè)快速高頻信號(hào)，并將計(jì)數(shù)器讀數(shù)和當(dāng)前速度返回到控制器。計(jì)數(shù)器控制可通過(guò)數(shù)字量輸入和輸出信號(hào)來(lái)確保精確的計(jì)數(shù)器結(jié)果和系統(tǒng)中的快速響應(yīng)。通過(guò)大量參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)，可針對(duì)手邊的任務(wù)進(jìn)行佳調(diào)整，降低控制負(fù)荷。

提供有以下計(jì)數(shù)器模塊：

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

設(shè)計(jì)

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

含在供貨范圍之內(nèi)：

• 用于手工貼標(biāo)簽的一個(gè)標(biāo)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(tǒng)一的顯示和診斷方式：
  • 故障（紅色 LED）和運(yùn)行（綠色 LED）模塊狀態(tài)顯示
  • 邏輯“0”和邏輯“1”信號(hào)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(jì)數(shù)器的活動(dòng)狀況和計(jì)數(shù)方向
• 支持的功能：
  • 加/減高速計(jì)數(shù)
  • 計(jì)數(shù)器范圍可調(diào)節(jié)至高達(dá) +/-31 位
  • 通過(guò)集成數(shù)字量輸入和輸出獲得高速響應(yīng)
  • 測(cè)量當(dāng)前信號(hào)頻率
  • 增量式編碼器的位置檢測(cè)
  • 每個(gè)通道兩個(gè)比較器，用于控制數(shù)字量輸出
  • 通過(guò)數(shù)字量輸入來(lái)保存或設(shè)置計(jì)數(shù)
  • 硬件中斷，可設(shè)置參數(shù)
  • 等時(shí)同步模式
  • 通過(guò)命令和工藝對(duì)象進(jìn)行用戶友好的組態(tài)
• SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的統(tǒng)一系統(tǒng)功能：
  • 識(shí)別和維護(hù)數(shù)據(jù) IM0
  • 固件更新
  • 模塊正面的清晰標(biāo)簽
  • 統(tǒng)一的前連接器

概述

• 帶 RS422 接口的 2 通道計(jì)數(shù)和位置檢測(cè)模塊
• 提供了大量參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)，可面向具體任務(wù)進(jìn)行佳調(diào)整
• 可在模塊上進(jìn)行預(yù)處理，從而降低控制器的負(fù)荷
• 采用增量式和 SSI 式編碼器進(jìn)行位置檢測(cè)
• 速度和時(shí)間段測(cè)量
• 存儲(chǔ)和比較功能
• 通過(guò) RS422 信號(hào)或 5V-TTL 信號(hào)連接編碼器

設(shè)計(jì)

• 用一個(gè)螺絲安裝在 S7-1500 安裝導(dǎo)軌上
• 統(tǒng)一的 40 針前連接器，帶螺釘型端子（不久將提供插入式端子）
• 可連接芯線截面積0.25 mm² 至 1.5 mm²（AWG24 至 16）
• 前連接器的預(yù)接線位置
• 前蓋帶有可擴(kuò)充的電纜室，即使*接線時(shí)也如此
• 通過(guò)一對(duì)一分配通道狀態(tài)或診斷 LED、端子和標(biāo)記，
  可以快速找到并消除錯(cuò)誤。印制在前門(mén)內(nèi)側(cè)的接線圖提供了接線幫助。
• 集成式屏蔽

含在供貨范圍之內(nèi)：

• 用于手工貼標(biāo)簽的一個(gè)標(biāo)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