中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
現(xiàn)在一提起“大數(shù)據(jù)”、“人工智能”，很多朋友就會(huì)首先聯(lián)想到“算法”、H100等大型商用級(jí)“AI計(jì)算GPU”（圖一）等等。總覺得這些技術(shù)很高深，離普通老百姓很遙遠(yuǎn)，其實(shí)并非如此，它的原理很簡(jiǎn)單，應(yīng)用場(chǎng)景非常廣，離我們普通老百姓也非常近。
“人工智能”的第一步是要從多個(gè)維度提取某項(xiàng)事物的特征碼，比如要檢測(cè)某種半成品（或者成品）是否合格，可以提取產(chǎn)品在加工、制造過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)中合格品的體積、質(zhì)量等參數(shù)。
這些參數(shù)的有機(jī)集合就相當(dāng)于是“數(shù)據(jù)模型”，而收集、整理這個(gè)“數(shù)據(jù)模型”的過(guò)程就可以簡(jiǎn)單地理解成是“機(jī)器學(xué)習(xí)”、“機(jī)器訓(xùn)練”，請(qǐng)參考圖二。
一般來(lái)說(shuō)，絕大多數(shù)合格品的各項(xiàng)參數(shù)都會(huì)在一個(gè)正常的上下誤差范圍內(nèi)浮動(dòng)，如果檢測(cè)到某一個(gè)半成品的某項(xiàng)參數(shù)與數(shù)據(jù)模型相比，差距比較大，那么這個(gè)半成品可能多半有問(wèn)題。
它是殘次品的可能性就很大，就可以依此做出決策，將這個(gè)半成品挑出來(lái)再重新審核，避免殘次品流入下一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，甚至出廠，這些檢測(cè)、挑選的工作全部由機(jī)器完成，可以大幅節(jié)省質(zhì)檢的工作難度和強(qiáng)度。
由此可以看出，最終判斷結(jié)果的準(zhǔn)確度取決于數(shù)據(jù)模型的精確度，而數(shù)據(jù)模型的精確度則取決于采集合格產(chǎn)品數(shù)據(jù)的總量，這個(gè)總量（相當(dāng)于機(jī)器學(xué)習(xí)、訓(xùn)練的量）越大，數(shù)據(jù)模型就會(huì)越精確，以此為基礎(chǔ)作出的最終判斷的結(jié)果就越準(zhǔn)確。
盡管現(xiàn)實(shí)中人工智能領(lǐng)域要面臨、解決的問(wèn)題要遠(yuǎn)比判斷產(chǎn)品是否合格這個(gè)例子更復(fù)雜，可能高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，但是萬(wàn)變不離其宗，其原理都是一樣的，不要小看這個(gè)原理，它的應(yīng)用場(chǎng)景是非常廣泛。
例如，要檢測(cè)一個(gè)長(zhǎng)度為幾百米以上的橋梁的健康度就是一個(gè)棘手的問(wèn)題。如果一個(gè)橋梁的健康度檢測(cè)度及時(shí)準(zhǔn)確，養(yǎng)護(hù)到位，不僅可以適當(dāng)延長(zhǎng)橋梁的服役年限，還可以在橋梁出現(xiàn)重大安全隱患之前得到預(yù)警，避免造成生命和財(cái)產(chǎn)損失，意義非常重大。
目前要檢測(cè)橋梁的健康度需要派人工定期巡檢，或者每隔一段距離安裝傳感器用以檢測(cè)橋梁振動(dòng)，獲取橋梁的“振動(dòng)模態(tài)頻率”來(lái)進(jìn)行模態(tài)分析。
“振動(dòng)模態(tài)頻率”這個(gè)概念有點(diǎn)不太好理解，當(dāng)物體受到外來(lái)施加的力、加速度或位移時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)多個(gè)固有頻率的振動(dòng)，其類型可能包含彎曲、扭曲、拉伸和壓縮，或是這幾種類型的組合。
因此，只要對(duì)所收集到的特征頻率進(jìn)行模態(tài)分析，就可以對(duì)某種材料進(jìn)行故障預(yù)報(bào)和診斷，目前模態(tài)分析技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，包括用來(lái)檢測(cè)橋梁的健康度。
現(xiàn)在上述兩種用來(lái)檢測(cè)橋梁方案都不完美，前者精度不夠，某些隱性的問(wèn)題通過(guò)肉眼是看不出來(lái)的，而后者這種方案的綜合成本比較高。
最理想的檢測(cè)橋梁健康度的方法要同時(shí)滿足三個(gè)要求：一、不能影響正常交通。二、方便實(shí)施，作業(yè)難度低。三、整體檢測(cè)成本要低。
近期，美國(guó)的某科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種可同時(shí)滿足這三項(xiàng)要求的檢測(cè)方法，可以直接通過(guò)使用智能手機(jī)來(lái)偵測(cè)橋梁的振動(dòng)模態(tài)頻率，不需要購(gòu)買任何額外的或特殊的傳感器就能大規(guī)模收集相關(guān)數(shù)據(jù)。
他們的具體的實(shí)驗(yàn)做法是這樣的：
一、將兩部蘋果手機(jī)固定在車上，然后開車穿過(guò)舊金山的金門大橋，總共來(lái)回大約100次。
二、收集在金門大橋上完成超過(guò)70次行程的優(yōu)步司機(jī)收集的相關(guān)數(shù)據(jù)。另外，作為對(duì)比參考，研究人員還收集搭載安卓手機(jī)的汽車，250次通過(guò)意大利一座混凝土橋上的行駛數(shù)據(jù)。
通過(guò)手機(jī)傳感器檢測(cè)橋梁模態(tài)頻率數(shù)據(jù)這種方式在理論上是可行的，其是否實(shí)用最關(guān)鍵的問(wèn)題在于檢測(cè)的精度夠不夠，最終的實(shí)測(cè)結(jié)果是：
他們通過(guò)這種方法所測(cè)算出來(lái)的橋梁的振動(dòng)模態(tài)頻率的誤差，不超過(guò)通過(guò)使用傳統(tǒng)高精度靜態(tài)傳感器所測(cè)量出來(lái)的數(shù)值的3%，精度并不低，說(shuō)明這種做法可行。很明顯，這種思路還有著巨大的改善空間，其檢測(cè)精度還可以進(jìn)一步提高。
這項(xiàng)研究成果的意義非常重大，如果能通過(guò)進(jìn)一步的更嚴(yán)格、更廣泛的驗(yàn)證，那么意味著相關(guān)部門可以使用非常低成本的方式來(lái)檢測(cè)橋梁的健康度。來(lái)源: 宗熙先生
