劉動 李一鳴 王培亮

摘 要：機械工程自17世紀蒸汽機發(fā)明以來經歷了長足的發(fā)展，機械工程一向以增加生產、提高勞動生產率、提高生產的經濟性，即以提高人類的利益為目標來研制和發(fā)展新的機械產品。在未來的時代，新產品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉?，治理、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經濟的目標任務。

關鍵詞：機械工程；多學科交叉；機電一體化；人工智能

機械工程是一門涉及利用物理定律為機械系統(tǒng)作分析、設計、制造及維修的工程學科。機械工程是以有關的自然科學和技術科學為理論基礎，結合生產實踐中的技術經驗，研究和解決在開發(fā)、設計、制造、安裝、運用和維修各種機械中的全部理論和實際問題的應用學科。機械工程是工學研究生教育一級學科，工程研究生教育一個領域。

1 發(fā)展進程

17世紀以后，資本主義商品經濟在英、法等國迅速發(fā)展，許多人致力于改進各產業(yè)所需要的工作機械和研制新的動力機械——蒸汽機。制作機械的主要材料逐漸從木材改為金屬。機械制造工業(yè)開始形成，并逐漸成為重要產業(yè)。機械工程從分散性的、主要依賴匠師個人才智和手藝的技藝發(fā)展成為有理論指導的、系統(tǒng)的和獨立的工程技術。機械工程是促成18～19世紀的工業(yè)革命和資本主義機械大生產的主要技術因素。

19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工 程技術的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結束的前后期間達到了最高峰。由于機械工程的知識總量已擴大到遠非一個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術交流的范圍，阻礙新技術的出現和技術整體的進步，對外界條件變化（新技術、新材料和新產品的出現、新的環(huán)境保護法規(guī)、原材料和能源供應及價格的變動，以及個人的工作調動、職務提升等）的適應能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業(yè)領域，合并分化過細的專業(yè)

工程技術的發(fā)展在提高人類物質文明和生活水平的同時，也對自然環(huán)境起了破壞作用。20世紀中期以來，暴露出來的嚴重問題有兩個方面：資源（其中最嚴重的是能源）的大量消耗和環(huán)境的嚴重污染。能源方面，在改進核裂變動力裝置、發(fā)展太陽能、地熱、潮汐能、海水溫差能等，可以減少對非再生的化石能源的依賴。從長遠的觀點看，核聚變是很有希望的和幾乎無窮盡的未來能源。以核物理學將來的成就為基礎，機械工程與其他工程技術一起，在21世紀中完成核聚變動力裝置的開發(fā)和推廣可能徹底解決世界的能源問題。使用這種新能源可同時減少對大氣的二氧化碳排放。

地殼中和海水中的金屬礦藏的蘊藏量極為豐富。只要改進采礦和選礦的工藝和提高采、選礦機械的性能，以降低可以經濟利用的礦石品位，并充分回收金屬廢料，在有足夠的能量供應的條件下，金屬材料資源不愁匱乏。在煤、石油、天然氣等不再被大量地用作燃料而主要作為合成材料的原料之后，非金屬材料的供應也可得到長遠的保證。

化學工程、冶金工程等生產流程中所產生的廢氣、廢水等環(huán)境污染源，通過改進流程、增加凈化機械和設施并提高其凈化效率，在技術上是能夠加以消除的。

2 發(fā)展前景

機電一體化是機械工程發(fā)展的一個重要方向。機電一體化技術和機電一體化產品的統(tǒng)稱，是在機電產品中引入微電子元器件和技術之后形成的。機電一體化技術又稱機械微電子技術，是機械工程、微電子技術、信息處理技術等多種技術融合成的一種系統(tǒng)技術。機電一體化產品是運用機電一體化技術設計、生產的一種帶有軟、硬件系統(tǒng)的多功能的單機或成套裝置，通常由機械本體、微電子裝置、傳感器和執(zhí)行機構等組成。機電一體化技術涉及的學科有機械工程（如機構學、機械加工和精密技術等）、電工與電子技術（如電磁學、計算機技術和電子電路等）、共性技術（如系統(tǒng)技術、控制技術和傳感器技術等）。機電一體化產品主要有商品生產用（如機器人、自動生產線和工廠等）、商品流通用（如數控包裝機械及系統(tǒng)、微機控制交通運輸機具和數控工程機械設備等）、商品貯存銷售用（如自動倉庫、自動稱量和銷售及現金處理系統(tǒng)等）、社會服務性（如自動化辦公機械和醫(yī)療及環(huán)保等自動化設施等）和家庭、科研、農林牧漁、航空航天及國防等用的機電一體化產品。機電一體化使機械工業(yè)的技術結構、產品結構、功能和構成、生產方式和管理體系等發(fā)生巨大變化。

人工智能也是機械工程發(fā)展的一個重要方向 機械可以完成人用雙手和雙目以及雙足雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好?，F代機械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復雜的機械和機械裝置，使過去的許多幻想成為現實。人類已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠窺百億光年，近察細胞和分子。新興的電子計算機硬、軟件科學使人類開始有了加強并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。

人工智慧的發(fā)展并不減少雙手的使用，相反地卻要求手操作更多、更精巧、更復雜的工作，從而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個進化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進和平行進化的。人工智能與機械工程之間的關系近似于腦與手之間的關系。其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機械制造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經系統(tǒng)的限制。人工智能消除了這個限制。機械工程可以充分利用這個新出現的巨大可能性。計算機科學與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。