- عنوان کتاب: AI and Data-Driven Advancements in Industry 4.0 Volume I
- نویسنده: Teng Huang, Qiong Wang, Yan Pang
- حوزه: هوش مصنوعی در تحیل داده
- سال انتشار: 2025
- تعداد صفحه: 648
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 20.3 مگابایت
هوش مصنوعی صنعتی به سرعت در حال تکامل است و این امر ناشی از انفجار بیسابقهای در روشهای متنوع داده است. در کارخانههای هوشمند امروزی و محیطهای صنعت ۴.۰، جریانهای گستردهای از دادهها – از گزارشهای ماشینآلات و خوانش حسگرها گرفته تا تصاویر با وضوح بالا و سیگنالهای صوتی – موج جدیدی از نوآوری دادهمحور را دامن میزنند [1]. سازمانها اکنون مجموعه دادههای ناهمگن – از اسناد زبان طبیعی [2] و تصاویر پزشکی [3] گرفته تا خوانش حسگرها [4] و تصاویر ماهوارهای – را برای نظارت، بهینهسازی و تبدیل فرآیندهای صنعتی در مقیاسی بیسابقه جمعآوری میکنند. این افزایش در دسترس بودن دادهها، تغییر اساسی به سمت یک الگوی هوش مصنوعی دادهمحور را ایجاد کرده است، که در آن افزایش کیفیت و پوشش دادهها به محرک اصلی عملکرد تبدیل میشود (ژا و همکاران [5]. برخلاف رویکردهای سنتی مدلمحور، استراتژیهای دادهمحور بر گردآوری دقیق مجموعه دادههای چندوجهی، اصلاح حاشیهنویسیها و اطمینان از اینکه دادهها منعکسکننده پیچیدگی محیطهای صنعتی دنیای واقعی هستند، تمرکز دارند و در نتیجه یادگیری مدل را تقویت میکنند. پیشرفتهای اخیر در یادگیری عمیق با دادههای غنی و چندحسگری که اکنون در محیطهای صنعتی در دسترس هستند – شامل تصاویر RGB با وضوح بالا، اسکنهای LiDAR، تصاویر فراطیفی و جریانهای صوتی ضبط شده از منابع مختلف تولید – شتاب بیشتری میگیرند. Paheding و همکاران [6]. در نتیجه، سیستمهای هوش مصنوعی مدرن شروع به استفاده از این گنجینه اطلاعات چندوجهی برای دستیابی به تعمیم برتر و حتی نمایش قابلیتهای نوظهوری کردهاند که زمانی فراتر از دسترس تصور میشد. به عنوان مثال، مدلهای چندوجهی در مقیاس بزرگ که بینایی و زبان را ادغام میکنند، اکنون قادر به تولید روایتهای دقیق در مورد فرآیندهای تولید یا حل وظایف عملیاتی پیچیده بدون دستورالعمل صریح هستند. Baltrušaitis و همکاران [7]. به موازات آن، پیشرفتها در پردازش زبان طبیعی (NLP)، که با مقیاسبندی مدلها و دادهها در مدلهای زبانی بزرگ (LLMs) هدایت میشوند، رفتارهای جدیدی مانند استدلال چند مرحلهای و حل مسئله زنجیرهای از افکار را آشکار میکنند که به طور فزایندهای با کاربردهای صنعتی مرتبط هستند. Xu و همکاران [8]. مقاله 1 یک نرمافزار حسگر هوشمند نوآورانه را معرفی میکند که یادگیری ماشین قوی را با تجسم نقشه حرارتی تعاملی ترکیب میکند تا جوشکاری نقطهای مقاومتی برای تقویت فولاد را بهینه کند. بخش ۲ یک مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN) را ارائه میدهد که عملکرد فرآیند را به طور دقیق پیشبینی میکند. بخش ۳ یک شبکه U شکل نوآورانه را معرفی میکند که یک ماژول فضا به عمق و یک مکانیسم توجه اصلاحشده را برای رسیدگی مؤثر به عدم تعادل کلاس و دستیابی به تقسیمبندی دقیق نقصهای خراش میکرو و ریز روی سطوح فلزی ادغام میکند. این پیشرفتها نشان میدهد که چگونه تنوع و حجم دادهها، تکنیکهای هوش مصنوعی را متحول میکنند و پایهای قوی برای استقرار مؤثر هوش مصنوعی صنعتی در تولید مدرن و فراتر از آن ایجاد میکنند. همگرایی روشهای قدرتمند هوش مصنوعی با صنعت ۴.۰، تغییرات دگرگونکنندهای را در طیف وسیعی از حوزههای کاربردی ایجاد میکند. رای و همکاران [9]. به طور خاص، الگوریتمهای بینایی کامپیوتر و NLP اکنون عمیقاً در بخشهایی مانند مراقبتهای بهداشتی هیرش و همکاران [10]، تولید احمد و رحیمی [11] و امنیت سایبری ذوالانواری و همکاران [12] جای گرفتهاند. در مراقبتهای بهداشتی، مدلهای یادگیری عمیق میتوانند تصاویر پزشکی (مانند رادیوگرافیها، اسکنهای MRI، اسلایدهای پاتولوژی) را با دقتی نزدیک به یا حتی فراتر از عملکرد متخصص انسان تجزیه و تحلیل کنند. شن و همکاران. [13]، و در نتیجه به تشخیص و برنامهریزی درمان کمک میکند. به همین ترتیب، تکنیکهای NLP برای کاوش متون بالینی و ادبیات زیستپزشکی Juhn و Liu [14] استفاده میشوند و تجزیه و تحلیل پیشبینیکننده و پشتیبانی از تصمیمگیری را در گردشهای کاری بالینی امکانپذیر میسازند. این تحولات نشاندهنده روند وسیعتری است که در آن یادگیری عمیق اساساً نحوه انجام وظایف در بینایی، زبان و تجزیه و تحلیل مراقبتهای بهداشتی را در میان سایر زمینهها تغییر داده است (Paheding و همکاران [6]، Abramson و همکاران [15]).
Industrial artificial intelligence is rapidly evolving, driven by an unprecedented explosion of diverse data modalities. In today’s smart factories and Industry 4.0 environments, vast streams of data—from machine logs and sensor readings to high-resolution imagery and acoustic signals—are fueling a new wave of data-centric innovation [1]. Organizations now collect heterogeneous datasets—ranging from natural language documents [2] and medical images [3] to sensor readings [4] and satellite imagery—to monitor, optimize, and transform industrial processes on an unprecedented scale. This surge in data availability has sparked a fundamental shift toward a data-centric AI paradigm, where enhancing data quality and coverage becomes the primary driver of performance Zha et al. [5]. Unlike traditional model-centric approaches, data-centric strategies focus on meticulously curating multi-modal datasets, refining annotations, and ensuring that the data reflect the complexity of real-world industrial environments, thereby bolstering model learning. Recent breakthroughs in deep learning are further accelerated by the rich, multisensor data now accessible in industrial settings—spanning high-resolution RGB images, LiDAR scans, hyperspectral imagery, and audio streams captured from various production sources Paheding et al. [6]. As a result, modern AI systems are beginning to leverage this wealth of multi-modal information to achieve superior generalization and even exhibit emergent capabilities once thought beyond reach. For example, large-scale multimodal models that integrate vision and language are now capable of generating detailed narratives about production processes or solving complex operational tasks without explicit instruction Baltrušaitis et al. [7]. In parallel, advancements in natural language processing (NLP), driven by scaling both models and data in large language models (LLMs), are unlocking novel behaviors, such as few-shot reasoning and chain-of-thought problem solving, which are increasingly relevant to industrial applications Xu et al. [8]. Contribution 1 introduces an innovative intelligent sensor software that combines robust machine learning with interactive heat map visualization to optimize resistance spot welding for steel reinforcement. Contribution 2 presents an artificial neural network (ANN) model that accurately predicts process performance. Contribution 3 introduces an innovative U-shaped network that integrates a Space-To-Depth module and a refined attention mechanism to effectively address class imbalance and achieve precise segmentation of micro and fine scratch defects on metal surfaces. These developments highlight how the diversity and volume of data are transforming AI techniques, establishing a robust foundation for the impactful deployment of industrial artificial intelligence across modern manufacturing and beyond. The convergence of powerful AI methods with Industry 4.0 is driving transformative changes across a wide range of application domains Rai et al. [9]. Computer vision and NLP algorithms, in particular, are now deeply embedded in sectors such as healthcare Hirsch et al. [10], manufacturing Ahmad and Rahimi [11], and cybersecurity Zolanvari et al. [12]. In healthcare, deep learning models can analyze medical images (e.g., radiographs, MRI scans, pathology slides) with accuracy approaching or even exceeding expert human performance Shen et al. [13], thus aiding in diagnostics and treatment planning. Likewise, NLP techniques are used to mine clinical texts and biomedical literature Juhn and Liu [14], enabling predictive analytics and decision support in clinical workflows. These developments reflect a broader trend in which deep learning has fundamentally reshaped how we tackle tasks in vision, language, and healthcare analytics, among other fields (Paheding et al. [6], Abramson et al. [15]).
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
Download: AI and Data-Driven Advancements in Industry 4.0 Volume I
نظرات کاربران