作者

冀樹勇

摘要

人工智慧的發展可以追溯至第二次世界大戰的末期，當時為了解決一些軍事上和情報上的問題，科學家們開始研究發展一種有智慧的機器。而AI(artificial intelligence)一詞係在1956年McCarthy主持的Dartmouth會議上被提出並確立，自此人工智慧發展重點變為建立實用且能夠自行解決問題的系統，並得以成為計算機應用的主要領域。換句話說，哪裡有計算機應用，哪裡就在應用人工智慧；哪裡需要自動化或半自動化，哪裡就在應用人工智慧的理論、方法和技術。
當一九九七年IBM「深藍」打敗人類西洋棋冠軍時，曾引起人們對人工智慧的廣泛注意與憧憬。目前很多軟體產品也融入了人工智慧相關的技術，例如字型辨識，語音辨識等。擬人化的研究則配合三維動畫技術，可以模擬與合成人類維妙維肖的動作與表情，並與人類在特定領域中用「自然語言」的語音自由對話，如虛擬主播，虛擬歌星等。另在網際網路上，也有智慧型資訊代理人來幫忙使用者搜尋、監控並自動通報相關的資訊。在相對傳統的土木工程領域中，工程最佳化設計與系統辨識技術成功的提供了最經濟與最安全的工程服務。因此，將人工智慧技術應用於各行各業中已成為無法阻擋的發展趨勢。
地工技術雖定位為國內地工界以工程實務為主之期刊，而探討新科技與新技術在大地工程方面之應用對提昇國內工程水準具有其正面效益。本專刊以人工智慧在大地工程方面之應用為主，共收錄八篇論文，透過各篇文章作者的研究經驗與應用成果，瞭解國內大地工程界對於人工智慧應用之領域與未來可發展之方向。洪昌棋博士與倪勝火教授以『類神經網路及其在大地工程上之應用』為題，介紹了類神經網路的發展、常用模式、可資使用之軟體與其在大地工程之應用方向等。林三賢教授與李茂興先生將倒傳遞類神經網路應用於基樁受側向載重後樁頭之載重－變形曲線預測，提供了另一種樁基礎承載力之評估方法。隧道支撐設計具有高度倚賴地域經驗之特性，俞旗文博士依據台灣隧道案例資料，應用案例類比法提出隧道支撐工設計之建議。鄭明淵教授等人發展「演化式模糊類神經推論系統」，藉由以往工程案例之經驗與專家決策過程之分析邏輯，達到輔助工程進行決策之目的。陳錦清博士等人撰寫『類神經網路於地下開挖工程之應用』，提出類神經網路在隧道工程與深開挖工程之應用實例，肯定了類神經網路對於複雜地下開挖工程分析預測之適用性。對於現場試驗結果與地工設計參數間之對應關係，盧炳志博士與倪勝火教授提出了一套應用類神經網路的分析方法與流程，其所採用之類神經網路架構並考慮試驗資料之空間變異性。冀樹勇博士等人探討類神經網路在深開挖工程之應用，有效的利用監測資料為類神經網路輸入參數，以提高其網路預測之精度。在地震預測方面，鄭魁香博士以類神經網路分析台灣地區的地震災害潛勢，並探討地震預測之相關問題與所應用之技術。此外，本期技術講座專欄由葉怡成教授就近十年來國內外大地工程方面，應用類神經網路所做的研究成果文獻歸納，包括國內外期刊論文、國內學位論文與專題研究等，對進入類神經網路領域具有相當之參考價值。
人工智慧新方法與新技術的應用，不一定要完全取代或排斥目前一般的或傳統的方法和技術。往往採取「相互結合、取長補短」的「整合化」策略將會更有效、更實用且更受歡迎。以目前的發展趨勢，相信不久的將來，人工智慧結合其他相關的科技，會為大地工程問題提供更多的解決方案。

作者

陳淵博

摘要

英文篇名

ARTIFICIAL NEURAL NETWORK AND ITS APPLICATIONS IN GEOTECHNICAL ENGINEERING

作者

洪昌祺、倪勝火

關鍵字

類神經網路、大地工程、人工智慧

摘要

類神經網路近年來引起大地工程師之研究興趣，一則希望瞭解類神經網路之基本原理與發展架構，另則希望藉瞭解其類型及特色以研究運用在工程問題之對策。本文大致介紹了類神經網路的發展演進、運作方式、常用模式及可資使用之軟體，文中並說明其與傳統技術方法之比較，以及其在大地工程上之主要應用方向，以提供工程界將來應用之參考。

英文摘要

The artificial neural network models have drawn engineer’s interest in recent years. The engineers need to study the kind and the feature of artificial neural network, which include the principle of fundamental and the frame of development, and to find the application of engineering. The paper introduces the artificial neural network which includes the operation manner and the process of evolvement and often uses these models and software, and presents the advantage and disadvantage between the artificial neural network and the traditional techniques, and review many results of study that have been used for geotechnical engineering. The effectiveness and applications of the artificial neural network are also presented in this paper.

英文篇名

USE OF NEURAL NETWORK FOR LATERALLY LOADED PILE HEAD LOAD-DISPLACEMENT CURVE ESTIMATION

作者

林三賢、李茂興

關鍵字

基樁、側向承載力、類神經網路、載重變形曲線

摘要

台灣由於基樁使用日益頻繁，如何有效評估基樁承載力，了解樁體與土壤間之互制作用，一直是國內大地工程學者持續研究、探討的對象。一般推估基樁側向承載力必須利用現地側樁試驗求得P-Y曲線後再以反覆曡代等半經驗方法求解。本文則嘗試利用類神經網路所具有的非線性複雜關係處理、容錯與學習能力，透過大量現地土壤與基樁材料特性等試樁資料的學習過程建立網路系統架構並藉以預測基樁受側力作用時之樁頭載重─變形曲線。

英文摘要

Increasing use of pile foundations in Taiwan, an efficient method to evaluate pile lateral capacity has been drawn attention to geotechnical engineers. In general, we often need in-situ pile lateral load test to obtain p-y curves for capacity evaluation. This paper is to use the neural network method, via available in situ soil data, pile geometry and material properties, to estimate the load-displacement curve at pile head for laterally loaded piles.

英文篇名

APPLICATIONS OF CASE BASED REASONING ALGORITHM TO DETERMINE THE PRELIMINARY TUNNEL SUPPORT WORKS

作者

俞旗文

關鍵字

案例推理法、類神經網路法、隧道支撐設計

摘要

本研究就蒐集所得約120個台灣地區隧道工程案例，建立案例資料庫。透過隧道支撐工之以往設計案例經驗，以案例類比分析之方法，研擬適用於台灣全區硬岩至中硬岩類之隧道支撐建議。案例類比分析之方法係採用統計方法結合案例推理法或類神經網路法等人工智能手段，針對案例資料庫有關隧道支撐設計資料部份進行案例分析，進而研擬具一般性之隧道支撐建議方法。類比輸入主要條件包括岩種分類、斷面跨度、岩盤狀況分級等三項參數，電腦類比分析輸出隧道支撐工之建議輸出結果項目包括開挖方法、輪進長度、噴凝土強度、噴凝土厚度、鋼支保尺寸、鋼支保間距、岩栓長度、岩栓縱距、岩栓橫距、襯砌強度、襯砌厚度等十一項。

英文摘要

In this study, numerous tunnel design case histories in Taiwan during the past 20 years were collected and utilized in order to establish a tunnel support design database. The database is further being analyzed by algorithms of artificial intelligence technologies such as case based reasoning (CBR) as well as artificial neural network (ANN). The results show that, with carefully selected tunnel case histories and adequate data mining method, rational designs of tunnel support works can be obtained by finding the most similar case or cases in the database. It this paper, only the database based on past experiences in the category of those tunnel excavated in the jointed rock mass have been studied.

英文篇名

EVOLUTIONARY FUZZY NEURAL INFERENCE SYSTEM FOR DECISION-MAKING IN GEOTECHNICAL ENGINEERING

作者

鄭明淵、柯千禾、張文德

關鍵字

基因演算法、模糊邏輯、類神經網路、演化式模糊類神經推論模式、物件導向、演化式模糊類神經推論系統、大地工程決策

摘要

大地工程方面的問題具有不確定、模糊與不完整資訊的特性，因此，在解決相關問題時多仰賴該領域專家經驗與知識進行決策，本研究的主要目的為模擬人類大腦決策過程，發展一「演化式模糊類神經推論系統」，透過過去之工程案例與經驗，學習累積專家決策過程與分析邏輯，輔助大地工程專家進行決策，以提昇大地工程決策的有效性與準確性。

英文摘要

大地工程方面的問題具有不確定、模糊與不完整資訊的特性，因此，在解決相關問題時多仰賴該領域專家經驗與知識進行決策，本研究的主要目的為模擬人類大腦決策過程，發展一「演化式模糊類神經推論系統」，透過過去之工程案例與經驗，學習累積專家決策過程與分析邏輯，輔助大地工程專家進行決策，以提昇大地工程決策的有效性與準確性。

英文篇名

APPLICATION OF ARTIFICIAL NEURAL NETWORK IN UNDERGROUND CONSTRUCTIONS

作者

陳錦清、冀樹勇、俞旗文、詹君治

關鍵字

人工智慧、類神經網路、隧道支撐設計、連續壁變形預測

摘要

由於地下開挖工程之複雜性及影響因素之難以確實掌握，在目前地工技術發展之條件下，利用經驗指導設計是目前工程之主流。近年來快速發展的人工智慧技術，包括專家系統、案例推理系統及類神經網路，可綜合專家或工程案例經驗，有效解決新的工程問題。根據初步應用類神經網路於岩盤隧道支撐系統設計與軟地盤深開挖連續壁變形預測結果顯示，類神經網路已能利用以往工程案例經驗或施工監測資料，提供良好的工程設計建議或工程行為預測。

英文摘要

Due to the complexity and uncertainty of factors affecting the underground construction, utilization of previous experiences as guidance in solving new problem is the major trend of engineering design for such projects. The rapidly developing artificial intelligence technologies, including expert system, case-based reasoning and artificial neural network, can provide an effective way of solving new problem by using experts’ experiences or engineering case histories. Based on the preliminary results of applying the artificial neural network to rock tunnel support design and prediction of diaphragm wall deflection in braced excavation, it appears that the artificial neural network can be a viable method in providing design recommendation or predicting engineering performance by using the previous case histories or monitoring data.

英文篇名

PREDICTING AND ANALYZING GEOTECHNICAL DESIGN PARAMETERS FROM IN-SITU TESTS USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS

作者

盧炳志、倪勝火

關鍵字

盧炳志、倪勝火

摘要

對大地工程師而言，從現場試驗資料求取或預測工程所需設計參數是一件非常重要且具挑戰性的工作。本文討論應用類神經網路模式由現場試驗資料預測地工設計參數的流程與方法。除介紹倒傳遞網路的架構建立及其訓練方法之外，本文以一個利用電子錐貫入試驗(CPT)資料建立用來預測砂土相對密度Dr值的實際網路，探討以類神經網路模式預測地工設計參數的成效及其與統計迴歸方法之比較。此外，本文亦討論應用於分析現地試驗資料所具空間變異性之類神經網路，並以電子貫入錐之錐頭阻抗為例，比較不同型態類神經網路在分析空間變異性特性上之適用性。

英文摘要

Predicting and analyzing engineering parameters from in-situ tests is an important and challenging task for geotechnical engineers. In this study, an artificial neural network approach is proposed to predict these design parameters. In this paper, a brief introduction of back-propagation networks is provided and then a network for predicting relative density Dr from CPT measurements is established. Discussions on the established network are presented, along with comparisons of the results by this network with existing methods. Meanwhile, the application of artificial neural network approach on the spatial variability characteristic of in-situ tests is also discussed in this study. Some details of the development of various network models for analyzing CPT measurements and the comparisons of the network predictions are presented.

英文篇名

PREDICTION OF DIAPHRAGM WALL DEFLECTION IN DEEP EXCAVATIONS USING NEURAL NETWORKS

作者

冀樹勇、陳錦清、詹君治

關鍵字

深開挖、類神經網路、誤差倒傳遞

摘要

本文以以往案例資料累積為深開挖資料庫，透過誤差倒傳遞類神經網路模式對資料庫案例之學習與施工壁體監測變形之饋入，預測後續施工所可能產生之壁體變形。壁體變形的預測結果，可進一步透過理論計算與經驗法檢討壁體的應力與地盤沉陷，提供施工單位作為整體安全及鄰房損害評估之依據。文中並以台北地區深開挖之工程案例，印證預測之結果和實際監測值是否相符。

英文摘要

In this paper, the diaphragm wall deflections of case histories and the construction stages of the concerned project were collected as the input database of the artificial neural network (ANN) with the error back-propagation (BP) model for the learning algorithm, and thus the wall deflections can be predicted for the next construction stage. Furthermore, the stress of the wall and the settlement of the ground evaluated by theoretical calculation or empirical formulae can be used as the basis for safety assessment. Case histories were adopted to verify the agreement of wall deflection between predicted and measured data.

英文篇名

RESEARCH ON EARTHQUAKE PREDICTION FROM THE VIEW OF GEOTECHNICAL ENGINEERING

作者

鄭魁香

關鍵字

地震預測、地震趨勢分析、大地工程

摘要

本文由大地工程的板塊構造學說、類神經網路應用、地質災害分析和大地遙測與監測技術應用等出發，完成(1)台灣地區的地震地體構造區分圖；(2)台灣地區未來10年的地震危險圖；(3)年度地震趨勢分析方法；以及(4)嘉義示範區的地震危險性與地質災害分析等有關地震與震害預測之研究。

英文摘要

Bared on the theory of plate tectonics, neural network, geologic hazards analysis and the remote sensing and monitoring of geotechnical techniques, it also finishes about the map of seismotectonics in Taiwan area, seismic risk map form 2001 to 2010 in Taiwan areas, the yearly tendency analysis of seismicity and the harmful analysis of seismic at Chiayi city.

作者

葉怡成

摘要

作者

地工技術

摘要