湖南大学第0章计算智能原理课件

1、计算智能原理课程课程思考及讲授内容安吉尧人工智能人工智能-计算智能人工智能学科现已形成三大流派人工智能学科现已形成三大流派 符号智能符号智能智能可通过符号演算模拟，如状态智能可通过符号演算模拟，如状态空间搜索、逻辑推理和知识工程；空间搜索、逻辑推理和知识工程； 计算智能计算智能智能可通过模型计算模拟智能可通过模型计算模拟, ,如进化如进化计算、免疫计算和模糊计算计算、免疫计算和模糊计算 群体智能群体智能-智能可通过群体协同模拟，如多智智能可通过群体协同模拟，如多智能体系统，蚁群算法和生态平衡。能体系统，蚁群算法和生态平衡。Why? Motivations Types of problems s

2、olved by nature and not yet efficiently technologically solved,一些问题人很容易解决，但机器却很难实现 Pattern recognition (e.g. vision, voice, etc.) Dynamic and non-linear control (e.g., motor control, navigation) Self-maintenance计算智能 计算智能系统是在神经网络、模糊系统、进化计算三个分支发展相对成熟的基础上，通过相互之间的有机融合而形成的新的科学方法，也是智能理论和技术发展的崭新阶段。 这些不同的成员

3、方法从表面上看各不相同，但实际上它们是紧密相关、互为补充和促进的。 近年来的研究发现:神经网络反映大脑思维的高层次结构;模糊系统模仿低层次的大脑结构；进化系统则与一个生物体种群的进化过程有着许多相似的特征。 92年,美国学者James首次提出:计算智能(CI)。它是依靠生产者提供的数字,数据材料进行加工处理,而不是依赖于知识;人工智能(Artificial Intelligence, AI)则是须用知识进行处理. 个人理解：采用各类软计算方法，主要是神经元网络、模糊逻辑和遗传进化算法等去模拟人类决策的一个新兴领域。 1994年6月，IEEE召开一次规模空前的CI大会，论文总数超过1600篇。C

4、I中包含了许多基于数值的计算方法，这些方法在模拟人脑的联想、记忆、发散思维、非线性推理、模糊概念等传统AI难以胜任的方面表现优异，并受到人们的广泛关注。计算智能方法也得到越来越多学者的研究和完善，并与传统的AI技术互相交叉、取长补短，使得AI研究与应用呈现出向上的发展趋势。计算智能（CI，Computational Intelligence）作为人工智能新发展的主流地位就从自确定了。 James在会议上阐述他的观点,智能有三个层次: 生物智能生物智能(Biological Intelligence, BI)。由脑的物理化学过程反映出来的, 脑智能的基础. 人工智能人工智能(Artificial

5、 Intelligence, AI) 是非生物的,人造的,常用符号来表示,AI的来源是人类知识的精华. 计算智能计算智能(Computational Intelligence, CI) 是由数学方法和计算机实现的,CI的来源数值计算的传感器.计算智能按照Bezdek（贝兹德克）的观点，计算智能是基于操作者提供的数据，而传统人工智能是基于“知识”。计算智能定义为：当一个系统仅仅处理底层的数据，具有模式识别的部分，并且不使用AI意义中的知识，那么这个系统便是计算智能系统。具有如下特点： 具有计算的适应性; 具有计算误差的容忍度; 接近人处理问题的速度; 近似人的误差率。 CNNCPRCIANNAP

6、RAIBNNBPRBI人类知识人类知识(+)传感输入传感输入知识知识(+)传感数据传感数据计算计算(+)传感器传感器B生物的生物的A符号的符号的C数值的数值的复复杂杂性性复杂性复杂性输入输入层次层次 贝慈德克的智能的贝慈德克的智能的3个层次个层次 从复杂性来看:BI AI CI ;从隶属关系来看 BI 包含AI 包含 CI。 AI是CI到BI的过渡,因为AI中除计算算法之外,还包括符号表示及数值信息处理.模糊集合和模糊逻辑是AI到CI的过渡. 也有些人认为CI不属于AI,仅有部分重合. AI:符号主义,知识,规则,推理. 左脑 CI:连接主义,数据,学习,记忆. 右脑 计算智能是一种智力方式的

7、低层认知，它与人工智能的区别只是认知层次从中层下降至低层而已。中层系统含有知识（精品），低层系统则没有。计算智能计算智能所包含的领域 人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN) 模糊系统(Fuzzy System, FS) 进化计算(Evolution Computing, EC) 计算智能原理-讲授知识点 模糊系统 模糊概念、模糊数学基本概念 模糊集合（相比较确定集合） 隶属度 模糊化 模糊规则，侧重如何计算“IF-THEN”模糊规则 模糊推理，侧重如何计算模糊推理关系 反模糊化，中位数法、重心法等 在汽车中的应用：汽车空调系统，ABS，ACC等计算智能原理-讲授知识点 人工神经网络ANN ANN概述 生物神经网络 ANN的发展 ANN的网络类型 感知器，学