人工智能的决策支持和智能决策支持系统课程课件

路漫漫其悠远路漫漫其悠远少壮不努力，老大徒悲伤少壮不努力，老大徒悲伤少壮不努力，老大徒悲伤少壮不努力，老大徒悲伤2024/5/22人工智能的决策支持和人工智能的决策支持和智能决策支持系统课程智能决策支持系统课程路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂第7章 本章内容n7.17.1 人工智能概念人工智能概念n7.2 7.2 人工智能基本原理人工智能基本原理n7.3 7.3 专家系统与智能决策支持系统专家系统与智能决策支持系统n7.4 7.4 遗传算法的决策支持遗传算法的决策支持n7.5 7.5 机器学习的决策支持机器学习的决策支持路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂开篇案例开篇案例nKPN电信公司的智能系统电信公司的智能系统n n背景：背景：背景：背景：KPNKPN电信是一家卓越的电信公司，该公司在荷电信是一家卓越的电信公司，该公司在荷电信是一家卓越的电信公司，该公司在荷电信是一家卓越的电信公司，该公司在荷兰提供固定线路网络，在西欧提供数据和兰提供固定线路网络，在西欧提供数据和兰提供固定线路网络，在西欧提供数据和兰提供固定线路网络，在西欧提供数据和IPIP服务，并服务，并服务，并服务，并且该公司还在荷兰、德国和比利时提供移动服务。它且该公司还在荷兰、德国和比利时提供移动服务。它且该公司还在荷兰、德国和比利时提供移动服务。它且该公司还在荷兰、德国和比利时提供移动服务。它拥有拥有拥有拥有3800038000多名员工，他们服务于多名员工，他们服务于多名员工，他们服务于多名员工，他们服务于790790万固定线路用万固定线路用万固定线路用万固定线路用户、户、户、户、13401340万移动客户和万移动客户和万移动客户和万移动客户和140140万网络订阅者。不仅如万网络订阅者。不仅如万网络订阅者。不仅如万网络订阅者。不仅如此，此，此，此，KPNKPN电信还在阿姆斯特丹、纽约、伦敦和法兰克电信还在阿姆斯特丹、纽约、伦敦和法兰克电信还在阿姆斯特丹、纽约、伦敦和法兰克电信还在阿姆斯特丹、纽约、伦敦和法兰克福的股票交易所上市。福的股票交易所上市。福的股票交易所上市。福的股票交易所上市。n n主要问题是：如何在使成本最小化的同时保持高效的主要问题是：如何在使成本最小化的同时保持高效的主要问题是：如何在使成本最小化的同时保持高效的主要问题是：如何在使成本最小化的同时保持高效的运作。运作。运作。运作。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂n信息系统部面临的难题：在解决来自用户的服务电话时信息系统部面临的难题：在解决来自用户的服务电话时耗费时间严重，有时也很让人受挫。更糟糕的是，由于耗费时间严重，有时也很让人受挫。更糟糕的是，由于员工的离职或退休，导致了绝大部分知识维护的遗失。员工的离职或退休，导致了绝大部分知识维护的遗失。n解决办法：开发了一个被称为阿基米德的基于规则的系解决办法：开发了一个被称为阿基米德的基于规则的系统。该系统运用统。该系统运用Authorete工具获取知识，这些知识包工具获取知识，这些知识包括：相关的安装问题、处理过程、步骤以及括：相关的安装问题、处理过程、步骤以及IT员工集体员工集体经验中的解决方法。经验中的解决方法。n阿基米德的核心是其知识库以及一个友好的用户界面。阿基米德的核心是其知识库以及一个友好的用户界面。知识是用简单的语句而非复杂的结构来表达的。这些语知识是用简单的语句而非复杂的结构来表达的。这些语句详细说明了当今的句详细说明了当今的IT专家是如何分析软件安装并解决专家是如何分析软件安装并解决问题的。该系统通过下拉菜单中一系列有意义的陈述来问题的。该系统通过下拉菜单中一系列有意义的陈述来指导用户，帮助指导用户，帮助KPN开发者并进一步完善知识。开发者并进一步完善知识。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂n思考问题：思考问题：n n开发智能系统的动机开发智能系统的动机开发智能系统的动机开发智能系统的动机n n解释智能系统的作用及其潜在的优点，开发这些系解释智能系统的作用及其潜在的优点，开发这些系解释智能系统的作用及其潜在的优点，开发这些系解释智能系统的作用及其潜在的优点，开发这些系统的主要困难是什么？统的主要困难是什么？统的主要困难是什么？统的主要困难是什么？n n人工智能与人类智能的区别是什么？人工智能与人类智能的区别是什么？人工智能与人类智能的区别是什么？人工智能与人类智能的区别是什么？路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂n基本思想：基本思想：n n包含了学习人类的思考过程；包含了学习人类的思考过程；包含了学习人类的思考过程；包含了学习人类的思考过程；n n通过机器（计算机和机器人）来描述并复制这些过通过机器（计算机和机器人）来描述并复制这些过通过机器（计算机和机器人）来描述并复制这些过通过机器（计算机和机器人）来描述并复制这些过程。程。程。程。n众所周知的定义：人工智能是一种机器行为，众所周知的定义：人工智能是一种机器行为，如果由人类执行就可以称为智能。如果由人类执行就可以称为智能。n令人深思的定义：人工智能研究的是如何使计令人深思的定义：人工智能研究的是如何使计算机比人类做的更好。算机比人类做的更好。n著名应用：深蓝著名应用：深蓝国际象棋程序。国际象棋程序。7.1 7.1 人工智能的基本概念及原理人工智能的基本概念及原理路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂n人工智能具有的能力人工智能具有的能力n n从经验中学习或理解。从经验中学习或理解。从经验中学习或理解。从经验中学习或理解。n n在模棱两可或相互矛盾的情形中进行理性分析。在模棱两可或相互矛盾的情形中进行理性分析。在模棱两可或相互矛盾的情形中进行理性分析。在模棱两可或相互矛盾的情形中进行理性分析。n n对新的情况进行快速成功的响应。对新的情况进行快速成功的响应。对新的情况进行快速成功的响应。对新的情况进行快速成功的响应。n n在解决问题的过程中运用推理方法并对行为进行有在解决问题的过程中运用推理方法并对行为进行有在解决问题的过程中运用推理方法并对行为进行有在解决问题的过程中运用推理方法并对行为进行有效的指导。效的指导。效的指导。效的指导。n n处理复杂的情况。处理复杂的情况。处理复杂的情况。处理复杂的情况。n n以正常的理性方式来理解和推断。以正常的理性方式来理解和推断。以正常的理性方式来理解和推断。以正常的理性方式来理解和推断。n n运用知识来处理环境。运用知识来处理环境。运用知识来处理环境。运用知识来处理环境。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂人工智能的特征人工智能的特征n符号处理：符号处理：n n数值与符号数值与符号数值与符号数值与符号n n算法与启发式算法算法与启发式算法算法与启发式算法算法与启发式算法n n算法是一步一步地算法是一步一步地算法是一步一步地算法是一步一步地处处处处理理理理过过过过程。程。程。程。n n启启启启发发发发式算法：从式算法：从式算法：从式算法：从经验经验经验经验中中中中获获获获取的直取的直取的直取的直觉觉觉觉知知知知识识识识或或或或经验经验经验经验法法法法则则则则。n n推断：启推断：启推断：启推断：启发发发发式算法的替代，包含运用启式算法的替代，包含运用启式算法的替代，包含运用启式算法的替代，包含运用启发发发发式算法或从其式算法或从其式算法或从其式算法或从其他搜索方法从事他搜索方法从事他搜索方法从事他搜索方法从事实实实实或或或或规则规则规则规则中推断。中推断。中推断。中推断。n n机器学机器学机器学机器学习习习习：使系：使系：使系：使系统调统调统调统调整行整行整行整行为为为为并并并并对对对对外部外部外部外部环环环环境做出反境做出反境做出反境做出反应应应应。例：人工神例：人工神例：人工神例：人工神经经经经网网网网络络络络和和和和遗传遗传遗传遗传算法。算法。算法。算法。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂人工智能比人类智能比较人工智能比人类智能比较n人工智能的优势人工智能的优势n n人工智能更具有永久性。人工智能更具有永久性。人工智能更具有永久性。人工智能更具有永久性。n n人工智能为复制和传播提供了便捷。人工智能为复制和传播提供了便捷。人工智能为复制和传播提供了便捷。人工智能为复制和传播提供了便捷。n n人工智能的成本比自然智能的成本低。人工智能的成本比自然智能的成本低。人工智能的成本比自然智能的成本低。人工智能的成本比自然智能的成本低。n n人工智能可以存档。人工智能可以存档。人工智能可以存档。人工智能可以存档。n n人工智能执行某些任务的速度比人类快。人工智能执行某些任务的速度比人类快。人工智能执行某些任务的速度比人类快。人工智能执行某些任务的速度比人类快。n n人工智能执行某些任务的质量会比许多人甚至是大多数人人工智能执行某些任务的质量会比许多人甚至是大多数人人工智能执行某些任务的质量会比许多人甚至是大多数人人工智能执行某些任务的质量会比许多人甚至是大多数人高。高。高。高。n人类智能具有的优势人类智能具有的优势n n人类智能富有创造性，人工智能缺乏创见。人类智能富有创造性，人工智能缺乏创见。人类智能富有创造性，人工智能缺乏创见。人类智能富有创造性，人工智能缺乏创见。n n人类智能可以直接运用感官体验并且使人类受益。大多数人类智能可以直接运用感官体验并且使人类受益。大多数人类智能可以直接运用感官体验并且使人类受益。大多数人类智能可以直接运用感官体验并且使人类受益。大多数人工智能系统必须在符号输入和表示中工作人工智能系统必须在符号输入和表示中工作人工智能系统必须在符号输入和表示中工作人工智能系统必须在符号输入和表示中工作路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.1 7.1 人工智能的基本概念及原理人工智能的基本概念及原理人工智能的决策支持技术 路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.1 7.1 人工智能的基本概念及原理人工智能的基本概念及原理n1 1、人工智能的决策支持技术、人工智能的决策支持技术 n n从智能决策支持系统的概念可知智能决策支持系统从智能决策支持系统的概念可知智能决策支持系统从智能决策支持系统的概念可知智能决策支持系统从智能决策支持系统的概念可知智能决策支持系统中包含了人工智能技术，与决策支持有关的人工智中包含了人工智能技术，与决策支持有关的人工智中包含了人工智能技术，与决策支持有关的人工智中包含了人工智能技术，与决策支持有关的人工智能技术主要有：能技术主要有：能技术主要有：能技术主要有：n n专专专专家系家系家系家系统统统统、神、神、神、神经经经经网网网网络络络络、遗传遗传遗传遗传算法、机器学算法、机器学算法、机器学算法、机器学习习习习、自、自、自、自然然然然语语语语言理解等。言理解等。言理解等。言理解等。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂n n专家系统专家系统专家系统专家系统n n是利用大量的是利用大量的是利用大量的是利用大量的专门专门专门专门知知知知识识识识解决特定解决特定解决特定解决特定领领领领域中的域中的域中的域中的实际问题实际问题实际问题实际问题的的的的计计计计算机程序算机程序算机程序算机程序系系系系统统统统；n n神经网络神经网络神经网络神经网络n n是利用神是利用神是利用神是利用神经经经经元的信息元的信息元的信息元的信息传传传传播模型（播模型（播模型（播模型（MPMPMPMP模型）模型）模型）模型）进进进进行学行学行学行学习习习习和和和和应应应应用；用；用；用；n n遗传算法遗传算法遗传算法遗传算法n n是模是模是模是模拟拟拟拟生物生物生物生物遗传过遗传过遗传过遗传过程的群体程的群体程的群体程的群体优优优优化搜索方法；化搜索方法；化搜索方法；化搜索方法；n n机器学习机器学习机器学习机器学习n n是是是是让计让计让计让计算机模算机模算机模算机模拟拟拟拟和和和和实现实现实现实现人人人人类类类类的学的学的学的学习习习习，获获获获取解决取解决取解决取解决问题问题问题问题的知的知的知的知识识识识；n n自然语言理解自然语言理解自然语言理解自然语言理解n n是是是是让计让计让计让计算机理解和算机理解和算机理解和算机理解和处处处处理人理人理人理人类进类进类进类进行交流的自然行交流的自然行交流的自然行交流的自然语语语语言。言。言。言。7.1 7.1 人工智能的基本概念及原理人工智能的基本概念及原理路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂n n2 2 2 2智能决策支持系统结构形式智能决策支持系统结构形式智能决策支持系统结构形式智能决策支持系统结构形式 n n1 1 1 1）基本结构）基本结构）基本结构）基本结构n n智能决策支持系智能决策支持系智能决策支持系智能决策支持系统统统统（IDSSIDSSIDSSIDSS）决策支持系）决策支持系）决策支持系）决策支持系统统统统（DSSDSSDSSDSS）人工智能（）人工智能（）人工智能（）人工智能（AIAIAIAI）技）技）技）技术术术术 7.1 7.1 人工智能的基本概念及原理人工智能的基本概念及原理问题综合与交互系统数据库管理系统模型库管理系统模型库数据库人工智能技术专家系统神经网络遗传算法机器学习自然语言理解图7.1 智能决策支持系统的基本结构图7.2 智能决策支持系统结构问题综合与交互系统模型库管理系统数据库管理系统知识库管理系统推理机用户模型库知识库数据库人工智能技术可以概括为：推理机知识库人工智能技术可以概括为：推理机知识库人工智能技术可以概括为：推理机知识库人工智能技术可以概括为：推理机知识库 智能决策支持系统的结构可以简化为图智能决策支持系统的结构可以简化为图智能决策支持系统的结构可以简化为图智能决策支持系统的结构可以简化为图7.27.2路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.2 人工智能基本原理人工智能基本原理n7.2.1 逻辑推理逻辑推理n7.2.2 知识表示与知识推理知识表示与知识推理n7.2.3 搜索技术搜索技术路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.2.1 7.2.1 逻辑推理逻辑推理1.1.形式逻辑形式逻辑(人的思维形式、规律人的思维形式、规律)（1）概念：反映事物的特有属性和属性的取值。（2）判断：对概念的肯定或否定；判断本身有对有错；判断有全称的肯定（或否定）判断和存在的肯定（或否定）判断。（3）推理：从一个或多个判断推出一个新判断的过程。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.2.1 逻辑推理逻辑推理2.2.推理的种类推理的种类演绎推理归纳推理类比推理假言推理三段论推理数学归纳法假言易位推理枚举归纳推理1 1）演绎推理演绎推理演绎推理演绎推理：从一般现象到个别（特殊）现象的推理。：从一般现象到个别（特殊）现象的推理。：从一般现象到个别（特殊）现象的推理。：从一般现象到个别（特殊）现象的推理。2 2）归纳推理归纳推理归纳推理归纳推理：从个别（特殊）现象到一般现象的推理。：从个别（特殊）现象到一般现象的推理。：从个别（特殊）现象到一般现象的推理。：从个别（特殊）现象到一般现象的推理。3 3）类比推理类比推理类比推理类比推理：从个别（特殊）现象到个别（特殊）现象的推理。：从个别（特殊）现象到个别（特殊）现象的推理。：从个别（特殊）现象到个别（特殊）现象的推理。：从个别（特殊）现象到个别（特殊）现象的推理。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂1）演绎推理 专家系统的研究基本上属于演绎推理范畴。演绎推理的核心是假言推理。假言推理：以假言判断为前提，对该假言判断的前件或后件的推理。1）假言推理：pq，p q 2）三段论推理：pq，qr pr 3）假言易位推理（拒取式）：pq，q p 符号符号“”表示推出表示推出7.2.1 逻辑推理逻辑推理路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂 2）归纳推理(个别一般)（1）数学归纳法 这种推导是严格的，结论是确实可靠的。（2）枚举归纳推理 S1是P，S2是P，Sn是P S1Sn是S类事物中的部分分子，没有相反事例。所以，S类事物都是P。枚举归纳推理的结论是或然的(并非必然地)，它的可靠性和事例数量相关。7.2.1 逻辑推理逻辑推理路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂枚举归纳推理实例 如观察到铁受热膨胀、铜受热膨胀等事实而不知其所以然，由此推出“所有金属受热膨胀”的结论就是简单枚举归纳推理。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3）类比推理它是由两个（或两类）事物在某某些些属属性性上上相相同同，进而推断它们在另一个属性另一个属性上也可能相同相同的推理。A事物有abcd属性,B事物有abc属性（或a,b,c相似属性）所以，B事物也可能有d属性（或d相似属性）类类比比推推理理的的结结论论带带有有或或然然性性，它它的的可可靠靠性性和和相相类类比事物属性之间的联系程度有关比事物属性之间的联系程度有关。7.2.1 逻辑推理逻辑推理路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂类比推理实例一 1816年的一天，法国医生雷奈克出诊为一位年轻的女性看病，一见病人，雷奈克犯起愁来：她身体非常肥胖，要诊断她的心脏和肺部是否正常，按当时医生惯用的方法，把耳朵贴近病人的胸部来听，肯定听不清楚，更何况她是一位年轻的女性。雷奈克抬头看了看院子里正在玩耍的小孩，脑子里突然浮现出几年前看到一个孩子们玩的游戏：一个孩子用钉子敲打木板的一头，另外的孩子争先恐后地抱着把耳朵贴近木板的另一头，兴致勃勃地倾听着。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂 为什么木头能够把声音清晰地传过来呢？雷奈克稍微想了想，只见他很很地拍了一下手说：“就是这样！就是这样！”雷奈克要来一叠纸，紧紧地卷成一个卷，然后把纸卷的一端放在姑娘的胸部，另一端放在自己的耳朵上，侧着脸听了起来。“真是一个妙法！”雷奈克高兴地喊了一句。回到家里，雷奈克找到一根空心木管，造成了历史上第一个“听诊器”。类比推理实例一路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂类比推理实例二 19世纪30年代，英国商人威尔斯以与冯灿的茂隆皮箱商行订购的皮箱中有不是皮的木料为由，向香港法院起诉，蓄意敲诈冯灿。针对这种情况，冯灿的律师罗文锦取出口袋的金怀表，高声问法官：“请问这是什么表？”法官答道：“这是金表，可是这与本案有什么关系？”罗文锦高举金表，面对法庭上所有的人说：“有关系。这是金表，没有人怀疑是吧？但是，请问，这块金表除表面镀金之外，内部的机制都是金制吗？”旁听者同声议论：“当然不是。”罗文锦继续说：“那么人们为什么又叫它金表呢？”稍作停顿又高声说：“由此可见，茂隆行的皮箱案不过是原告无理取闹、存心敲诈而已”原告理屈词穷，法庭最后以威尔斯诬告，罚款5000元结案路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂 皮箱诉讼案的法庭辩论中，卖方律师在反驳中所使用的就是类比推理：表的外表有金，内部含有不是金的材料，但却是金表；箱的外表有皮，但也含有不是皮的材料；所以，箱仍是皮箱。类比推理实例二路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂 3.总结 1 1）演演绎绎推推理理的的结结论论没没有有超超出出已已知知的的知知识识范范围围。而而归纳推理和类比推理的结论归纳推理和类比推理的结论超出超出已知的知识范围。已知的知识范围。演演绎绎推理只能解推理只能解释释一般一般规规律中的个律中的个别现别现象象而而归归纳纳推推理理和和类类比比推推理理创创造造了了新新的的知知识识，使使科科学学得得到到新新发发展，是一种展，是一种创创造思造思维维方式方式。2 2）演演绎绎推推理理中中由由于于前前提提和和结结论论有有必必然然联联系系，只只要要前提为真，结论一定为真。前提为真，结论一定为真。归归纳纳推推理理和和类类比比推推理理中中前前提提和和结结论论，不不能能保保证证有有必必然然联联系系，具具有有或或然然性性。这这样样推推理理的的结结论论未未必必是是可可靠靠的的。需需要要经经过过严严格格的的验验证证和和证证明明，使之形成新的理使之形成新的理论论。7.2.1 逻辑推理逻辑推理路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.2.2 知识表示与知识推理知识表示与知识推理n案例分析：礼来制药公司基于知识的实时系统的开发案例分析：礼来制药公司基于知识的实时系统的开发n n背景：礼来公司是一家全球性的大型美国制药公司（全球范背景：礼来公司是一家全球性的大型美国制药公司（全球范背景：礼来公司是一家全球性的大型美国制药公司（全球范背景：礼来公司是一家全球性的大型美国制药公司（全球范围内有围内有围内有围内有4100041000名员工，在名员工，在名员工，在名员工，在158158个国家销售产品）个国家销售产品）个国家销售产品）个国家销售产品）n n问题：生产药物产品需要一道叫做发酵的特殊工序。问题：生产药物产品需要一道叫做发酵的特殊工序。问题：生产药物产品需要一道叫做发酵的特殊工序。问题：生产药物产品需要一道叫做发酵的特殊工序。一个典一个典一个典一个典型的发酵过程是操作一系列不停搅拌的容器。型的发酵过程是操作一系列不停搅拌的容器。型的发酵过程是操作一系列不停搅拌的容器。型的发酵过程是操作一系列不停搅拌的容器。为了获得优质为了获得优质为了获得优质为了获得优质产品，需要小心监控发酵过程并且始终如一的控制。但是传产品，需要小心监控发酵过程并且始终如一的控制。但是传产品，需要小心监控发酵过程并且始终如一的控制。但是传产品，需要小心监控发酵过程并且始终如一的控制。但是传统统计过程难以控制参数。例如：无法量化一个发酵种子所统统计过程难以控制参数。例如：无法量化一个发酵种子所统统计过程难以控制参数。例如：无法量化一个发酵种子所统统计过程难以控制参数。例如：无法量化一个发酵种子所处的阶段。无法对产品搅动做出精确的预测。处的阶段。无法对产品搅动做出精确的预测。处的阶段。无法对产品搅动做出精确的预测。处的阶段。无法对产品搅动做出精确的预测。虽然培植采用虽然培植采用虽然培植采用虽然培植采用相同的工序，但是由不同员工来执行。不同操作者根据各自相同的工序，但是由不同员工来执行。不同操作者根据各自相同的工序，但是由不同员工来执行。不同操作者根据各自相同的工序，但是由不同员工来执行。不同操作者根据各自的经验来控制这一过程，导致产品的质量有差异。的经验来控制这一过程，导致产品的质量有差异。的经验来控制这一过程，导致产品的质量有差异。的经验来控制这一过程，导致产品的质量有差异。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂n解决：礼来公司采用专家系统来解决这一问题，目的是解决：礼来公司采用专家系统来解决这一问题，目的是希望关键技术员能够希望关键技术员能够24小时对发酵过程提供服务，并且小时对发酵过程提供服务，并且专家系统中知识库的相关部分能够被复制。构建了一个专家系统中知识库的相关部分能够被复制。构建了一个智能质量报警系统，用于操作提供一致性的实时建议。智能质量报警系统，用于操作提供一致性的实时建议。n开发过程：四名知识工程师参与了系统的开发，他们仅开发过程：四名知识工程师参与了系统的开发，他们仅仅被要求记录专家知识，而不进行任何优化。也不能使仅被要求记录专家知识，而不进行任何优化。也不能使用自身领域知识来影响专家。总共开发了用自身领域知识来影响专家。总共开发了6个月。个月。n步骤：知识诱出；知识融合；知识库编码；测试和评估。步骤：知识诱出；知识融合；知识库编码；测试和评估。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂n思考：思考：n n为什么礼来公司需要开发一个智能系统来为过程操作提为什么礼来公司需要开发一个智能系统来为过程操作提为什么礼来公司需要开发一个智能系统来为过程操作提为什么礼来公司需要开发一个智能系统来为过程操作提供建议？供建议？供建议？供建议？n n开发十个独立的知识库，然后通过知识融会将它们合成开发十个独立的知识库，然后通过知识融会将它们合成开发十个独立的知识库，然后通过知识融会将它们合成开发十个独立的知识库，然后通过知识融会将它们合成一个整体，你对此有何看法？这种方法的优点和缺点各一个整体，你对此有何看法？这种方法的优点和缺点各一个整体，你对此有何看法？这种方法的优点和缺点各一个整体，你对此有何看法？这种方法的优点和缺点各是什么？是什么？是什么？是什么？n n使用知识获取工具有什么好处？使用知识获取工具有什么好处？使用知识获取工具有什么好处？使用知识获取工具有什么好处？路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.2.2 知识表示与知识推理知识表示与知识推理路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.2.2 知识表示与知识推理知识表示与知识推理n知识获取：是指从人类专家、书本、文档、传知识获取：是指从人类专家、书本、文档、传感器或者计算机文件中采集知识。这些知识可感器或者计算机文件中采集知识。这些知识可能倾向于特殊的问题域或问题解决程序，也可能倾向于特殊的问题域或问题解决程序，也可能是一般性知识或者元知识。能是一般性知识或者元知识。n知识表示：采集的知识是在一种被称为知识表知识表示：采集的知识是在一种被称为知识表示的行为过程中组织的。这一行为过程包括知示的行为过程中组织的。这一行为过程包括知识图的表示以及将知识编码到知识库中。识图的表示以及将知识编码到知识库中。n知识确认：知识确认：知识将被不断确认和核实。知识将被不断确认和核实。n推理：这一行为包括使计算机能够基于知识和推理：这一行为包括使计算机能够基于知识和问题特性来进行推理软件的设计。问题特性来进行推理软件的设计。n解释和理由：包括解释能力的设计和编程实现解释和理由：包括解释能力的设计和编程实现路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.2.3 7.2.3 搜索技术搜索技术n搜索技术是人工智能的一个重要研究内容。智能技搜索技术是人工智能的一个重要研究内容。智能技术体现在术体现在减少搜索树中的盲目搜索减少搜索树中的盲目搜索。n n1.1.1.1.执执执执行行行行时时时时间间间间与与与与，等等等等成成成成正正正正比比比比的的的的算算算算法法法法，称称称称为为为为按按按按多多多多项项项项式时间执行式时间执行式时间执行式时间执行。n n2.2.2.2.执执执执行行行行时时时时间间间间与与与与，！和和和和等等等等成成成成正正正正比比比比的的的的算算算算法法法法，称称称称为为为为按按按按指指指指数时间执行数时间执行数时间执行数时间执行。按多项式时间执行的算法，计算机是可以实现的。按多项式时间执行的算法，计算机是可以实现的。按指数时间执行的算法，计算机是不可能实现的。按指数时间执行的算法，计算机是不可能实现的。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.2.3 7.2.3 搜索技术搜索技术n人人工工智智能能中中发发展展了了一一种种称称为为启启发发式式搜搜索索方方法法，基基本本思思想想可可用用一个实例来说明：一个实例来说明：n一一个个外外地地人人到到某某城城市市出出差差，他他想想到到书书店店看看看看，又又不不知知书书店店在在何何处处，如如果果采采取取盲盲目目搜搜索索，从从住住地地出出发发沿沿任任一一方方向向走走，在分叉路口又任选一分支走，他可能走几天几夜也找不到在分叉路口又任选一分支走，他可能走几天几夜也找不到n如如果果采采用用启启发发式式方方法法，他他会会问问路路上上的的人人，到到书书店店怎怎样样走走。城市中的大部分人对书店不知道，问不出来。城市中的大部分人对书店不知道，问不出来。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.2.3 7.2.3 搜索技术搜索技术n n改改改改一一一一种种种种问问问问法法法法：问问该该城城市市最最热热闹闹的的地地方方在在哪哪儿儿？按按按按照照照照这这这这个个个个启发式信息沿着指路人的路线，乘车到达最热闹的地方启发式信息沿着指路人的路线，乘车到达最热闹的地方启发式信息沿着指路人的路线，乘车到达最热闹的地方启发式信息沿着指路人的路线，乘车到达最热闹的地方n但但书书店店在在哪哪儿儿，仍仍然然不不知知道道。如如果果盲盲目目搜搜索索，可可能能仍仍然然找找不不到到。如如果果采采用用启启发发式式方方法法，他他会会问问路路上上的的人人，卖卖画画的地方在哪儿，他可以通过画店再问书店在哪儿？的地方在哪儿，他可以通过画店再问书店在哪儿？n启启发发式式方方法法能能减减少少大大量量盲盲目目无无效效的的搜搜索索，能能有有效效克克服服按按指数时间执行的组合爆炸现象指数时间执行的组合爆炸现象路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.2.3 7.2.3 搜索技术搜索技术n搜索方法分类：搜索方法分类：n n基本搜索法基本搜索法基本搜索法基本搜索法n n（1 1 1 1）广度）广度）广度）广度优优优优先搜索法。先搜索法。先搜索法。先搜索法。n n（2 2 2 2）深度）深度）深度）深度优优优优先搜索法。先搜索法。先搜索法。先搜索法。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.2.3.17.2.3.1 广度优先搜索（宽度优先搜索）广度优先搜索（宽度优先搜索）1 1、广度优先搜索思想、广度优先搜索思想 n n从初始状态从初始状态从初始状态从初始状态S S S S开始，开始，开始，开始，利用规则利用规则利用规则利用规则，生成所有可能的状态生成所有可能的状态生成所有可能的状态生成所有可能的状态。构成树的下一层节点，检查是否出现目标状态构成树的下一层节点，检查是否出现目标状态构成树的下一层节点，检查是否出现目标状态构成树的下一层节点，检查是否出现目标状态G G G G，若，若，若，若未出现，就对该层所有状态节点，分别顺序利用规未出现，就对该层所有状态节点，分别顺序利用规未出现，就对该层所有状态节点，分别顺序利用规未出现，就对该层所有状态节点，分别顺序利用规则。则。则。则。n n生成再下一层的所有状态节点，对这一层的所有状生成再下一层的所有状态节点，对这一层的所有状生成再下一层的所有状态节点，对这一层的所有状生成再下一层的所有状态节点，对这一层的所有状态节点检查是否出现态节点检查是否出现态节点检查是否出现态节点检查是否出现G G G G，若未出现，继续按上面思想，若未出现，继续按上面思想，若未出现，继续按上面思想，若未出现，继续按上面思想生成再下一层的所有状态节点生成再下一层的所有状态节点生成再下一层的所有状态节点生成再下一层的所有状态节点.n n这样一层一层往下展开。直到这样一层一层往下展开。直到这样一层一层往下展开。直到这样一层一层往下展开。直到出现目标状态出现目标状态出现目标状态出现目标状态G G G G为止。为止。为止。为止。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂图图7.7 广度优先搜索示意图广度优先搜索示意图 路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂1 1、深度优先搜索法思想、深度优先搜索法思想 n n从从从从初初初初始始始始状状状状态态态态S S S S开开开开始始始始，利利利利用用用用规规规规则则则则生生生生成成成成搜搜搜搜索索索索树树树树下下下下一一一一层层层层任任任任一一一一个个个个结结结结点点点点，检检检检查查查查是是是是否否否否出出出出现现现现目目目目标标标标状状状状态态态态G G G G，若若若若未未未未出出出出现现现现，以以以以此此此此状状状状态态态态利利利利用用用用规规规规则则则则生生生生成成成成再再再再下下下下一一一一层层层层任任一一个个结结结结点点点点，再再再再检检检检查查查查是是是是否否否否为为为为目目目目标标标标节节节节点点点点G G G G。若若若若未未未未出出出出现现现现，继继继继续续续续以以以以上上上上操操操操作作作作过过过过程程程程，一一一一直直直直进进进进行行行行到到到到叶叶叶叶节节节节点点点点（即即即即不不不不能能能能再再再再生生生生成成成成新新新新状状状状态态态态节节节节点点点点）。n n当当当当它它它它仍仍仍仍不不不不是是是是目目目目标标标标状状状状态态态态G G G G时时时时，回回回回溯溯溯溯到到到到上上上上一一一一层层层层结结结结果果果果，取取取取另一可能扩展搜索的分支。生成新状态节点。另一可能扩展搜索的分支。生成新状态节点。另一可能扩展搜索的分支。生成新状态节点。另一可能扩展搜索的分支。生成新状态节点。n n一直进行下去，直到找到目标状态一直进行下去，直到找到目标状态一直进行下去，直到找到目标状态一直进行下去，直到找到目标状态G G G G为止。为止。为止。为止。7.2.3.2 深度优先搜索法深度优先搜索法路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂图图7.8 深度优先搜索示意图深度优先搜索示意图 路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂 在深度优先搜索中，搜索一旦进入某个分在深度优先搜索中，搜索一旦进入某个分支，就将沿着该分支一直向下搜索。如果目标节点恰支，就将沿着该分支一直向下搜索。如果目标节点恰好在此分支上，则可较快地得到解。但是，好在此分支上，则可较快地得到解。但是，如果目标如果目标节点不在此分支上，而该分支又是一个无穷分支，则节点不在此分支上，而该分支又是一个无穷分支，则就不能得到解。就不能得到解。所以深度优先搜索是不完备的，即使所以深度优先搜索是不完备的，即使问题有解，它也不一定能求得解。显然，问题有解，它也不一定能求得解。显然，用深度优先用深度优先求得的解，也不一定是路径最短的解。求得的解，也不一定是路径最短的解。深度优先法适合于搜索树的深度较小的问题路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂n7.3 专家系统与智能决策支持系统专家系统与智能决策支持系统n n7.3.1 7.3.1 专家系统原理专家系统原理专家系统原理专家系统原理n n7.3.2 7.3.2 专家系统与专家系统与专家系统与专家系统与DSSDSS的集成的集成的集成的集成路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.3.1专家系统原理专家系统原理n1.1.专家系统概念专家系统概念n n1 1 1 1）专家系统定义）专家系统定义）专家系统定义）专家系统定义n专家系统是具有专家系统是具有大量专门知识大量专门知识，并能运用这些知识解决，并能运用这些知识解决特定领域中实际问题的计算机程序系统。特定领域中实际问题的计算机程序系统。n专家系统是利用大量的专家系统是利用大量的专家知识专家知识，运用知识推理的方法，运用知识推理的方法来解决各特定领域中的实际问题。计算机专家系统这样来解决各特定领域中的实际问题。计算机专家系统这样的软件能够达到人类专家解决问题的水平。的软件能够达到人类专家解决问题的水平。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.3.1专家系统原理专家系统原理n2 2）专家系统的特点专家系统的特点n n专家系统需要大量的知识，这些知识是属于专家系统需要大量的知识，这些知识是属于专家系统需要大量的知识，这些知识是属于专家系统需要大量的知识，这些知识是属于规律规律规律规律性知识性知识性知识性知识，它可以用来解决千变万化的实际问题。，它可以用来解决千变万化的实际问题。，它可以用来解决千变万化的实际问题。，它可以用来解决千变万化的实际问题。n n专业技能专业技能专业技能专业技能n n符号推理符号推理符号推理符号推理n n深层知识深层知识深层知识深层知识n n自我知识自我知识自我知识自我知识路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂传统系统与专家系统比较传统系统与专家系统比较传统系统传统系统专家系统专家系统信息及其处理过程通常在连续的程序中结合知识库与处理（推理）机制明显分离程序不会出错程序可能出错通常不解释为什么要输入数据或如何得出结论解释是多数专家系统的一部分需要输入所有的数据不要求输入所有的数据。程序更改复杂改变规则容易系统只在其完成时运行系统可以在少数规则下运行系统一步一步执行系统通过启发式算法和逻辑执行数据表示和应用 大数据库知识表示和应用 大知识库处理定量数据处理定性数据运用数字表示运用符号和数字知识表示获取、放大和分配得到的数据或信息获取、放大和分配获取到的判断或知识路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂人类专家与专家系统的不同人类专家与专家系统的不同特征特征人类专家人类专家专家系统专家系统损失率是否知识传递难易知识记录难易决策一致性低高单位使用成本高低创造性高低自适应性高低知识范围广泛狭窄知识类型常识和技术技术知识内容经验符号路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂 2.2.专家系统结构专家系统结构 专家系统的核心是知识库和推理机。专家系统的核心是知识库和推理机。专家系统可以概括为：专家系统可以概括为：专家系统知识库专家系统知识库+推理机推理机7.3.1专家系统原理专家系统原理路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂知识获取人机接口知识库推理机专家用户咨询建议专家系统核心 专家系统结构专家系统结构 路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.3.2 7.3.2 专家系统与决策支持系统集成专家系统与决策支持系统集成 n nIDSSIDSSIDSSIDSS充分发挥了专家系统以充分发挥了专家系统以充分发挥了专家系统以充分发挥了专家系统以知识推理知识推理知识推理知识推理形式解决形式解决形式解决形式解决定性定性定性定性分分分分析问题的特点析问题的特点析问题的特点析问题的特点.n n发挥了决策支持系统以发挥了决策支持系统以发挥了决策支持系统以发挥了决策支持系统以模型计算模型计算模型计算模型计算为核心的解决为核心的解决为核心的解决为核心的解决定量定量定量定量分分分分析问题的特点析问题的特点析问题的特点析问题的特点.n n充分做到充分做到充分做到充分做到定性分析定性分析定性分析定性分析和和和和定量分析定量分析定量分析定量分析的有机结合的有机结合的有机结合的有机结合.路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂数据库数据库DBDSS控制控制系统系统模型库模型库MB问题综合问题综合与与交互系统交互系统动态动态DB推理机推理机和和解释器解释器知识库知识库KB集成系统集成系统DSSES 图图7.167.16智能决策支持系统集成结构图智能决策支持系统集成结构图综合系统综合系统1.1.DSSDSS和和和和ESES的总体结合。的总体结合。的总体结合。的总体结合。由集成系统把由集成系统把由集成系统把由集成系统把DSSDSS和和和和ESES有机结合起来有机结合起来有机结合起来有机结合起来2.KB2.KB和和和和MBMB的结合。的结合。的结合。的结合。模型库中的数学模型和模型库中的数学模型和模型库中的数学模型和模型库中的数学模型和数据处理模型作为知数据处理模型作为知数据处理模型作为知数据处理模型作为知识的一种形式，即识的一种形式，即识的一种形式，即识的一种形式，即过过过过程性知识程性知识程性知识程性知识，加入到知，加入到知，加入到知，加入到知识推理过程中去。识推理过程中去。识推理过程中去。识推理过程中去。3.DB3.DB和动态和动态和动态和动态DBDB的结合。的结合。的结合。的结合。DSS DSS中的中的中的中的DBDB可以看成可以看成可以看成可以看成是相对静态的数据库，是相对静态的数据库，是相对静态的数据库，是相对静态的数据库，它为它为它为它为ESES中的动态数据中的动态数据中的动态数据中的动态数据库提供初始数据，库提供初始数据，库提供初始数据，库提供初始数据，ESES推理结束后，动态推理结束后，动态推理结束后，动态推理结束后，动态DBDB中的结果再送回到中的结果再送回到中的结果再送回到中的结果再送回到DSSDSS中的中的中的中的DBDB中去。中去。中去。中去。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂DSSDSS与与ESES集成形式一：集成形式一：DSSDSS和和ESES并重的并重的IDSSIDSS结构构 集成集成系统系统DSSES7.3.2 7.3.2 专家系统与决策支持系统集成专家系统与决策支持系统集成 集成特点集成特点1.具有综合系统，具有调用和集成具有综合系统，具有调用和集成DSS和和ES的的能力。能力。2.扩充扩充DSS的问题与人机交互系统功能，增加的问题与人机交互系统功能，增加对对ES的调用组合能力的调用组合能力DSS与与ES的关系的关系：DSS中中DB与与ES中的动态中的动态DB进行数据交换进行数据交换解决问题的特点解决问题的特点体现定性分析和定量分析并重解决问题的特点。体现定性分析和定量分析并重解决问题的特点。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂DSS控制系控制系统统MBDBESDSS与与ES集成形式二：集成形式二：DSS为主体的为主体的IDSS结构结构 7.3.2 7.3.2 专家系统与决策支持系统集成专家系统与决策支持系统集成 集成特点集成特点集成系统和集成系统和DSS控制系统合为一体控制系统合为一体DSS与与ES的关系的关系：ES被被DSS控制系统调用控制系统调用解决问题的特点解决问题的特点体现以定量分析为主，结果定性分析解决问体现以定量分析为主，结果定性分析解决问题的特点。题的特点。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂推理机推理机（广义）（广义）DSS动态动态DBKB推理机推理机MB动态动态DBKB图7.19 7.19 DSS作为推理形式的作为推理形式的IDSS图7.207.20模型作为知识的模型作为知识的IDSSDSS与与ES集成形式三：集成形式三：ES为主体的为主体的IDSS结构结构7.3.2 7.3.2 专家系统与决策支持系统集成专家系统与决策支持系统集成 集成特点集成特点人机交互系统和人机交互系统和ES合为一体合为一体DSS与与ES的关系的关系：图图7.19 DSS作为推理机，受作为推理机，受ES的推理机控制；的推理机控制；图图7.20数据模型作为知识出现数据模型作为知识出现解决问题的特点解决问题的特点体现以定量分析为主，结果定性分析解决问题的特点。体现以定量分析为主，结果定性分析解决问题的特点。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.4 遗传算法的决策支持遗传算法的决策支持7.4.1 遗传算法原理遗传算法原理7.4.2 优化模型的遗传算法求解优化模型的遗传算法求解7.4.3 获取知识的遗传算法获取知识的遗传算法7.4.4 遗传规划建立模型遗传规划建立模型路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.4.1 遗传算法原理遗传算法原理n遗传算法遗传算法(Genetic Algorithm，GA)n n是模拟是模拟是模拟是模拟生物进化生物进化生物进化生物进化的自然选择和遗传机制的一种的自然选择和遗传机制的一种的自然选择和遗传机制的一种的自然选择和遗传机制的一种寻优寻优寻优寻优算法。算法。算法。算法。n n适用于适用于适用于适用于复杂的非线性复杂的非线性复杂的非线性复杂的非线性问题问题问题问题,主要应用在组合优化和机主要应用在组合优化和机主要应用在组合优化和机主要应用在组合优化和机器学习两个方面。器学习两个方面。器学习两个方面。器学习两个方面。n n应用领域：应用领域：应用领域：应用领域：n n图图图图像像像像识别识别识别识别、图图图图像恢复、自适像恢复、自适像恢复、自适像恢复、自适应应应应控制、控制、控制、控制、优优优优化化化化调调调调度等度等度等度等领领领领域。域。域。域。路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂n遗传算法的发展过程大体上可分为以下三个阶段：遗传算法的发展过程大体上可分为以下三个阶段：n n（1 1）7070年代的兴起阶段。年代的兴起阶段。年代的兴起阶段。年代的兴起阶段。n19751975年美国年美国Michigan Michigan 大学大学J.HollandJ.Holland首次系统地阐述了遗传算首次系统地阐述了遗传算法的基本理论和方法。法的基本理论和方法。n在这一时期的大部分研究都处于理论研究和建立实验模型阶段在这一时期的大部分研究都处于理论研究和建立实验模型阶段n n（2 2）8080年代的发展阶段。年代的发展阶段。年代的发展阶段。年代的发展阶段。n19801980年年SmithSmith教授将遗传算法应用于机器学习领域，研制出了一教授将遗传算法应用于机器学习领域，研制出了一个著名的分类器个著名的分类器(Classifier)(Classifier)系统。系统。n这期间许多学者对遗传算法进行了大量的改进和发展，提出了这期间许多学者对遗传算法进行了大量的改进和发展，提出了许多成功的遗传算法模型，使遗传算法应用于更广泛的领域。许多成功的遗传算法模型，使遗传算法应用于更广泛的领域。n n（3 3）9090年代的高潮阶段。年代的高潮阶段。年代的高潮阶段。年代的高潮阶段。n进入进入9090年代后，遗传算法作为一种实用、高效的优化技术，得年代后，遗传算法作为一种实用、高效的优化技术，得到了极为迅速的发展。到了极为迅速的发展。7.4.1 遗传算法原理遗传算法原理路漫漫其悠远路漫漫其悠远锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂7.4.1 遗传算法