智能计算和计算智能简介-课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011,年,3,月,7,日星期一,10,Mar,-,Jun,20,11,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011,年,3,月,7,日星期一,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011,年,3,月,7,日星期一,*,Intelligent Computing,For Grade 2010,Mar.-Jun.2011,1,-,2011年3月7日星期一,Intelligent Computing1-2011年3月,Intelligent Computing,Introduction to CI&IC,Fuzzy Logic,Artificial Neural Networks,Genetic Algorithm,Simulated Annealing Algorithm,Rough Set,More to Learn,2,-,2011年3月7日星期一,Intelligent ComputingIntroduct,Part I Introduction to CI&IC,Intelligence,Artificial Intelligence(AI),Computational Intelligence(CI),Intelligent Computing(IC),Intelligent Information Processing(IIP),3,-,2011年3月7日星期一,Part I Introduction to CI&IC,智能（,Intelligence,）,智能就是智慧和能力，是个体,有目的的行为,、,合理的思维,以及,有效地适应环境,的综合性能力,Intelligence,理解知识是如何获得、表述和存储的,理解智能行为是如何产生和学得的,理解动机、情感和优先级是如何逐渐形成和运用的,理解感官信号是如何被转换为符号；符号又是如何被处理来进行逻辑活动，对过,去进行推理，为未来制定计划的,理解智能的机制是如何产生幻觉、信仰、希望、恐惧和梦想等现象，甚至还有善,与爱,从基本层面上理解这些作用，将会是一个如核物理，相对论和分子遗传学那样级别的科学成就,4,-,2011年3月7日星期一,智能（Intelligence）Intelligence理解,人工智能（,Artificial Intelligence,）,“,前沿学科的最精彩成就,”（宋健）,定义（广义）：通过对人类智力活动奥秘的探索与记忆思维机理的研究，以实现两方面的目的：,开发人类智力活动的潜能,探讨用各种（电气的、光学的、生物的甚至机械的）机器模拟人类智力活动的途径，使人类的智能得以,物化与延伸,定义（狭义）：用计算机模型,模拟思维功能,的科学,Artificial Intelligence(AI),5,-,2011年3月7日星期一,人工智能（Artificial Intelligence）A,人工智能（,Artificial Intelligence,）,三个关键部分,表示（,Representation,）：表示问题域的知识,推理（,Reasoning,）：解决问题的能力,学习（,Learning,）：即机器学习，改善系统性能，适应环境,目前为止最成功的应用,专家系统,Artificial Intelligence(AI),6,-,2011年3月7日星期一,人工智能（Artificial Intelligence）A,人工智能（,Artificial Intelligence,AI,）,创立,1956,夏，,Dartmouth University,J.McCarthy(Dartmouth U.),M.L.Minsky(Harvard U.),C.E.Shannon(Bell),N.Lochester(IBM),T.More(IBM),A.L.Samuel(IBM),O.Selfridge(MIT),R.Solomonff(MIT),A.Newell(Carnagie),H.A.Simon(Carnagie),Artificial Intelligence(AI),7,-,2011年3月7日星期一,人工智能（Artificial Intelligence,人工智能（,Artificial Intelligence,AI,）,三大学派,符号主义学派（逻辑学派）,起源：源于数学逻辑,原理：物理符号系统假设和有限合理性原理,基本理论：,认为人的认知基元是符号，认知过程即符号操作过程,认为人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，因些，能用计算机来模拟人的智能行为,认为知识是信息的一种形式，是构成智能的基础。人工智能的核心问题是知识表示、知识推理和知识运用,代表性成果：启发式程序,LT,逻辑理论家，证明了,38,条数学定理，表明了可以用计算机研究人的思维过程，模拟人类智能活动,Artificial Intelligence(AI),8,-,2011年3月7日星期一,人工智能（Artificial Intelligence,人工智能（,Artificial Intelligence,AI,）,三大学派,联接主义学派（仿生学派）,起源：源于仿生学，特别是对人脑模型的研究,原理：神经网络及神经网格间的连接机制与学习算法,基本理论,认为思维基元是神经元，而不是符号处理过程,认为人脑不同于电脑，并提出联接主义的大脑工作模式，用于取代符号操作的电脑工作模式,代表性成果：,MP,模型（脑模型），开创了用电子装置模仿人脑结构和功能的新途径,Artificial Intelligence(AI),9,-,2011年3月7日星期一,人工智能（Artificial Intelligence,人工智能（,Artificial Intelligence,AI,）,三大学派,行为（进化）主义学派（控制论学派）,起源：源于控制论，人工智能的建立应采用对自然智能进化过程仿真的方法。,基本理论,认为智能取决于感知和行动，提出 智能行为的“感知,-,动作”模式；,认为智能不需要知识、不需要表示、不需要推理；人工智能可以象人类智能一样逐步进行；智 能行为只能在现实世界中与周围环境 交互作用而表现出来,代表性成果：机器虫（基于感知,-,动作模式的模拟昆虫行为的控制系统）,Artificial Intelligence(AI),10,-,2011年3月7日星期一,人工智能（Artificial Intelligence,计算智能（,Computational Intelligence,CI,）,定义,借鉴仿生学思想,，基于生物体系的生物进化、细胞网络等机制，,用数学语言,抽象描述的计算方法，用以,模仿生物体系和人类的智能机制,J.C.Bezdek,：一个系统是计算智能的，当它仅处理,低层次的数据信息,，具有模式识别元件，没有使用在,AI,意义上的,知识,软计算（,Soft Computing,SC,）与硬计算（,Hard Computing,HC,）,L.A.Zadeh,软计算：人工神经网络、进化计算、模糊集理论,非,精确算法，,即便是对象模型和边界条件不够精确和完整也能够得出,合理的解，,CI,本质上讲属于软计算（,L.Zadeh,）,硬计算：,精确、严格的计算，,要求系统的,精确模型参数,和,严格的边界条件,Computational Intelligence(CI),11,-,2011年3月7日星期一,计算智能（Computational Intelligenc,计算智能（,Computational Intelligence,CI,）,重要特征（,J.C.Bezdek,）,适应性运算能力,计算的容错能力,人脑的计算速度,与人脑一样决策与思维的正确率,重要特征（共识）,CI,与,AI,不同，,CI,主要依赖的是生产者提供的,数字材料,，而不是依赖于知识，主要借助于,数字计算方法,CI,的内容本身具有明显的,数值计算信息处理,特征,CI,强调用“,计算,”的方法来研究和处理,智能问题,CI,概念的积极意义在于促进了基于,计算,的或基于计算和基于符号物理相结合的各种智能理论、模型、方法的综合,集成,，解决更复杂问题,计算：在解空间进行搜索的过程,Computational Intelligence(CI),12,-,2011年3月7日星期一,计算智能（Computational Intelligenc,计算智能（,Computational Intelligence,CI,）,从硬件上看,计算神经网络是低层次的,人工神经网络是中等层次的，,=,由计算神经网络,+,知识,生物神经网络是高层次的，就是人脑,从软件上看,计算智能是低层次的算法，计算地推理,人工智能是中等层次的模型，,=,计算智能,+,知识,生物智能是高层次的，是人脑中的思维,Computational Intelligence(CI),13,-,2011年3月7日星期一,计算智能（Computational Intelligenc,计算智能（,Computational Intelligence,CI,）,智能的三个层次（,J.C.Bezdek,）,第一层次：生物智能（,Biological Intelligence,BI,）,由大脑中的物理化学过程所反映出来的，,大脑,是,BI,的物质基础,第二层次：人工智能（,Aritificial Intelligence,AI,）,非生物的、人造的，其基础是,符号系统及其处理,，,并且来源于,人的知识和有关数据,第三层次：计算智能（,Computational Intelligence,CI,）,由计算机通过,数学计算,来实现，它的来源是,数值计算以及传感器所得到的数据,低,高,Computational Intelligence(CI),14,-,2011年3月7日星期一,计算智能（Computational Intelligenc,计算智能（,Computational Intelligence,CI,）,三层次智能关系,BI,AI,CI,AI,是,CI,到,BI,的过渡环节,模糊集表示和模糊逻辑技术,Computational Intelligence(CI),15,-,2011年3月7日星期一,计算智能（Computational Intelligenc,计算智能（,Computational Intelligence,CI,）,三层次智能关系,另一种观点,AI,和,CI,是不同的范畴，虽然它们之间有部分重合，但,CI,是一个全新的学科领域,无论是生物智能还是机器智能，,CI,都是最核心部分，而,AI,是外层,CI,的根本性质,对象特征：,非线性,和,不确定性,的问题,基石：,人工神经网络,实现途径：,数值计算,Computational Intelligence(CI),MATLAB,是一套高性能的数值计算和可视化数学软件。由于使用,Matlab,编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时，显得大为简捷、高效、方便，这是其它高级语言所不能比拟的。是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本工具。,MATLAB,工具箱可用来求解各类学科的问题，包括信号处理、图象处理、控制系统辨识、神经网络等。,16,-,2011年3月7日星期一,计算智能（Computational Intelligenc,计算智能（,Computational Intelligence,CI,）,创立,1994.6-7,WCCI(World Congress on Computational Intelligence),J.C.Bezdek,What is Computational Intelligence?,L.Zadeh,模糊系统,H.P.