西电人工智能计算智能ar

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,西安电子科技大学,Artificial Intelligence(AI),人工智能,主讲：戚玉涛,Email,：,第五章：计算智能,内容提要,第五章：计算智能,1.,概述,2.,神经网络,3.,模糊计算,4.,遗传算法,内容提要,第五章：计算智能,1.,概述,2.,神经网络,3.,模糊计算,4.,遗传算法,概述,计算智能,（,Computational Intelligence,，,CI,）,按照,Bezdek,（贝兹德克）的观点：,如果一个系统仅处理低层的,数值数据,，含有,模式识别,部件，,没有使用人工智能意义上的知识,，且具有,计算适应性,、,计算容错力,、,接近人的计算速度,和,近似于人的误差率,这,4,个特性，则它是计算智能的。,从学科范畴看：,计算智能是在神经网络（,Neural Net-works,NN,）、进化计算（,Evolutionary Computation,EC,）及模糊系统（,Fuzzy System,FS,）这,3,个领域发展相对成熟的基础上形成的一个统一的学科概念。,概述,神经网络：,是一种对人类智能的,结构模拟方法,，它是通过对大量人工神经元的广泛并行互联，构造人工神经网络系统去模拟生物神经系统的智能机理的。,进化计算：,是一种对人类智能的,演化模拟方法,，它是通过对生物遗传和演化过程的认识，用进化算法去模拟人类智能的进化规律的。,模糊计算：,是一种对人类智能的,逻辑模拟方法,，它是通过对人类处理模糊现象的认知能力的认识，用模糊逻辑去模拟人类的智能行为的。,概述,计算智能不仅涉及,神经网络,、,模糊系统,和,进化计算,三个主要分支，还包括：,粒子群算法,蚁群算法,人工免疫系统,人工生命,模拟退火算法,粗集理论与粒度计算,支持向量机,量子计算,DNA,计算,智能,agent,概述,智能的三个层次,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,(Artificial 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,(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。,ABC,：,A,rtificial,B,iological,C,omputational,概述,ABC,的交互关系：,Bezdek,（贝兹德克），,1994,输入,人类知识,(,),传感输入,知识,(,),传感数据,计算,(,),传感器,C,数值的,A,符号的,B,生物的,输入,复杂性,复杂性,BNN,BPR,BI,ANN,APR,AI,CNN,CPR,CI,NN,：神经网络；,PR,：模式识别；,I,：智能,概述,另一种观点：,计算智能和人工智能是不同的范畴。,其代表人物是艾伯哈特（,R.C.Eberhart,）。,该观点认为：虽然人工智能与计算智能之间有重合，但计算智能是一个全新的学科领域，无论是生物智能还是机器智能，计算智能都是其最核心的部分，而人工智能则是外层。,大量实践证明，只有把,AI,和,CI,很好地结合起来，才能更好地模拟人类智能，才是智能科学技术发展的正确方向。,内容提要,第五章：计算智能,1.,概述,2.,神经网络,3.,模糊计算,4.,遗传算法,神,经,经,网,网,络,络,人,工,工,智,智,能,能,的,的,各,各,种,种,学,学,说,说,符,号,号,（,（,功,功,能,能,）,）,主,主,义,义,：,：符,号,号,逻,逻,辑,辑,推,推,理,理,联,结,结,（,（,结,结,构,构,）,）,主,主,义,义,：,：人,工,工,神,神,经,经,网,网,络,络,行,为,为,主,主,义,义,：,：智,能,能,行,行,为,为,模,模,拟,拟,，,，,“,“,模,模,式,式,-,动,作,作,”,”,联,结,结,主,主,义,义,的,的,观,观,点,点,：,：,智,智,能,能,的,的,寓,寓,所,所,在,在,大,大,脑,脑,皮,皮,层,层,，,，,它,它,由,由,大,大,量,量,非,非,线,线,性,性神,经,经,元,元互,联,联,而,而,成,成,并,并,行,行,处,处,理,理,的,的神,经,经,网,网,络,络。,神,经,经,网,网,络,络,人,工,工,神,神,经,经,网,网,络,络,（,（,ANN,）是,反,反,映,映,人,人,脑,脑,结,结,构,构,及,及,功,功,能,能,的,的,一,一,种,种抽,象,象,数,数,学,学,模,模,型,型，,是,是,由,由,大,大,量,量,神,神,经,经,元,元,节,节,点,点,互,互,连,连,而,而,成,成,的,的,复,复,杂,杂,网,网,络,络,，,，,用,用,以,以,模,模,拟,拟,人,人,类,类,进,进,行,行,知,知,识,识,的,的,表,表,示,示,与,与,存,存,储,储,以,以,及,及,利,利,用,用,知,知,识,识,进,进,行,行,推,推,理,理,的,的,行,行,为,为,。,。,简,单,单,地,地,讲,讲,，,，,它,它,是,是,一,一,个,个数,学,学,模,模,型,型，,可,可,以,以,用,用电,子,子,线,线,路,路来,实,实,现,现,，,，,也,也,可,可,以,以,用,用计,算,算,机,机,程,程,序,序,来,来,模,模,拟,拟，,是,是,人,人,工,工,智,智,能,能,研,研,究,究,的,的,一,一,种,种,方,方,法,法,。,。,人,工,工,神,神,经,经,网,网,络,络,力,力,求,求,从,从,四,四,个,个,方,方,面,面,模,模,拟,拟,人,人,脑,脑,的,的,智,智,能,能,行,行,为,为,：,：物,理,理,结,结,构,构,，,，,计,计,算,算,模,模,拟,拟,，,，,存,存,储,储,与,与,操,操,作,作,，,，,训,训,练,练,人,工,工,神,神,经,经,网,网,络,络,的,的,发,发,展,展,人,工,工,神,神,经,经,网,网,络,络,的,的,发,发,展,展,段,萌,萌,芽,芽,期,期,：,：,M-P,模,型,型,Hebb,学,习,习,律,律,1890,年,，,，,美,美,国,国,生,生,物,物,学,学,家,家,W.James,首,次,次,阐,阐,明,明,了,了,有,有,关,关,人,人,脑,脑,结,结,构,构,及,及,其,其,功,功,能,能,，,，,以,以,及,及,相,相,关,关,学,学,习,习,、,、,联,联,想,想,、,、,记,记,忆,忆,的,的,基,基,本,本,规,规,律,律,1943,年,，,，,心,心,理,理,学,学,家,家,McCulloch,和,数,数,学,学,家,家,Pitts,建,立,立,起,起,了,了,M-P,神,经,经,元,元,模,型,型。,1949,年,，,，,心,心,理,理,学,学,家,家提,出,出,神,神,经,经,元,元,之,之,间,间,突,突,触,触,联,联,系,系,是,是,可,可,变,变,的,的,假,假,说,说,Hebb,学,习,习,律,律。,第,一,一,高,高,潮,潮,期,期,：,：,单,级,级,感,感,知,知,器,器,以,Minsky,Rosenblatt,Widrow,等,为,为,代,代,表,表,人,人,物,物,人,工,工,神,神,经,经,网,网,络,络,的,的,发,发,展,展,人,工,工,神,神,经,经,网,网,络,络,的,的,发,发,展,展,1957,年,FrankRosenblatt,定,义,义,了,了,一,一,个,个,神,神,经,经,网,网,络,络,结,结,构,构,，,，,称,称,为,为,感,感,知,知,器,器,(Perceptron),。,把,神,神,经,经,网,网,络,络,研,研,究,究,从,从,纯,纯,理,理,论,论,的,的,探,探,讨,讨,推,推,向,向,工,工,程,程,实,实,现,现,，,，,在,在,IBM,计,算,算,机,机,上,上,进,进,行,行,了,了,模,模,拟,拟,，,，,并,并,可,可,以,以,用,用,电,电,子,子,线,线,路,路,模,模,拟,拟,。,。,反,思,思,期,期,：,：,Minsky,的,质,质,疑,疑,1969,年,Minsky,和,Papert,在,感,知,知,机,机,一,书,书,中,中,指,指,出,出,感,感,知,知,机,机,的,的,缺,缺,陷,陷,，,，,使,使,得,得,神,神,经,经,网,网,络,络,的,的,研,研,究,究,从,从,兴,兴,起,起,期,期,进,进,入,入,了,了,停,停,滞,滞,期,期,。,。,芬,兰,兰,学,学,者,者,Kohonen,提,出,出,了,了自,组,组,织,织,映,映,射,射,理,理,论,论,(SOM),，,美,美,国,国,学,学,者,者,Grossberg,提,出,出,了,了自,适,适,应,应,谐,谐,振,振,理,理,论,论，,这,这,些,些,研,研,究,究,成,成,果,果,对,对,神,神,经,经,网,网,络,络,以,以,后,后,的,的,发,发,展,展,产,产,生,生,了,了,重,重,要,要,影,影,响,响,。,。,人,工,工,神,神,经,经,网,网,络,络,的,的,发,发,展,展,人工神,经,经网络,的,的发展,第二高,潮,潮期,：,：,Hopfield,网络,反向传,播,播,(BP),算法,1982,年，,Hopfield,提出,Hopfield,模型。,1984,年，,Hopfield,设计研,制,制了,Hopfield,网的电,路,路。较好,地,地解决,了,了著名,的,的,TSP,问题，,引,引起了,较,较大的,轰,轰动。,1985,年，,Hinton,、,Sejnowsky,、,Rumelhart,等人在,Hopfield,网络中,引,引入随,机,机机制,，,，提出,Boltzmann,机。,1986,年，,Rumelhart,Hinton,提出多层感,知,知机与反向传,播,播,(BP),学习算,法,法，该方,法,法克服,了,了感知,器,器非线,性,性不可,分,分类问,题,题，给,神,神经网,络,络研究,带,带来了,新,新的希,望,望。,国内首,届,届神经,网,网络大,会,会,1990,年,12,月在北,京,京举行,。,。,人工神,经,经网络,的,的发展,人工神,经,经网络,的,的发展,成熟期,：,：,平稳发,展,展，应,用,用广泛,与其他,领,领域的,结,结合：,与进化,计,计算结,合,合,与模糊,逻,逻辑结,合,合,实际应,用,用：,计算机,视,视觉,自然语,言,言理解,优化计,算,算,智能控,制,制,人工神,经,经网络,的,的发展,人工神,经,经网络,的,的特性,并行分,布,布处理,：,：并行结,构,构，耐,故,故障；,非线性,映,映射：任意非,线,线性映,射,射能力,；,；,通过训,练,练进行,学,学习：通过数,据,据记录,进,进行训,练,练，能,处,处理由,数,数学模,型,型或描,述,述规则,难,难以处,理,理的问,题,题；,适应与,集,集成：自适应,和,和信息,融,融合能,力,力；,硬件实,现,现：快速和,大,大规模,处,处理能,力,力。,神经网,络,络的生,物,物学机,理,理,神经元,结,结构包,括,括四个,部,部分：,胞体：神经细,胞,胞的本,体,体，维,持,持细胞,生,生存功,能,能,树突：接收来,自,自其他,神,神经元,的,的信号,（,（输入,）,）,轴突：输出信,号,号,突触：与另一,个,个神经,元,元相联,系,系的特,殊,殊部位,神经网,络,络的生,物,物学机,理,理,神经元,的,的基本,工,工作机,制,制（简,化,化）：,一个神,经,经元有,两,两种状,态,态：兴奋和,抑,抑制；,平时处,于,于抑制,状,状态的,神,神经元,，,，