第章測試智能信息處理

7/2/20231數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)智能信息處理與算法

IntelligentInformationProcessingandAlgorithm

李勇明

yongmingli@

重慶大學(xué)通信工程學(xué)院一、智能信息處理是一門綜合性的交叉學(xué)科，是信息科學(xué)的前沿領(lǐng)域，主要研究利用智能技術(shù)對信息進(jìn)行處理的理論、方法與技術(shù)。二、開設(shè)智能信息處理課程的必要性：

國家信息化發(fā)展的需要；學(xué)科理論發(fā)展的需要；培養(yǎng)高素質(zhì)信息處理人才的需要。國家《2006—2020年國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略》規(guī)劃中指出，信息化是充分利用信息技術(shù)，開發(fā)利用信息資源，促進(jìn)信息交流和共享，提高經(jīng)濟(jì)增長質(zhì)量，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展轉(zhuǎn)型的歷史進(jìn)程。20世紀(jì)90年代以來，信息技術(shù)不斷創(chuàng)新，信息產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展，信息網(wǎng)絡(luò)廣泛普及，信息化成為全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的顯著特征，并逐步向一場全方位的社會(huì)變革演進(jìn)。

課程說明三、智能信息處理研究的主要內(nèi)容

——概述

——具體主要智能信息處理方法

——智能信息處理方法的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用研究四、智能信息處理的特點(diǎn)（1）智能信息處理是人工智能與信號(hào)信息處理相結(jié)合的產(chǎn)物（2）智能信息處理的基礎(chǔ)理論：數(shù)據(jù)融合、神經(jīng)計(jì)算、模糊計(jì)算、進(jìn)化計(jì)算，等（3）以智能信息處理為主要計(jì)算方法

智能信息處理：是人工智能技術(shù)與信息技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，廣泛地模擬人的智能來處理各種復(fù)雜信息，包括非結(jié)構(gòu)化信息、海量信息、不完全信息、不確定信息、模糊信息、多媒體信息、時(shí)間空間信息、認(rèn)知信息等。主要技術(shù)與方法：數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息處理、模糊計(jì)算、進(jìn)化計(jì)算，等。五、智能信息處理的應(yīng)用智能通信、機(jī)器人、智能信號(hào)與信息處理、智能交通、智能醫(yī)療，等

第1章概述信息技術(shù)組成部分主要?dú)v史發(fā)展主要技術(shù)分類目前研究現(xiàn)狀和趨勢信息技術(shù)組成部分信息獲取信息傳輸信息處理信息應(yīng)用信息源1.1智能計(jì)算及其主要發(fā)展歷史20世紀(jì)90年代，符號(hào)物理和連接機(jī)制結(jié)合1992年，智能計(jì)算依靠數(shù)字材料生物智能、人工智能、智能計(jì)算人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為主導(dǎo)，與模糊邏輯系統(tǒng)、進(jìn)化計(jì)算以及信號(hào)與信息學(xué)科的綜合集成人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：并行性、互連性、存儲(chǔ)分布性、非線性、容錯(cuò)性、結(jié)構(gòu)可變性、計(jì)算非精確性模糊計(jì)算特點(diǎn)：非確定性進(jìn)化計(jì)算特點(diǎn)：并行性、隨機(jī)性1.2智能信息處理的主要技術(shù)神經(jīng)計(jì)算技術(shù)BP,RBF,Hopfield,隨機(jī)型,自組織競爭型權(quán)值計(jì)算，優(yōu)化，軟硬件實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用模糊計(jì)算技術(shù)模糊邏輯，粗糙集應(yīng)用進(jìn)化計(jì)算技術(shù)GA,Tabu，PSO，ACO軟硬件實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用1.2.1神經(jīng)計(jì)算技術(shù)NAPAN的提出和簡化非線性（nonlinear），適應(yīng)的（adaptive），并行的（parallel），模擬的（analogy），網(wǎng)絡(luò)（network）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接近人腦的表現(xiàn)與符號(hào)主義的區(qū)別前者：認(rèn)知的基本元素是神經(jīng)細(xì)胞，認(rèn)知過程是大量神經(jīng)細(xì)胞的連接引起神經(jīng)細(xì)胞的不同興奮狀態(tài)和系統(tǒng)表現(xiàn)出的總體行為。后者：認(rèn)知的基本元素是符號(hào)，認(rèn)知過程是對符號(hào)表示的運(yùn)算。PCASVM神經(jīng)稅軸突渣與人斥工神萌經(jīng)網(wǎng)轟絡(luò)簡刑圖神經(jīng)排網(wǎng)絡(luò)步接近仗人腦恩的表筑現(xiàn)能夠悶處理遵連續(xù)惰的模啦擬信選號(hào)（濫例如鄰連續(xù)須變換叛的圖充像信屈號(hào)）能夠酸處理華不精欣確的柴、不致完全裕的模洞糊信監(jiān)息。馮.諾依筋曼計(jì)雙算機(jī)目給出搜的是沒精確刊解，河神經(jīng)脹網(wǎng)絡(luò)霞給出匪的是帳次最尾優(yōu)的寄逼近榴解。神經(jīng)胸網(wǎng)絡(luò)礎(chǔ)并行羨分布俱工作也，各副組成湯部分葛同時(shí)城參與室計(jì)算探；單過個(gè)神性經(jīng)元由的動(dòng)罩作速嶺度不熔快，鞠但網(wǎng)畫絡(luò)總封體的急處理蔽速度商極快奪。神經(jīng)檢網(wǎng)絡(luò)盜具有勿魯棒森性，傻即信巨息分專布于帥整個(gè)邁網(wǎng)絡(luò)破各個(gè)扶權(quán)重拖變換眠之中隊(duì)，某薦些單峽元的繪障礙虧不會(huì)欲影響侮網(wǎng)絡(luò)夠的整醬體信拜息處篇理功蜘能。神經(jīng)辨網(wǎng)絡(luò)肅具有晝較好榴的容俱錯(cuò)性太，即價(jià)在只狂有部雜分輸草入條檢件，切甚至班包含榮了錯(cuò)遵誤輸寧入條遇件的悲情況培下，會(huì)網(wǎng)絡(luò)利也能扣給出總正確邀的解臥。神經(jīng)捕網(wǎng)絡(luò)駝在處宣理自垮然語感言理旅解、軍圖像諸識(shí)別艱、智辭能機(jī)腦器人作控制植等疑縱難問碧題方潔面具擺有獨(dú)侵特的糧優(yōu)勢劉。PC昏A（pr郵in抓ci數(shù)pa莊l湯co蹈mp頃on府en頑ts春a痰na惜ly疊si撈s）一種叫簡化震數(shù)據(jù)鼓集的缺技術(shù)付。它饞是一曬個(gè)線情性變聚換?；疬@個(gè)編變換南把數(shù)慚據(jù)變橡換到伍一個(gè)孕新的猴坐標(biāo)旋系統(tǒng)尼中，端使得滾任何莫數(shù)據(jù)您投影酒的第籌一大越方差紀(jì)在第疤一個(gè)甩坐標(biāo)戴（稱掏為第工一主殲成分輩）上撫，第討二大管方差粗在第詠二個(gè)勻坐標(biāo)剩（第淋二主石成分宴）上飾，依泳次類狗推澤。主懼成分耐分析貍經(jīng)常譽(yù)用減謎少數(shù)低據(jù)集炊的維須數(shù)，更同時(shí)紅保持銜數(shù)據(jù)者集的躬對方甲差貢流獻(xiàn)最膊大的物特征嫂。設(shè)法既將原寒來變吃量重距新組桶合成植一組揪新的匆互相慮無關(guān)屆的幾未個(gè)綜耗合變啄量，漫同時(shí)震根據(jù)概實(shí)際胳需要瘋從中堡可以雖取出守幾個(gè)未較少清的綜各合變腦量盡瀉可能芽多地篇反映虧原來瞇變量盯的信陶息的搜統(tǒng)計(jì)茄方法訂叫做放主成居分分蘋析或咳稱主桑分量訴分析里，也水是數(shù)劈燕學(xué)上千處理喂降維巴的一葬種方若法。與用變?nèi)S早觀測執(zhí)空間柳相比招，可鎖以更聽好的旗推廣遼到獨(dú)色立于旨訓(xùn)練捷集的秒數(shù)據(jù)時(shí)間忌代價(jià)蟲小SV宰M支持廁向量但機(jī)是線將向妥量映柔射到責(zé)一個(gè)矮更高袍維的擔(dān)空間律里，兇在這膛個(gè)空紀(jì)間里冶建立具有一仍個(gè)最框大間義隔超念平面艇。在承分開教數(shù)據(jù)羊的超乒平面處的兩默邊建礦有兩烘?zhèn)€互碑相平皇行的貨超平鼓面。街分隔惱超平貍面使貪兩個(gè)撿平行鞭超平繭面的魔距離他最大晴化。辯假定楚平行倚超平賄面間側(cè)的距否離或泛差距禮越大瓜，分咐類器未的總侵誤差回越小悟。對支然持向言量的能分類宰等價(jià)行于對超整個(gè)菠樣本呼集的歇分類針對躲小樣延本情激況1.韻2.簽2模糊榜計(jì)算侵技術(shù)模糊絹理論惠的提稿出（央不相郊容原厚理）與其長它方釘法的餡主要剪區(qū)別無需帳提供射數(shù)據(jù)添之外春的先猶驗(yàn)信擇息模糊幣邏輯模仿眾人腦閘的不呆確定羊性概撲念判偷斷、塔推理鍛思維踩方式嗚，對象于模啊型未壇知或銳不能搶確定默的描尿述系臉統(tǒng)，佛應(yīng)用趕模糊仔集合糖和模戲糊規(guī)壞則進(jìn)忙行推京理，檔表達(dá)信過渡伯性界霉限或牌定性鏡知識(shí)烘經(jīng)驗(yàn)幻玉，模艷擬人但腦方鼠式，傅實(shí)行招模糊叉綜合鑒判斷鈴，推刪理解仔決常環(huán)規(guī)方曾法難師于對斤付的姻規(guī)則斥型模姿糊信趣息問朋題。馳模糊解邏輯守善于婦表達(dá)止界限爆不清屑晰的夾定性妥知識(shí)袖與經(jīng)大驗(yàn)駐，它慣借助題于隸嗎屬度呀函數(shù)蝴概念付，區(qū)哈分模炒糊集噸合，救處理咳模糊躍關(guān)系尼，模塑擬人味腦實(shí)釘施規(guī)宣則型縮慧推理兆，解奏決因輸“排辱中律挑”的眾邏輯的破缺以產(chǎn)生擺的種循種不海確定錯(cuò)問題罷。處理顆部分也真實(shí)東概念織的布紋爾邏記輯擴(kuò)類展。蓄經(jīng)典掉邏輯殖堅(jiān)持悲所有暴事物(陳述)都可南以用鵲二元簽項(xiàng)(0或1，黑竄或白烏，是它或否)來表拋達(dá)，絨而模說糊邏叛輯用真實(shí)瓣度替代筐了布茄爾真映值。但這些面陳述醫(yī)表示輛實(shí)際批上接絡(luò)近于暢日常板人們梯的問趕題和哨語意盯陳述棄，因徒為“曲真實(shí)端”和統(tǒng)結(jié)果晴在多眠數(shù)時(shí)靠候是連部分(非二鋪元)的和/或不精精確傷的(不準(zhǔn)雜確的臥，不覆清晰主的，柱模糊閣的)。應(yīng)用1.筒2.紐奉3粗糙競集它是列一種結(jié)刻劃護(hù)不完?duì)€整性繞和不陣確定慎性的麻數(shù)學(xué)都工具,能有磚效地近分析濕不精郊確,不一輩致,不完濱整等昆各種設(shè)不完室備的角信息,還可康以對叫數(shù)據(jù)憐進(jìn)行稻分析計(jì)和推酒理,從中壞發(fā)現(xiàn)食隱含筐的知肢識(shí),揭示銳潛在達(dá)的規(guī)掛律.粗糙燃集理沃論是寺建立更在分警類機(jī)匯制的括基礎(chǔ)體上的,它將然分類申理解棗為在暑特定騾空間中上的叼等價(jià)答關(guān)系,而等建價(jià)關(guān)款系構(gòu)孤成了集對該頓空間右的劃體分.粗糙給集理例論將妹知識(shí)朗理解爺為對悟數(shù)據(jù)戀的劃棋分,每一疼被劃畢分的播集合郊稱為車概念.粗糙湊集理患論的所主要扇思想墳是利紹用已疑知的替知識(shí)郊庫,將不煤精確道或不秩確定愈的知?jiǎng)┳R(shí)用況已知似的知僚識(shí)庫婚中的悶知識(shí)齊來(近似)刻畫.該理洞論與捐其他椒處理易不確凱定和緒不精敬確問另題理蔑論的紡最顯歌著的乞區(qū)別粒是它立無需湊提供鉤問題轎所需稅處理估的數(shù)胞據(jù)集侮合之梁外的爸任何唐先驗(yàn)論信息,所以天對問上題的約不確始定性毫的描狼述或施處理舉可以古說是登比較嫂客觀掃的應(yīng)用匯舉例1.柳2.價(jià)4進(jìn)化箏計(jì)算帽技術(shù)為什堡么要御研究根？遺傳膊算法蟻群鞠算法微粒裝群算榨法（款粒子旋群算睬法）為什閣么？遺傳之算法堂（Ge輔ne錄ti擔(dān)c慎Al附go鎖ri譽(yù)th催m，GA）在遺潔傳算攝法里飽，優(yōu)積化問撿題的票解被奧稱為萌個(gè)體秧，它替表示海為一面?zhèn)€變膛量序秒列，垮叫做染色這體或者基因串。染婦色體窩一般損被表度達(dá)為膛簡單雞的字胞符串不或數(shù)滑字串沸，不求過也悠有其件他的窩依賴犬于特桂殊問囑題的亞表示誦方法干適用團(tuán)，這插一過縣程稱渾為編謠碼。震首先范，算愿法隨機(jī)生成善一定冬數(shù)量紗的個(gè)衡體，熱有時(shí)尚候操性作者丙也可禁以對捷這個(gè)汗隨機(jī)場產(chǎn)生妙過程芳進(jìn)行址干預(yù)老，以維提高甘初始渴種群蘆的質(zhì)做量。萬在每穗一代讓中，薦每一潮個(gè)個(gè)腐體都輛被評追價(jià)，眉并通屋過計(jì)處算適應(yīng)載度函投數(shù)得到禁一個(gè)適應(yīng)常度數(shù)值浙。種蒙群中粗的個(gè)花體被轎按照患適應(yīng)但度排序，適銹應(yīng)度愿高的橋在前線面。旁這里伍的“遵高”界是相見對于瘡初始饅的種族群的辣低適撲應(yīng)度黎來說條的。算法炸主要迅流程算法選擇己初始伍生命渡種群循環(huán)評價(jià)籃種群刮中的間個(gè)體綢適應(yīng)車度以比挎例原幟則（功分?jǐn)?shù)卸高的流挑中衛(wèi)機(jī)率歌也較支高）惕選擇袖產(chǎn)生傭下一帽個(gè)種企群（艱輪盤墨法ro彎ul碧et置te愛w深he遼el尊s校el不ec繞ti和on、競或爭法to墊ur詠na盟me望nt欺s口el御ec猶ti劃on及等壯級(jí)輪卵盤法Ra藝nk飽B甘as膠ed憂W科he要el遲S論el紋ec允ti例on）。取不僅膀僅挑私分?jǐn)?shù)防最高偷的的希原因個(gè)是這朽么做打可能斗收斂喇到局歇部的閥最佳雕點(diǎn)，府而非估整體包的。改變隙該種認(rèn)群（咽交叉苗和變惰異）直到忙停止勢循環(huán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