《物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理》課件第四章 物聯(lián)網(wǎng)的智能信息處理-第四節(jié)checked

目錄4123基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法0信息融合技術(shù)粗糙集信息處理5信息的跨系統(tǒng)交互信息處理的定義與目標(biāo)14.4粗糙集信息處理4.4.1粗糙集的概述基本思路應(yīng)用領(lǐng)域從一系列已有數(shù)據(jù)中，尋找其規(guī)律或規(guī)則，預(yù)測(cè)問(wèn)題的方向。知識(shí)發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)挖掘、模式識(shí)別、故障檢測(cè)、醫(yī)療診斷等。80’sPawlak提出了粗糙集理論的思想1982Pawlak發(fā)表《Roughsets》標(biāo)志著該理論正式誕生1991第一本關(guān)于粗糙集理論的專著1992第一屆國(guó)際粗糙集理論研討會(huì)Pawlak等發(fā)表“Roughsets”擴(kuò)大了該理論的國(guó)際影響19951.粗集理論的提出2

主要優(yōu)點(diǎn)除數(shù)據(jù)集之外，無(wú)需任何先驗(yàn)知識(shí)（或信息）對(duì)不確定性的描述與處理相對(duì)客觀與處理其他不確定性問(wèn)題的理論有很強(qiáng)的互補(bǔ)性

粗集理論所處理的問(wèn)題4.4.1粗糙集的概述2.特點(diǎn)及用途不確定或不精確知識(shí)的表達(dá)、推理經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)并獲從中取知識(shí)不一致信息的分析在保留信息的前提下進(jìn)行數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)近似模式分類識(shí)別并評(píng)估數(shù)據(jù)之間的依賴關(guān)系3知識(shí)知識(shí)庫(kù)使用等價(jià)關(guān)系集R對(duì)離散表示的空間U進(jìn)行劃分，知識(shí)就是R對(duì)U劃分的結(jié)果。等價(jià)關(guān)系集R中所有可能的關(guān)系對(duì)U的劃分表示為：K=(U,R)

等價(jià)關(guān)系：

設(shè)PR，xi,xj

U,定義二元關(guān)系INDP稱為等價(jià)關(guān)系：稱xi,xj在S中關(guān)于屬性集P是等價(jià)的，當(dāng)且僅p(xi)=p(xj)對(duì)所有的pP成立，即xi,xj不能用P中的屬性加以區(qū)別。4.4.2粗糙集信息處理1.知識(shí)與等價(jià)類4“信息系統(tǒng)”的形式化定義S={U,A,V,f}U：對(duì)象的有限集A：屬性的有限集，A=C∪D，C是條件屬性子集，D是決策屬性子集V：，Vp是屬性P的域f：U×A→

V是總函數(shù)，使得

對(duì)每個(gè)xi

U,qA,有f(xi,q)Vq一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)可看作一個(gè)信息系統(tǒng)，其“列”為“屬性”，“行”為“對(duì)象”。4.4.2粗糙集信息處理1.知識(shí)與等價(jià)類5U={1,2,3,4,5,6}R={weather,road,time,accident}若P={weather,road}，則[x]IND(P)=[x]IND{weather}[x]INP{road}={{1,3,6},{2,5},{4}}{{1,2,4},{3,5,6}}={{1},{2},{4},{3,6},{5}}factweatherroadtimeaccident1misty（霧）Icy（有冰）dayyes2foggyicynightyes3mistynoticynightyes4sunnyicydayno5foggynoticyDusk（黃昏）yes6mistynoticynightno4.4.2粗糙集信息處理1.知識(shí)與等價(jià)類Eg.6在信息系統(tǒng)S={U,A,V,f}中，設(shè)XU是個(gè)體全域上的子集，PA，U基于P的劃分是Y。則X的下和上近似集及邊界區(qū)域分別為：

X

X

X

U4.4.2粗糙集信息處理2.上近似與下近似7

X1={u|Flu(u)=yes}={u2,u3,u6,u7}

RX1={u2,u3}

={u2,u3,u6,u7,u5,u8}X2={u|Flu(u)=no}={u1,u4,u5,u8}RX2={u1,u4}

={u1,u4,u5,u8,u6,u7}由R={Headache,Temp.}

劃分出來(lái)的等價(jià)類有:{u1},{u2},{u3},{u4},{u5,u7},{u6,u8}.4.4.2粗糙集信息處理2.上近似與下近似Eg.8設(shè)S={U,A,V,f}為一信息系統(tǒng)，且XU，PA，則S上X的近似精度為：

注：card(X)表示集合X中元素個(gè)數(shù)設(shè)S為一信息系統(tǒng)，PA，且令={X1,X2,…,Xn}是U的一個(gè)分類（子集族），其中XiU，則的P-下近似和P-上近似分別表示為：4.4.2粗糙集信息處理3.近似精度9由屬性子集PA確定的分類的分類質(zhì)量為：

分類質(zhì)量表示通過(guò)屬性子集P正確分類的對(duì)象數(shù)與信息系統(tǒng)中所有對(duì)象數(shù)的比值。這是評(píng)價(jià)屬性子

集P的重要性的關(guān)鍵指標(biāo)之一。

4.4.2粗糙集信息處理4.分類質(zhì)量10屬性約簡(jiǎn)(AttributeReduction)：在一個(gè)信息系統(tǒng)S中，設(shè)是S上的一個(gè)分類，經(jīng)約簡(jiǎn)后的最小屬性子集具有同原始屬性集相同的分類質(zhì)量，即存在RPQ，使得R()=P()，稱之為屬性集P的-約簡(jiǎn)，記作REDU(P)。所有-約簡(jiǎn)的交集稱為-核，即CORE(P)=∩REDU(P)，核是信息系統(tǒng)中一系列最重要的屬性之一。4.4.2粗糙集信息處理5.屬性約簡(jiǎn)與“核”4.4.3粗糙集在知識(shí)發(fā)現(xiàn)中的作用11數(shù)據(jù)預(yù)處理對(duì)特征更準(zhǔn)確的提取數(shù)據(jù)準(zhǔn)備利用數(shù)據(jù)約簡(jiǎn)特性，進(jìn)行降維操作數(shù)據(jù)挖掘分類規(guī)則的發(fā)現(xiàn)解釋與評(píng)估對(duì)所得到的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)估4.4.3粗糙集在知識(shí)發(fā)現(xiàn)中的作用12粗集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)粗集理論：容錯(cuò)能力推廣能力軟弱，只能處理量化信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：強(qiáng)的自組織、容錯(cuò)、推廣能力，無(wú)法優(yōu)選條件屬性組合訓(xùn)練樣本輸入量化條件屬性粗集理論優(yōu)選條件屬性集合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練待識(shí)樣本輸入條件屬性選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式分類分類結(jié)果輸出粗集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框圖1.粗糙神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)4.4.3粗糙集在知識(shí)發(fā)現(xiàn)中的作用132.文字識(shí)別粗集算法依據(jù)任務(wù)知識(shí)系統(tǒng)的表達(dá)屬性的簡(jiǎn)化方法求出每個(gè)模式的最小描述和決策算法開(kāi)始知識(shí)表達(dá)屬性值表去掉重復(fù)信息條件屬性簡(jiǎn)化結(jié)束消去冗余屬性值表最小決策算法144.4.3粗糙集在知識(shí)發(fā)現(xiàn)中的作用3.粗糙集在GIS數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem，GIS），在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)?？臻g數(shù)據(jù)挖掘遙感影像處理GIS不確定性數(shù)據(jù)分析模糊地理對(duì)象建模4.4.3粗糙集在知識(shí)發(fā)現(xiàn)中的作用154.系統(tǒng)評(píng)估粗集方法學(xué)習(xí)階段應(yīng)用階段應(yīng)用粗集理論進(jìn)行系統(tǒng)綜合評(píng)估分兩個(gè)階段：根據(jù)樣本數(shù)據(jù)（歷史數(shù)據(jù)）進(jìn)行學(xué)習(xí)，提煉知識(shí)，形成評(píng)估規(guī)則應(yīng)用所形成的評(píng)估規(guī)則進(jìn)行系統(tǒng)綜合評(píng)估決策表（樣本數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)預(yù)處理（離散化）決策表的屬性約簡(jiǎn)形成評(píng)估規(guī)則應(yīng)用評(píng)估規(guī)則進(jìn)行評(píng)估在應(yīng)用過(guò)程中，把決策表看成評(píng)估系統(tǒng)，評(píng)估結(jié)果對(duì)于這決策屬性粗集系統(tǒng)綜合評(píng)估模型結(jié)果示意圖164.4.4