智能工程及其在水利工程中的應(yīng)用

智能工程及其

在水利工程中的運(yùn)用shuiqiangushi/主要內(nèi)容一、智能工程的概念二、知識(shí)的獲取及表達(dá)三、知識(shí)的運(yùn)用四、專家系統(tǒng)五、運(yùn)用實(shí)例主要內(nèi)容一、智能工程的概念二、知識(shí)的獲取及表達(dá)三、知識(shí)的運(yùn)用四、專家系統(tǒng)五、運(yùn)用實(shí)例智能工程是一門(mén)關(guān)于知識(shí)的自動(dòng)化處置和運(yùn)用技術(shù)的計(jì)算機(jī)運(yùn)用學(xué)科。一、智能工程的概念智能工程的定義實(shí)際知識(shí)數(shù)值模型閱歷知識(shí)符號(hào)模型……自動(dòng)化處置與運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)知識(shí)進(jìn)展獲取、表達(dá)、集成、管理、協(xié)調(diào)及運(yùn)用，即利器具有一定智能的計(jì)算機(jī)來(lái)替代人腦的部分功能，以到達(dá)決策自動(dòng)化的目的。開(kāi)放性透明性承繼性集成性易于與其他智能系統(tǒng)交換信息和集成系統(tǒng)內(nèi)部的知識(shí)易于擴(kuò)展〔知識(shí)庫(kù)的修正和完善等〕運(yùn)用戶對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的總體構(gòu)造及其功能有所了解用戶能獲取進(jìn)程執(zhí)行的有關(guān)信息〔進(jìn)度、中間結(jié)果等〕對(duì)出錯(cuò)信息的跟蹤與解釋便于承繼以往的軟件成果能為如今或今后在不同環(huán)境和背景下開(kāi)發(fā)的軟件提供承繼知識(shí)內(nèi)容和方式的集成智能軟件系統(tǒng)與環(huán)境的集成復(fù)雜軟件系統(tǒng)集成的構(gòu)造一、智能工程的概念智能工程的原那么知識(shí)的獲取知識(shí)的表達(dá)知識(shí)的集成知識(shí)的協(xié)調(diào)與管理智能化人—機(jī)界面智能工程的研討內(nèi)容一、智能工程的概念多義務(wù)和多功能的集成多領(lǐng)域多學(xué)科知識(shí)的集成知識(shí)的集成數(shù)值計(jì)算與推理方法的集成多介質(zhì)信息處置的集成知識(shí)的協(xié)調(diào)和管理不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)及其它硬設(shè)備不同言語(yǔ)環(huán)境支持的軟件系統(tǒng)之間通訊問(wèn)題子系統(tǒng)間的決策沖突不同領(lǐng)域?qū)＜业臎Q策沖突沖突決策問(wèn)題根據(jù)系統(tǒng)目的將各種義務(wù)分給不同的子系統(tǒng)對(duì)義務(wù)執(zhí)行情況進(jìn)展檢測(cè)和控制義務(wù)分配問(wèn)題一、智能工程的概念智能化的人—機(jī)界面一、智能工程的概念面向復(fù)雜問(wèn)題的集成化智能軟件系統(tǒng)，在它的建立、開(kāi)展、完善和運(yùn)用的過(guò)程中，都需求有人類專家的參與。因此，一種非常便于運(yùn)用、靈敏友好、具有一定智能〔如對(duì)手跡和語(yǔ)音的識(shí)別功能、解釋功能、咨詢功能〕的人—機(jī)界面是必需的，它將起到橋梁的作用，把人和機(jī)器溝通聯(lián)絡(luò)起來(lái)，使人真正成為自動(dòng)化決策過(guò)程中的一個(gè)重要部分，作為最具有發(fā)明性的知識(shí)源，在智能化人--機(jī)系統(tǒng)中起到關(guān)鍵決策的作用。1、方便靈敏、多種介質(zhì)信息的輸入輸出方式2、設(shè)立用戶密級(jí)3、獨(dú)立的專家系統(tǒng)數(shù)值、符號(hào)、圖形、圖像無(wú)閱歷用戶專家用戶咨詢、協(xié)助、解釋、跟蹤智能化的人—機(jī)界面一、智能工程的概念人工智能智能工程重要根底奉獻(xiàn)實(shí)際成果利用計(jì)算機(jī)模擬人的智能利器具有智能的計(jì)算機(jī)〔硬件和軟件〕處理實(shí)踐問(wèn)題實(shí)際研討為導(dǎo)向工程實(shí)踐運(yùn)用導(dǎo)向注重研討智能活動(dòng)過(guò)程的機(jī)理，具有嚴(yán)厲的邏輯性和推理，注重普遍適用性注重研討智能活動(dòng)過(guò)程的機(jī)理，具有嚴(yán)厲的邏輯性和推理，注重普遍適用性一、智能工程的概念智能工程與人工智能的區(qū)別和聯(lián)絡(luò)主要內(nèi)容一、智能工程的概念二、知識(shí)的獲取及表達(dá)三、知識(shí)的運(yùn)用四、專家系統(tǒng)五、運(yùn)用實(shí)例知識(shí)的獲取知識(shí)的概念：知識(shí)是人們?cè)谏鐣?huì)實(shí)際和消費(fèi)實(shí)際中對(duì)各種信息經(jīng)過(guò)去粗取精、去偽存真、由表及里、由此及彼而構(gòu)成的各種對(duì)于客觀事物規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。知識(shí)的分類：描畫(huà)性知識(shí)判別性知識(shí)過(guò)程性知識(shí)對(duì)象級(jí)知識(shí)元級(jí)知識(shí)按作用分：按作用分：二、知識(shí)的獲取與表達(dá)知識(shí)的獲取知識(shí)的來(lái)源：知識(shí)獲取方法：人工知識(shí)獲取機(jī)器學(xué)習(xí)二、知識(shí)的獲取與表達(dá)人工知識(shí)的獲取人工知識(shí)獲取的根本方式二、知識(shí)的獲取與表達(dá)人工知識(shí)的獲取知識(shí)獲取的步驟二、知識(shí)的獲取與表達(dá)機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)的根本模型二、知識(shí)的獲取與表達(dá)知識(shí)源學(xué)習(xí)機(jī)推理機(jī)知識(shí)庫(kù)專家系統(tǒng)專家、書(shū)本、數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)器學(xué)習(xí)二、知識(shí)的獲取與表達(dá)機(jī)械式學(xué)習(xí)基于解釋的學(xué)習(xí)基于事例的學(xué)習(xí)基于概念的學(xué)習(xí)基于類比的學(xué)習(xí)基于決策樹(shù)的歸納學(xué)習(xí)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)……知識(shí)的表達(dá)當(dāng)知識(shí)從知識(shí)源經(jīng)知識(shí)獲取構(gòu)成條理化的知識(shí)后，它必需輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)部以某種方式被表達(dá)出來(lái)才干被利用，研討將知識(shí)用什么方式在系統(tǒng)中進(jìn)展表達(dá)，并以什么構(gòu)造存儲(chǔ)可以在智能系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中能被推理機(jī)利用的問(wèn)題就是知識(shí)表達(dá)的研討內(nèi)容。二、知識(shí)的獲取與表達(dá)二、知識(shí)的獲取與表達(dá)知識(shí)的表達(dá)知識(shí)表達(dá)的典型方法：規(guī)那么式〔產(chǎn)生式〕知識(shí)表達(dá)基于框架的知識(shí)表達(dá)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表達(dá)邏輯表達(dá)法過(guò)程表示面向?qū)ο蟊硎疽?guī)那么式〔產(chǎn)生式〕知識(shí)表達(dá)二、知識(shí)的獲取與表達(dá)知識(shí)的表達(dá)基于框架的知識(shí)表達(dá)二、知識(shí)的獲取與表達(dá)知識(shí)的表達(dá)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表達(dá)二、知識(shí)的獲取與表達(dá)知識(shí)的表達(dá)邏輯表達(dá)法二、知識(shí)的獲取與表達(dá)知識(shí)的表達(dá)基于數(shù)理邏輯〔一階謂詞演算〕的知識(shí)過(guò)程表示二、知識(shí)的獲取與表達(dá)知識(shí)的表達(dá)面向?qū)ο蟊硎径?、知識(shí)的獲取與表達(dá)知識(shí)的表達(dá)面向?qū)ο笫且环N軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，由于具有良好的封裝性、承繼性和多態(tài)性，作為知識(shí)的一種描畫(huà)方法，也被人工智能廣泛地運(yùn)用。類是面向?qū)ο蟮囊粋€(gè)根本概念，類是對(duì)象的籠統(tǒng)，它由一組變量和一組操作封裝而成，描畫(huà)了一組具有一樣屬性和操作的對(duì)象。類Ⅰ：屬性+方法類Ⅱ：屬性+方法……主要內(nèi)容一、智能工程的概念二、知識(shí)的獲取及表達(dá)三、知識(shí)的運(yùn)用四、專家系統(tǒng)五、運(yùn)用實(shí)例三、知識(shí)的運(yùn)用知識(shí)的重要運(yùn)用----推理推理是人們求解問(wèn)題的主要思想方法，而智能系統(tǒng)的推理行為那么由推理機(jī)完成。推理機(jī)是智能系統(tǒng)必不可少的一個(gè)組件，其根本義務(wù)就是在一定控制戰(zhàn)略指點(diǎn)下，搜索知識(shí)庫(kù)中可用的知識(shí)，與現(xiàn)實(shí)庫(kù)中的現(xiàn)實(shí)匹配，產(chǎn)生或論證新的現(xiàn)實(shí)，獲得問(wèn)題的解。推理機(jī)設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要內(nèi)容：推理方法推理控制戰(zhàn)略推理方法：研討前提與結(jié)論之間的種種邏輯關(guān)系及其信息傳送規(guī)律推理控制戰(zhàn)略：指點(diǎn)推理過(guò)程中進(jìn)展搜索的戰(zhàn)略初始形狀空間目的形狀空間搜索求解定義規(guī)那么問(wèn)題的解控制戰(zhàn)略〔推理戰(zhàn)略和搜索戰(zhàn)略〕三、知識(shí)的運(yùn)用知識(shí)的重要運(yùn)用----推理三、知識(shí)的運(yùn)用推理方法演繹推理和歸納推理演繹推理是從知的判別出發(fā)，經(jīng)過(guò)演繹推出結(jié)論的一種推理方式，是一種由普通到個(gè)別的推理，相反，歸納推理是從個(gè)別到普通的推理。方式邏輯推理根據(jù)謂詞邏輯進(jìn)展推理，依賴于嚴(yán)密的邏輯學(xué)聯(lián)想型推理在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)的知識(shí)中，利用構(gòu)造關(guān)系及上層到下層概念的承繼性進(jìn)展推理不準(zhǔn)確推理用于求解具有不準(zhǔn)確知識(shí)的問(wèn)題，主要實(shí)際根底是概率論三、知識(shí)的運(yùn)用盲目搜索〔無(wú)信息搜索〕啟發(fā)式搜索博弈樹(shù)搜索遺傳算法模擬退火算法免疫算法搜索技術(shù)傳統(tǒng)的搜索技術(shù)〔處理簡(jiǎn)單問(wèn)題〕智能的搜索算法〔處理復(fù)雜問(wèn)題〕主要內(nèi)容一、智能工程的概念二、知識(shí)的獲取及表達(dá)三、知識(shí)的運(yùn)用四、專家系統(tǒng)五、運(yùn)用實(shí)例專家系統(tǒng)是智能工程的一個(gè)重要分支，是人工智能實(shí)際的實(shí)踐運(yùn)用，是從普通思想方法討論轉(zhuǎn)入專門(mén)知識(shí)運(yùn)用的艱苦突破。專家系統(tǒng)可視為一類具有專門(mén)知識(shí)和閱歷的計(jì)算機(jī)智能程序系統(tǒng)，具有與專家同等處理問(wèn)題才干的程度。專家系統(tǒng)把知識(shí)和系統(tǒng)中其它部分別分開(kāi)來(lái)，它強(qiáng)調(diào)的是知識(shí)而不是方法。這主要是由于：一方面，很多有意義但是比較困難的問(wèn)題沒(méi)有易于實(shí)現(xiàn)的、基于算法的處理方案；另一方面，專家系統(tǒng)知識(shí)相對(duì)比較缺乏，并且只需當(dāng)人類專家擁有豐富的知識(shí)時(shí)，才可以處理大量的問(wèn)題。知識(shí)在專家系統(tǒng)中具有非常重要的位置。四、專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)也稱為知識(shí)庫(kù)專家系統(tǒng)，是基于知識(shí)庫(kù)的知識(shí)利用系統(tǒng)，是人工智能的運(yùn)用工程——“知識(shí)工程〞的典型代表。普通說(shuō)來(lái)，一個(gè)專家系統(tǒng)應(yīng)具備以下三個(gè)要素：①具備某個(gè)運(yùn)用領(lǐng)域的專家級(jí)知識(shí)；②能模擬專家的思想；③能到達(dá)專家級(jí)的解題程度。四、專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)推理機(jī)人機(jī)接口知識(shí)獲取咨詢解釋數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)庫(kù)專家用戶用于存放系統(tǒng)求解問(wèn)題所需求的領(lǐng)域?qū)ｉT(mén)知識(shí)。用于存放原始數(shù)據(jù)和推理過(guò)程中得到的各種中間信息。用來(lái)控制、協(xié)調(diào)整個(gè)專家系統(tǒng)任務(wù)的一組程序。為知識(shí)庫(kù)的建立、修正和擴(kuò)展提供手段。擔(dān)任對(duì)推理出的結(jié)果作出必要的解釋。為用戶提供直觀方便的人機(jī)交互手段。四、專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)的根本構(gòu)造專家系統(tǒng)是具有某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜壹?jí)知識(shí)的系統(tǒng)，要研制和開(kāi)發(fā)一個(gè)專家系統(tǒng)是一件復(fù)雜、困難和費(fèi)時(shí)的任務(wù)。人們?cè)?jīng)研制出一些比較通用的工具，作為設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)專家系統(tǒng)的輔助手段和環(huán)境，以提高專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率、質(zhì)量和自動(dòng)化程度。這種開(kāi)發(fā)工具或環(huán)境，就稱為專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具。〔例如機(jī)器人仿真、matlab、simulink、組態(tài)軟件、管理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具〕。可以了解成開(kāi)發(fā)專家系統(tǒng)用的組態(tài)軟件?，F(xiàn)有的專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具，主要分成以下四類：骨架系統(tǒng)〔又稱外殼〕、言語(yǔ)型工具、輔助工具和支撐環(huán)境。四、專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具主要內(nèi)容一、智能工程的概念二、知識(shí)的獲取及表達(dá)三、知識(shí)的運(yùn)用四、專家系統(tǒng)五、運(yùn)用實(shí)例數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)在大壩平安決策支持系統(tǒng)中的運(yùn)用在大壩平安監(jiān)控領(lǐng)域，一座大壩上布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)以千記，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)年復(fù)一年的觀測(cè)所采集和累計(jì)的數(shù)據(jù)是海量的。壩體、庫(kù)水、壩基、氣溫、降雨、地震等等針對(duì)水利行業(yè)海量的數(shù)據(jù)，我們應(yīng)該如何利用現(xiàn)代的信息技術(shù)去進(jìn)展采集、存貯、傳輸、處置呢？五、運(yùn)用實(shí)例數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)基于多方面的技術(shù)，如數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、統(tǒng)計(jì)科學(xué)、方式識(shí)別、知識(shí)庫(kù)、信息索引技術(shù)、高性能計(jì)算以及數(shù)據(jù)的可視化等，高度自動(dòng)化地分析原有的數(shù)據(jù)，并做出歸納性的推理，從中發(fā)掘出潛在的方式，預(yù)測(cè)目的的行為，為決策提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。確切的說(shuō)，數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)是利用人工智能技術(shù)為決策提供支持的過(guò)程，屬于智能工程。五、運(yùn)用實(shí)例數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)的步驟以一個(gè)詳細(xì)的例子闡明分析大壩垂直位移測(cè)值序列在2001年產(chǎn)生突變的物理成因。五、運(yùn)用實(shí)例數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)的步驟定義問(wèn)題：了解相關(guān)領(lǐng)域的有關(guān)情況，熟習(xí)背景知識(shí)，弄清需求。分析測(cè)點(diǎn)異常測(cè)值的物理成因。集成數(shù)據(jù)：根據(jù)需求從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取相關(guān)數(shù)據(jù)。將有關(guān)大壩的數(shù)據(jù)〔如監(jiān)丈量測(cè)值、日常巡查數(shù)據(jù)、大壩設(shè)計(jì)及開(kāi)工數(shù)據(jù)、大壩運(yùn)轉(zhuǎn)情況數(shù)據(jù)等〕以及環(huán)境量測(cè)值〔如庫(kù)水位、氣溫、降雨、地震等〕集成在數(shù)據(jù)庫(kù)中。預(yù)處置數(shù)據(jù)：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展再加工，檢查數(shù)據(jù)的完好性和一致性，對(duì)喪失的數(shù)據(jù)進(jìn)展補(bǔ)充。發(fā)掘數(shù)據(jù)：運(yùn)用數(shù)據(jù)發(fā)掘的方法，從數(shù)據(jù)中提取用戶所需的知識(shí)，這些知識(shí)可用一種特定的方式表示。評(píng)價(jià)或解釋：利用可視化工具將發(fā)現(xiàn)的知識(shí)以用戶能了解和察看的方式呈