2022人工智能可拓學(xué)白皮書

第1章可拓學(xué)概 可拓學(xué)的學(xué)科體 可拓學(xué)的定義和定 拓展分析方 共軛分析方 可拓變換方 可拓集方 優(yōu)度評價方 可拓工 可拓學(xué)在人工智能領(lǐng)域的應(yīng) 可拓學(xué)在工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng) 管理可拓工 可拓學(xué)與其他領(lǐng)域的交叉融 第2章可拓策略生成方法與系 引 可拓策略生成的一般方 問題的形式化界定方 問題相容性的判斷方 問題相關(guān)度的計算方 拓展分析方法與共軛分析方 可拓變換及其篩選方 可拓策略的優(yōu)度評價方 可拓策略生成系 ESGS的主要功能模 ESGS的軟件架 ESGS軟件研制情 結(jié)束 第3章基于可拓學(xué)的數(shù)據(jù)挖掘研究與應(yīng) 引 可拓分類知識獲 傳導(dǎo)知識獲 基于知識庫的可拓知識獲 拓展型可拓知識獲 從知識庫中獲取可拓知識的理論基 基于決策樹知識的可拓知識獲 轉(zhuǎn)化規(guī)則挖掘方 基于多目標(biāo)線性規(guī)劃的二次挖掘方 智能知識管理系統(tǒng)設(shè)計技 知識可拓優(yōu)化技 可拓模式識 可拓神經(jīng)網(wǎng) 可拓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本思 可拓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的類型與算法分 應(yīng)用研究成 產(chǎn)品銷售問題可拓分類知識挖 客戶流失預(yù)防與轉(zhuǎn)化策略獲取系 可拓建筑策劃與設(shè)計數(shù)據(jù)挖 雙權(quán)連接可拓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng) 結(jié)束 第4章可拓設(shè) 引 可拓概念設(shè) 可拓配置設(shè) 可拓低碳設(shè) 可拓綠色設(shè) 可拓設(shè)計的計算機實 可拓建筑策劃的理論與方 可拓建筑設(shè)計的理論與方 計算機輔助可拓建筑策劃與設(shè) 結(jié)束 第5章可拓控 可拓控制的研究背景和意 可拓控制理 可拓控制的基本概 可拓控制的原 可拓控制器的結(jié)構(gòu)與設(shè) 可拓控制的應(yīng) 參考文 1和網(wǎng)絡(luò)幫助人們生成解決矛盾問題的創(chuàng)意和新產(chǎn)品構(gòu)思的創(chuàng)意[2]。1-1所示。1983年，“可拓集合和不相容問題”一文 拓展分析理論 基元理論共軛分析理論 可拓論

可拓集可拓集理論 關(guān)聯(lián)函數(shù)

可拓邏輯可拓推理 1-1題“真假”“靜想，結(jié)合并發(fā)展出描述可拓思維形式,以解決矛盾問題的變換和推理物拓展的可能性——可拓展性以及用形式化表示可拓展性的方法1-2所示。

可拓創(chuàng)新方法

1-2厚的人工智能色彩”[3]，“必將滲透到人工智能及其相關(guān)學(xué)科中”[4]，問題處理：不少學(xué)者認(rèn)為，用計算機進行問題處理是人作或抽象為“問題求解的過程?？赏貙W(xué)研究的矛盾問題是問題的難基于可拓模型與可拓推理的知識表示與推理：知識表示、創(chuàng)造性思維能力和發(fā)展策略生成新技術(shù)提供了新的理論和方法。第知識推理把深藏著的知識開發(fā)出來，它包括隱性知識顯化和數(shù)2成系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論與基本方法研究(70271060基于可拓學(xué)和成的理論與方法體系日益完善，目前已建立了可拓信息-知識-策略形式化體系[9]，以及解決不相容問題的集合論基礎(chǔ)——可拓集合[7]和邏[10]題，我們分別探索了結(jié)合HowNet和基因表達式編程(GEP)的可拓策HowNet的知識庫可以輔助解決現(xiàn)有策[15]GL用多維基元（對象，特征列，量值列）形式化表

vG1

OL，

vL1 Gm Gmc c Ln

G G2

L

L L2并建立原問題的可拓模型為P=G*L。復(fù)雜問題的目標(biāo)有時需要用復(fù)c0i,c0si為問供的特征，量值為v0i，記Z，

V01

Z0，

v01 0 0r

vG

0s 02

L

0t 02c0rc0r價特征的性質(zhì)選擇利用相應(yīng)的關(guān)聯(lián)函數(shù)建立相容度函數(shù)KG0L0關(guān)系，選擇利用多維關(guān)聯(lián)函數(shù)或綜合關(guān)聯(lián)函數(shù)建立相容度函數(shù)KG0L0，進而判斷問題的相容性。KG0L00，則說明原問題是相容問題；若KG0L00KG0L00題庫中已解決的不相容問題的相關(guān)程度[18]。若相關(guān)度達到規(guī)定的閾會使原問題的相容度發(fā)生變化。使問題的相容度從K0(P0)=K(G0,L0)<0TKK(G0,TLL0)=K(G0,L0)>0[16]GEPESGS的結(jié)構(gòu)主要包括如下模塊：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、問題可拓模型模2-2所示。3種方法：人機交互選取評價特征，進而建立核問題的可拓模型[21]。2-1HowNet的知識庫中獲取，HowNet本身就是一KDML語言（知識系統(tǒng)描述根據(jù)不相容問題的目標(biāo)和條件中產(chǎn)生不相容的特征的相應(yīng)GEP方法，以由變換的對象拓展出的基元和基應(yīng)用ESGS求解不相容問題的一般步驟如圖2-3所示。基于HowNetESGS的一般步驟參見文獻[15] 展型知識或共軛型知 優(yōu)，獲得優(yōu)度較高的策2-3ESGSESGS改善開發(fā)過程、不相容問題策略生成的通用框架、結(jié)合HowNet的ESGSWebServiceESGS等方法[20]。ESGS統(tǒng)。目前實現(xiàn)的ESGS有：房地產(chǎn)營銷優(yōu)化系統(tǒng)、防治空氣污染系統(tǒng)、提高畢業(yè)生就業(yè)率系統(tǒng)、游客停車問題系統(tǒng)、自助游ESGS、大ESGSESGSESGS、防止企業(yè)人才流失ESGSESGS等，詳見文獻[21]。量化解決不相容問題的可操作的有效方法和步驟，ESGE的研究與開矛盾問題智能化處理系統(tǒng)打下堅實的基礎(chǔ)[22]，必將有廣闊的應(yīng)用前32080年代中期提出以來，得到了迅速的發(fā)展，關(guān)變換的知識，統(tǒng)稱為可拓知識。廣東工業(yè)大學(xué)楊春燕教授團隊于2006年首次提出可拓數(shù)據(jù)挖掘的概念，自承接國家自然科學(xué)基金項目獲取變換知識的可拓數(shù)據(jù)挖掘理論、方法及其實證研究“（1119000國內(nèi)一些學(xué)者先后承接了若干個有關(guān)可拓數(shù)據(jù)挖掘的國家自然科學(xué)（1面向可拓建筑策劃與設(shè)計的可拓數(shù)據(jù)挖掘理論及其方法研究”（51178132“了一系列應(yīng)用成果[27-30]。本章的3.2-3.4節(jié)將介紹可拓知識獲取方面在國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金項目“數(shù)據(jù)挖掘與（70621001上項目“數(shù)據(jù)挖掘獲取的知識的智能化管理研究”（70871111）和“領(lǐng)域知識驅(qū)動的深層知識發(fā)現(xiàn)研究”（71071151、“基于領(lǐng)域知識和鏈3.5節(jié)將介紹基于可拓學(xué)的智能知3.63.7節(jié)將對這些信息元和相應(yīng)的變換就成為給定的矛盾問題的解。而有的信息是與非兩類或加上是與非的程度的屬于正質(zhì)變域、負(fù)質(zhì)變域、正量變域，負(fù)量變域和拓界的規(guī)則”就是內(nèi)容，包括如下幾個方面：(1)關(guān)于傳導(dǎo)對象和傳導(dǎo)特征的知識；(2)關(guān)于傳導(dǎo)程度的知識；(3)變換關(guān)于同對象信息元或同特征信息元的傳導(dǎo)知識；(4)關(guān)于傳導(dǎo)信息元的量變或質(zhì)變的知識。知識(Ocv┫(Oicjvk)的前件實施某一主動可拓變換，(O,c,v)(O,c,((O,c,v)(Oi,cj,vk))((O,c,v)(O,c,其中為所依據(jù)的發(fā)散規(guī)則。相關(guān)型、蘊含型和可擴型可拓知識也可可拓數(shù)據(jù)挖掘是在數(shù)據(jù)挖掘獲得的靜態(tài)知識的基礎(chǔ)上,通過可拓變換,獲取變化知識,即含可拓變換的規(guī)則知識,或可拓變換與相[25]1:aibjT條件T條件(BT結(jié)論（T條件的傳導(dǎo)變換T(NT(B)AT(N)2:

APCBT(B)T(B)A以提供決策支持。文獻[26]在此基礎(chǔ)上采用多準(zhǔn)則線性規(guī)劃(MultipleCriteriaLinearProgramming,MCLP)方法來提升決策樹從復(fù)雜數(shù)據(jù)中通過深入分析數(shù)據(jù)挖掘得到的“hiddenpattern”，可以獲得直接支知識可拓優(yōu)化是以集成泛在社會化知識系統(tǒng)中的“物”和“事”的織特性，使泛在社會化知識系統(tǒng)中知識的增加自動實現(xiàn)從無序到有器能對模式進行分類或給出模式的特征信息解釋、描述[36-38]。3-1所示是一個可拓模式識別系統(tǒng)的簡單框圖，它由預(yù)處理、3-1“可拓模式識別”體的可拓模式識別方法都可以歸結(jié)到這兩種方法中來[37]。95年提出，定98年發(fā)表了可拓學(xué)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的論文分類聚類、圖像識別、模式識別、故障診斷、交通控制等方面5]把可拓學(xué)理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合而形成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)稱為可拓神經(jīng)基元模型、可拓距離、位值、關(guān)聯(lián)函數(shù)、可拓域、菱形思維等概念巧妙地引入到神OutputInput 3-2的特征值是在一個有限的范圍之類的，針對該問題，M.HWangC.P.Hung[41,42]3-3所示。j個節(jié)點和輸出層第k個節(jié)點的兩個權(quán)值分別用wL和wUL表示下限，U

Inputut 3-3|xz|(wUwL)/ED |(wUwL)/2文獻[48]3-4所示。該網(wǎng)

Output

Input 3-41，并且它們之間的連接是基NETW rp隨著信息技術(shù)和以客戶為中心值分析系統(tǒng)不能挖掘變換作用的知識及變換導(dǎo)致客戶價值變化的規(guī)律。為此，文獻[84挖掘該營銷活動的作用，從而為未來制定恰當(dāng)銷售策略提供重要依據(jù)。2014年獲得軟件著作權(quán)（登記號：2015SR079430（2012SR123895該系統(tǒng)的主要功能：(1)1-2個月預(yù)測即將流失的客戶，列出流失傾向性高的客戶名單并分類；(2)對即將流失的客戶的特征進)“先用用戶、凍結(jié)用戶和流失用戶”200可拓建筑策劃數(shù)據(jù)挖掘[56-58]（ExtensionArchitecturalProgramDataMining，EAPDM）是可拓建筑策劃與可拓數(shù)據(jù)挖掘兩個學(xué)科的據(jù)存儲→智能查詢→智能分析”3-5所示。圖3-5可拓建筑設(shè)計數(shù)據(jù)挖掘[59-63]3-6所示。3-6應(yīng)用3.6.2提出的方法，文獻[35]以信用卡客戶流失管理為例，雙權(quán)連接可拓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前運用最廣泛最普遍的可拓神經(jīng)網(wǎng)文獻[52]基于可拓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計出一種交通紅綠燈的智能控制ENN-1方法比之前的方法，如多ENN的模式識別方法用可拓距離測量對象之間ENNANN的方4[64]浙江省自然科學(xué)基金項目“機械產(chǎn)品方案設(shè)計可拓決策及其在智能CAD中應(yīng)用（597077）”，“面向綠色適應(yīng)性設(shè)計的基元建模及其可學(xué)建筑計劃與設(shè)計研究所所長鄒廣天教授及其團隊從20021214年的基礎(chǔ)研究。該研究團隊完成了國家自然科學(xué)基金項目“可拓建筑策劃與設(shè)計的基（50678043（51178132能化可拓建筑策劃理論及方法研究”為題目申請了國家自然科學(xué)基建立了定性與定量相結(jié)合的可拓知識模型，率先提出基于多級菱形思維的概念設(shè)計新方收斂再發(fā)散再收斂的反復(fù)迭41物元方程物元變換傳動分析結(jié)構(gòu)分析4-1現(xiàn)定制化和大批量生產(chǎn)的結(jié)合[68,69]。可拓配置設(shè)計方法為有效解決4-2所示為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置可拓聚類過程。圖4-2CBR方法完成產(chǎn)品族配置。區(qū)別傳統(tǒng)的實例推理4-3所示為基于可拓實例推理的配置方案流程。4-3[7374]。低碳設(shè)計產(chǎn)生4-4 C=[Pro_Identityi,Pro_Namei,…,Pro_Attributei,V=[vi1,vi2,…,{BiPro_Attributei},{

表示實例庫中第個產(chǎn)品實例；

|

式中，PRi表示客戶需求，siml,i表示產(chǎn)品相似度值；

|ZPLCD_object

j,

xjxj

,4-5TRIZ與可拓學(xué)方法的低碳設(shè)計沖突協(xié)調(diào)體系。TRIZTRIZ物理矛盾、技術(shù)矛盾再制造性和環(huán)境友好性等要素在滿足產(chǎn)品基本功能的前提下實現(xiàn)綠色設(shè)計的要求。TRIZ心沖突轉(zhuǎn)換的RZ征提取機制4-5Triz4-6解方案反饋到實際問題中[8283]。圖4-6為可拓綠色設(shè)計研究框架。SolidworksCOMAPIMFC后臺數(shù)據(jù)庫支持過程具有可描述性，為人工智能化的計算機輔助可拓建筑策劃可拓建筑設(shè)計[85,86]是運用可拓學(xué)的理論與方法所進行的建筑設(shè)徑”，使得可拓建筑設(shè)計的語言體系得以“構(gòu)段成章”以至“成文”，為將可拓建筑設(shè)計的理論與方法進一步發(fā)展成為計算機輔助可拓（CE助可拓建筑策劃與設(shè)計，也是可拓建筑策劃與設(shè)計研究中的一個重9。5如何對那些無法用數(shù)學(xué)模型來精確描述的被控對象或過程進行PD14年由華東理工大學(xué)王行愚教授首次提出了可拓控制關(guān)聯(lián)度作可拓學(xué)出現(xiàn)及發(fā)展為描述和研究智能控制提供了一種新的手段和方質(zhì)的規(guī)定性，也能用定量分析來補充說明事物的質(zhì)變中量與度的概可拓控制就是在可拓學(xué)的基礎(chǔ)上提出的從信息轉(zhuǎn)換的角度來處理控制問題的理論與方法?？赏乜刂埔钥刂戚斎胄畔⒌暮细穸?關(guān)聯(lián)度)作為確定控制輸出校正量的依據(jù)，通過可拓變換，使被控信息轉(zhuǎn)p1{S|e0,re0,r/e}，p2{S|e0,re0,r/ep3{S|e0,re0,r/e}，p4{S|e0,re0,r/e}p5{S|e0,re0,r/e}，p6{S|e0,re0,r/e}p7{S|e0,re0,r/e}，p8{S|e0,re0,r/e特征狀態(tài)s的可拓集合的關(guān)系用實數(shù)K(S)表示，稱K(S)為特征狀態(tài)關(guān)統(tǒng)特征狀態(tài)的可拓集合的