智能计算技术 两千字.doc

智能计算技术两千字
智能计算
郭东旭 20111399
计算智能是以生物进化的观点认识和模拟智能。按照这一观点,智能是在生物的遗传、变异、生长以及外部环境的自然选择中产生的。在用进废退、优胜劣汰的过程中,适应度高的(头脑)结构被保存下来,智能水平也随之提高。因此说计算智能就是基于结构演化的智能。计算智能的主要方法有人工神经网络、遗传算法、遗传程序、演化程序、局部搜索、模拟退火等等。这些方法具有以下共同的要素:自适应的结构、随机产生的或指定的初始状态、适应度的评测函数、修改结构的操作、系统状态存储器、终止计算的条件、指示结果的方法、控制过程的参数。计算智能的这些方法具有自学习、自组织、自适应的特征和简单、通用、鲁棒性强、适于并行处理的优点。在并行搜索、联想记忆、模式识别、知识自动获取等方面得到了广泛的应用。
典型的代表如遗传算法、免疫算法、模拟退火算法、蚁群算法、微粒群算法,都是一种仿生算法,基于“从大自然中获取智慧”的理念,通过人们对自然界独特规律的认知,提取出适合获取知识的一套计算工具。总的来说,通过自适应学习的特性,这些算法达到了全局优化的目的。生命在长期进化过程中,积累了很多新奇的功能,人类很早就从中得到启发而改进自己的工具,如史书中记戴“见蓬转而做车辑”,传说鲁班被茅苇划破,而发明锯子??也许早先的发明,只是偶然的模仿和发现,后来人们已有意
识地进行这方面的研究,这就是“仿生学”。仿生学顾名思义就是模仿生物的某些功能的学问。有名的例子很多,如模仿海豚皮而构造的“海豚皮游泳衣”、科学家研究鲸鱼的皮肤时,发现其上有沟漕的结构,于是有个科学家就依照鲸鱼皮构造,造成一个薄膜蒙在飞机的表面,据实验可节约能源3%,若全国的飞机都蒙上这样的表面,每年可节约几十亿。又如有科学家研究蜘蛛,发现蜘蛛的腿上没有肌肉,有脚的动物会走,主要是靠肌肉的收缩,现在蜘蛛没有肌肉为什么会走路?经研究蜘蛛不是靠肌肉的收缩进行走路的,而是靠其中的“液压”的结构进行走路,据此人们发明了液压步行机??总之,从自然界得到启迪, . ,我们还可以从自然的规律中得到启迪,利用其原理进行设计(包括设计算法),这就是智能计算的思想.
一. 智能计算的起源
计算智能系统是在神经网络、模糊系统、进化计算三个分支发展相对成熟的基础上,通过相互之间的有机融合而形成的新的科学方法,也是智能理论和技术发展的崭新阶段。这些不同的成员方法从表面上看各不相同,但实际上它们是紧密相关、互为补充和促进的。近年来的研究发现:神经网络反映大脑思维的高层次结构;模糊系统模仿低层次的大脑结构;进化系统则与一个生物体种群的进化过程有着许多相似的特征。这些研究方法各自可以在某些特定方面起到特殊的作用,但是也存在一些固有的局限。比如神经网络着重智能的微观特征,但研究微观特征并不一定能获得其宏观特征,正如研究量子力学并不能代替牛顿力学一样。因此,将这些智能方法
有机地融合起来进行研究,就能为建立一种统一的智能系统设计和优化方法提供基础。基于这种考虑,将三者结合起来研究已经成为了一种发展趋势。1994年起,IEEE的神经网络、模糊系统、进化计算三大会议合在一起召开,就反映了这种趋势,计算智能作为人工智能新发展的主流地位就从自确定了