人工智能5模糊理論—神經(jīng)網(wǎng)絡—遺傳算法

1、人工智能人工智能（Artificial Intelligence，AI ）劉春陽劉春陽機器人與智能接口研究所機器人與智能接口研究所Tel：5196350023n一般認為人類是邏輯思考與知覺思考并用。在過去的人工智能研究中，對人類的邏輯思考給予了特別關注，并且構建了算法，基于符號處理的推理和知識框架。n另一方面，闡明人類知覺思考的嘗試始于1960年前后。對于以前的人工智能，處理人類的含糊性和靈活性的是模糊理論，模擬人類腦神經(jīng)系統(tǒng)學習機能的是神經(jīng)網(wǎng)絡，對生物的生命進化進行模型化的是遺傳算法。這些內(nèi)容，作為人工智能的新方法，受到了人們的重視。4n近年來，與這些方法相輔相成，利用了同時融合的方法，為了

2、達到易使用、魯棒性和低成本，不一定要求高度的精確性和可靠性，正在進行討論和研究采用地精度計算的不精確性和不可靠性的容許程度問題。這種新的計算模式成為軟計算（soft computing）。本章在軟計算中，對模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法，給予了特別關注，下面將對相關內(nèi)容進行概括的介紹。565.1.1什么是模糊理論什么是模糊理論n模糊理論模糊理論 是1965年由扎德（L.A.Zadeh）提出來的。所謂模糊（fuzzy），可以解釋為諸如“含糊”、“不明確”之類的意思。扎德注意到了人類直覺的正確判斷能力和行動能力，為了能把人類的含糊性作為數(shù)學模型進行處理，模糊理論便應運而生。7n在模糊理論中，通常是集

3、合的境界變得含糊不清，因而采用了擴張的模糊集合。模糊理論是以控制領域、計算機領域及OR(operations research)領域為中心進行研究的。特別是模糊控制是一種有效的方法。模糊控制是把控制經(jīng)驗方面的知識，記述在包含模糊集合的if-then規(guī)則中，而且用推理處理得出結(jié)果的一種方法。 8n由扎德提出的模糊理論，1974年以馬姆丹尼開發(fā)的蒸汽機自動控制為契機，開始變成為實用化技術。n1980年，丹麥的F.L.Smith公司開發(fā)了水泥窯用模糊控制器n1987年，由日立制作所研制的模糊控制器，實現(xiàn)了對日本仙臺市地下鐵道的自動運行控制n1989年，在松下電器工業(yè)部門制造的浴缸系統(tǒng)中，由于應用模糊

4、控制方面開發(fā)了恒溫控制裝置，n19901991年間，以家電領域為中心，開發(fā)出了許多模糊控制產(chǎn)品。這就形成了所謂的“模糊風暴”。據(jù)稱現(xiàn)在已經(jīng)有了大約5001000個應用實例。95.1.2模糊集合與普通集合的區(qū)別模糊集合與普通集合的區(qū)別n現(xiàn)在我們來考慮“青年”這個集合，這個集合用18歲以上，25歲以下來定義（圖5.1）。n可是，對于17歲364天也不能說“不是青年”。因此，這里的“青年”和“不是青年”的境界是含糊不清的。10在模糊集合中，對于年齡的年輕程度，用01的值給出。例如，24歲的青年其年輕程度可以認為是0.8等。11n具有某種屬性的事物的全體集合X，其模糊集合A，是一種具有由下列隸屬函數(shù)決

5、定的特性的集合：n ：X0,1 （5.1）n式中， ，它表示對X的元素x的模糊集合A的隸屬程度，稱為隸屬值。例如在圖5.1中，模糊集合 A 表示“青年”， 。(x)0,1AA(24)=0.8青年12n模糊集合也可以在X的元素 x 為有限離散量的情況下定義?，F(xiàn)在讓我們來考慮女性全體的集合 X =理江，有力沙，并惠，靜夏，廣江，誠子。一位男性朋友根據(jù)自己的主觀判斷，對這些女性的“身材矮小”做出了下列判斷：()=0.5, ()=0.0, ()=1.0 ()=0.3, ()=0.8, ()=0.7AAAAAA理江有力沙并惠靜夏廣江誠子13n根據(jù)這些隸屬值，可以在X上對“身材矮小女性”的模糊集合 A 進行定義。模糊集合 可以表示如下：14n另一方面，普通集合的值是0或1這兩個值。因為隸屬值的領域0，1被包含在了閉區(qū)間0，1，所以普通集合是模糊集合的特殊情況。相對于模糊集合，普通集合被稱為輪廓分明的集合。在輪廓分明的集合中，定義了種種集合運算法則，與此相同，在模糊集合中也可以定義相應的集合運算法則。模糊集合的運算可以定義如下：15165.1.3模糊數(shù)n在日常生活中，例如經(jīng)常說“大約1000元”，“到機場需要90分鐘左右”等等，像這樣采用含糊數(shù)字的情況是很多的。這樣一些數(shù)是可以用模糊集合表示的。杜波依斯（D.Dubios）和普雷德(H.