模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸和人工智能模型與智能系統(tǒng)的研究

1、 第 17 頁(yè) 共 17 頁(yè)模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸是一種存在已久的想法，它對(duì)于電訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者一定的要求。如果使信噪比維持為最小值，數(shù)字傳輸系統(tǒng)就幾乎不會(huì)出錯(cuò)。這篇文章的目的是為還為熟悉該主題的數(shù)字通訊的設(shè)計(jì)者提供簡(jiǎn)要的指南，一些調(diào)制和多路技術(shù)將作為背景材料在文章的開(kāi)頭被提到。文章的重點(diǎn)介紹的是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)和通過(guò)微波調(diào)制技術(shù)的數(shù)字通信中發(fā)現(xiàn)的兩種無(wú)線(xiàn)電通信的層次。模擬脈沖的調(diào)制在一個(gè)脈沖序列中，用脈沖幅值，寬度或位置的持續(xù)變化來(lái)表現(xiàn)信號(hào)信息叫做模擬脈沖的調(diào)制（如圖1）。這個(gè)例子分別表示脈沖幅度調(diào)制（PAM），脈沖寬度調(diào)制（PWM）和脈沖位置調(diào)制（PPM）。這種調(diào)制形式在開(kāi)始的脈沖調(diào)制

2、方式中已經(jīng)被用過(guò)，也應(yīng)用于現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)電通信和遙感勘測(cè)網(wǎng)絡(luò)。但是更重要的是PAM的調(diào)制是很多數(shù)字脈沖調(diào)制方式中的第一步。數(shù)字傳輸在能量不連續(xù)時(shí)，稱(chēng)為脈沖。這個(gè)概念是貝爾電話(huà)實(shí)驗(yàn)室中的Henty Nyquist在采樣理論中建立的。他將其簡(jiǎn)要的解釋為一個(gè)信號(hào)f(t)帶寬被限制在B HZ時(shí)，這時(shí)信號(hào)只能在最大頻率為B HZ的范圍內(nèi)變化。他還更進(jìn)一步的說(shuō)明，如果這個(gè)信號(hào)的取樣時(shí)間為1（2B）秒，信號(hào)就不會(huì)丟失。每秒最少采集2B樣點(diǎn)的采樣速率稱(chēng)為Nyquist采樣速率，1/（2B）稱(chēng)為Nyquist采樣間隔。圖2說(shuō)明了這個(gè)采樣過(guò)程。模擬脈沖的調(diào)制是很有用的，由于它很多數(shù)據(jù)處理應(yīng)用就可以很容易地實(shí)現(xiàn)，而且一

3、些調(diào)制方式如PWM和PPM表明信號(hào)噪音的改進(jìn)就像可多頻道播放的FM系統(tǒng)與AM系統(tǒng)相比的進(jìn)步。數(shù)字脈沖的調(diào)制脈沖代碼調(diào)制（PCM）和德?tīng)査{(diào)制（DM）是兩種主要的數(shù)字脈沖調(diào)制方式。數(shù)字脈沖調(diào)制被描述成為的不連續(xù)量的信號(hào)表現(xiàn)。脈沖調(diào)制開(kāi)始于采樣信號(hào)（PAM）的量化以及將其編碼為有限的位或字節(jié)。PCM的執(zhí)行比模擬脈沖調(diào)制方式更加復(fù)雜，但是PCM的傳輸和再生能力更加好。圖3描述了信號(hào)調(diào)制為PCM字節(jié)的次序。PCM的傳輸及再生能力在于攜帶信息的脈沖是否存在，而不是脈沖的多少及脈沖邊緣的位置。模擬脈沖調(diào)制方式能經(jīng)受住多次重復(fù)噪聲干擾，PCM方式對(duì)于有時(shí)間間隔的干擾有很好的免疫能力。信息傳輸無(wú)噪音的代價(jià)在于

4、量化產(chǎn)生的失真及大系統(tǒng)要求的帶寬（如多頻率的FM）。德?tīng)査{(diào)制是一種數(shù)字脈沖調(diào)制技術(shù)，因?yàn)樗鼘?duì)系統(tǒng)傳輸率要求低而被軍事部門(mén)所接受。它是一種微分技術(shù)。它傳輸一種在給定時(shí)間內(nèi)與連續(xù)信號(hào)值差分相關(guān)的，與信號(hào)實(shí)際值相對(duì)的信號(hào)。這種差分信號(hào)Vd(t)(圖4)是與通過(guò)把輸入值相與估計(jì)輸出值比較得來(lái)的。差分信號(hào)在取樣時(shí)刻的極性決定傳輸脈沖Vout(t)的極性。差分信號(hào)就是這個(gè)信號(hào)的斜坡值。德?tīng)査{(diào)制器如圖4所示。這種脈沖發(fā)生器裝有一個(gè)可重復(fù)產(chǎn)生固定幅值和極性的脈沖Vp(T)序列器。簡(jiǎn)單的說(shuō)，這種脈沖是假定被激發(fā)的。這種調(diào)制器的運(yùn)行可以由圖4的波形看出。圖中t=0時(shí)產(chǎn)生一個(gè)脈沖。Vin(t)的初始值是2個(gè)單位

5、，Vi(t)的初始值假定為0。這種差分信號(hào)的極性是正的，就傳送了一個(gè)正脈沖。在下一個(gè)取樣時(shí)刻，T，這個(gè)脈沖是正的，在2T脈沖是負(fù)的，因?yàn)檫@個(gè)完整的脈沖是2個(gè)單位，并且Vin(2t)的值小于2個(gè)單位，它為差分信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)極性。從圖4的波形可以看出兩點(diǎn)：（1）在斜坡的零點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，調(diào)制器輸出的脈沖序列的極性是交互的。解調(diào)是由綜合器和低通濾波器完成的。交互極性的脈沖序列會(huì)求出它的平均值的積分。如果沒(méi)有信號(hào)輸入，它的平均值將為零。（2）這種調(diào)制器不能快速響應(yīng)幅值在兩個(gè)取樣點(diǎn)之間變化超過(guò)一個(gè)單位的信號(hào)。這在波形開(kāi)始兩個(gè)間隔非常明顯。德?tīng)査{(diào)制如今在響應(yīng)不和理的斜坡信號(hào)是用于改變它們的步幅值，它們可以快速

6、響應(yīng)幅值有大動(dòng)態(tài)變化的信號(hào)。德?tīng)査{(diào)制另吸一個(gè)引人的特征是它電路比PCM電路容易實(shí)現(xiàn)。通過(guò)多路技術(shù)加強(qiáng)應(yīng)用加強(qiáng)通訊通道應(yīng)用的一個(gè)方法是在多路信號(hào)中共享通道。共享使用在相位，頻率或時(shí)間，或其他的聯(lián)合中。多路技術(shù)就是信號(hào)中的通信通道共享，在通訊中，多路系統(tǒng)常用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率或周期。 通訊通道共享在頻率基礎(chǔ)中的應(yīng)用叫頻率分割（FDM）。在寬帶中的每個(gè)信號(hào)一般是3KHZ，在FDM中，每個(gè)信號(hào)都被預(yù)先分配一個(gè)頻譜區(qū)來(lái)傳輸。傳輸是通過(guò)SSB技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)镾SB方式允許信號(hào)在沒(méi)有多余信號(hào)或載波的情況下傳輸。FDM的第一步將產(chǎn)生一個(gè)包含12通道的合成信號(hào)，它們被分為一組。傳送前，這些組通常用FCM原理合并成較大

7、的集合，這叫超級(jí)組，專(zhuān)家組和超級(jí)專(zhuān)家組。TDM通過(guò)通道共享應(yīng)用于通訊傳輸中。如果采樣時(shí)間可以減少（圖5），為了使傳送的脈沖不失真而需要增加帶寬。頂端的信號(hào)f1(t)圖6中，將被圖5圖中的信號(hào)所取代。信號(hào)是脈沖序列，在這里比率稱(chēng)為義務(wù)周期，脈沖持續(xù)時(shí)期到采樣間隔為低。如果相同脈沖持續(xù)時(shí)期的更多脈沖在一個(gè)低義務(wù)周期內(nèi)被傳送，傳送通道的使用將因?yàn)椴蓸娱g隔而被增加。為了使一個(gè)低義務(wù)周期脈沖信號(hào)的傳輸不產(chǎn)生失真，對(duì)寬帶的要求而導(dǎo)致通道使用的增加。圖6中兩個(gè)相連的采樣間隔出現(xiàn)在傳輸通道的合成信號(hào)中，當(dāng)采樣信號(hào)來(lái)自于另外三個(gè)數(shù)據(jù)源時(shí)，（f2(t)-f4(t),合成信號(hào)和頂端采樣信號(hào)會(huì)被分開(kāi)。在一個(gè)來(lái)自多信號(hào)

8、源的合成信號(hào)號(hào)中，為了增加傳輸介質(zhì)的利用而增加帶寬就形成了TDM在通訊中的應(yīng)用基礎(chǔ)。允許脈沖持續(xù)時(shí)間減少的三個(gè)結(jié)果是：（1）更寬的傳輸帶寬；（2）由于傳輸帶寬不能無(wú)限的寬，而會(huì)發(fā)生脈寬延伸，這要求產(chǎn)生規(guī)則的新脈沖；（3）脈沖必須保持在一定的時(shí)間窗口內(nèi)，為了保持同步，還必須增加額外的電路。圖6中的數(shù)據(jù)信號(hào)源表示采樣信號(hào)，為了更具說(shuō)明性，它必以相同的速率采樣，每一個(gè)信號(hào)的采樣電路對(duì)于主要的數(shù)據(jù)源時(shí)鐘是同步的。為了是使f2(t)從數(shù)據(jù)源二傳到數(shù)據(jù)接收器二，圖6中的數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)接器也是同步的，他是一個(gè)電子開(kāi)關(guān)，用于形成多路技術(shù)。在最簡(jiǎn)單的場(chǎng)合，這個(gè)主要數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)鐘以分散的形式傳送到數(shù)據(jù)接收器。在傳輸端與接收

9、端TDM系統(tǒng)中更普通更具破壞性的模式與同步的丟失相關(guān)。脈沖代碼的調(diào)制脈沖代碼的調(diào)制包括三個(gè)過(guò)程，第一個(gè)是BLI（bandlimited information signals）息信號(hào)的采樣到PAM信號(hào)的生成。聲音信號(hào)一般被限制在3300HZ，每秒鐘采樣8000個(gè)點(diǎn)。第一個(gè)過(guò)程的結(jié)果是形成一個(gè)采樣間隔是125毫秒的PAM信號(hào)。第二個(gè)過(guò)程是模擬PAM信號(hào)通過(guò)量化形成PAM數(shù)字信號(hào)。第三個(gè)過(guò)程是代碼化的過(guò)程。被量化的樣點(diǎn)被轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)字節(jié)。在一個(gè)n位的字節(jié)系統(tǒng)中存有2的n次方個(gè)量化值；那就是一個(gè)7位字節(jié)的值是128，8位字節(jié)的值是256。量化會(huì)在實(shí)際值和量化值之間產(chǎn)生一個(gè)誤差。從PCM系統(tǒng)的接收端只能

10、接收到與量化值相應(yīng)的二進(jìn)制字，這樣就會(huì)在采樣的原始量和重建量中產(chǎn)生誤差。在收到的信號(hào)這個(gè)誤差表現(xiàn)為一個(gè)有層理的噪聲。這個(gè)噪聲稱(chēng)為量化失真，主要的失真源是在PCM中。可能存在的最大的錯(cuò)誤與利用等間隔量化級(jí)別的系統(tǒng)的采樣級(jí)別相同。這種信號(hào)到量化的失真在低級(jí)別的信號(hào)中比在高級(jí)別的信號(hào)中更嚴(yán)重，這是指對(duì)于小間隔的低級(jí)別的信號(hào)和大間隔的高級(jí)別的信號(hào)，對(duì)于所有在輸入范圍內(nèi)的信號(hào)失真的比率可以接近一個(gè)恒定量。聲音信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍是40dB,所以無(wú)論對(duì)于低級(jí)別的信號(hào)還是高級(jí)別的信號(hào)，有一個(gè)恒定的信號(hào)失真率都是很重要的。一個(gè)對(duì)數(shù)譯碼規(guī)律被應(yīng)用到大多數(shù)系統(tǒng)中；它的主要特征是它的噪聲的信號(hào)失真率是恒定的。圖7描述了對(duì)

11、數(shù)譯碼規(guī)律用于BELL電話(huà)系統(tǒng)PCM代碼中的一個(gè)例子?；趯?duì)數(shù)的代碼在代碼輸入及擴(kuò)展中有壓縮信號(hào)的效果，在這種譯碼過(guò)程中信號(hào)代碼的量是相等的。這種壓縮與擴(kuò)展的過(guò)程被稱(chēng)為電子壓縮擴(kuò)展，它被用于聲音信號(hào)傳輸系統(tǒng)中來(lái)改進(jìn)低級(jí)別聲頻信號(hào)的信噪比。早期的PCM系統(tǒng)使用了一種實(shí)時(shí)的電子擴(kuò)展器來(lái)執(zhí)行一種與對(duì)數(shù)規(guī)律相應(yīng)的功能。由于執(zhí)行的問(wèn)題，大多數(shù)新的PCM系統(tǒng)都使用了非線(xiàn)性代碼，這種代碼為對(duì)數(shù)編碼規(guī)律生成一種被分段的近似值。PCM通道層第一種用于數(shù)字通信的商業(yè)系統(tǒng)被定為一種叫做D1通道層的裝配設(shè)備，它可以傳送24個(gè)音頻通道和一個(gè)數(shù)字信號(hào)到T1轉(zhuǎn)發(fā)器的傳輸線(xiàn)上。D1通道層和T1轉(zhuǎn)發(fā)器傳輸線(xiàn)路是BELL系統(tǒng)在1

12、962年時(shí)提出的。通道層主要實(shí)現(xiàn)一種多元化功能。通道層用作FDM的目的是使非多元化信號(hào)多元化為一種合成的FDM信號(hào)。通道層用作PCM來(lái)攜帶音頻信號(hào)并且生成一種時(shí)間不連續(xù)的多元化的數(shù)字信號(hào)。D1通道層采樣24個(gè)音頻通道的信號(hào)，使用µ=100的編碼規(guī)律，為每個(gè)樣點(diǎn)生成一個(gè)7位的數(shù)字字節(jié)。這個(gè)合成信號(hào)就是用這24個(gè)數(shù)字字節(jié)建立起來(lái)的，這24個(gè)數(shù)字字節(jié)是以一個(gè)字節(jié)到一個(gè)字節(jié)的原則交叉存取的。西方電氣公司是BELL電話(huà)系統(tǒng)在主要制造商，它把至少三種主要的通道層做成了商品。主要指的是通道層在一端把音頻通道分層，在另一端產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)。這些數(shù)字信號(hào)處于層級(jí)中的主要層，也就是它們的譯碼規(guī)律所在層。西方

13、電氣公司的三個(gè)通道層是D1，D2和D3通道層。它們之間的主要區(qū)別在于譯碼規(guī)則的使用或通道數(shù)的處理，或兩者都有區(qū)別。西方電氣公司的三個(gè)通道層使用的是一種稱(chēng)為µ-law的譯碼規(guī)則。D1層使用µ=100，而D2，D3層使用µ=255的譯碼原則。圖7和圖8分別描述了µ=100和µ=255兩種譯碼原則。D1層接收24個(gè)音頻通道信號(hào)和一個(gè)數(shù)字通道的信號(hào)。D2層處理96（4x6）個(gè)音頻通道并產(chǎn)生四個(gè)數(shù)字通道。D3層的通道數(shù)和D1相同。西方電氣公司通道層中的數(shù)字信號(hào)的存取與釋放稱(chēng)為一次DS1信號(hào)。這種信號(hào)被它的比特率和特性確定為雙極信號(hào)。這種多元化的數(shù)據(jù)流之所

14、以被修正成雙極信號(hào)的原因有兩個(gè)：一從它的頻譜中除去直流成分，使得T1-型的線(xiàn)纜能承受復(fù)原轉(zhuǎn)換器的直流供電電源；二，增加存在于標(biāo)號(hào)轉(zhuǎn)化中的時(shí)鐘信息。標(biāo)號(hào)指的是一種描述邏輯電頻的信號(hào)，在西方電氣公司中這種標(biāo)號(hào)大約是3伏，空指的是邏輯零。雙極脈沖流使用交互極性的脈沖作為標(biāo)號(hào)，它可以增加轉(zhuǎn)換的數(shù)量。轉(zhuǎn)換數(shù)量的增加可以幫助轉(zhuǎn)換器恢復(fù)時(shí)鐘信息以便于它們能與數(shù)據(jù)流相同步。圖9描述了這三種波形：頂部的波形是表示原始數(shù)據(jù)流可能出現(xiàn)的方式，中部和底部的波形把數(shù)據(jù)流的特性描述成%100周期和%50周期的雙極波形。一個(gè)%50的周期被使用在西方電氣公司通道層是因?yàn)樗心茉诘阮l率到半比特率之間確定傳輸信號(hào)的能量頻譜中心的

15、特性。還有，在雙極性傳輸中，空被編碼為無(wú)脈沖，標(biāo)號(hào)被編碼為正負(fù)交互的脈沖，正負(fù)交替出現(xiàn)在每個(gè)標(biāo)號(hào)出現(xiàn)時(shí)刻。這種傳輸模式也稱(chēng)為標(biāo)號(hào)的交替倒置（AMI）。PCM 傳輸PCM的數(shù)字傳輸不同于帶寬效應(yīng)，這是因?yàn)槊}沖傳輸?shù)囊?，這跟主要的模擬技術(shù)FDM-FM一樣。在信號(hào)中含有20dB的信噪比的時(shí)候，PCM信號(hào)的數(shù)字傳輸會(huì)有優(yōu)勢(shì)，它的運(yùn)行幾乎不會(huì)出錯(cuò)。當(dāng)PCM信號(hào)以數(shù)字形式傳輸?shù)臅r(shí)候，它們可以以聲音頻率（VF）在電纜上傳送，或者以微波的頻率利用調(diào)制技術(shù)傳送。以PCM信號(hào)通過(guò)音頻電纜傳輸?shù)碾p極脈沖流格式用來(lái)從傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的頻譜上消除直流成分，及提高再生中繼器的運(yùn)行能力。有限的電磁頻譜資源要求PCM信號(hào)通過(guò)規(guī)

16、則的大氣層傳輸，這種規(guī)則的目的在于限制要求帶寬的量。這要求使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)，數(shù)字調(diào)制技術(shù)可以用來(lái)增加來(lái)自像聯(lián)邦通信協(xié)會(huì)（FCC）19311號(hào)文件規(guī)則的光譜效率。這些規(guī)則為數(shù)字微波系統(tǒng)設(shè)定了遠(yuǎn)行參數(shù)。FCC為低于15GHz的微波傳輸器建立了權(quán)威的RF帶寬，這種帶寬為每層每秒每Hz。其他國(guó)家也有類(lèi)似的規(guī)則，加拿大的一種在響應(yīng)上經(jīng)過(guò)改進(jìn)的系統(tǒng)達(dá)到了每秒每HZ2.25比特的效率。比特效率的調(diào)制主要的數(shù)字調(diào)制技術(shù)經(jīng)常聯(lián)合起來(lái)用，當(dāng)使用可行的濾波一種調(diào)制技術(shù)可以通過(guò)包含符號(hào)間的干涉控制的來(lái)得到一個(gè)較高的光譜效率。這種技術(shù)被稱(chēng)為局部信號(hào)響應(yīng)（PRS）。另一種技術(shù)是積分放大調(diào)制）（QAM）。把PRS和QAM聯(lián)

17、合在一起就叫做積分局部響應(yīng)信號(hào)（QPRS），Bell Canada 使用這種技術(shù)傳輸達(dá)到了每秒每HZ2.25比特的效率。QAM規(guī)則可以獨(dú)立地調(diào)制兩種相同頻率不同相位的載波。這兩種載波分別稱(chēng)為I（相位）載波和Q（積分）載波。在這個(gè)過(guò)程中原始的載波會(huì)被限制，隨著所有必要的信息被帶到邊帶中。如果這兩個(gè)基帶的信號(hào)被離散成兩種不同級(jí)別的脈沖，那這種調(diào)制就與四級(jí)的PSK相等。如果每條三級(jí)基帶的信號(hào)都通過(guò)局部響應(yīng)進(jìn)行編碼（受控的符號(hào)間隔干涉），那么這種調(diào)制格式被稱(chēng)為積分局部響應(yīng)信號(hào)，這種方式可以跟8級(jí)的PSK相比。概要這篇文章的目的已經(jīng)描述了，因?yàn)檫@和數(shù)字通信不同，一些基本的概念和實(shí)踐被隱藏在數(shù)字通信中。背

18、景資料包括采樣的概念和時(shí)間多元化的概念。掌握好這些概念能使我們更好的理解數(shù)字調(diào)制技術(shù)和數(shù)字通信層。以下這個(gè)術(shù)語(yǔ)表包括了PCM層的普通術(shù)語(yǔ)，這意味著可以幫助我們更詳細(xì)的理解PCM層以及一般的數(shù)字通信。術(shù)語(yǔ)表適應(yīng)的德?tīng)査{(diào)制：這是一種模擬波形的數(shù)字編碼方法。德?tīng)査{(diào)制的一個(gè)問(wèn)題是如果模擬信號(hào)的量級(jí)快速變化的話(huà)，編碼信號(hào)的量級(jí)會(huì)落后于實(shí)際信號(hào)（即斜坡負(fù)載失真）。一個(gè)解決的方法是增加采樣頻率，但是這些快速的數(shù)據(jù)流更加耗費(fèi)傳輸資源。適應(yīng)性的德?tīng)査{(diào)制使用了教慢的采樣速率，但是當(dāng)遇到快速變化的模擬信號(hào)時(shí)，它會(huì)增加采樣距離。雙極代碼：雙極脈沖定義了一種可以用于傳輸數(shù)字信號(hào)的脈沖流。一個(gè)脈沖被認(rèn)為是一位二進(jìn)制

19、1，二進(jìn)制0代表沒(méi)有脈沖。另外，脈沖的極性必須是交互的。雙極相侵：在一個(gè)雙極的數(shù)據(jù)流中，脈沖的極性是交互的。如果雙極相侵發(fā)生，在傳輸過(guò)后，接收到的將是兩個(gè)極性相同的脈沖。多媒體數(shù)字信號(hào)編碼器：一種將一臺(tái)編碼器和一臺(tái)解碼器安裝在一臺(tái)設(shè)備中的儀器。電子擴(kuò)展: 這個(gè)術(shù)語(yǔ)是COM和EXPANDING的縮寫(xiě)。電子擴(kuò)展用于模擬傳輸系統(tǒng)的最初的目的是減小噪音的影響。在模擬信號(hào)輸入傳輸系統(tǒng)之前，模擬信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍將被壓縮。這是指，增加低級(jí)別的信號(hào)，減少高級(jí)別的信號(hào)。在傳送完成后，在這期間，噪聲被積累起來(lái)，信號(hào)又被展開(kāi)成為原來(lái)的動(dòng)態(tài)范圍。信噪比會(huì)因?yàn)榈图?jí)別信號(hào)而減小，因?yàn)楦呒?jí)別信號(hào)而增加。然而，相對(duì)于高級(jí)別信號(hào)

20、來(lái)說(shuō)，人耳對(duì)于低級(jí)別的信號(hào)更加敏感。這樣電子擴(kuò)展將會(huì)改進(jìn)這種傳輸從而被聽(tīng)眾所感知。電子擴(kuò)展的影響將在PCM系統(tǒng)中通過(guò)有效的使用更高的量化級(jí)別（因?yàn)楦〉哪M信號(hào)取樣）和低的量化級(jí)別（因?yàn)榇蟮牟蓸樱ｋ娮訑U(kuò)展的影響可以減少聽(tīng)眾對(duì)噪聲的感知，盡管在PCM中，它把噪聲量化并且使噪聲不被傳輸。電子擴(kuò)展原理：很多不同的運(yùn)算法則可以用來(lái)獲得電子擴(kuò)展效應(yīng)。在PCM系統(tǒng)中普遍使用的良種電子擴(kuò)展原理是CCITT p-law和CCITT A-law。德?tīng)査{(diào)制：這是一種在連續(xù)模擬信號(hào)采樣中考慮不同數(shù)量級(jí)的編碼方案。只有一個(gè)量化級(jí)別可以采用，所以需要使用一位來(lái)記錄信號(hào)的高低。這種系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法比較簡(jiǎn)單，但是要求比N

21、yquist頻率更高的采樣速率。編碼原則：這種原則定義了用于量化和編碼的量化間隔的相對(duì)值。Nyquist 頻率：為使模擬波形復(fù)原，至少是最大模擬波頻率的兩倍的采樣頻率。這個(gè)最小可用的采樣頻率就是Nyquist頻率。脈沖代碼調(diào)制（PCM）：一個(gè)量化及編碼的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中信號(hào)被取樣及量化。再生：識(shí)別及重建數(shù)字信號(hào)以便信號(hào)的幅度，波形和時(shí)間被限制在限定范圍之內(nèi)的過(guò)程。采樣：一個(gè)決定模擬波形信號(hào)的量級(jí)和極性的過(guò)程，一般地，采樣是在相等的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行的。片段編碼原則：一種編碼原則，通過(guò)這種原則中通過(guò)一些線(xiàn)性段可獲得近似平滑線(xiàn)。人工智能模型與智能系統(tǒng)的研究1腦內(nèi)信息的拓?fù)湫詫哟谓Y(jié)構(gòu)和拓?fù)湫再|(zhì)信息在大

22、腦中的編碼形式和人腦處理信息的方式是一個(gè)十分復(fù)雜的研究課題。研究表明：人腦在處理信息方面，不是對(duì)一個(gè)個(gè)單個(gè)的信息元素進(jìn)行處理，而是對(duì)整個(gè)信息集合的拓?fù)潢P(guān)系和拓?fù)湫再|(zhì)來(lái)進(jìn)行處理。這是由于自然界不會(huì)那種人為的“編碼”術(shù)，只好求助于自然界本身所特有的一種“自然編碼”系統(tǒng)種對(duì)原始信息求等價(jià)關(guān)系、商集和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的編碼系統(tǒng)。因此，大腦存儲(chǔ)、處理信息的機(jī)制主要是以獲取信息群的等價(jià)關(guān)系和商集的自然編碼方法為基礎(chǔ)對(duì)信息進(jìn)行編碼，并以求取商空間的拓?fù)潢P(guān)系的方式來(lái)對(duì)信息進(jìn)行分類(lèi)和處理的。它們是一種群處理過(guò)程。因而，視、聽(tīng)、觸、嗅覺(jué)等感覺(jué)器官所接受的主要是外界信息圖象的整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和一個(gè)個(gè)與之對(duì)應(yīng)的信息元素群所組成的

23、混合物，而不是簡(jiǎn)單的一個(gè)個(gè)互相獨(dú)立的信息元素；這是生命在自然界中長(zhǎng)期演化的結(jié)果，也是高級(jí)生物的感官所具有的共同特征；這一點(diǎn)，隨著科學(xué)的發(fā)展，已經(jīng)由現(xiàn)代科學(xué)所逐步證明了。因此，人腦也不得不對(duì)這種拓?fù)湫越Y(jié)構(gòu)的圖形和由這些圖形派生出的高級(jí)層次上的拓?fù)湫再|(zhì)、拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行處理。在腦中，信息是由一個(gè)不低于二級(jí)層次的結(jié)構(gòu)來(lái)表述的；其第一層次是外部信息的接受和轉(zhuǎn)譯結(jié)果，它包括外部信息原始的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及與之相適應(yīng)的神經(jīng)元沖動(dòng)（它使得神經(jīng)元沖動(dòng)與外部刺激之間有一個(gè)一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系）；第二層次是在第一層次基礎(chǔ)上建立起來(lái)的“自然編碼”系統(tǒng)具有商集特征的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)層；在更高的層次上，這種自然編碼系統(tǒng)進(jìn)一步復(fù)雜化。信息在高級(jí)

24、層次中不斷地抽取、交聯(lián)、組合，并且參預(yù)與外界的信息交流，逐漸地轉(zhuǎn)化成為一個(gè)統(tǒng)一的整體，并從這個(gè)整體中產(chǎn)生出較原始的高級(jí)因素概念；概念進(jìn)一步升華，即會(huì)產(chǎn)生出像意識(shí)、情感這樣的高級(jí)智能因素。由于計(jì)算機(jī)沒(méi)有感覺(jué)器官，至少?zèng)]有像人類(lèi)一樣完善的感覺(jué)器官。當(dāng)然，它也沒(méi)有自動(dòng)提取同類(lèi)事物的商集的能力，更沒(méi)有自動(dòng)形成概念的能力了。它的感覺(jué)或認(rèn)識(shí)，依賴(lài)于人或其它的儀器；它的運(yùn)行，只能依賴(lài)于廠(chǎng)家最初為它規(guī)定的機(jī)器的指令代碼系統(tǒng)和在這個(gè)指令系統(tǒng)之上派生出來(lái)的各種軟件。這些都是人腦的概念、思維、意識(shí)在機(jī)器中的體現(xiàn)，不是機(jī)器自己的，機(jī)器恰恰就缺少了這最重要的一環(huán)。為了解決這一問(wèn)題，必須用人工的方法賦予機(jī)器一種概念系統(tǒng)，

25、這就是各種應(yīng)用軟件系統(tǒng)。但是，這對(duì)于人工智能來(lái)講，從其深度或廣度來(lái)講都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為了解決這一問(wèn)題，本文提出了全息軟件系統(tǒng)：它具有處理和分析多維多參數(shù)過(guò)程的能力，能夠自動(dòng)提取同類(lèi)事物的商集并把它重新規(guī)整組合；就是說(shuō)，它有自動(dòng)形成自己的機(jī)器概念的能力。2人腦與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在信息處理方面的不同之處眾所周知，在人工智能研究方面，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)僅僅從細(xì)胞、元件的數(shù)量上，元件的邏輯關(guān)系上，或者形式上去模擬人腦是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。長(zhǎng)期的研究表明，大腦似乎還有更深一層的東西迄今尚未被人們知曉。這些，造成了人腦與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在本質(zhì)上、性能上和結(jié)構(gòu)上的巨大差異，并導(dǎo)致了處理信息方法方面的不同。下面，我們將人腦與計(jì)算機(jī)系

26、統(tǒng)的異同之處作一個(gè)對(duì)比。（表1）表1 大腦與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在信息處理方面的區(qū)別大腦計(jì)算機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)、性質(zhì)上的區(qū)別生命體；不分軟、硬件；有自我意識(shí)、情感和主觀能動(dòng)性。機(jī)器；分成軟件與硬件兩大部分；無(wú)自我意識(shí)和情感，完全服從程序人員的指令。處理對(duì)象的不同各種抽象的拓?fù)鋱D形和拓?fù)潢P(guān)系在腦中，它們僅僅是高級(jí)層次中的一個(gè)最基本的單元。而它們之中，拓?fù)鋱D形又是較基本的，拓?fù)潢P(guān)系是由各種基本拓?fù)鋱D形所定義的高一級(jí)的基本單元。拓?fù)鋱D形、拓?fù)潢P(guān)系是根據(jù)外部信息的特征而在內(nèi)部自然形成的。二進(jìn)制代碼、字符串（表現(xiàn)為和）和邏輯關(guān)系在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，它們是最基本的元素。而它們之中，二進(jìn)制代碼又是較基本的，邏輯關(guān)系是由二進(jìn)制代碼

27、或字符串所定義的高一級(jí)的基本單元。二進(jìn)制代碼、字符串和邏輯關(guān)系是由外部（人）強(qiáng)制性地規(guī)定的。處理過(guò)程的不同對(duì)各種抽象的拓?fù)鋱D形、拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行拓?fù)湫再|(zhì)的比較和變換，其是一個(gè)拓?fù)浔容^和變換的過(guò)程。對(duì)二進(jìn)制代碼、字符串和邏輯關(guān)系進(jìn)行邏輯運(yùn)算，其是一個(gè)預(yù)先規(guī)定好的邏輯運(yùn)算過(guò)程處理結(jié)果（輸出）的不同得到新的拓?fù)湫再|(zhì)、拓?fù)潢P(guān)系以及新的拓?fù)鋱D形。得到新的二進(jìn)制代碼、字符串的排列和新的邏輯關(guān)系式。認(rèn)識(shí)信息過(guò)程的不同用輸入信息的拓?fù)鋱D形和拓?fù)湫再|(zhì)與腦中存儲(chǔ)的“標(biāo)準(zhǔn)”的各層次中的拓?fù)鋱D形進(jìn)行對(duì)比。用輸入信息的代碼排列圖形與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器內(nèi)的“標(biāo)準(zhǔn)”代碼的排列圖形進(jìn)行對(duì)比。信息的結(jié)構(gòu)形式的不同宏觀：具有抽象結(jié)構(gòu)

28、形式的特點(diǎn)：腦中信息的宏觀結(jié)構(gòu)形式是一個(gè)高級(jí)層次的拓?fù)湫缘男畔⒔Y(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)形式是以其微觀結(jié)構(gòu)的商集的抽象結(jié)構(gòu)形式為基礎(chǔ)的。微觀：具有具體結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)：腦中信息的微觀結(jié)構(gòu)形式是以一種直接的神經(jīng)元沖動(dòng)序列的排列和其拓?fù)潢P(guān)系的混合物為基礎(chǔ)的精細(xì)結(jié)構(gòu)形式具有最具體的結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)：在該系統(tǒng)中，信息的結(jié)構(gòu)形式是一種以電子脈沖的排列順序的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式。在信息結(jié)構(gòu)的層次化方法上的不同信息結(jié)構(gòu)的層次化，是以自然界自身所特有的自然編碼方法一種對(duì)原始信息群求商集和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的編碼方法為基礎(chǔ)的。信息結(jié)構(gòu)的層次化，是由外部（人）強(qiáng)制性地規(guī)定的，信息（代碼）本身并不存在著層次結(jié)構(gòu)。同樣，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)

29、構(gòu)也是人定義的。信息群局部對(duì)整體所造成的影響的不同信息本身的微觀結(jié)構(gòu)是一個(gè)統(tǒng)一的整體，這個(gè)整體的個(gè)別元素（如個(gè)別神經(jīng)元沖動(dòng)）的改變一般將不會(huì)影響整個(gè)信息群的總的結(jié)構(gòu)的改變。信息群中的個(gè)別元素（個(gè)別電子脈沖）的改變將可能造成整個(gè)信息群的總的結(jié)構(gòu)的變化。系統(tǒng)在功能分布特性方面的不同宏觀：在自然功能分布上具有局部性的影響腦是以自然功能劃分區(qū)域的。腦部特定區(qū)域的損傷可能導(dǎo)致某種特定的能力的喪失。微觀：大腦的精細(xì)功能，往往是互相關(guān)聯(lián)的。宏觀：在功能分布上具有整體性的影響該系統(tǒng)是一個(gè)統(tǒng)一的整體，其中任何一個(gè)部分發(fā)生故障，都有可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。微觀：系統(tǒng)的精細(xì)功能，往往是互相獨(dú)立的。處理信息的方式的不

30、同主要以直接的或間接的層次性的方式，對(duì)信息進(jìn)行并行的多層次混合的群處理。完全以直接的順序性的方式。3人工智能模型應(yīng)當(dāng)具有的特點(diǎn)和功能人類(lèi)的知識(shí)，是隨著對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)的發(fā)展而不斷發(fā)展著的。隨著它們的信息的獲得方式和途經(jīng)的不同，以及客觀事物的層次性，知識(shí)本身也形成了一種多層次的結(jié)構(gòu)。研究表明：這種層次性結(jié)構(gòu)，具有微觀和宏觀兩重結(jié)構(gòu)層次。在微觀結(jié)構(gòu)上，知識(shí)的形成是建立在信息（神經(jīng)元沖動(dòng)）的多重商空間的基礎(chǔ)上的。而在宏觀結(jié)構(gòu)上，知識(shí)系統(tǒng)本身具有一種多層次的準(zhǔn)線(xiàn)性結(jié)構(gòu)：小范圍的線(xiàn)性特性和大范圍的非線(xiàn)性特性結(jié)構(gòu)。知識(shí)系統(tǒng)的多層次結(jié)構(gòu)和腦內(nèi)信息的拓?fù)湫詫哟谓Y(jié)構(gòu)，決定了處理這些知識(shí)或信息的過(guò)程，必須是一種拓

31、撲性質(zhì)的處理過(guò)程，同時(shí)也決定了人工智能模型也必須是一個(gè)具有拓?fù)湫再|(zhì)的層次性結(jié)構(gòu)的模型。本文論及的人工智能模型其實(shí)質(zhì)是指一個(gè)具有拓?fù)湫再|(zhì)的多層次的全息空間。本文的實(shí)質(zhì)就是從全息空間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上去考察人工智能方面的問(wèn)題，并研究機(jī)器怎樣模擬人腦，怎樣處理拓?fù)鋱D像、拓?fù)潢P(guān)系和拓?fù)湫再|(zhì)。一個(gè)好的人工智能模型應(yīng)當(dāng)具有如下的特點(diǎn)和功能：A模型要有一個(gè)能夠探測(cè)外部事物的原始特征信息及事物本身的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的探測(cè)裝置。B模型要有一個(gè)分層存儲(chǔ)器，這個(gè)存儲(chǔ)器要能夠：（）存儲(chǔ)由探測(cè)器探測(cè)到的原始特征信息；（）依靠直接或間接的方法，存儲(chǔ)由探測(cè)器探測(cè)到的原始的拓?fù)鋱D形、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或拓?fù)湫再|(zhì)；（）自動(dòng)地對(duì)原始特征信息或原始的拓?fù)?/p>

32、結(jié)構(gòu)、拓?fù)鋱D形等求商集，并自動(dòng)地找出高一層次的拓?fù)鋱D形、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、拓?fù)潢P(guān)系、拓?fù)湫再|(zhì)等，并用直接或間接的方法存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；（）求出高層次商集的總的結(jié)構(gòu)關(guān)系。C模型要有一個(gè)能夠依靠直接或間接的方法處理拓?fù)鋱D形以及圖形的拓?fù)潢P(guān)系、拓?fù)湫再|(zhì)的處理機(jī)系統(tǒng)。D模型要能夠從原始信息之中生成出一種完全不同于現(xiàn)代存儲(chǔ)技術(shù)的具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的全新的機(jī)器概念，并能夠深入到事物的本質(zhì)那一級(jí)去研究問(wèn)題。4人工智能的機(jī)器模擬問(wèn)題根據(jù)前面所分析的來(lái)看，似乎用處理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)來(lái)模擬能夠處理拓?fù)鋱D像和拓?fù)潢P(guān)系的人腦是根本不可能的了。其實(shí)不盡然，事實(shí)正好相反：無(wú)論是從本文的全息空間數(shù)學(xué)模型上看，還是從現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展趨勢(shì)

33、來(lái)看，現(xiàn)在能夠模擬人腦思維過(guò)程的最好的途經(jīng)，最成熟的手段，最有可能取得突破性進(jìn)展的很可能是今天的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)。因?yàn)榻裉斓碾娮佑?jì)算機(jī)的使用范圍早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了它發(fā)展初期的單純的數(shù)值計(jì)算了。電子計(jì)算機(jī)技術(shù)在理論上、技術(shù)上、應(yīng)用上，人才資源上的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)是模擬計(jì)算機(jī)和其它各種類(lèi)型的神經(jīng)元模型無(wú)法比擬的。現(xiàn)在，無(wú)論什么樣的神經(jīng)元模型，都可以用電子計(jì)算機(jī)來(lái)模擬和驗(yàn)證。這是由于電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)建立了以機(jī)器二進(jìn)制代碼為基礎(chǔ)的比較完備的操作系統(tǒng)和比較完善的虛擬機(jī)理論，以及在虛擬機(jī)基礎(chǔ)上的各種拓?fù)鋵哟蔚慕Y(jié)構(gòu)關(guān)系也比較清晰。雖然這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和關(guān)系等是人為定義的，但至少它們已經(jīng)逐步形成了一種機(jī)器的意識(shí)體的最初形態(tài)

34、；從這一方面看，電子計(jì)算機(jī)實(shí)際上已經(jīng)能夠運(yùn)算和分析某些簡(jiǎn)單的拓?fù)潢P(guān)系了。當(dāng)然，它們是以物理層次的二進(jìn)制代碼，為基礎(chǔ)的。但是，由于今天的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還很難達(dá)到自動(dòng)提取信息的高層商空間的拓?fù)潢P(guān)系的能力，更沒(méi)有形成更高層次的機(jī)器概念；所以，機(jī)器也只能分析處理一些簡(jiǎn)單的拓?fù)潢P(guān)系，還達(dá)不到像人腦智能那樣的層次水平。而模擬計(jì)算機(jī)和各種神經(jīng)元模型現(xiàn)在還在機(jī)器代碼階段，無(wú)論這種代碼是模擬量，還是神經(jīng)元模型的多元參量，或是什么多維向量，它們都還停留在物理學(xué)層次；或者，它們之中的某些可能已經(jīng)上升到了生理學(xué)層次，但是，它們還有很長(zhǎng)的一段路要走。當(dāng)然，最終它們都有可能達(dá)到模擬人工智能的目的，因?yàn)樗季S形式和思維過(guò)程從總的

35、來(lái)說(shuō)是拓?fù)湫再|(zhì)的，與物理層次的機(jī)器的類(lèi)型的選擇似乎關(guān)系不大。無(wú)論何種機(jī)器，都有可能達(dá)到目標(biāo)。機(jī)器代碼無(wú)論是電的，光的，數(shù)字的、模擬的，甚至是生物的神經(jīng)元沖動(dòng)；也無(wú)論是人為定義的，還是生物在自然界中長(zhǎng)期演化得來(lái)的，只要它們構(gòu)成的以機(jī)器代碼為基礎(chǔ)的高層次的拓?fù)淙⑾到y(tǒng)的拓?fù)湎嚓P(guān)結(jié)構(gòu)一樣，那么它們的思維形式和思維過(guò)程也應(yīng)當(dāng)是在拓?fù)潢P(guān)系上等效的。因此，只要你能提出腦的思維形式和思維過(guò)程的各層次上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和拓?fù)潢P(guān)系模型，那么你就可以根據(jù)這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和拓?fù)潢P(guān)系的綜合而設(shè)計(jì)出一臺(tái)達(dá)到某一層次水平的虛擬機(jī)。這臺(tái)虛擬機(jī)的物理層次可以是一臺(tái)數(shù)字計(jì)算機(jī)，或一臺(tái)模擬計(jì)算機(jī)，或是一種神經(jīng)元模型，或是其它的什么模型或機(jī)

36、器；這種虛擬機(jī)處理的是一種商空間的拓?fù)潢P(guān)系；當(dāng)然，還處理一些其它的關(guān)系，如全息相關(guān)關(guān)系，線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系，序關(guān)系等等。這樣，我們可以看到，無(wú)論是數(shù)字計(jì)算機(jī)，還是模擬計(jì)算機(jī)，或是某些神經(jīng)元模型，它們都是物理層次的機(jī)器。只要在它們的上級(jí)層次能夠形成虛擬的拓?fù)鋵哟谓Y(jié)構(gòu)的虛擬機(jī)系統(tǒng)，它們就有可能能夠處理某種拓?fù)潢P(guān)系。這些拓?fù)潢P(guān)系經(jīng)過(guò)整理、深化和綜合，就有可能產(chǎn)生一種機(jī)器概念即機(jī)器對(duì)事物的看法和認(rèn)識(shí)。這種機(jī)器概念，就有可能成為一種原始的，初步的人工智能雛形，就有可能進(jìn)入生理層次或心理層次。當(dāng)然，這種處理過(guò)程是一種群處理過(guò)程，一種信息的商空間結(jié)構(gòu)上的拓?fù)鋵哟蔚娜禾幚磉^(guò)程，不是單個(gè)的和的關(guān)系，也不是單個(gè)的神經(jīng)元

37、沖動(dòng)的結(jié)果?？偠灾?，無(wú)論何種機(jī)器，都有可能達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，只不過(guò)以現(xiàn)在的水平，電子計(jì)算機(jī)有可能最接近這個(gè)目標(biāo)。機(jī)器是這樣，人腦也是這樣，其他的生物也是這樣。甚至如果有以能量狀態(tài)存在的生命的話(huà)，他們的思維也可能是這樣，只不過(guò)思維的境界不同罷了。5智能系統(tǒng)的層次性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜上所述，可以知道，人腦的思維系統(tǒng)是一種全息的，拓?fù)湫缘?，多層次結(jié)構(gòu)的全息系統(tǒng)，而且這個(gè)全息系統(tǒng)要比我們迄今所了解的那些簡(jiǎn)單的，平庸的思維過(guò)程和表面的思維現(xiàn)象要復(fù)雜得多的多，范圍也廣泛得多。從總的方面分析起來(lái)，智能系統(tǒng)主要由三大部分組成，即：智能感知系統(tǒng)（接受、獲取信息部分），智能分析系統(tǒng)（分析處理信息部分），智能執(zhí)行系統(tǒng)（輸出執(zhí)

38、行部分）。而每一大部分又都有二至三層大層次結(jié)構(gòu)，它們從物體的物理層次到生理層次，再到心理層次，它們各自都有不同的形態(tài)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。每一個(gè)大層次又分若干亞層。同一亞層中的信息又有層內(nèi)遞歸循環(huán)結(jié)構(gòu)，或者多階的遞歸嵌套結(jié)構(gòu)。生命和思維是一種多層次的整體現(xiàn)象，單純地研究其中的某一個(gè)局部，或某一個(gè)部分，或某一個(gè)層次，是難以了解智能系統(tǒng)的全部面貌的。外部信息智能感知系統(tǒng)智能分析系統(tǒng)智能執(zhí)行系統(tǒng)行動(dòng)Þ的輸入（接受、獲取信息部分）Þ（分析、處理信息部分）Þ（輸出、執(zhí)行部分）Þ輸出圖1最簡(jiǎn)單的智能系統(tǒng)的組成智能系統(tǒng)中的物理層次是最基本，最低級(jí)的層次。這個(gè)層次相當(dāng)于人體中的原

39、子、分子、大蛋白質(zhì)分子、脫氧核糖核酸等物質(zhì)。在機(jī)器智能模擬系統(tǒng)中，它是指各種晶體管、門(mén)電路，以及電路布線(xiàn)的邏輯關(guān)系等等。它們形成了一種機(jī)器層次上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有實(shí)在的物質(zhì)實(shí)物存在。從而，在這個(gè)基礎(chǔ)上產(chǎn)生并形成了機(jī)器代碼系統(tǒng)。機(jī)器代碼系統(tǒng)已經(jīng)形成了在這個(gè)物理實(shí)物層次之上的最直接的一級(jí)的虛擬機(jī)系統(tǒng)。智能系統(tǒng)中的類(lèi)生理層次，是比物理層次高一級(jí)的系統(tǒng)拓?fù)鋵哟?，它相?dāng)于人體中的細(xì)胞或神經(jīng)元這一級(jí)。在機(jī)器系統(tǒng)中，它主要是由各種功能塊、門(mén)陣列、處理器和操作指令系統(tǒng)組成的，像虛擬機(jī)一樣，是一種虛擬的系統(tǒng)。我們同時(shí)也可以把它們看成是一種虛擬的層次，這個(gè)層次是由許許多多更低層次中的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它們主要

40、處理一種信息的直接反映感覺(jué)、反射。在這一層次中，又可以細(xì)分為三至四個(gè)亞層，其中的門(mén)電路、門(mén)陣列、電路布線(xiàn)的邏輯關(guān)系和一連串的脈沖信號(hào)，以及和由它來(lái)運(yùn)行的機(jī)器代碼系統(tǒng)，構(gòu)成了較低級(jí)的類(lèi)生理層次亞層，橫跨在物理層次和類(lèi)生理層次之間，相當(dāng)于神經(jīng)元的軸突和樹(shù)突、神經(jīng)鍵，以及一連串的神經(jīng)沖動(dòng)等。而各功能塊、門(mén)陣列、處理器、存儲(chǔ)器和機(jī)器級(jí)的操作指令系統(tǒng)，構(gòu)成了類(lèi)生理層次的第二個(gè)亞層，相當(dāng)于神經(jīng)元主體。在類(lèi)生理層次的第三個(gè)亞層上，多個(gè)功能塊、門(mén)陣列和處理器聯(lián)成了處理器陣列，形成了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生一種群處理的效果，這樣形成了高一級(jí)的虛擬機(jī)系統(tǒng)。由于這種群處理的效果，使得信息形成全息處理的形態(tài)和生成出全息拓?fù)?/p>

41、相關(guān)關(guān)系。在類(lèi)生理層次的最高一級(jí)亞層上，處理器的群處理方式產(chǎn)生一種虛擬機(jī)系統(tǒng)，這種虛擬機(jī)系統(tǒng)能夠提取和分解低層次上的信號(hào)特征，并再將這些特征進(jìn)行綜合和歸類(lèi)。在自然界、生物界中，它們是以自動(dòng)求取信息群的商集來(lái)獲得信息特征和它們的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、拓?fù)潢P(guān)系的；這種自動(dòng)求取這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和拓?fù)湎嚓P(guān)關(guān)系，并把它們進(jìn)行重新分類(lèi)和綜合的過(guò)程就是所謂的自然編碼過(guò)程。它是一種以物理層次為最底層結(jié)構(gòu)的高級(jí)多層次編碼系統(tǒng)，而且它是用自身的信息特征作為底層初級(jí)編碼的規(guī)范，來(lái)提取高層信息的拓?fù)潢P(guān)系的。自然界就是采用這種方法。而在機(jī)器智能仿真系統(tǒng)中，它可以是人為定義的，但也可以是自動(dòng)生成的。這個(gè)過(guò)程使得虛擬機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)遞歸結(jié)構(gòu)：即是以信息自身的特征來(lái)定義自身的類(lèi)¾¾生成出等價(jià)類(lèi)，然后組成商集，商集內(nèi)部再生成出一個(gè)全息拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。信息經(jīng)過(guò)這種編碼后，就產(chǎn)生了屬于那種類(lèi)似于心理層次的東西：一團(tuán)互相關(guān)聯(lián)的，具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多層次的信息群體感知或認(rèn)識(shí)。智能系統(tǒng)中的最上的一個(gè)大層次是心理層次。這個(gè)層次包括感知、認(rèn)識(shí)、概念、意識(shí)、情感、思維等等，以及各種思維過(guò)程和思維方法，都屬于這個(gè)層次。從總的說(shuō)來(lái)