動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的計(jì)算機(jī)視覺監(jiān)控-智能科學(xué)網(wǎng)站

詞計(jì)算和語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的

根本問題和爭(zhēng)論王飛躍中國科學(xué)院自動(dòng)化爭(zhēng)論所簡單系統(tǒng)與智能科學(xué)重點(diǎn)試驗(yàn)室2023年6月1日目錄一.問題背景二.詞計(jì)算和語言動(dòng)力學(xué)理論的簡潔回憶三.從數(shù)計(jì)算到詞計(jì)算：語言動(dòng)力學(xué)的根本框架四.基于胞空間和胞映射的LDS計(jì)算方法五.語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的根本問題及其爭(zhēng)論方法六.總結(jié)與展望問題背景馬克思：“一門科學(xué)只有在成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)時(shí)，才算到達(dá)了真正完善的地步”模糊集合的提出者Zadeh教授：“科學(xué)界有一種根深蒂固的傳統(tǒng)看法，即在科學(xué)理論中使用自然語言是數(shù)學(xué)不成熟的表現(xiàn)”為什么進(jìn)展詞計(jì)算和

語言動(dòng)力學(xué)爭(zhēng)論現(xiàn)實(shí)性緣由人類已習(xí)慣于用自然語言描述和分析事物，特殊是涉及社會(huì)、政治、經(jīng)濟(jì)和治理中的簡單過程，排解自然語言的代價(jià)太大了。本質(zhì)性緣由感性信息或?qū)W問通常只能用自然語言來描述，由于人類區(qū)分細(xì)節(jié)和存儲(chǔ)信息的認(rèn)知力量的內(nèi)在限制，感性信息在本質(zhì)上是不準(zhǔn)確的。進(jìn)展詞計(jì)算和語言動(dòng)力學(xué)

爭(zhēng)論的實(shí)質(zhì)：信息的有效利用數(shù)計(jì)算：主要處理基于測(cè)度的信息〔Measurement-basedInformation〕詞計(jì)算：主要處理基于感知的信息〔Perception-basedInformation〕利用詞計(jì)算和語言動(dòng)力學(xué)

系統(tǒng)的根本原則不知道原則(Thedon’tknowrationale)不能夠以足夠的精度確定變量或參數(shù)的值，進(jìn)而用數(shù)來描述。不需要原則(Thedon’tneedrationale)不需要數(shù)值，語言值就足夠了。不想要原則(Thedon’twantrationale)太細(xì)節(jié)的學(xué)問反而無效。不確定原則(Thecan’tdefinerationale)無法準(zhǔn)確定義的概念，例如因果關(guān)系等。我們的生疏由于信息正交性，我們必需利用感性信息來獵取更多的信息，人類最終會(huì)生疏到，利用自然語言的詞計(jì)算,不是可有可無的可選項(xiàng)，而是必需的?！惨肸adeh〕這似乎是一場(chǎng)“回歸”自然語言的運(yùn)動(dòng)，但決不是科學(xué)上的倒退或馬克思所認(rèn)為的學(xué)科不成熟的表現(xiàn)：“周而復(fù)始”，但處于不同的層次，是螺旋式進(jìn)展。利用自然語言學(xué)問和信息，建立以詞計(jì)算為根底的系統(tǒng)描述，分析，掌握和綜合的語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，是將來系統(tǒng)爭(zhēng)論，特殊是簡單系統(tǒng)爭(zhēng)論的一個(gè)重要而有意義的方向。這一點(diǎn)，在處理社會(huì)，經(jīng)濟(jì)，生態(tài)等人造簡單系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)描述和分析時(shí)，尤為顯著。詞計(jì)算和語言動(dòng)力學(xué)理論的簡潔回憶：詞計(jì)算

1996年由Zadeh提出，見：“FuzzyLogic=ComputingwithWords”IEEETransactionsonFuzzySystems,Vol.4，No.4,pp.103-111，1996.

詞計(jì)算是語言變量概念的直接擴(kuò)展詞計(jì)算和語言動(dòng)力學(xué)理論的簡潔回憶：語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)1995年由王飛躍提出，見：“Modeling,AnalysisandSynthesisofLinguisticDynamicSystems:AComputationalTheory”Proc.ofIEEEInt’lWorkshoponArchitectureforSemioticModelingandSituationControlinLargeComplexSystems,Monterey,CA,1995,pp173-178.是試圖用一種類似于求解微分差分方程的方式解決規(guī)律推理過程的副產(chǎn)物語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的狹義應(yīng)用

高層決策的語言動(dòng)態(tài)模擬和分析語言動(dòng)力學(xué)計(jì)算實(shí)例語義穩(wěn)定LDS語義周期變化LDS語義收斂LDS語義發(fā)散LDS狹義語言動(dòng)力學(xué)的一般例子語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)消失在很多簡單系統(tǒng)的分析與掌握應(yīng)用之中。例如，在對(duì)一個(gè)簡單問題制定掌握策略或規(guī)章的過程中，通常用語言或詞來表達(dá)問題，描述情形，提出目標(biāo)，制定策略，明確并實(shí)施評(píng)價(jià)程序。這一過程可以看作是一個(gè)語言動(dòng)力學(xué)過程：用詞描述問題和情形：語言過程描述用詞提出目標(biāo)：語言目標(biāo)函數(shù)用詞制定策略：語言掌握設(shè)計(jì)用詞確定評(píng)價(jià)程序：語言狀態(tài)反響?yīng)M義語言動(dòng)力學(xué)爭(zhēng)論的核心內(nèi)容

基于詞和數(shù)的混合計(jì)算

由系統(tǒng)的靜態(tài)描述轉(zhuǎn)為動(dòng)態(tài)描述和推理

由非完整的開環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)為完整的閉環(huán)系統(tǒng)語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的廣義應(yīng)用

人機(jī)的智能交互在物理系統(tǒng)中的模擬信號(hào)與數(shù)字計(jì)算機(jī)中的數(shù)字信號(hào)之間通訊時(shí)，我們要使用模擬/數(shù)字〔A/D〕和數(shù)字/模擬〔D/A〕轉(zhuǎn)換器，它們已變成了無所不在的標(biāo)準(zhǔn)硬件，其性能由轉(zhuǎn)換精度而定。我國學(xué)者已經(jīng)指出，為了有效地利用信息，我們必需在硬件和軟件之后，建立“知件”體系，而語言動(dòng)力學(xué)可能會(huì)進(jìn)展成為有效開發(fā)、綜合利用各特地領(lǐng)域“知件”的一種解析且可計(jì)算的通用工具?？梢栽O(shè)想，在將來的人機(jī)交互中，特定領(lǐng)域的文字/數(shù)字〔W/N〕和數(shù)字/文字(N/W)轉(zhuǎn)換器，將同A/D與D/A轉(zhuǎn)換器一樣重要和廣泛，不同的是它們是軟件而不是硬件，其性能將由其語法和語言處理的智能水平所打算。從硬件、軟件到知件－

語言動(dòng)力學(xué)的可能應(yīng)用專家評(píng)論有關(guān)LDS爭(zhēng)論文章數(shù)目分布

〔9份相關(guān)雜志會(huì)刊統(tǒng)計(jì)〕IEEETransactionsonSystems,Man,andCybernetics主編LarryO.Hall教授對(duì)本工程工作的評(píng)價(jià)是:“Apieceofsolidandqualitywork,andmayleadtoawholenewfield.”(一項(xiàng)扎實(shí)且有品位的工作，可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)全新的爭(zhēng)論領(lǐng)域。)TaylorFranklinBestPaperAward國際大會(huì)特邀報(bào)告1次2023年IEEESMCTaylorFranklin最正確論文獎(jiǎng)1項(xiàng)(每年在IEEESMC學(xué)會(huì)會(huì)議會(huì)刊的500余篇文章中選出)語言動(dòng)力學(xué)的根本框架－

從詞到點(diǎn)的轉(zhuǎn)換模糊集合的Kosko幾何表示

語言和數(shù)值動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的映射表示及相互關(guān)系

從數(shù)值動(dòng)力學(xué)到語言動(dòng)力學(xué)由多維空間到超立方體單元的轉(zhuǎn)換完成了由傳統(tǒng)數(shù)值動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)到語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。在理論上，全部傳統(tǒng)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的概念和方法，都可以依據(jù)這一轉(zhuǎn)換而直接推廣到語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中。語言動(dòng)力學(xué)和詞計(jì)算的

根本公式LDS狀態(tài)方程：LDS輸出方程：LDS反響掌握：這里：IN，IM，IP和IQ都是超立方體，Z是非負(fù)整數(shù)集合，F(xiàn)，H，R是模糊規(guī)律算子。相應(yīng)詞的模糊集合定義狀態(tài)詞：輸出詞：掌握詞：輸入詞：語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的

穩(wěn)定性概念和解析定義LDS的軌跡詞的極限值正〔負(fù)〕不變?cè)~集平衡詞P-K軌跡LDS的穩(wěn)定性LDS的漸進(jìn)穩(wěn)定性LDS的全局穩(wěn)定性主要問題量的問題：精度要求N>>n帶來的計(jì)算量問題質(zhì)的問題：語義要求帶來的詞之不連續(xù)區(qū)分的問題模糊超立方體中的兩個(gè)相鄰點(diǎn)必需是看作兩個(gè)不同的點(diǎn)。這樣的話，一個(gè)在兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間搖擺的LDS就被認(rèn)為是不穩(wěn)定的。然而，這兩個(gè)點(diǎn)可能是同一個(gè)點(diǎn)由測(cè)量誤差造成的兩個(gè)表現(xiàn)，或者是由隸屬函數(shù)的主觀性表現(xiàn)出兩個(gè)點(diǎn)，或者是由于信息的顆粒性所造成的。因此，從應(yīng)用角度來看，這兩個(gè)只能作為一個(gè)點(diǎn)來考慮。也就是說，從這兩個(gè)點(diǎn)所表示的兩個(gè)字來看，在實(shí)際意義它們是一樣的，因而系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)看成是穩(wěn)定的。點(diǎn)與詞的實(shí)際不對(duì)稱映射基于胞空間和胞映射的

LDS計(jì)算方法及其應(yīng)用超立方體上的胞空間構(gòu)造及對(duì)應(yīng)詞的隸屬函數(shù)族基于胞映射的語言動(dòng)力學(xué)

根本方程LDS狀態(tài)映射：LDS輸出映射：LDS反響映射：其中tk是胞空間新的時(shí)間區(qū)間，Zk,Qk,Pk和Wk分別是狀態(tài)、掌握、輸出和輸入詞胞，CF，CH和CR是由F，H和R構(gòu)造出的胞映射。胞空間構(gòu)造的根本問題對(duì)于指定用于描述簡單系統(tǒng)的K個(gè)詞，如何構(gòu)造一個(gè)胞構(gòu)造使得這K個(gè)詞可以合理地分布在超立方體中？最正確或均勻格點(diǎn)詞胞分布定義合理性的一種方法是將這些詞盡可能地均勻分布，但對(duì)于高維超立方體，簡潔的均勻分割是無效的。此時(shí)，可利用數(shù)論中高維空間數(shù)值積分的最正確或均勻格點(diǎn)集來實(shí)現(xiàn)詞的合理地分布。Halton格點(diǎn)集:從詞胞到詞，再到數(shù)的

清晰化算法基于胞空間和胞映射的

LDS的分析與設(shè)計(jì)利用在胞空間的搜尋算法分析LDS的全局動(dòng)態(tài)特性利用離散動(dòng)態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)LDS的最正確語言掌握算法語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的根本問題

及其爭(zhēng)論方法常規(guī)數(shù)值動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的詞化及其相關(guān)的動(dòng)力學(xué)特性分析詞計(jì)算和語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析多映射和馬爾可夫過程在語言動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用在數(shù)據(jù)挖掘中的應(yīng)用在簡單系統(tǒng)的建模、分析掌握和綜合中的應(yīng)用常規(guī)數(shù)值動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的詞化

及其相關(guān)的動(dòng)力學(xué)特性分析的目的

可以驗(yàn)證語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的概念和分析方法是否正確合理，由于我們對(duì)數(shù)值動(dòng)力學(xué)的特性已特別了解和清晰可以探究一條將低層數(shù)值模型抽象總結(jié)為高層語言模型的途徑，這在很多領(lǐng)域，特殊是在生態(tài)、社會(huì)系統(tǒng)中特別有價(jià)值可以建立一種新型的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)問覺察的方法，假設(shè)成功，這將有助于爭(zhēng)論海量信息的處理和表示詞計(jì)算和語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的

動(dòng)態(tài)特性分析常規(guī)數(shù)值動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)詞化后，其原有的混沌和分叉現(xiàn)象在對(duì)應(yīng)的語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)描述中是否連續(xù)存在？同詞化的區(qū)分率、粒度和表達(dá)規(guī)章有什么關(guān)系等一般語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)本身在其超立方體空間中是否存在不動(dòng)點(diǎn)、混沌和分叉現(xiàn)象？如何進(jìn)展判定和分析等在已有工作的根底上，探討如何有效地在語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中引入胞空間和胞映射，并建立系統(tǒng)的指標(biāo)體系和數(shù)值方法，驗(yàn)證胞空間和胞變換的靠近精度、穩(wěn)定和敏感特性計(jì)算語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)在引入胞空間和胞變換后，如何建立有效的搜尋和數(shù)值分析方法，系統(tǒng)地在胞空間中分析不動(dòng)點(diǎn)、混沌和分叉等動(dòng)態(tài)現(xiàn)象四片混沌的蟲口數(shù)值模型蟲口模型,m=3.58,初值x0=0.55對(duì)應(yīng)四片混沌的蟲口語言模型蟲口模型，M=“近似為3.58”,初值x0＝“近似為0.5”。語言清晰化后的數(shù)值蟲口混沌特性多映射和馬爾可夫過程在

語言動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用常規(guī)數(shù)值動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)詞化后，不行避開的會(huì)消失計(jì)算詞可能與幾個(gè)規(guī)定的詞相關(guān)，因此轉(zhuǎn)化成一個(gè)規(guī)定詞是一種近似在語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中引入胞空間和胞變換后，一個(gè)胞被映射之后可能與幾個(gè)細(xì)胞有交合，因此轉(zhuǎn)化成一個(gè)胞是一種近似問題是這種近似有時(shí)不見得合理或有意義，所以我們必需爭(zhēng)論映射多值性所帶來的問題。爭(zhēng)論這一問題的一個(gè)特別自然的工具就是馬爾可夫過程，最直截了當(dāng)?shù)姆绞骄褪菍⒂?jì)算詞與規(guī)定詞的相關(guān)程度作為馬爾可夫過程中狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，或者把被映胞在映射后與其它胞的交合局部大小作為轉(zhuǎn)移概率如此一來，我們就可以通過馬爾可夫過程理論和方法爭(zhēng)論“隨機(jī)”語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)挖掘中的應(yīng)用

這方面的主要思想是通過語言動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析的特性，將數(shù)據(jù)挖掘中的一些方法，特殊是聚類分析的方法詞化，并進(jìn)一步挖掘出基于詞計(jì)算的狀態(tài)模型、輸出模型和反響模型，從而形成學(xué)問的動(dòng)態(tài)表示和分析利用。在簡單系統(tǒng)的建模、分析、掌握和綜合中的應(yīng)用針對(duì)一些具體的簡單系統(tǒng)應(yīng)用LDS。目前，我們已開展在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生態(tài)