教學(xué)大綱-計(jì)算智能導(dǎo)論(尚榮華)

-PAGE3-《計(jì)算智能導(dǎo)論》教學(xué)大綱課程名稱：計(jì)算智能導(dǎo)論英文名稱：IntroductionofComputationalIntelligence學(xué)分：3學(xué)時(shí)：40+12課程類型：必修課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課適用專業(yè)：智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)先修課程：離散數(shù)學(xué)、高等數(shù)學(xué)、算法設(shè)計(jì)與分析開設(shè)學(xué)期：第6學(xué)期開課院系：人工智能學(xué)院一、課程的教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)計(jì)算智能是模擬自然以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜問題求解的科學(xué)，是生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、免疫學(xué)、哲學(xué)、社會(huì)學(xué)、數(shù)學(xué)、信息科學(xué)、非線性科學(xué)、工程學(xué)、音樂、物理學(xué)等眾多學(xué)科相互交叉融合的結(jié)果，是人們對(duì)自然智能認(rèn)識(shí)和模擬的最新成果。目前計(jì)算智能已經(jīng)成為智能與信息科學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域之一，它的深入發(fā)展將極大地改變?nèi)藗冋J(rèn)識(shí)自然，求解現(xiàn)實(shí)問題的能力和水平。計(jì)算智能導(dǎo)論這門課程主要介紹了計(jì)算智能的3個(gè)典型范例：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算、模糊系統(tǒng)，它們分別建模了以下自然系統(tǒng)：生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化、和人類思維過程。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解并掌握人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算、和模糊系統(tǒng)等計(jì)算智能模型。二、課程具體內(nèi)容及基本要求（一）計(jì)算智能簡(jiǎn)介（4學(xué)時(shí)）內(nèi)容：計(jì)算智能的基本概念，計(jì)算智能的典型方法和計(jì)算智能的發(fā)展歷史。1.基本要求（1）了解計(jì)算智能的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及發(fā)展過程中的幾個(gè)研究途徑；（2）掌握計(jì)算智能的基本概念；2.重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：計(jì)算智能概念難點(diǎn)：計(jì)算智能的認(rèn)知觀3.作業(yè)及課外學(xué)習(xí)要求（二）進(jìn)化計(jì)算基礎(chǔ)（4學(xué)時(shí)）內(nèi)容：進(jìn)化計(jì)算的生物基礎(chǔ)，進(jìn)化計(jì)算的一般框架，進(jìn)化算法傳統(tǒng)的4個(gè)分支，模式定理和積木塊假設(shè)，進(jìn)化計(jì)算的主要特點(diǎn)與適用領(lǐng)域。1.基本要求（1）掌握進(jìn)化計(jì)算的生物基礎(chǔ)及一般框架。（2）理解模式定理和積木塊假設(shè)。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：進(jìn)化計(jì)算的生物基礎(chǔ)及一般框架。難點(diǎn)：模式定理和積木塊假設(shè)。（三）遺傳算法（6學(xué)時(shí)）內(nèi)容：經(jīng)典遺傳算法，交叉算子，變異算子，控制參數(shù)和遺傳算法的應(yīng)用實(shí)例。1.基本要求（1）掌握經(jīng)典遺傳算法及其相關(guān)算子。（2）理解參數(shù)的調(diào)整及其設(shè)置。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：遺傳算法原理。難點(diǎn)：針對(duì)不同的應(yīng)用要選擇合適的算子。（四）遺傳算法的搜索機(jī)理（4學(xué)時(shí)）內(nèi)容：種群增長(zhǎng)方程，交叉算子的搜索可達(dá)域，變異算子的搜索可達(dá)域，選擇算子的搜索能力與搜索速度以及遺傳算法的搜索機(jī)制。1.基本要求（1）掌握經(jīng)典遺傳算法及其相關(guān)算子。（2）理解參數(shù)的調(diào)整及其設(shè)置。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：遺傳算法原理。難點(diǎn)：針對(duì)不同的應(yīng)用要選擇合適的算子。（五）模糊邏輯基礎(chǔ)（6學(xué)時(shí)）內(nèi)容：模糊集合,隸屬函數(shù)，模糊關(guān)系，模糊變換，模糊集的特性，模糊和概率。1.基本要求（1）掌握模糊集合的內(nèi)涵及相關(guān)定義；（2）理解模糊集的特性，模糊和概率的區(qū)別和聯(lián)系。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：模糊集合的基本概念難點(diǎn)：模糊集的特性3.作業(yè)及課外學(xué)習(xí)要求：（六）模糊聚類分析和模糊綜合評(píng)判模型（5學(xué)時(shí)）內(nèi)容：模糊聚類分析，模糊綜合評(píng)判模型1.基本要求（1）掌握模糊聚類分析；（2）理解模糊綜合評(píng)判模型。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：模糊聚類分析難點(diǎn)：模糊綜合評(píng)判模型3.作業(yè)及課外學(xué)習(xí)要求：（七）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)（6學(xué)時(shí)）內(nèi)容：人工神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及工作方式和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)。1.基本要求（1）理解人工神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；（2）掌握人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及工作方式和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及工作方式難點(diǎn)：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)3.作業(yè)及課外學(xué)習(xí)要求（八）常用的學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（5學(xué)時(shí)）內(nèi)容：監(jiān)督學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的類型，監(jiān)督學(xué)習(xí)規(guī)則）和非監(jiān)督學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（包括非監(jiān)督學(xué)習(xí)，Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則）1.基本要求（1）掌握監(jiān)督學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（2）理解相非監(jiān)督學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的思想與算法。2.重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：監(jiān)督學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)難點(diǎn)：非監(jiān)督學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的思想與算法三、教學(xué)安排及方式總學(xué)時(shí)40學(xué)時(shí)+12機(jī)時(shí)，講課37學(xué)時(shí)，習(xí)題課3學(xué)時(shí)，上機(jī)12機(jī)時(shí)。序號(hào)課程內(nèi)容學(xué)時(shí)教學(xué)方式1計(jì)算智能簡(jiǎn)介4講授2進(jìn)化計(jì)算基礎(chǔ)44課時(shí)講授3遺傳算法65課時(shí)講授,1課時(shí)習(xí)題課4遺傳算法的搜索機(jī)理44課時(shí)講授5模糊邏輯基礎(chǔ)66課時(shí)講授6模糊聚類分析和模糊綜合評(píng)判模型54課時(shí)講授,1課時(shí)習(xí)題課7人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)66課時(shí)講授講授8常用的學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)54課時(shí)講授,1課時(shí)習(xí)題課9上機(jī)1212機(jī)時(shí)上機(jī)四、本課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生能力和素質(zhì)的貢獻(xiàn)點(diǎn)《計(jì)算智能導(dǎo)論》課程的授課方式以課堂講授為主，注重內(nèi)容的學(xué)習(xí)、知識(shí)的掌握和學(xué)生獨(dú)立思考。課堂講授和討論相輔相成，教學(xué)中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與性、積極性和創(chuàng)造性靈活性。五、考核及成績(jī)?cè)u(píng)定方式最終成績(jī)由平時(shí)作業(yè)成績(jī)、上機(jī)成績(jī)、期末考試成績(jī)?nèi)糠纸M合而成。各部分所占比例如下：平時(shí)作業(yè)成績(jī)（10%）：主要考核對(duì)每堂課知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度；要上機(jī)作業(yè)占30%，主要考察學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的綜合掌握程度，算法的實(shí)現(xiàn)能力；期末考試成績(jī)：60%。主要考核《計(jì)算智能導(dǎo)論》課程的知識(shí)的掌握程度。書面閉卷考試形式。六、教材及參考書目教材：焦李成主編,《計(jì)算智能導(dǎo)論》，西安電子科技大學(xué)社出版,2019年.參考書目:計(jì)算智能導(dǎo)論（第2版）.英吉布雷切特（著），譚營(yíng)（等譯）.清華大學(xué)出版社.2011人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模擬進(jìn)化計(jì)算（第2版）.閻平凡（等編著）.清華大學(xué)出版社.2005.進(jìn)化計(jì)算的理論和方法