信息智能處理技術(shù)

前言

近年來，信息智能處理技術(shù)在國內(nèi)外受到了廣泛重視，并取得許多重要理論和應(yīng)用研究的成果，大部分發(fā)達(dá)國家均將信息智能處理技術(shù)研究列入國家高技術(shù)發(fā)展計劃和自然科學(xué)基金重點研究領(lǐng)域。隨著研究的不斷深入，信息智能處理技術(shù)已成為信號與信息技術(shù)領(lǐng)域迅速發(fā)展起來的一個極具挑戰(zhàn)性的研究方向，在工業(yè)和國防科技領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。自2004年哈爾濱工程大學(xué)開設(shè)研究生選修課“信息智能處理技術(shù)”以來，作者作為唯一主講教師已授課六年，教學(xué)中積累了一定經(jīng)驗，并編寫了講義第一稿，為該書的撰寫打下堅實基礎(chǔ)，在講授過程中受到了學(xué)生的好評與歡迎，選課人數(shù)逐年大幅度增加。作者的主要研究方向是數(shù)字信號處理與信息智能處理技術(shù)，多年來致力于將智能算法應(yīng)用于數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的研究，對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、蟻群算法、粒子群算法以及人工免疫算法在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用進(jìn)行了較為深入的研究，取得了一定成果。作為第一作者撰寫相關(guān)論文30多篇，其中多篇被EI索引收錄。多年科研工作的積累使該書內(nèi)容更加深入淺出，重點突出；一些研究成果可以充實書中實例，更加直觀、生動，易于讀者掌握。本書從信息科學(xué)的角度出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了信息智能處理技術(shù)的基礎(chǔ)理論及各種新的智能算法。全書共分12章，內(nèi)容包括緒論、信息智能處理技術(shù)語言、模糊理論基礎(chǔ)、機(jī)器學(xué)習(xí)與自動推理技術(shù)、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、遺傳算法、模擬退火算法、蟻群算法、人工免疫算法、克隆選擇算法及粒子群算法，內(nèi)容上既包括相關(guān)基本理論的詳細(xì)介紹，又包括MATLAB具體仿真方法的介紹，同時還有在具體問題上應(yīng)用的實例。希望本書的出版能為信息智能處理技術(shù)的研究和推廣起到一定的積極作用。本書的特色主要有：1.將多個較為先進(jìn)的智能算法歸納總結(jié)于一體，詳實介紹了相關(guān)基本理論，便于讀者理解和融會貫通。2.對于每一個算法都給出了基于MATLAB語言的具體實現(xiàn)過程，便于讀者動手實踐。3.對于每一個算法都給出了在信號與通信領(lǐng)域的應(yīng)用實例，便于讀者實際應(yīng)用，并能加深對算法的理解。本書的編寫歷時兩年多，期間得到了許多人的支持。莫宏偉老師提供了大量素材，博士生肖婧在算法仿真方面做了大量工作，研究生劉國安、李爽、潘鐵文、彭偉、曹巍巍、李云剛、張艷雙、張旭等人參加了部分章節(jié)的整理校對工作，研究生李美翠、盛磊、王義新、陳劍、董超等人參加了全部書稿的校對修改工作，確保了本書高水平高質(zhì)量地完成。本書還參考引用了國內(nèi)外大量相關(guān)學(xué)術(shù)論文和著作，在此一并表示衷心的感謝。本書的出版還得到了哈爾濱工程大學(xué)“十一五”研究生教材建設(shè)專項資金的資助，在此表示衷心的感謝。最后還要感謝電子工業(yè)出版社對這本書的出版給予的肯定和支持，感謝董亞峰編輯提出的富有建設(shè)性的意見和建議以及對本書所做的大量具體工作。由于作者水平有限，本書肯定還會存在缺點和不足，特別是隨著信息智能處理技術(shù)的發(fā)展，一些智能算法存在的缺陷還有待進(jìn)一步研究和改進(jìn)，歡迎讀者提出寶貴的批評建議。

內(nèi)容概要

信息智能處理技術(shù)是信號與信息技術(shù)領(lǐng)域一個前沿的富有挑戰(zhàn)性的研究方向，它以人工智能理論為基礎(chǔ)，側(cè)重于信息處理的智能化，包括計算機(jī)智能化（文字、圖象、語音等信息智能處理）、通信智能化以及控制信息智能化?！　”緯诮榻B智能信息處理相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，全面而詳實地闡述了智能信息處理的核心技術(shù)——計算智能算法，內(nèi)容主要包括：模糊理論、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模擬退火算法、蟻群算法、免疫算法、克隆選擇算法和粒子群算法，并給出了算法基于MATLAB語言的具體實現(xiàn)方法，以及在信息處理和現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的具體應(yīng)用實例。本書基本涵蓋了當(dāng)前智能信息處理的最新技術(shù)，力爭做到理論和具體應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合。　　本書適用于高等學(xué)校信號和信息處理、通信與信息系統(tǒng)、計算應(yīng)用技術(shù)、模式識別與智能系統(tǒng)、水聲工程等專業(yè)的高年級本科生、研究生和博士生的課程教材，也可作相關(guān)研究人員的參考書。

書籍目錄

第1章 緒論  　1.1 智能的概念  　1.2 人工智能  　　1.2.1 人工智能發(fā)展歷史  　　1.2.2 人工智能研究內(nèi)容及目標(biāo)  　　1.2.3 人工智能研究領(lǐng)域  　1.3 信息智能處理技術(shù)及其應(yīng)用  第2章 信息智能處理語言  　2.1 概述  　2.2 邏輯型程序設(shè)計語言Prolog  　　2.2.1 Prolog語言的三種基本語句  　　2.2.2 Prolog語言的基本結(jié)構(gòu)  　　2.2.3 Prolog語言的基本工作原理  　　2.2.4 Prolog語言的特點  　　2.2.5 Prolog語言的常用版本  第3章 模糊理論基礎(chǔ)  　3.1 概述  　3.2 普通集合與模糊集合  　　3.2.1 普通集合  　　3.2.2 模糊集合  　3.3 模糊集合的運(yùn)算  　　3.3.1 模糊集合基本運(yùn)算  　　3.3.2 模糊關(guān)系  　　3.3.3 模糊變換  　3.4 模糊集合的兩個基本定理  　　3.4.1 分解定理  　　3.4.2 擴(kuò)張定理  　3.5 模糊語言表述  　　3.5.1 語氣算子  　　3.5.2 模糊化算子  　　3.5.3 判定化算子  　3.6 模糊邏輯  　3.7 模糊推理  　　3.7.1 模糊假言推理  　　3.7.2 模糊條件推理  　3.8 模糊控制  　　3.8.1 模糊控制基本過程  　　3.8.2 系統(tǒng)分析  　　3.8.3 輸入模糊化處理  　　3.8.4 模糊控制規(guī)則庫的建立  　　3.8.5 模糊推理  　　3.8.6 輸出反模糊化處理  　3.9 基于MATLAB的模糊推理系統(tǒng)  　　3.9.1 利用GUI建立FIS  　　3.9.2 利用MATLAB命令行建立FIS  　3.10 模糊集合理論應(yīng)用實例——基于模糊集合 理論的圖像增強(qiáng)  　　3.10.1 圖像模糊增強(qiáng)的技術(shù)方案  　　3.10.2 基于MATLAB語言的圖像模糊增強(qiáng)實現(xiàn)  第4章 機(jī)器學(xué)習(xí)與自動推理技術(shù)  　4.1 機(jī)器學(xué)習(xí)  　　4.1.1 機(jī)器學(xué)習(xí)的主要策略  　　4.1.2 機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)  　　4.1.3 機(jī)器學(xué)習(xí)分類  　　4.1.4 符號學(xué)習(xí)  　4.2 自動推理技術(shù)  　　4.2.1 確定性推理方法  　　4.2.2 不確定性推理方法  第5章 專家系統(tǒng)  　5.1 概述  　5.2 專家系統(tǒng)的基本框架  　5.3 專家系統(tǒng)的特點及類型  　　5.3.1 專家系統(tǒng)的特點  　　5.3.2 專家系統(tǒng)的類型  　5.4 專家系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)  　　5.4.1 知識的獲取  　　5.4.2 知識庫的建立  　　5.4.3 推理機(jī)制  　　5.4.4 專家系統(tǒng)的設(shè)計評價  　5.5 專家系統(tǒng)開發(fā)工具  　　5.5.1 骨架型開發(fā)工具  　　5.5.2 語言型開發(fā)工具  　　5.5.3 構(gòu)造輔助工具  　　5.5.4 支撐環(huán)境  　5.6 專家系統(tǒng)應(yīng)用實例——組合導(dǎo)航標(biāo)繪儀故障 診斷專家系統(tǒng)  　　5.6.1 組合導(dǎo)航標(biāo)繪儀故障診斷專家系統(tǒng)設(shè)計  　　5.6.2 組合導(dǎo)航標(biāo)繪儀故障診斷方法研究及實現(xiàn)  第6章 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論第7章 遺傳算法第8章 模擬退火算法 第9章 蟻群算法第10章 人工免疫算法第11章 克隆選擇算法第12章 粒子群算法

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 緒論信息智能處理技術(shù)是近年來隨著人工智能的發(fā)展，在信號與信息處理領(lǐng)域形成的一個前沿新學(xué)科，是信息科學(xué)、人工智能、知識工程、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、因特網(wǎng)技術(shù)、多媒體信息處理、邏輯科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等多學(xué)科交叉發(fā)展的結(jié)果。它以人工智能理論為基礎(chǔ)，側(cè)重于信號與信息處理的智能化，包括計算機(jī)智能化（文字、圖像、語音等信息智能處理）、通信智能化以及控制信息智能化。近年來人工智能理論得到了較快的發(fā)展，一些新理論、新算法的提出解決了許多復(fù)雜智能問題。以往人們只注重人工智能在控制工程中的應(yīng)用，事實上人工智能不僅能夠應(yīng)用于控制領(lǐng)域，它在信號與信息處理領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景，如圖像、語音的智能處理和智能通信傳輸?shù)?。近年來，為了適應(yīng)信息時代的海量、非線性的信息處理要求，信號與信息處理技術(shù)逐漸向智能化方向發(fā)展，從信息的載體到信息處理的各個環(huán)節(jié)，廣泛地模擬人的智能來更有效地處理各種復(fù)雜信息。人工智能學(xué)科與認(rèn)知科學(xué)的結(jié)合，會進(jìn)一步促進(jìn)人類的自我了解和控制能力的發(fā)揮。研究具有認(rèn)知機(jī)理的智能信息處理理論與方法，探索認(rèn)知的機(jī)制，建立可實現(xiàn)的計算模型并發(fā)展應(yīng)用，有可能帶來未來信號與信息處理技術(shù)突破性的發(fā)展。信息智能處理技術(shù)是信息科學(xué)中的前沿交叉學(xué)科，是應(yīng)用導(dǎo)向的綜合性學(xué)科，其目標(biāo)是研究新的、先進(jìn)的理論和技術(shù)，有效地處理海量和非線性的復(fù)雜信息。智能信息處理研究包括基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用研究等多個層次?，F(xiàn)階段信息處理技術(shù)領(lǐng)域呈現(xiàn)兩大發(fā)展趨勢：一種是面向大規(guī)模、多介質(zhì)的信息，使計算機(jī)系統(tǒng)具備處理更大范圍信息的能力；另一種是與人工智能進(jìn)一步結(jié)合，使計算機(jī)系統(tǒng)更智能化地處理信息。鑒于目前實際問題的復(fù)雜性、非線性以及不確定性的特點，傳統(tǒng)信息處理技術(shù)已不能很好地勝任，研究更有效的信息智能處理技術(shù)勢在必行?？梢哉f，信息智能處理技術(shù)不僅具有很高的理論研究價值和實際應(yīng)用價值，對于國家信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展乃至整個社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)也都具有極為重要的意義。1.1 智能的概念信息智能處理技術(shù)的核心是智能，它來自于向人類的模仿與學(xué)習(xí)。因此，我們有必要先了解一下人類的智能。通常情況下，智能是人類思維活動中表現(xiàn)出來的一種能力，這種能力是人類在認(rèn)識和改造客觀世界過程中，由腦力勞動表現(xiàn)出來的。具體地說，人類智能包括以下四個方面的能力。1.感知與理解能力人們通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等感官的活動，接受并理解文字、圖像、聲音等各種外界的信息，也就是說人具有很強(qiáng)的感知和理解客觀環(huán)境的能力。

編輯推薦

《信息智能處理技術(shù)》：信息智能處理技術(shù)是信號與信息技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點之一，在工業(yè)和國防科技領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?！缎畔⒅悄芴幚砑夹g(shù)》基本涵蓋了當(dāng)前智能信息處理的最新技術(shù)，內(nèi)容上既包括基本理論的詳細(xì)介紹，又包括MATLAB具體仿真方法的介紹，同時還有在實際問題上的具體應(yīng)用，可使讀者循序漸進(jìn)地掌握志智能算法的精髓和應(yīng)用技巧。內(nèi)容安排盡可能考慮適合高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)高年級本科生、研究生以及博士生的實際教學(xué)要求，做到深入淺出、重點突出，讀者可以在較短的時間內(nèi)入門并深入進(jìn)去。

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