現(xiàn)代智能信息處理實(shí)踐方法

前言

智能信息處理是信息技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)展迅速的研究領(lǐng)域，是儀器測量技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)和控制技術(shù)的重要組成部分，也是新發(fā)展起來的十分活躍和具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。本書是《測試智能信息處理》（王雪，清華大學(xué)出版社，2008）一書的實(shí)踐環(huán)節(jié)部分。希望通過本書的介紹，能夠幫助讀者更好地理解和運(yùn)用現(xiàn)代智能信息處理的理論和方法，以解決實(shí)際問題，并加深對(duì)理論知識(shí)的理解。作者于2003年在清華大學(xué)開設(shè)了研究生學(xué)位課“現(xiàn)代智能信息處理”，經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，于2008年1月由清華大學(xué)出版社出版了《測試智能信息處理》一書，該書主要側(cè)重于現(xiàn)代測試智能信息處理的理論方法。而本書則圍繞現(xiàn)代智能信息處理理論的主要研究內(nèi)容，在簡要介紹計(jì)算智能的基本概念和理論的基礎(chǔ)上，側(cè)重于計(jì)算智能理論的實(shí)踐方法，從信號(hào)測試系統(tǒng)的角度出發(fā)，到智能信息處理實(shí)現(xiàn)的硬件平臺(tái)的建立，系統(tǒng)、全面地講述了目前計(jì)算智能領(lǐng)域研究的神經(jīng)計(jì)算、進(jìn)化計(jì)算和模糊計(jì)算中典型方法的實(shí)踐步驟。期望讀者通過閱讀，能在較短的時(shí)間內(nèi)掌握現(xiàn)代智能信息處理的基本方法。為此，作者結(jié)合近年的科研和教學(xué)實(shí)踐，通過研究探索，逐漸完善和實(shí)現(xiàn)了圍繞智能信息處理的基本實(shí)踐內(nèi)容，本書中的每部分實(shí)踐內(nèi)容均經(jīng)過了清華大學(xué)的博士生和碩士生實(shí)際實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。現(xiàn)將這些實(shí)踐成果整理成書奉獻(xiàn)在讀者面前，供廣大讀者參考。本書根據(jù)信息測量的特點(diǎn)，首先介紹了信號(hào)的獲取、信號(hào)的處理、數(shù)據(jù)融合的基本概念。然后，介紹了嵌入式遠(yuǎn)程測量智能信息處理實(shí)踐平臺(tái)技術(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器技術(shù)、神經(jīng)計(jì)算、進(jìn)化計(jì)算和模糊計(jì)算的基本理論和實(shí)踐方法的MATLAB實(shí)現(xiàn)及相關(guān)步驟。

內(nèi)容概要

智能信息處理是信息技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，計(jì)算智能是智能信息處理的核心技術(shù)，是目前多學(xué)科研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，是儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容之一，涉及測試技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景。    本書圍繞現(xiàn)代智能信息處理理論的主要研究內(nèi)容，在簡要介紹計(jì)算智能的基本概念和基本理論的基礎(chǔ)上，側(cè)重計(jì)算智能理論的實(shí)踐方法，從信號(hào)測試系統(tǒng)的角度出發(fā)，到智能信息處理實(shí)現(xiàn)的硬件平臺(tái)的建立，涵蓋了網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器技術(shù)，系統(tǒng)全面地講述了目前計(jì)算智能領(lǐng)域研究的神經(jīng)計(jì)算、進(jìn)化計(jì)算和模糊計(jì)算中的典型方法的實(shí)踐步驟。本書側(cè)重智能信息處理的實(shí)踐，期望讀者通過閱讀可以在較短的時(shí)間內(nèi)基本掌握現(xiàn)代智能信息處理的基本方法和實(shí)踐過程。本書是《測試智能信息處理》（王雪，清華大學(xué)出版社，2008）一書的配套教材，也可以自成體系，作為智能信息處理的簡明實(shí)踐教程。    本書可作為測控技術(shù)、電子科學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、電氣工程、控制技術(shù)、信息通訊技術(shù)、機(jī)械電子工程等專業(yè)的研究生、高年級(jí)本科生的教材和參考書，也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員和科技工作者的參考書。

書籍目錄

1  緒論  1.1  測試系統(tǒng)的信號(hào)獲取  1.2  數(shù)據(jù)信息融合    1.2.1  信息融合的定義及應(yīng)用    1.2.2  信息融合的一般模型    1.2.3  信息融合的層次    1.2.4  信息融合典型算法  1.3  智能信息處理概述  1.4  網(wǎng)絡(luò)化虛擬測量概述    1.4.1  虛擬儀器技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展    1.4.2  網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)的結(jié)合    1.4.3  網(wǎng)絡(luò)化虛擬測量技術(shù)的應(yīng)用2  嵌入式遠(yuǎn)程測量信息處理實(shí)踐平臺(tái)技術(shù)  2.1  嵌入式遠(yuǎn)程測量信息處理實(shí)踐的意義  2.2  嵌入式遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)    2.2.1  虛擬儀器的結(jié)構(gòu)和功能    2.2.2  虛擬儀器的特點(diǎn)    2.2.3  虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較    2.2.4  虛擬儀器設(shè)計(jì)的一般步驟    2.2.5  基于虛擬儀器的無線嵌入式測量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)    2.2.6  LabVIEW與MATLAB混合編程    2.2.7  基于LabVIEW的網(wǎng)絡(luò)化虛擬測量    2.2.8  網(wǎng)絡(luò)化虛擬測量通信模型    2.2.9  基于LabVIEw的DataSocket及UDP通信  2.3  實(shí)踐平臺(tái)硬件與軟件系統(tǒng)    2.3.1  系統(tǒng)的硬件和軟件組成    2.3.2  系統(tǒng)的硬件設(shè)置    2.3.3  無線網(wǎng)絡(luò)配置  2.4  實(shí)踐平臺(tái)應(yīng)用流程  2.5  實(shí)踐平臺(tái)操作注意事項(xiàng)  2.6  思考與總結(jié)3  神經(jīng)計(jì)算實(shí)踐方法實(shí)現(xiàn)  3.1  神經(jīng)計(jì)算方法概論  3.2  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類及其優(yōu)化    3.2.1  實(shí)踐內(nèi)容    3.2.2  實(shí)踐步驟    3.2.3  思考與總結(jié)  3.3  采用神經(jīng)計(jì)算解決誤差曲面問題    3.3.1  實(shí)踐內(nèi)容    3.3.2  實(shí)踐步驟  3.4  線性神經(jīng)元的訓(xùn)練問題    3.4.1  實(shí)踐內(nèi)容    3.4.2  實(shí)踐步驟  3.5  神經(jīng)計(jì)算方法實(shí)踐的意義  3.6  實(shí)踐平臺(tái)硬件與軟件系統(tǒng)    3.6.1  硬件設(shè)備    3.6.2  系統(tǒng)軟件  3.7  實(shí)踐平臺(tái)應(yīng)用流程  3.8  實(shí)踐平臺(tái)操作注意事項(xiàng)  3.9  思考與總結(jié)4  神經(jīng)計(jì)算典型MATLAB程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)  4.1  面向MATLAB的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)    4.1.1  BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始化    4.1.2  BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建    4.1.3  BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的仿真    4.1.4  BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練  4.2  徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)    4.2.1  問題描述    4.2.2  網(wǎng)絡(luò)建立    4.2.3  仿真網(wǎng)絡(luò)    4.2.4  結(jié)論5  進(jìn)化計(jì)算實(shí)踐方法實(shí)現(xiàn)  5.1  進(jìn)化計(jì)算方法概論  5.2  進(jìn)化計(jì)算方法基本原理    5.2.1  遺傳算法    5.2.2  粒群智能  5.3  基于進(jìn)化計(jì)算的多項(xiàng)式逼近信號(hào)去噪  5.4  進(jìn)化計(jì)算性能分析實(shí)踐平臺(tái)的搭建與軟、硬件系統(tǒng)    5.4.1  進(jìn)化計(jì)算性能分析實(shí)踐的意義    5.4.2  進(jìn)化計(jì)算性能分析實(shí)踐平臺(tái)硬件與軟件系統(tǒng)    5.4.3  實(shí)踐平臺(tái)應(yīng)用流程    5.4.4  實(shí)踐平臺(tái)應(yīng)用注意事項(xiàng)6  進(jìn)化計(jì)算的MATLAB程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)  6.1  面向MATLAB的遺傳算法設(shè)計(jì)    6.1.1  遺傳算法的MATLAB工具箱介紹    6.1.2  遺傳算法編程實(shí)例    6.1.3  遺傳算法優(yōu)化結(jié)果分析  6.2  微粒群優(yōu)化算法程序設(shè)計(jì)及MATLAB實(shí)現(xiàn)    6.2.1  微粒群優(yōu)化算法的基本原理    6.2.2  微粒群優(yōu)化算法程序?qū)崿F(xiàn)    6.2.3  微粒群優(yōu)化算法結(jié)果分析7  模糊計(jì)算實(shí)踐方法實(shí)現(xiàn)  7.1  模糊邏輯概述    7.1.1  模糊邏輯的起源    7.1.2  模糊邏輯的特點(diǎn)和應(yīng)用分析  7.2  模糊推理系統(tǒng)基本原理    7.2.1  模糊推理系統(tǒng)概述    7.2.2  模糊推理系統(tǒng)分類  7.3  模糊推理系統(tǒng)控制實(shí)踐的意義  7.4  模糊推理系統(tǒng)控制實(shí)踐平臺(tái)的硬件與軟件系統(tǒng)    7.4.1  硬件設(shè)備    7.4.2  系統(tǒng)軟件  7.5  模糊推理系統(tǒng)控制實(shí)踐平臺(tái)的基本原理  7.6  模糊推理系統(tǒng)控制實(shí)踐平臺(tái)應(yīng)用流程  7.7  模糊推理系統(tǒng)控制實(shí)踐平臺(tái)操作注意事項(xiàng)  7.8  思考與總結(jié)8  模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及MATLAB實(shí)現(xiàn)  8.1  模糊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  8.2  模糊控制器的設(shè)計(jì)    8.2.1  模糊化    8.2.2  建立模糊推理規(guī)則    8.2.3  確定權(quán)與規(guī)則信度    8.2.4  選擇適當(dāng)?shù)年P(guān)系生成方法和推理合成算法    8.2.5  反模糊化  8.3  模糊控制系統(tǒng)的MATLAB實(shí)現(xiàn)    8.3.1  模糊邏輯工具箱的圖形界面工具    8.3.2  FIS編輯器    8.3.3  隸屬函數(shù)編輯器    8.3.4  模糊規(guī)則編輯器    8.3.5  模糊規(guī)則觀察器    8.3.6  輸出曲面觀察器    8.3.7  自定義模糊推理系統(tǒng)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.1　測試系統(tǒng)的信號(hào)獲取著名科學(xué)家王大珩院士指出：“儀器是認(rèn)識(shí)世界的工具，機(jī)器是改造世界的工具。儀器是對(duì)未知世界認(rèn)識(shí)的科學(xué)工具，也是作為控制生產(chǎn)過程的工具……從這個(gè)角度看，儀器屬于信息技術(shù)科學(xué)。不是利用它作為改造世界的實(shí)物，而是作為優(yōu)化生產(chǎn)的手段，以獲得信息作為行動(dòng)指導(dǎo)。儀器是認(rèn)識(shí)世界的信息原始數(shù)據(jù)的源頭。信息技術(shù)有以下幾個(gè)層次：信息的獲取、信息的儲(chǔ)存、信息狀態(tài)轉(zhuǎn)化、信息的傳輸、信息的顯示、信息結(jié)果的分析。獲取信息作為信息科技的源頭，一切都從它開始，在信息科技中占有重要地位”。儀器的重要功能首先是測試和獲取信號(hào)，然后是分析和處理信號(hào)。應(yīng)該說儀器測量技術(shù)是信息技術(shù)的組成部分，信息技術(shù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵是測量。信息技術(shù)一測量+計(jì)算機(jī)+通信；惠普（HP）公司認(rèn)為：信息技術(shù)IT—MC2，其中MC2-Measurement Computer Communication。圖為測試智能信息處理系統(tǒng)的組成。

編輯推薦

《現(xiàn)代智能信息處理實(shí)踐方法》特色：側(cè)重智能信息處理的基本方法，突出實(shí)踐過程，展示了智能信息處理在工程測試技術(shù)中的重要作用。在簡明介紹現(xiàn)代智能信息處理理論的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹計(jì)算智能的典型方法實(shí)現(xiàn)。內(nèi)容取材全面、新穎，包括智能信息處理實(shí)現(xiàn)的硬件平臺(tái)的建立，涵蓋了網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器技術(shù)，洋細(xì)講述了目前計(jì)算智能領(lǐng)域研究的神經(jīng)計(jì)算、進(jìn)化計(jì)算和模糊計(jì)算中的典型方法的實(shí)踐步驟，體現(xiàn)了《現(xiàn)代智能信息處理實(shí)踐方法》的現(xiàn)代性、先進(jìn)性、創(chuàng)新性，特別是實(shí)用性?！冬F(xiàn)代智能信息處理實(shí)踐方法》可作為高等院校機(jī)械、儀器、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等專業(yè)的本科生和研究生教材，也可作為工程技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)人員的參考書。

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