計(jì)算智能

前言

自計(jì)算機(jī)問世以來，人工智能（Artlflcla]Inte]11gence，AI）一直是計(jì)算機(jī)科學(xué)家追求的目標(biāo)之一。作為人工智能的一個(gè)重要領(lǐng)域，計(jì)算智能（ComputatlonalIntel]1gence，CI）因其智能性、并行性和健壯性，具有很好的自適應(yīng)能力和很強(qiáng)的全局搜索能力，得到了眾多研究者的廣泛關(guān)注，目前已經(jīng)在算法理論和算法性能方面取得了很多突破性的進(jìn)展，并且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著重要的作用。計(jì)算智能是受到大自然智慧和人類智慧的啟發(fā)而設(shè)計(jì)出的一類算法的統(tǒng)稱。隨著技術(shù)的進(jìn)步，在科學(xué)研究和工程實(shí)踐中遇到的問題變得越來越復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的計(jì)算方法來解決這些問題面臨著計(jì)算復(fù)雜度高、計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)等問題，特別是對(duì)于一些NP（Non-determlnlstlc Polynoml—al）難問題，傳統(tǒng)算法根本無法在可以忍受的時(shí)間內(nèi)求出精確的解。  因此，為了在求解時(shí)間和求解精度上取得平衡，計(jì)算機(jī)科學(xué)家提出了很多具有啟發(fā)式特征的計(jì)算智能算法。這些算法或模仿生物界的進(jìn)化過程，或模仿生物的生理構(gòu)造和身體機(jī)能，或模仿動(dòng)物的群體行為，或模仿人類的思維、語言和記憶過程的特性，或模仿自然界的物理現(xiàn)象，希望通過模擬大自然和人類的智慧實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的優(yōu)化求解，在可接受的時(shí)間內(nèi)求解出可以接受的解。這些算法共同組成了計(jì)算智能優(yōu)化算法。目前，計(jì)算智能算法在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的關(guān)注，已經(jīng)成為人工智能以及計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要研究方向。計(jì)算智能還處于不斷發(fā)展和完善的過程，目前還沒有牢固的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)外眾多研究者也是在不斷的探索中前進(jìn)。  計(jì)算智能技術(shù)在自身性能的提高和應(yīng)用范圍的拓展中不斷完善。計(jì)算智能的研究、發(fā)展與應(yīng)用，無論是研究隊(duì)伍的規(guī)模、發(fā)表的論文數(shù)量，還是網(wǎng)上的信息資源，發(fā)展速度都很快，已經(jīng)得到了國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)可，并且在優(yōu)化計(jì)算、模式識(shí)別、圖像處理、自動(dòng)控制、經(jīng)濟(jì)管理、機(jī)械工程、電氣工程、通信網(wǎng)絡(luò)和生物醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域涉及國(guó)防、科技、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等各個(gè)方面。

內(nèi)容概要

本書對(duì)計(jì)算智能領(lǐng)域的主要算法進(jìn)行介紹，重點(diǎn)討論各種算法的思想來源、流程結(jié)構(gòu)、發(fā)展改進(jìn)、參數(shù)設(shè)置和相關(guān)應(yīng)用，內(nèi)容包括緒論以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、遺傳算法、蟻群優(yōu)化算法、粒子群優(yōu)化算法、免疫算法、分布估計(jì)算法、Memetic算法、模擬退火算法和禁忌搜索算法等計(jì)算智能領(lǐng)域的典型算法。本書通俗易懂，圖文并茂，深入淺出，沒有其他算法書中大量公式、定理、證明等難懂的內(nèi)容，而是通過大量的圖表示例對(duì)各個(gè)算法進(jìn)行說明和介紹。本書不但提供了算法實(shí)現(xiàn)的流程圖和偽代碼，而且通過具體的應(yīng)用舉例對(duì)算法的使用方法和使用過程進(jìn)行說明，同時(shí)提供了大量經(jīng)典而重要的參考資料，為讀者進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)和理解算法提供方便。    本書適合作為相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的選修課教材，特別適合作為入門教材以滿足算法初學(xué)者了解和學(xué)習(xí)計(jì)算智能算法的入門需求，同時(shí)還能夠作為廣大算法研究者和工程技術(shù)人員進(jìn)一步學(xué)習(xí)的參考書和工具書。

書籍目錄

第1章 緒論  1.1 最優(yōu)化問題    1.1.1 函數(shù)優(yōu)化問題    1.1.2 組合優(yōu)化問題  1.2 計(jì)算復(fù)雜性及NP理論    1.2.1 計(jì)算復(fù)雜性    1.2.2 NP理論  1.3 智能優(yōu)化計(jì)算方法：計(jì)算智能算法    1.3.1 計(jì)算智能的分類與理論    1.3.2 計(jì)算智能的研究與發(fā)展    1.3.3 計(jì)算智能的特征與應(yīng)用  1.4 本章習(xí)題  本章參考文獻(xiàn)第2章 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)  2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介    2.1.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理    2.1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展  2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的典型結(jié)構(gòu)    2.2.1 單層感知器網(wǎng)絡(luò)    2.2.2 前饋型網(wǎng)絡(luò)    2.2.3 前饋內(nèi)層互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)    2.2.4 反饋型網(wǎng)絡(luò)    2.2.5 全互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)  2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法    2.3.1 學(xué)習(xí)方法    2.3.2 學(xué)習(xí)規(guī)則  2.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)    2.4.1 基本思想    2.4.2 算法流程    2.4.3 應(yīng)用舉例  2.5 進(jìn)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)  2.6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用  2.7 本章習(xí)題  本章參考文獻(xiàn)第3章 模糊邏輯  3.1 模糊邏輯簡(jiǎn)介    3.1.1 模糊邏輯的基本原理    3.1.2 模糊邏輯與模糊系統(tǒng)的發(fā)展歷程  3.2 模糊集合與模糊邏輯    3.2.1 模糊集合與隸屬度函數(shù)    3.2.2 模糊集合上的運(yùn)算    3.2.3 模糊邏輯    3.2.4 模糊關(guān)系及其合成運(yùn)算  3.3 模糊邏輯推理    3.3.1 模糊規(guī)則、語言變量和語言算子    3.3.2 模糊推理  3.4 模糊計(jì)算的流程    3.4.1 基本思想    3.4.2 算法流程  3.5 模糊邏輯的應(yīng)用  3.6 本章習(xí)題  本章參考文獻(xiàn)第4章 遺傳算法  4.1 遺傳算法簡(jiǎn)介    4.1.1 基本原理    4.1.2 研究進(jìn)展  4.2 遺傳算法的流程    4.2.1 流程結(jié)構(gòu)    4.2.2 應(yīng)用舉例  4.3 遺傳算法的改進(jìn)    4.3.1 算子選擇    4.3.2 參數(shù)設(shè)置  ……第5章 蟻群優(yōu)化算法第6章 粒子群優(yōu)化算法第7章 免疫算法第8章 分布估計(jì)算法第9章 Memetic算法第10章 模擬退火與禁忌搜索附錄A 索引

章節(jié)摘錄

插圖：隨著技術(shù)的進(jìn)步，在工程實(shí)踐中遇到的問題變得越來越復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的計(jì)算方法來解決這些問題面臨著計(jì)算復(fù)雜度高、計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)等問題，特別是對(duì)于一些NP（Non-deterministic Polynomial）難問題，傳統(tǒng)算法根本無法在可以忍受的時(shí)間內(nèi)求出精確的解。因此，為了在求解時(shí)間和求解精度上取得平衡，計(jì)算機(jī)科學(xué)家們提出了很多具有啟發(fā)式特征的計(jì)算智能方法。這些算法或模仿生物界的進(jìn)化過程，或模仿生物的生理構(gòu)造和身體機(jī)能，或模仿動(dòng)物的群體行為，或模仿人類的思維、語言和記憶過程的特性，或模仿自然界的物理現(xiàn)象，希望通過模擬大自然和人類的智慧實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的優(yōu)化求解，在可接受的時(shí)間內(nèi)求解出可以接受的解。這些算法共同組成了計(jì)算智能優(yōu)化算法。計(jì)算智能因其智能性、并行性和健壯性，具有很好的自適應(yīng)性和很強(qiáng)的全局搜索能力，得到了眾多研究者的廣泛關(guān)注，已經(jīng)在算法理論和算法性能方面取得了很多突破性的進(jìn)展，而且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著重要的作用。本章是緒論，目的是給讀者展現(xiàn)計(jì)算智能算法的整體面貌。本章將從計(jì)算智能算法的分類與理論、研究與發(fā)展，以及特征與應(yīng)用等幾個(gè)方面進(jìn)行介紹，使讀者對(duì)整個(gè)計(jì)算智能領(lǐng)域有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)和了解。計(jì)算智能算法主要包括模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、蟻群優(yōu)化算法、粒子群優(yōu)化算法、免疫算法、分布估計(jì)算法、Memetic算法、模擬退火算法和禁忌搜索算法等，我們將在后面的章節(jié)對(duì)每個(gè)算法進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。本章的具體內(nèi)容如下。

編輯推薦

《計(jì)算智能》特色《計(jì)算智能》介紹了計(jì)算智能領(lǐng)域的主要算法，其主要特色包括：◆對(duì)算法的初學(xué)者而言，《計(jì)算智能》通俗易懂。《計(jì)算智能》重點(diǎn)是對(duì)各種算法的思想來源、流程結(jié)構(gòu)、發(fā)展改進(jìn)\參數(shù)設(shè)置和相關(guān)應(yīng)用等方面進(jìn)行介紹，讓讀者有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)和了解?！魧?duì)算法的研究者而言，《計(jì)算智能》實(shí)用性強(qiáng)。《計(jì)算智能》不但追蹤和點(diǎn)評(píng)了各種算法的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，而且提供了大量經(jīng)典而重要的參考資料，為讀者進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)和理解算法提供方便?！簟队?jì)算智能》圖文并茂，深入淺出。《計(jì)算智能》避免其他算法書中大量公式、定理、證明等難懂的內(nèi)容，而是通過大量的圖表示例對(duì)每個(gè)算法進(jìn)行說明和介紹，讓讀者不但能夠快速理解算法內(nèi)容，而且能夠加深對(duì)算法的印象?！簟队?jì)算智能》對(duì)相關(guān)的計(jì)算智能算法都提供了具體的實(shí)現(xiàn)流程圖和偽代碼，方便讀者的理解和具體實(shí)現(xiàn)可作為工程技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)算法的參考工具書。◆《計(jì)算智能》在介紹各種算法的時(shí)候都通過一些典型的應(yīng)用例子對(duì)算法的具體使用方法和使用過程進(jìn)行說明，加深讀者對(duì)算法的認(rèn)識(shí)和理解。

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