軟計算原理及其工程應用

內容概要

　　本書系統(tǒng)地介紹了軟計算的基本原理、基本方法和基本技術及軟計算的最新進展，并以較大篇幅敘述了其在工程中的應用情況。
　　本書闡述了軟計算基本概念及與人工智能的關系，深入而系統(tǒng)地討論了軟計算的幾個重要研究分支：模糊計算、神經計算、進化計算、集群計算、量子計算、自然計算等。在此基礎上，介紹了將其綜合應用于數(shù)據(jù)挖掘、工程規(guī)劃、醫(yī)學圖像配準、故障診斷、系統(tǒng)辨識等領域的一些富有挑戰(zhàn)性的研究課題及相應研究成果。全書分為兩篇，上篇為基礎理論篇，下篇為綜合應用篇。上篇基礎理論篇，共分7章，包括軟計算概述、模糊計算、神經計算、進化計算、免疫計算、自然計算和其他軟計算方法；下篇綜合應用篇，共分4章，包括：模糊計算在復雜工業(yè)系統(tǒng)中的應用、遺傳算法在醫(yī)學圖像配準中的應用、人工免疫在故障診斷中的應用、自然計算在系統(tǒng)辨別中的應用。
　　本書可作為高等院校自動化、電子信息、測控技術與儀表、電氣工程、系統(tǒng)工程、機電工程等專業(yè)的本科生和研究生教材，也可作為相關專業(yè)工程技術人員的自學參考書。

書籍目錄

前言
上篇　基礎理論篇
　第1章　軟計算概述
　 1.1　軟計算基本概念
　 1.2　軟計算與人工智能的關系
　　　1.2.1　從傳統(tǒng)人工智能到計算智能
　　　1.2.2　軟計算對計算智能的意義
　 1.3　軟計算方法的廣義模糊認知哲學基礎
　 1.4　小結
　 習題1
　第2章　模糊計算
　 2.1　模糊集合
　　　2.1.1　模糊集合概念
　　　2.1.2　隸屬函數(shù)
　　　2.1.3　模糊集合運算
　　　2.1.4　模糊集合與普通集合的關系
　 2.2　模糊關系
　　　2.2.1　模糊關系基本概念
　　　2.2.2　模糊關系合成
　　　2.2.3　模糊變換
　 2.3　模糊推理
　　　2.3.1　模糊語言與語言變量
　　　2.3.2　模糊命題與模糊條件語句
　　　2.3.3　模糊推理
　 2.4　模糊計算在工程技術中的應用實例
　　　2.4.1　模糊控制系統(tǒng)的原理與設計過程
　　　2.4.2　模糊控制在電飯鍋中的應用
　　　2.4.3　模糊優(yōu)化研究進展
　 2.5　粗糙集方法簡介
　 2.6　小結
　 習題2
　第3章　神經計算
　 3.1　神經網絡基本概念
　　……
下篇　綜合應用篇
參考答案

章節(jié)摘錄

　　自60年代中期模糊邏輯（FL）誕生以來，神經網絡（NN）、遺傳算法（GA）和概率推理（PR）相繼問世，構成了軟計算方法群的核心部分。后來納入其中的有置信網絡（BN）、混沌理論（CT）、粗糙集（RS），還包括可信度理論、證據(jù)理論、學習理論（LT）等。上述方法皆以語言表達代替數(shù)的表達，旨在通過不精確性和不確定性計算來解決常規(guī)計算（硬計算）難以處理的復雜問題，故亦名“計算智能”或“不確定性計算”?！　±纾淮_定性環(huán)境下的決策分析，包括統(tǒng)計決策、模糊決策、基于神經網絡的決策和基于粗糙集理論的決策等，皆殊途同歸，都是從不同角度嘗試在信息不完全、不精確的情況下，根據(jù)已有數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)開采（DM），從而產生合理的決策方案。表明在這個方法群中，各種方法之間的關系是協(xié)同互補的而不是競爭的。這里“不確定性”是在廣義上使用的，涵蓋模糊性、隨機性、粗糙性、不精確性、不完整性、部分真值及近似表達等，均屬于廣義模糊認知的范疇。因而上述“計算智能”或“不確定性計算”亦可稱為“數(shù)學的近似推理”，或“不精確推理”。　　按照模糊理論和軟計算理論創(chuàng)始人扎德的提議，有關軟計算的哲學課題包括軟計算的本體論、認識論、邏輯、倫理、社會哲學、教育哲學諸方面。例如，可以研究軟計算中的概念構成、詮釋和定義，研究其理論構成、理論和模型等。在探索數(shù)學不確定性的哲學意蘊大背景下，從“人腦是軟計算的角色模型”這一論點出發(fā)，通過簡要討論軟計算中關于不確定性理解的幾個方面：不確定性和確定性、精確性和模糊性、隨機性和模糊性、粗糙性和模糊性、不確定性和相對性等，可以看出軟計算方法的近似推理機制及其應用前景?！　?.數(shù)學不確定性與軟計算的現(xiàn)實基礎　　不確定性是相對于確定性而言的，因而也是一種相對性?！　臄?shù)學上看，量可以分為確定性的量和不確定性的量。前者由經典數(shù)學處理，后者由非經典數(shù)學處理。對“確定的”概念或加以“限制”后的“非確定的”概念，經典集合論所作的描述是“非此即彼”：任意一個對象，要么屬于某個給定的集合，要么不屬于這個集合，二者必居其一。它在數(shù)學上反映為排中律成立。至于對“非確定性”本身，經典數(shù)學要描述它就無能為力了。數(shù)學上的不確定性包括隨機性、模糊性、粗糙性等，它們分別由概率統(tǒng)計、模糊數(shù)學、粗糙集理論等不確定性數(shù)學加以處理。隨機性是指有明確定義但不一定出現(xiàn)事件中包含的不確定性。數(shù)學上指事件發(fā)生與否的條件可能性，以在【0，1】區(qū)間上取值的概率介布函數(shù)加以描述。模糊性是指已經出現(xiàn)但難以給出明確定義的事件中包含的不確定性。數(shù)學上指已出現(xiàn)的事件對某一特定集合的隸屬關系，以在【0，1】區(qū)間上取值的隸屬函數(shù)加以描述。粗糙性（不可分辨性）是指不能清晰定義的一類集合，原因是對其缺乏足夠的論域知識，但可用一對清晰集合（上、下近似集）逼近而加以描述。 　　……

編輯推薦

　　《高等學校精品規(guī)劃教材：軟計算原理及其工程應用》基礎理論篇系統(tǒng)闡述軟計算基礎理論、基本方法和成熟技術；綜合應用篇著眼于軟計算在工程應用中復雜問題的求解，借以體現(xiàn)軟計算的組合使用能力將軟計算技術與人工智能技術統(tǒng)一在一個人的框架內，知識點環(huán)環(huán)相扣，形成循序漸進的知識鏈，精選相應實例和專題，便于讀者加深理解，每章都附有習題，供讀者練習與延拓，既可作為高年級本科生、研究生的教材，又可作為科研和工程技術人員的參考資料。

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