11-12-择近原则 模糊模型识别的应用
- 格式:ppt
- 大小:1.13 MB
- 文档页数:43
如何识别与利用模糊信息自古以来,人类社会就一直在朝着信息化的方向迈进。
每次信息革命,都极大地增强了人们的信息功能,使人类获取信息的器官,如眼、耳、鼻、皮肤等;传递信息的网络,如神经系统;以及存储处理与再生信息的思维器官,如大脑等得到了不同程度的延伸。
但现实社会常常会给我们带来很多模糊信息。
模糊信息是指由模糊现象所获得的不精确的、非定量的信息。
模糊信息并非不可靠的信息。
在客观的世界,存在大量的模糊现象,如“两个人相像”,“好看不好看”,其界线是模糊的,人的经验也是模糊的东西。
模糊事件提供的信息量有大有小,譬如,说某人“身高一米九左右”,就比说他是“高个子”提供的信息量大。
由此可见,模糊信息也是可以计量的。
医生给病人检查,是要获取病人所患疾病的信息。
高明的医生只需查几项就够了,而水平差的医生则是化验单开了一大堆,结果还查不清什么病。
差别就在于高明的医生选择的试验虽少,但提供的信息量大;而盲目开的化验单,试验虽多,但得到的信息反而少。
利用已知的各类型来识别给定对象属于哪一个类型的问题,这就是模式识别问题。
模式识别不仅指感官对物体的感觉,它也是人们的一种基本的思维活动。
根据被识别模式的性质,可以把识别行为分为两大类:具体事物的识别,如对文字、照片、音乐、语言等周围事物的识别;抽象事物的识别,如对已知的一个论点或一个问题的理解等。
计算机在计算速度和数据的存储方面具有无法与之媲美的卓越性能,而在模糊性语言信息理解与处理方面,是人类无限探索的方向。
而计算机对模糊信息的模糊信息识别,是基于模糊数学理论基础之上的。
为了实现用自然语言跟计算机进行直接对话,就必须把人类的语言和思维过程提炼成数学模型,才能给计算机输入指令,建立和是的模糊数学模型,这是运用数学方法的关键。
模糊数学的研究内容:1、研究模糊数学的理论,以及它和精确数学、随机数学的关系。
2、研究模糊语言学和模糊逻辑。
人类自然语言具有模糊性,人们经常接受模糊语言与模糊信息,并能做出正确的识别和判断。
数学建模方法详解--模糊数学在生产实践、科学实验以及日常生活中,人们经常会遇到模糊概念(或现象)。
例如,大与小、轻与重、快与慢、动与静、深与浅、美与丑等都包含着一定的模糊概念。
随着科学技术的发展,各学科领域对于这些模糊概念有关的实际问题往往都需要给出定量的分析,这就需要利用模糊数学这一工具来解决。
模糊数学是一个较新的现代应用数学学科,它是继经典数学、统计数学之后发展起来的一个新的数学学科。
统计数学是将数学的应用范围从确定性的领域扩大到了不确定性的领域,即从必然现象到偶然现象,而模糊数学则是把数学的应用范围从确定性的领域扩大到了模糊领域,即从精确现象到模糊现象。
在各科学领域中,所涉及的各种量总是可以分为确定性和不确定性两大类。
对于不确定性问题,又可分为随机不确定性和模糊不确定性两类。
模糊数学就是研究属于不确定性,而又具有模糊性的量的变化规律的一种数学方法。
本章对于实际中具有模糊性的问题,利用模糊数学的理论知识建立数学模型解决问题。
1.1 模糊数学的基本概念1.1.1 模糊集与隶属函数 1. 模糊集与隶属函数一般来说,我们对通常集合的概念并不陌生,如果将所讨论的对象限制在一定的范围内,并记所讨论的对象的全体构成的集合为U ,则称之为论域(或称为全域、全集、空间、话题)。
如果U 是论域 ,则U 的所有子集组成的集合称之为U 的幂集,记作)(U F 。
在此,总是假设问题的论域是非空的。
为了与模糊集相区别,在这里称通常的集合为普通集。
对于论域U 的每一个元素U x ∈和某一个子集U A ⊂,有A x ∈或A x ∉,二者有且仅有一个成立。
于是,对于子集A 定义映射}1,0{:→U A μ即⎩⎨⎧∉∈=,0,,1)(A x A x x A ,μ则称之为集合A 的特征函数,集合A 可以由特征函数唯一确定。
所谓论域U 上的模糊集A 是指:对于任意U x ∈总以某个程度)]1,0[(∈A A μμ属于A ,而不能用A x ∈或A x ∉描述。
最近邻算法在模式识别中的应用随着人工智能、机器学习等技术的发展,模式识别越来越成为人们关注的焦点。
作为模式识别中常用的一种分类算法,最近邻算法有着广泛的应用。
本文将会探讨最近邻算法在模式识别中的应用及其优缺点。
一、什么是最近邻算法最近邻算法是一种基于相似度原理的分类算法,其基本思想是找到样本空间中与目标样本最近的k个样本,然后根据这k个样本的分类结果来推断目标样本的分类。
其中,距离的度量方式有多种,常用的包括欧氏距离、曼哈顿距离等。
二、最近邻算法在模式识别中的应用最近邻算法广泛应用于图像识别、手写数字识别、语音识别等领域。
下面将以图像识别为例进行讨论。
对于一张待识别的图像,最近邻算法会先对图像进行特征提取,然后根据这些特征值计算出与图像最接近的k个训练集中的样本。
最后,根据这k个样本所属的分类,来确定待识别图像的分类。
在实际应用中,最近邻算法需要考虑很多因素,例如样本选择、距离计算方式等。
如果选择的样本不具有代表性,则很难获得准确的分类结果。
距离计算方式的选择也会影响算法的效果,例如曼哈顿距离能够更好地应对数据维度较高的情况。
三、最近邻算法的优缺点优点:1. 最近邻算法不需要过多的对数据的先验知识,能够适应各种类型的数据。
2. 算法简单易懂,易于实现。
缺点:1. 对于大规模数据的处理会非常慢,因为需要比较所有样本之间的距离。
2. 对于噪声数据很敏感,因为它很容易受到由少量错误数据的影响。
四、总结最近邻算法是模式识别领域中常用的一种分类算法,它能够适用多种类型的数据,并且易于实现。
然而,由于其缺点,例如处理大规模数据较慢、很容易受到少量错误数据的影响,因此在实际应用中需要视情况加以使用。
模糊算法在智能推荐中的应用随着互联网和移动端技术的快速发展,人们在获取信息和娱乐消费中的依赖越来越高。
如何在海量信息中准确地推荐用户感兴趣的内容已经成为智能推荐系统需要解决的核心问题之一。
在这一挑战中,模糊算法因其在不确定性、模糊性问题上的良好表现,已成为一种有效的智能推荐方法,并在实际应用中取得了成功。
一、模糊算法及其应用模糊算法起源于20世纪60年代,它通过量化计算中的模糊化概念,将不精确或者不确定的信息处理成模糊的量,并能够利用模糊关系计算来获得更高的精度、效率和可靠性。
它是一种将不精确或者定性的事物转化为可计算数量描述和处理的方法。
在智能推荐中,模糊算法可以应用于用户画像建立、内容特征提取、推荐结果排序等方面。
比如,基于模糊聚类的用户画像建模可以将用户的兴趣和需求分成多个模糊的子类别,从而实现更细粒度的目标用户定位;基于模糊神经网络的内容特征提取可以将不同类型的内容转化为一组模糊的特征向量,并利用这些特征向量进行内容相似度计算;基于模糊排序的推荐结果排序可以利用模糊关系对结果进行排序,并输出最符合用户需求的推荐结果。
二、模糊算法在智能推荐中的优势相比传统的推荐算法,模糊算法在智能推荐中有以下优势:1.适应性强:模糊算法能够处理不精确或者不完全的信息,因此对于数据中存在的噪声、不确定性和缺失数据等问题有更强的适应性。
2.表达能力强:模糊算法能够用模糊数学的语言描述人们对事物的模糊和不确定性的感性认识,能够更好地捕捉用户的兴趣和需求。
3.计算复杂度低:模糊算法通常不需要大量的计算资源,因此在实际应用中可以实现较快的速度和高效率。
4.结果解释性好:模糊算法能够输出易于解释的结果,对于决策和推荐解释有很大的帮助。
三、模糊算法在智能推荐中的应用案例应用模糊算法的智能推荐系统已经在真实环境中得到了广泛应用并取得了成功。
以下是一些关于模糊算法在智能推荐中的应用案例:1.基于模糊神经网络的音乐推荐系统。
模糊算法在人工智能中的应用与发展人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)作为当今科技领域备受关注的热门话题,正在以前所未有的速度和规模改变着人类社会的方方面面。
而其中,模糊算法作为人工智能领域的重要组成部分,具有其独特的优势和应用场景。
本文将探讨模糊算法在人工智能中的应用现状和未来发展趋势,旨在深入了解模糊算法在推动人工智能发展中的关键作用。
一、模糊算法概述在深入讨论模糊算法在人工智能中的应用之前,有必要首先了解模糊算法的基本概念和原理。
模糊算法是一种基于模糊逻辑的计算方法,其核心思想是处理那些不确定或模糊的信息。
与传统的逻辑推理不同,模糊算法允许变量具有部分真实性,而不是仅仅是真或假。
它的灵活性使其在处理现实世界中复杂、模糊的问题时表现出色。
二、模糊算法在人工智能中的应用1. 模糊控制系统模糊控制系统是模糊算法在人工智能领域中的一大应用。
它能够有效地处理模糊输入,并产生相应的模糊输出,从而实现对于复杂系统的控制和决策。
例如,在工业自动化中,模糊控制系统可以应用于温度、湿度等参数的控制,使得系统能够适应不同的环境变化。
2. 模糊推理模糊推理是模糊算法的另一项重要应用。
它通过建立模糊规则来进行推理,能够有效地处理具有模糊性质的问题。
在专家系统、自然语言处理等领域中,模糊推理可以帮助系统更好地理解人类语言和行为,从而提高系统的智能化水平。
3. 模糊聚类分析模糊聚类分析是模糊算法在数据挖掘领域的重要应用之一。
它通过考虑数据的模糊性,能够更好地处理复杂数据的聚类和分类问题。
在大数据时代,模糊聚类分析可以帮助人工智能系统更好地识别和理解数据之间的内在关联,为数据分析和决策提供更精准的支持。
三、模糊算法的发展趋势随着人工智能技术的不断发展,模糊算法也在不断地创新和完善中。
未来,模糊算法有望在以下方面取得更大的突破:1. 深度学习与模糊算法的结合通过将深度学习与模糊算法相结合,可以有效地解决传统深度学习方法在处理模糊信息时的局限性,从而提高人工智能系统对复杂问题的处理能力。
模糊数学方法建模§1 模糊综合评判及其应用一、模糊综合评判在我们的日常生活和工作中,无论是产品质量的评级,科技成果的鉴定,还是干部、学生的评优等等,都属于评判的范畴。
如果考虑的因素只有一个,评判就很简单,只要给对象一个评价分数,按分数的高低,就可将评判的对象排出优劣的次序。
但是一个事物往往具有多种属性,评价事物必须同时考虑各种因素,这就是综合评判问题。
所谓综合评判,就是对受到多种因素制约的事物或对象,作出一个总的评价。
综合评判最简单的方法有两种方式:一种是总分法,设评判对象有m 个因素,我们对每一个因素给出一个评分i s ,计算出评判对象取得的分数总和∑==mi isS 1按S 的大小给评判对象排出名次。
例如体育比赛中五项全能的评判,就是采用这种方法。
另一种是采用加权的方法,根据不同因素的重要程度,赋以一定的权重,令i a 表示对第i 个因素的权重,并规定∑==mi ia11,于是用∑==mi ii sa S 1按S 的大小给评判对象排出名次。
以上两种方法所得结果都用一个总分值表示,在处理简单问题时容易做到,而多数情况下评判是难以用一个简单的数值表示的,这时就应该采用模糊综合评判。
由于在很多问题上,我们对事物的评价常常带有模糊性,因此,应用模糊数学的方法进行综合评判将会取得更好的实际效果。
模糊综合评判的数学模型可分为一级模型和多级模型两类,这里仅介绍一级模型。
应用一级模型进行综合评判,一般可归纳为以下几个步骤:(1)建立评判对象的因素集},,,{21n u u u U =。
因素就是对象的各种属性或性能,在不同场合,也称为参数指标或质量指标,它们综合地反映出对象的质量,人们就是根据这些因素给对象评价。
(2)建立评判集},,,{21m V V V V =。
例如对工业产品,评判集就是等级的集合。
(3)建立单因素评判。
即建立一个从U 到)(V F 的模糊映射U u V F U f i ∈∀→),(:~mim i i i i V r V r V r u f u +++=→ 2211~~)( )1,1,10(m j n i r ij ≤≤≤≤≤≤ 由~f 可诱导出模糊关系~R ,得到单因素评判矩阵⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=nm n n m m r r r r r r r r r R212222111211~ (4)确定权重。
第七章 模糊聚类的有效性初始化、加权指数、聚类类数对加权指数m 的研究在模糊聚类目标函数}1:{∞<<m J m 中,Bezdek (81)引入了加权指数m ,使Dunn 的聚类准则变成2=m 时的特例。
从数学上看参数m 的出现不自然也没有必要(Li 95),但是如果不给隶属度乘一个权重,那么从硬聚类准则函数到模糊聚类目标函数的推广则是无效的。
参数m 又称为平滑因子,控制着模式在模糊类间的分享程度(Bezdek 81),因此,要实现模糊聚类就必须选定一个合适的m ,然而最佳m 的选取目前尚缺乏理论指导。
Bezdek 给出过一个经验范围51.1≤≤m ;后又从物理解释上得出m =2时最有意义(76);Chan 和Cheung (92)从汉字识别的应用背景得出m 的最佳取值应在1.25~1.75之间;Bezdek 和Hathaway 等(87)从算法收敛性角度着手,得出m 的取值与样本数目n 有关的结论,建议m 的取值要大于)2(-n n ;Pal 等(95)则从聚类有效性的实验研究中得到m 的最佳选取区间应为[1.5, 2.5],在不做特殊要求下可取区间中值m =2。
上述有关m 的取值和范围,大都来自实验和经验,均为启发式的,既不够系统,也没有给出具体的优选方法。
此外,也还缺乏最优m 的检验方法。
这一系列的开放问题,都值得进一步的探索,以便奠定m 优选的理论基础。
聚类算法的性能是与数据集密切相关的,没有万能的聚类算法。
这也是新的聚类算法层出不穷的原因。
聚类分析的最主要的缺陷是,不管所给数据集的结构如何,它总能将数据集进行分类。
因此,人们在运用聚类算法之前,需要对数据集的结构进行检测。
由于我们面临的是无标签数据集,没有关于数据集的先验知识,对于要聚类的数据集{}n x x X ,,1 =,需要考虑下面三个问题。
图2 无标签数据集处理过程问题1:X 是否是随机的?即对于类数c (n c <<1),X 是否有聚类结构。