神经智能信息处理系统的研究现状及其
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神经网络与深度学习在通信系统中的应用研究摘要:随着数字通信技术的不断发展,通信系统面临着越来越多的挑战和需求,如大规模数据传输、高效能量利用和可靠性提升等。
神经网络和深度学习作为人工智能领域的前沿技术,在通信系统中的应用研究引起了广泛关注。
本文旨在探讨神经网络和深度学习在通信系统中的应用现状、优势及挑战,并提出一些可行的解决方案和未来发展趋势。
关键词:神经网络;深度学习;通信系统引言在当今数字化时代,通信系统扮演着连接人与人、人与物的重要角色。
随着互联网和物联网的快速发展,通信系统面临着越来越多的挑战和需求。
传统的通信系统设计和算法已经无法满足日益增长的数据传输量、能量效率和可靠性等方面的要求。
神经网络和深度学习作为人工智能领域的前沿技术,在解决复杂问题和提高系统性能方面展现出了巨大的潜力。
神经网络通过模拟仿生神经元的工作原理,能够学习和适应不同的输入数据,从而实现智能决策和预测。
而深度学习则是在神经网络的基础上构建多层次的网络结构,并利用大规模数据进行训练和优化。
1.神经网络基本原理神经网络是一种模拟人脑神经系统工作过程的计算模型。
它由大量的神经元(计算单元)组成,这些神经元通过连接权重进行信息传递和处理。
通过学习训练,神经网络可以从输入数据中提取特征,并作出相应的预测或分类结果。
输入层接收外部输入的数据,将其转化为神经网络可处理的形式。
输入层的节点数量与输入数据的维度一致,每个节点代表一个特征。
隐含层是神经网络中介于输入层和输出层之间的一层或多层。
每一层都由多个节点组成,每个节点与上一层的所有节点相连,并通过激活函数来计算输出值。
输出层接收隐含层的输出,并产生最终的预测或分类结果。
输出层的节点数量根据具体的问题而定,可以是二进制输出、多类别分类或回归预测等。
2.深度学习介绍深度学习是一种基于神经网络的机器学习方法,其目标是通过多层次的神经网络模型来模拟和学习人类大脑的工作原理。
深度学习通过对大量数据进行学习和训练,可以自动地发现和提取数据的特征,从而实现对复杂问题的高效解决。
神经网络模型的研究现状及应用随着近年来人工智能技术的进步,神经网络模型成为了热门研究领域之一。
神经网络模型是一种模仿生物神经网络结构与功能,并且进行信息处理的复杂数学模型。
神经网络模型已经被广泛应用于语音识别、图像处理、语言翻译、自动驾驶等领域,成为智能化时代的重要工具。
一、神经网络模型的研究现状神经网络模型的发展可以追溯到上世纪60年代,随着计算能力的提升和数学算法的不断发展,神经网络模型得以不断完善。
目前,神经网络模型经历了多个版本的迭代更新,其中比较重要的有感知器、多层感知器、全连接神经网络、卷积神经网络、循环神经网络等。
感知器是最早出现的神经网络模型,由于其简单、易于实现等优点被广泛应用于数值预测等领域。
但是感知器的局限性也很明显,比如只能处理线性可分的问题,所以在处理更加复杂的问题上显得不太够用。
多层感知器是感知器的升级版,通过增加隐藏层使得神经网络模型可以处理非线性问题。
全连接神经网络则进一步加强了神经元之间的连接,实现了更加高效的信息交流。
卷积神经网络则是基于孪生神经元的结构,可以更加有效地处理图像、语音等信息。
而循环神经网络则可以更好地处理时序性数据,如自然语言处理等系统。
除了上述几种比较经典的神经网络模型外,还有一些衍生出来的新型神经网络模型,如生成对抗网络、变分自编码器等,这些模型都有着新增加的特性,可以应用在更多的领域。
二、神经网络模型的应用随着神经网络模型的不断升级和完善,越来越多的领域都开始尝试引入神经网络模型,并且取得了一定的成效。
在语音识别领域,谷歌的语音识别系统就采用了卷积神经网络和递归网络的方法,大大提升了语音的识别精度。
在图像识别领域,卷积神经网络已经成为了不可或缺的技术,诸如谷歌、微软、Facebook等巨头公司都将其应用在了图像识别领域,并且在ImageNet大规模视觉识别竞赛中取得了不俗的成绩。
在自然语言处理领域,循环神经网络和长短时记忆网络已经成为了解决序列化任务的必备工具。
智能医疗系统的研究与应用随着科技的不断发展和进步,智能医疗系统的研究和应用也越来越广泛,成为医疗领域的重要课题之一。
智能医疗系统是指通过计算机技术、人工智能等新兴技术,对医疗信息进行处理和分析,实现疾病诊断、治疗、预测等临床应用的系统。
本文将简要介绍智能医疗系统的研究背景和现状、应用场景和未来发展方向等相关内容。
一、研究背景和现状智能医疗系统的研究始于上世纪60年代末期,当时主要应用人工神经网络技术实现疾病诊断。
随着计算机技术和互联网技术的快速发展,智能医疗系统逐渐向着更广泛、更深入的方向发展。
到了21世纪,智能医疗系统已经广泛涉及到疾病预测、个性化医疗、智能家庭医疗等多个领域。
目前,智能医疗系统主要应用于以下几个方面:1.疾病诊断与预测通过计算机技术和机器学习方法,智能医疗系统可以对疾病进行快速和准确的诊断。
例如,利用人工神经网络算法对图像进行分类和诊断,可以实现快速准确的肝癌诊断。
同时,通过分析病历数据、生理指标和医学影像等信息,智能医疗系统可以预测患者病情的发展趋势,为临床医生提供重要的参考信息。
2.远程医疗服务远程医疗是智能医疗系统的另一个主要应用方向。
通过互联网、移动端等技术手段,可以实现医生与患者之间的远程会诊和病情监测。
例如,某些心血管病患者需要在家庭日常生活中监测自己的心率、血压等指标,并通过远程医疗服务得到及时的医学指导。
3.智能家庭医疗智能家庭医疗是智能医疗系统的一个新兴领域。
通过智能家居设备和传感器等手段,可以对人体健康状态进行监测和记录,并根据此类数据提供相应的个性化医疗服务。
例如,某些老年人需要定时进行血压、血糖、体温等指标的监测,在智能家庭医疗系统的支持下,可以实现随时随地的监测和预警。
二、应用场景目前,智能医疗系统已经应用于多个场景,包括临床医疗、家庭医疗、社区服务等。
1.智能诊断智能诊断是智能医疗系统应用的主要场景之一。
利用计算机技术、人工智能等手段,可以快速准确地对各种疾病进行诊断,为临床医生提供重要的辅助决策支持。
人工智能的发展现状与我对人工智能的认识一.人工智能学科的认识1.人工智能简介摘自百度人工智能(Aritificial Intelligence,AI)是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。
人工智能的目的是模拟人的意识、思维的信息过程。
就目前来说,该领域的主要研究方向包括:机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等,用来替代人类实现识别、认知、分类和决策等多种功能。
MIT教授认为人工智能是针对思想,感知,行动的支持模型建立的表示系统。
在我看来,对人工智能的学习,更是对人思维模型的认识与探索。
2.AI简史埃达洛夫莱斯是世界第一位编程师,她说:“分析引擎不呢个自命不凡,认为无论什么问题都能解决。
”这个观念流传至今,仍在AI领域发挥着不可撼动的地位。
人工智能的诞生注定是不凡的,在20世纪40年代和50年代,来自不同领域(数学,心理学,工程学,经济学和政治学)的一批科学家开始探讨制造人工大脑的可能性。
1956年,人工智能被确立为一门学科。
综合复杂知识领域的交错,让人工智能的发展也举步维艰。
、是从宏观的角度来讲,人工智能的历史按照所使用的方法,可以分为两个阶段,分水岭大概在1986年神经网络的回归——在前半段历史中,我们主要使用的方法和思路是基于规则的方法,也就是我们试图找到人类认知事物的方法,模仿人类智能和思维方法,找到一套方法,模拟出人类思维的过程,解决人工智能的问题。
后半段的历史,也就是我们现在所处的这个时期,我们主要采取的方法是基于统计的方法,也就是我们现在发现,有的时候我们不需要把人类的思维过程模拟出一套规则来教给计算机,我们可以在一个大的数量集里面来训练计算机,让它自己找到规律从而完成人工智能遇到的问题。
、以下则是人工智能的发展历程:一是起步发展期:1956年—20世纪60年代初。
人工智能概念提出后,相继取得了一批令人瞩目的研究成果,如机器定理证明、跳棋程序等,掀起人工智能发展的第一个高潮。
神经网络研究及其应用神经网络是一种仿生学的计算模型,它能够对输入信息进行分类、识别等操作,并且能够学习和适应新的数据集。
神经网络的研究和应用已经逐渐成为计算机科学、人工智能和机器学习领域的热点。
本文将探讨神经网络在不同领域中的应用,并且简单介绍神经网络的原理。
一、神经网络原理神经网络的工作原理是受到人类神经系统的启发。
神经网络包含了若干层神经元和连接这些神经元的权重。
在神经网络的输入层,数据经过一系列的加权运算,然后将得到的结果传递给下一层神经元,直到输出层产生输出结果。
在这个过程中,神经网络会不断地对输入数据进行调整,直到得到期望输出结果。
二、神经网络在图像识别中的应用神经网络在图像识别中的应用非常广泛。
在深度学习领域,卷积神经网络(CNN)被广泛应用于图像识别任务和人脸识别任务。
CNN通过卷积操作可以提取输入图片的特征,然后通过全连接神经元层来实现图片的分类。
例如,对于人脸识别任务,可以使用神经网络提取人脸图像中的关键特征,比如眼睛、鼻子、嘴巴等区域,然后通过与存储在数据库中的人脸图像进行比对,就可以完成识别任务。
通过不断地输入新数据进行训练,神经网络可以不断优化模型的准确率。
三、神经网络在自然语言处理中的应用在自然语言处理领域,神经网络被广泛用于机器翻译、文本分类、情感分析等任务。
机器翻译是神经网络最初的应用之一。
现在,Seq2Seq模型被广泛使用来实现翻译,它主要由编码器和解码器组成。
编码器将输入翻译语句编码为一个向量,并且将这个向量传递给解码器用于翻译。
解码器不断地生成目标语言中的新单词,直到生成完成翻译任务。
情感分析是神经网络在自然语言处理中的另一种重要应用。
通过使用递归神经网络(RNN)和长短时记忆网络(LSTM),可以预测某个句子中的情感极性(如正面、负面)。
这种技术可以用于产品评论、社交媒体分析、客户服务等场景。
四、神经网络在推荐系统中的应用推荐系统是一种通过分析用户行为和偏好进行个性化推荐的系统。
神经网络的现状与发展趋势一、引言人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)是一种通过模拟人类神经系统实现信息处理、表达和识别的计算模型。
自 1943 年 McCulloch 和 Pitts 提出 ANNs 模型以来,神经网络成为了人工智能领域研究的热点之一,并在计算机视觉、语音识别、自然语言处理、数据挖掘、模式识别等方面取得了卓越成果。
随着技术和应用的不断深入,神经网络技术也在不断发展和成熟。
本文将阐述神经网络的现状与发展趋势。
二、神经网络的现状1.神经网络应用领域广泛神经网络现在应用在各个领域中,包括医疗、金融、保险、制造业、游戏等。
在医疗领域中,神经网络广泛应用于癌症筛查、药物研发、疾病预测等方面;在金融领域中,神经网络被用于股票价格预测、风险评估、欺诈检测等方面;在游戏领域中,神经网络被广泛用于图像处理、行为预测等方面。
神经网络在这些领域中具有较高的精度和灵活性,成为了人工智能技术中不可或缺的一部分。
2.深度学习技术的广泛应用深度学习作为神经网络技术的分支之一,逐渐成为了人工智能应用的主流。
深度学习通过多个隐层来逐步提取数据的高层次特征,大幅度提高了模型的准确性和鲁棒性。
目前,深度学习模型已经迅速应用于语音识别、机器翻译、自然语言处理、图像、视频等多个领域中。
深度学习的发展极大地促进了人工智能技术的研究和应用。
3.大数据技术的支持大数据技术是神经网络技术得以快速发展和应用的重要因素。
神经网络需要大量的数据进行训练和调整,而大数据时代的到来使得海量数据的存储和挖掘变得更加容易。
此外,人工智能应用也逐渐从精准分析转向预测和决策,并需要从大规模数据中发现规律和趋势。
大数据技术在神经网络技术的发展和应用中发挥了重要的作用。
三、神经网络的发展趋势1.自适应神经网络的发展传统的神经网络技术需要大量的人工调试和参数设置,而自适应神经网络技术可以根据自身的表现动态调整参数,自我进化。
物理信息神经网络的应用与研究进展1. 物理信息神经网络概述物理信息神经网络(Physical Information NeuralNetworks,PINNs)是一种将物理学原理与人工神经网络相结合的方法,旨在解决复杂的物理问题。
这种方法利用了神经网络的强大学习能力,以及对非线性、时变和非高斯数据的处理能力。
PINNs在许多领域都有广泛的应用,如气象预测、地震预测、流体力学、电磁场分析等。
物理信息神经网络的核心思想是将物理系统中的观测数据作为输入,通过训练神经网络来学习这些数据的内在规律。
这种方法可以自动提取数据中的复杂特征,从而提高问题的求解精度和效率。
与传统的数值方法相比,PINNs具有更高的灵活性和鲁棒性,可以在更广泛的物理场景中发挥作用。
随着深度学习和人工智能技术的快速发展,物理信息神经网络的研究取得了显著的进展。
研究人员提出了许多改进和优化的方法,如自适应正则化、多模态融合、集成学习等,以提高神经网络的性能和泛化能力。
还有一些研究关注如何将物理信息神经网络与其他方法相结合,以实现更有效的问题求解。
物理信息神经网络作为一种新兴的计算方法,已经在许多领域展现出巨大的潜力。
随着研究的不断深入和技术的不断发展,我们有理由相信,物理信息神经网络将在未来的科学研究和实际应用中发挥越来越重要的作用。
1.1 物理信息的定义与分类基础物理信息:包括温度、压力、速度、加速度等物理量的基本测量数据,这些基础物理信息是物理学研究的基础。
结构物理信息:涉及物质的结构信息,如晶格结构、分子结构等,这些信息对于材料科学和固体物理学尤为重要。
动态物理信息:描述物质世界的动态变化过程,如波动现象、电磁场变化等,对于研究物理过程和现象的变化规律至关重要。
复合物理信息:在某些特定环境下,由多种物理量共同作用产生的复合信息,如热力学中的热质传递过程涉及到的热量与物质的交互作用等。
这类信息对于复杂系统的研究和模拟非常重要。
1.2 神经网络的基本原理神经网络是一种模拟生物神经系统结构和功能的计算模型,它由大量的神经元相互连接而成。
神经网络控制技术研究及其应用神经网络控制技术是一种将人工神经网络应用于控制系统的技术,它是近年来发展非常迅速的一种新兴技术。
神经网络控制技术具有自适应性和学习能力等优点,可以较好地解决传统控制技术无法解决的问题,因此在航天、工业、交通等领域得到了广泛应用。
一、神经网络控制技术的基本原理神经网络是一种模拟生物神经网络的计算模型,它由许多互相连接的处理单元组成,每个单元都能够接受、处理并传递信息。
神经网络控制技术通过建立神经网络模型实现对复杂控制系统的控制。
根据神经网络的学习能力,可以通过输入输出数据来训练神经网络模型,不断修正连接权值,使得神经网络的输出符合系统的实际要求。
同时,神经网络也可以实现自适应控制,根据系统的实时响应情况,调整控制策略,使系统始终处于最佳工作状态。
二、神经网络控制技术的应用1. 工业自动化在工业自动化领域,神经网络控制技术可以广泛应用于电力系统、化工过程、废气处理等方面。
例如,在电力系统中,神经网络控制技术可以根据电网的实时负荷情况进行自适应调节,实现对电力系统的优化控制,提高其稳定性和可靠性。
2. 交通运输在交通运输领域,神经网络控制技术可以被应用于智能交通系统、车辆控制、航空航天等方面。
例如,在智能交通系统中,神经网络控制技术可以根据道路流量情况自适应调节信号灯时间,优化交通流量,提高道路通行效率。
3. 机器人控制在机器人控制领域,神经网络控制技术可以被应用于机器人动作规划、姿态控制、机器人视觉等方面,可以实现复杂机器人控制和运动控制。
例如,在机器人视觉方面,神经网络控制技术可以通过对大量图像进行学习和识别,实现智能机器人视觉控制。
三、神经网络控制技术的发展趋势随着信息技术的飞速发展,神经网络控制技术也将得到进一步的拓展。
未来,神经网络控制技术将在多智能体控制、网络化控制、自主控制等方面发挥更大作用。
此外,基于深度学习的神经网络控制技术也是一个重要的发展方向,它将更好地应用于各种控制系统中,实现更为高效和智能的控制。
神经调控研究的现状与展望神经调节研究已经成为当今医学科学的热点之一。
从解剖学到分子生物学,神经调节涵盖多个领域,因此对其研究的兴趣也日益增长。
这种研究在整个世界范围内进行,因为发现这方面的新知识能够帮助人们开发新的、更有效的治疗方法,以及更好地理解人类健康和疾病的发生。
神经系统是人体内控制其它系统正确运行的关键所在,对神经系统的调节研究也千变万化。
研究的目标通常是了解不同细胞如何相互作用,以及细胞之间是如何“通讯”的。
最近,科学家们已经在这方面取得了一些突破性的发现,这些发现有望打破过去对神经系统调节的认识,开辟新的治疗突破口。
在神经调节方面的研究中,其中一些最主要的方法是研究神经元如何与大脑和身体的其它部分相互作用。
大脑和脊髓中的神经元与位于肌肉和器官内的神经元相互连接,组成神经总体。
好比有一个大的交通桥,那么这些神经元就是一条一条的车道,它们以快速而复杂的方式相互连接。
实际上,整个神经系统以其繁复的连接关系而被认为是全人类生物学中最复杂的系统之一。
此外,神经科学家也在研究神经元的细胞功能、神经元和神经递质受体、以及其他的神经元结构的作用及功能。
例如,神经递质是一种允许神经元之间通信的化学物质。
了解这些物质和神经元之间的交互方式,或将有助于制定新的治疗方案,用于神经系统中的各类疾病。
虽然神经科学在过去的几十年里取得了巨大的进步,但是依然面临许多挑战。
例如,神经系统复杂性使得模拟和研究成为一件艰巨的任务。
此外,人类的大脑具有非常独特和复杂的性质,这使得研究难以与其它生物体比较。
人类生物体以及其大脑还经历了许多变化,包括离开草原开始农业,发明出火和演化思想等,这些变化对人类大脑的研究带来了独特的挑战。
随着进步的迅速发展和新技术的发明,神经科学家也面临着新的机遇。
例如,新的成像技术和基因组分析技术能够为研究神经调节提供更加准确的数据。
此外,随着计算机技术与人工智能的发展,神经科学家也将能够得到更好的信息处理能力,进而使大量的数据进一步有机地结合在一起。
生成式人工智能的研究现状和发展趋势1. 生成式人工智能的发展历程自20世纪50年代以来,人工智能领域经历了从符号主义、连接主义到行为主义的多次发展浪潮。
在这个过程中,生成式人工智能作为一个新的研究方向,逐渐崭露头角。
生成式人工智能的核心思想是通过学习数据分布,自动生成新的数据样本,从而实现对现实世界的模拟和预测。
在20世纪80年代,生成式模型开始出现在计算机视觉领域,如生成对抗网络(GAN)。
随着深度学习技术的快速发展,生成式人工智能在图像生成、文本生成、音频合成等多个领域取得了显著的成果。
生成式人工智能的研究已经扩展到了自然语言处理、推荐系统、游戏AI等多个领域,为人们的生活带来了诸多便利。
2014年,Google公司提出了一种名为“变分自编码器”(Variational Autoencoder, VAE)的生成式模型,该模型通过学习数据的潜在表示,可以生成与原始数据相似的新数据。
VAE的成功推动了生成式人工智能的发展,使得研究人员开始关注如何利用生成式模型解决更复杂的问题。
2017年,DeepMind公司的AlphaGo在围棋比赛中击败了世界冠军李世石,引起了全球范围内对生成式人工智能的关注。
生成式人工智能的研究逐渐成为学术界和工业界的热点。
2018年。
WaveNet在语音合成、图像生成等领域取得了显著的性能提升,被认为是当时最先进的生成式模型之一。
2019年,Facebook公司推出了一种名为“StyleGAN”的生成式模型,该模型可以在图像生成任务中实现更加自然、逼真的效果。
StyleGAN的出现进一步推动了生成式人工智能的发展,使得研究人员开始关注如何在不同领域之间进行迁移学习。
生成式人工智能的发展历程经历了从早期的图像生成、文本生成到如今的多领域应用。
在这个过程中,不断涌现出更加先进、高效的生成式模型和技术,为人类社会的发展带来了巨大的潜力。
随着技术的不断进步,生成式人工智能在未来将会有更加广阔的应用前景。
基于脉冲神经网络的机器人智能控制研究进展目录一、内容综述 (2)1.1 背景与意义 (3)1.2 国内外研究现状 (4)1.3 研究内容与方法 (5)二、脉冲神经网络概述 (6)2.1 脉冲神经网络基本原理 (7)2.2 脉冲神经网络与传统神经网络的区别 (8)2.3 脉冲神经网络的优点与挑战 (9)三、基于脉冲神经网络的机器人控制方法 (10)3.1 基于脉冲神经网络的轨迹规划方法 (12)3.2 基于脉冲神经网络的路径跟踪方法 (13)3.3 基于脉冲神经网络的自主导航方法 (14)四、脉冲神经网络优化算法研究 (15)4.1 神经网络权重优化方法 (17)4.2 神经网络结构优化方法 (18)4.3 脉冲神经网络的参数优化策略 (20)五、脉冲神经网络在机器人智能控制中的应用案例 (21)5.1 在机器人路径跟踪中的应用 (23)5.2 在机器人自主导航中的应用 (24)5.3 在机器人情感识别中的应用 (25)六、结论与展望 (27)6.1 研究成果总结 (28)6.2 存在的问题与不足 (29)6.3 未来发展方向与展望 (29)一、内容综述随着科技的飞速发展,机器人智能控制技术在众多领域的应用逐渐深入。
在这一背景下,基于脉冲神经网络的机器人智能控制研究成为当前的研究热点。
脉冲神经网络,以其模拟生物神经系统脉冲传递信息的独特方式,在信息处理与计算领域展现出强大的潜力。
特别是在机器人控制领域,脉冲神经网络为机器人提供了更加灵活、高效的智能控制手段。
基于脉冲神经网络的机器人智能控制研究取得了显著的进展,脉冲神经网络以其独特的动态特性和时空编码机制,在机器人控制任务中展现出优异的性能。
研究者在机器人路径规划、动态决策、自适应控制等方面进行了深入研究,并取得了一系列重要突破。
随着深度学习技术的发展,深度脉冲神经网络在机器人控制中的应用也逐渐增多,为复杂环境下的机器人智能控制提供了新的解决方案。
第一章概述神经网络与智能信息技术处理是当今领衔世界信息技术处理潮流的一门边缘学科。
世界主要信息技术大国诸如日.美.德等均不遗余力里在研究这门技术。
各国都想通过研究和在这方面的研究的突破在21世纪的信息王国占领一席之地。
神经网络是一类新的计算模型,它是模仿人脑神经网络的结构和某些工作机制而建立的一种计算模型。
这种计算模型的特点是,利用大量的简单计算单元(即神经元)连成网络,来实现大规模并行计算。
神经网络的工作机理是通过学习,改变神经元之间的连接强度。
常用的神经计算模型有多层感知机、反传网络、自适应映射网络等。
最流行的神经网络学习算法是BP算法(Back-propagation algorithm)。
自1986年美国科学家莫克兰迪发表了"Parallel Distributed Processing"论著后,从事人工智能、计算机科学、信息科学的许多科学家对人工神经网络掀起了新的研究热潮。
1.1神经网络产生的背景人工神经网络(Artificial Neural Networks)理论是在怎样的科学背景下产生的呢?要回答这个问题,首先要明确什么是“智能”和“智能理论”?虽然到目前为止对“智能”还没有一个统一、确切的定义,但简单说来,智能是指人们认识客观事物并运用知识解决实际问题的能力。
它表现为运用知识认识新情况、解决新问题、学习新方法、预见新趋势、创造新思维的能力。
智能的高低反映在对客观事物认识的深刻、正确、全面的程度以及运用知识解决实际问题的速度和质量上。
有了对什么是“智能”的解释,就不难推而得知什么是“智能理论”。
简言之,“智能理论”包括两个基本问题:探索人类智能的奥秘(研究人类的认识过程)和运用—从硬件结构上模拟人脑的构成;功能主义——撇开人脑的具体结构,仅从输出输入关系上构造出与人脑功能相一致的人工智能系统。
功能主义成了传统人工智能理论的研究基础人工手段模仿人类的智能行为。
在对后一问题的研究上又有两种主导思想:结构主义—。
前馈神经网络的发展现状及未来趋势分析概述前馈神经网络(Feedforward Neural Network,FNN)是一种经典的人工神经网络模型,它具有多层神经元节点和权重连接,并通过前向传递信号的方式进行信息处理。
在过去的几十年里,前馈神经网络在模式识别、机器学习和人工智能领域取得了突破性的进展。
本文将对前馈神经网络的发展现状进行分析,并探讨其未来的发展趋势。
发展现状前馈神经网络的发展源于上世纪50年代的感知机模型,它是一个简单的单层前馈神经网络结构。
然而,由于其受限于线性可分问题的局限性,感知机模型并没有获得广泛应用。
在上世纪80年代,随着多层前馈神经网络(Multilayer Perceptron,MLP)的引入,前馈神经网络的研究进入了新的阶段。
MLP引入了隐藏层和非线性激活函数,通过反向传播算法来调整权重和偏置,从而提高了模型的性能。
随着计算机计算能力的提升和大数据时代的到来,前馈神经网络在模式识别和机器学习领域受到了越来越多的关注。
在图像识别方面,卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)取得了巨大成功,如AlexNet、VGGNet、ResNet等模型推动了图像识别的发展。
在自然语言处理方面,循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)和长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)的应用使得机器能够更好地理解语境和序列信息。
在强化学习方面,深度强化学习模型,如深度Q网络(Deep Q-Network,DQN)和策略梯度方法,使得机器能够自主学习和优化决策策略。
未来趋势前馈神经网络的发展将在以下几个方面取得进一步突破。
1. 深度学习的发展:深度学习是前馈神经网络的一种扩展,它通过多层神经网络模型来进行高级特征提取和表示学习。
未来,随着更深、更复杂的神经网络模型的出现,深度学习将在计算机视觉、自然语言处理和智能对话等领域实现更加精确和高效的学习能力。
大数据分析中的计算智能研究现状与展望一、概述随着信息技术的飞速发展,大数据已经成为现代社会的重要特征,其广泛的应用在各行各业中带来了前所未有的挑战和机遇。
大数据分析的核心在于从海量、复杂的数据中提取出有价值的信息,这要求我们具备强大的数据处理能力和高效的算法设计。
在这一背景下,计算智能作为人工智能的一个重要分支,其在大数据分析中的应用逐渐凸显出来。
计算智能是一种模拟人类智能行为的分析方法,它通过数学和计算机模型,模拟人的学习过程,实现对复杂问题的求解。
在大数据分析中,计算智能技术如机器学习、深度学习、神经网络等被广泛应用,为数据分析和模式识别提供了有力的工具。
这些技术不仅提高了数据分析的准确性和效率,还为我们提供了全新的视角和思路,使得大数据分析更加智能化和自动化。
尽管计算智能在大数据分析中的应用取得了显著的成果,但仍然存在许多问题和挑战。
例如,如何有效地处理高维、异构的数据,如何设计更加高效和稳定的算法,如何确保数据分析的准确性和可解释性等。
这些问题不仅限制了计算智能在大数据分析中的应用范围,也为我们提供了进一步研究和发展的空间。
1. 大数据时代的背景与特点随着信息技术的迅猛发展和互联网的普及,我们迎来了一个被称为“大数据”的时代。
大数据时代的背景可以追溯至20世纪90年代末,当计算机技术的快速进步和互联网的广泛应用使得数据的生成、存储和处理能力得到了极大的提升。
在过去的几十年里,随着科技的进步和数据量的不断积累,我们已经逐渐步入了真正的大数据时代。
大数据时代的特点主要表现在以下三个方面。
数据规模巨大。
随着各种设备和系统的普及,各个领域产生的数据量呈爆发性增长,从社交媒体、传感器数据到在线交易和云存储,数据以惊人的速度积累。
这些海量的数据为我们提供了前所未有的机会,但同时也带来了处理和分析上的挑战。
数据种类多样。
大数据时代的数据不仅包括传统的结构化数据(如数据库记录),还包括非结构化数据,如文本、图像、音频和视频等。
神经电信号的解码算法研究与应用神经电信号是人类神经系统的重要组成部分,它是通过神经元传递信息的电信号,也是研究人类神经系统功能的主要手段之一。
然而,由于神经电信号不仅仅有高度复杂的时空结构,而且还受到多种干扰因素的影响,因此要利用神经电信号承载的信息实现精准的解码,需要面临诸多的挑战。
本文将介绍当前神经电信号解码算法的研究现状,并探讨该领域的前景与应用。
一、基于特征提取的神经电信号解码算法基于特征提取的神经电信号解码算法是一种传统的解码方法,其核心思想是通过分析神经电信号中的重要特征,识别并提取出有用的信息。
这种方法一般需要经过信号预处理、特征提取、分类器训练等步骤,其常用的特征提取算法包括时频分析、小波分析、相位分析等。
随着人工智能和深度学习技术的不断发展,基于特征提取的神经电信号解码算法逐渐显露出局限性。
尤其是对于复杂的神经信号,在提取有效特征方面存在一定的困难,造成了信号的丢失和精确识别的难度。
二、基于深度学习的神经电信号解码算法基于深度学习的神经电信号解码算法是近年来发展迅猛的一种解码技术。
深度学习的核心思想是通过大量的数据学习和自我优化,提取出模式和规律,从而实现对信息的智能解读。
由于深度学习具有强大的自适应性和泛化能力,在神经电信号解码方面得到了广泛应用。
例如,深度卷积神经网络(Deep Convolutional Neural Network,DCNN)和循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)是目前最常用的深度学习算法。
在神经电信号识别和分类方面,神经网络可以准确地识别脑电信号、心电信号等复杂信号,并且具有良好的鲁棒性和可迁移性。
三、神经电信号解码算法的应用神经电信号解码算法的研究与应用,具有广泛的前景和应用价值。
一方面,它可以为人类神经系统相关疾病的研究和治疗提供重要支持。
例如,在传统计算机辅助诊断的基础上,将神经电信号解码技术引入诊疗过程中,可以为医生提供更为全面的病情分析和判断,让医生更准确地评估病情和制定治疗方案。
人工神经网络的发展及应用随着科技的快速发展,已经成为当今社会最为热门的话题之一。
作为的重要组成部分,人工神经网络也受到了广泛的。
本文将简要介绍人工神经网络的发展历程、技术特点、应用领域以及未来展望,探讨其重要性和应用前景。
人工神经网络的发展可以追溯到上世纪40年代,当时心理学家Warren McCulloch和数学家Walter Pitts提出了第一个基于生物神经网络的计算模型。
随后,在1957年,感知机模型被提出,这被认为是第一个真正的人工神经网络模型。
然而,受限于当时的技术和计算能力,这些早期的模型并未取得太大的突破。
直到上世纪80年代,随着计算机技术和算法的发展,人工神经网络才真正得到了发展。
BP(反向传播)算法的提出使得人工神经网络能够进行深层次的训练和学习。
然而,这个时期的网络结构相对简单,训练时间较长,且易陷入局部最小值。
人工神经网络是一种模拟人脑神经元网络的结构和功能的计算模型。
它由多个层次组成,每个层次包含多个神经元。
每个神经元接收输入信号,通过激活函数将其转化为输出信号,并将输出信号传递给下一层的神经元。
BP算法是人工神经网络中最常用的学习算法之一。
它通过反向传播误差梯度来更新网络权重,使得网络在经过训练后能够学习和模拟输入数据之间的关系。
深度学习技术也得到了广泛应用,它通过组合低层特征形成更加抽象的高层表示,从而提升网络的表示能力和性能。
人工神经网络的应用领域非常广泛,下面将介绍几个主要的应用领域。
医疗领域:人工神经网络在医疗领域的应用主要集中在疾病诊断、药物研发和医学影像分析等方面。
例如,通过训练人工神经网络来分析医学影像,可以帮助医生更准确地诊断肿瘤等疾病。
金融领域:人工神经网络在金融领域的应用主要包括风险评估、信用评分和股票预测等。
通过训练人工神经网络来分析大量数据,可以帮助银行和投资者更加准确地评估风险和预测市场走势。
自动驾驶:人工神经网络在自动驾驶汽车中的应用主要集中在感知和决策方面。
信息技术论文:信息智能化处理技术分析信息技术论文:信息智能化处理技术分析摘要:在科学技术快速发展的过程中,信息处理技术也不断更新,逐渐向着智能化的方向发展。
处在信息化时代中,人们在生活和工作中会接触到大量的信息,借助信息的智能化处理技术,能够更好的管理庞大的信息,全方位的掌握信息,可以根据信息制定出合理的决策。
本研究主要对信息的智能化处理技术进行论述,分析智能信息处理技术的发展史,并介绍了该技术的应用状况,展望了技术发展前景,以期改善信息处理效率。
关键词:智能化;信息处理技术;人工智能;神经网络近年来,智能信息处理技术获得了突飞猛进的发展,该技术有机融合了控制技术、电子技术、计算机技术等多种先进技术,能够高效实现信息的采集和处理任务。
开展信息的智能化处理技术研究具有非常重要的意义,能够全方位的了解和掌握智能信息处理技术的发展及运用状况,并发挥该技术的优势和作用,为今后的研究提供依据。
1信息的智能化处理技术的产生与发展信息的智能化处理技术的产生早在1930年就产生了信息的智能化处理技术,然而因为运算功能强大的工具,致使智能化信息处理技术的功能无法得到全面体现,这在一定程度上限制了信息的智能化处理技术的发展和成熟。
计算机技术的广泛应用为信息的智能化处理技术的进一步发展提供了坚实的基础保障,研发出多种智能信息处理产品,在人们的工作和生活中得到了大规模的应用,为人们提供了极大的便利,同时也产生了较大的社会及经济效益。
针对当前医学领域中的GT机而言,该机器充分运用了智能化信息处理技术的优势[1];同时美国科学家领导多位研究人员共同研制出先进的FFT算法,极大地推动了科学研究领域的创新发展。
随后硬件电路就借助FFT算法对智能监测仪器进行开发研究,推出多种自动化和智能化程度较高的检测设施,获得了很大的成功[2]。
科学技术的实时发展使信息的智能化处理技术也不断更新,科技水平逐步提升,智能化信息处理技术在信息处理系统中发挥的作用越发重要。
人工智能应用现状及关键技术研究人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是一门研究如何使计算机能够实现智能化的科学与技术。
近年来,随着数据的爆炸式增长和计算能力的提升,人工智能的应用呈现出蓬勃发展的态势。
本文将探讨人工智能应用的现状,并深入分析其中的关键技术研究。
一、人工智能应用现状1.1 自然语言处理自然语言处理(Natural Language Processing,简称NLP)是人工智能中的一个重要领域,其目的是使计算机能够理解和处理人类的自然语言。
目前,自然语言处理已经在很多领域有了广泛的应用,例如智能客服、机器翻译、智能搜索等。
通过自然语言处理技术,计算机能够对大量的文本数据进行快速分析和处理,为用户提供准确的信息,提升了人们获取信息的效率。
1.2 机器学习机器学习(Machine Learning)是人工智能的核心技术之一,它通过让计算机从大量的数据中学习和归纳规律,以实现自主的决策和智能化的行为。
在现实生活中,机器学习已经广泛应用于图像识别、语音识别、推荐系统等领域。
通过不断优化算法和提升模型性能,机器学习在人工智能应用中发挥了重要的作用。
1.3 计算机视觉计算机视觉(Computer Vision)是指让计算机具备理解和解释图像和视频的能力。
目前,计算机视觉已经在无人驾驶、安防监控、医学影像分析等领域得到了广泛应用。
通过计算机视觉技术,计算机能够自动提取图像中的信息,实现目标检测、识别和跟踪,为人们带来便利和安全。
1.4 增强学习增强学习(Reinforcement Learning)是一种通过试错来训练智能体的方法。
智能体通过与环境进行交互,通过奖惩信号来学习如何进行最优的决策。
增强学习在游戏、机器人控制等领域有着广泛的应用。
例如,AlphaGo通过增强学习的方法,战胜了世界围棋冠军,引起了全球对人工智能的关注。
二、关键技术研究2.1 深度学习深度学习(Deep Learning)是机器学习中的一种方法,它通过构建深层神经网络模型来实现对数据的自动特征提取和表征学习。
⼈⼯智能实验报告-BP神经⽹络算法的简单实现⼈⼯神经⽹络是⼀种模仿⼈脑结构及其功能的信息处理系统,能提⾼⼈们对信息处理的智能化⽔平。
它是⼀门新兴的边缘和交叉学科,它在理论、模型、算法等⽅⾯⽐起以前有了较⼤的发展,但⾄今⽆根本性的突破,还有很多空⽩点需要努⼒探索和研究。
1⼈⼯神经⽹络研究背景神经⽹络的研究包括神经⽹络基本理论、⽹络学习算法、⽹络模型以及⽹络应⽤等⽅⾯。
其中⽐较热门的⼀个课题就是神经⽹络学习算法的研究。
近年来⼰研究出许多与神经⽹络模型相对应的神经⽹络学习算法,这些算法⼤致可以分为三类:有监督学习、⽆监督学习和增强学习。
在理论上和实际应⽤中都⽐较成熟的算法有以下三种:(1) 误差反向传播算法(Back Propagation,简称BP 算法);(2) 模拟退⽕算法;(3) 竞争学习算法。
⽬前为⽌,在训练多层前向神经⽹络的算法中,BP 算法是最有影响的算法之⼀。
但这种算法存在不少缺点,诸如收敛速度⽐较慢,或者只求得了局部极⼩点等等。
因此,近年来,国外许多专家对⽹络算法进⾏深⼊研究,提出了许多改进的⽅法。
主要有:(1) 增加动量法:在⽹络权值的调整公式中增加⼀动量项,该动量项对某⼀时刻的调整起阻尼作⽤。
它可以在误差曲⾯出现骤然起伏时,减⼩振荡的趋势,提⾼⽹络训练速度;(2) ⾃适应调节学习率:在训练中⾃适应地改变学习率,使其该⼤时增⼤,该⼩时减⼩。
使⽤动态学习率,从⽽加快算法的收敛速度;(3) 引⼊陡度因⼦:为了提⾼BP 算法的收敛速度,在权值调整进⼊误差曲⾯的平坦区时,引⼊陡度因⼦,设法压缩神经元的净输⼊,使权值调整脱离平坦区。
此外,很多国内的学者也做了不少有关⽹络算法改进⽅⾯的研究,并把改进的算法运⽤到实际中,取得了⼀定的成果:(1) 王晓敏等提出了⼀种基于改进的差分进化算法,利⽤差分进化算法的全局寻优能⼒,能够快速地得到BP 神经⽹络的权值,提⾼算法的速度;(2) 董国君等提出了⼀种基于随机退⽕机制的竞争层神经⽹络学习算法,该算法将竞争层神经⽹络的串⾏迭代模式改为随机优化模式,通过采⽤退⽕技术避免⽹络收敛到能量函数的局部极⼩点,从⽽得到全局最优值;(3) 赵青提出⼀种分层遗传算法与BP 算法相结合的前馈神经⽹络学习算法。
信息科学中的智能图像处理技术研究随着科技的不断发展,智能图像处理技术在信息科学领域日益成为研究的热点。
从人工智能到计算机视觉,这些领域的交叉融合使得图像处理的效率和质量得到了显著提升。
本文将探讨智能图像处理技术的研究现状以及其在不同领域的应用。
在信息科学领域,智能图像处理技术是指通过智能算法对图像进行分析、识别和处理的过程。
这一技术的核心是利用计算机视觉和机器学习的方法,使计算机能够模拟人类视觉系统的功能,实现对图像的认知和理解。
在智能图像处理技术中,特征提取是一个重要的环节。
特征提取是指从原始图像中提取出具有代表性的、能够区分不同对象或场景的特征。
传统的特征提取方法主要基于手工设计,需要依赖专家经验。
然而,这种方法存在着效率低、适应性差等问题。
近年来,随着深度学习技术的发展,基于神经网络的特征提取方法逐渐兴起。
这种方法通过深层次网络模型的自动学习,能够提取出更具区分度的特征,从而提高了图像处理的精度和效率。
在智能图像处理技术的研究中,目标检测是一个重要的应用方向。
目标检测是指在图像中自动检测和定位特定目标的过程。
在过去,目标检测主要依赖于手工设计的特征和传统的机器学习算法,如支持向量机和随机森林。
然而,这些方法在复杂场景下的检测效果不尽如人意。
随着深度学习技术的兴起,基于深度卷积神经网络的目标检测算法逐渐成为主流。
这种方法利用网络对图像进行端到端的学习,能够自动学习到更具判别性的特征,从而提高目标检测的准确率和鲁棒性。
智能图像处理技术在医学领域也有着广泛的应用。
医学图像的处理和分析对于疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。
传统的医学图像处理方法通常依赖于专家的经验和直觉,存在主观性和片面性的问题。
而智能图像处理技术能够通过自动学习和数据驱动的方法,从大量医学图像中提取隐含的特征和规律,实现对疾病的准确和客观的诊断。
例如,在癌症早期筛查中,智能图像处理技术能够帮助医生自动识别和定位异常细胞或病灶,提高了早期发现的概率和准确性。
文章编号:100126791(2000)0120105206神经智能信息处理系统的研究现状及其在水文水资源中的应用展望α张 翔1,丁 晶2(1.武汉水利电力大学,湖北武汉430072;2.四川大学水利系,四川成都610065)摘要:从神经网络(NN ),模糊系统(FS )和进化算法(EC )三者相结合的角度,介绍了神经智能信息处理系统的研究现状,讨论了该系统在水文水资源中的应用,并对其应用发展趋势进行了预测。
关 键 词:神经网络;模糊系统;进化算法;水文水资源中图分类号:TV 214;G 353111 文献标识码:A近年来,钱学森教授等提出了开放的复杂巨系统的概念[1],开放的复杂巨系统有三个主要的特征,即系统本身与系统周围的环境有物质、能量、信息的交换,是“开放的”;巨系统包含很多子系统,子系统的种类繁多,是“复杂的”。
水文系统在某种程度上具有开放的复杂巨系统的特征,随着水文尺度由微观到中观、宏观,水文系统的复杂性和不确定性就愈突出,表现有空间变异性、单元与系统的不一致性、模型的再参数化及不同尺度模型耦合等问题[2]。
由于研究开放的复杂巨系统必须处理大量的信息和知识,这些信息和知识既有确定性的,又包含不确定性的,单一的定性解释或单一的数学模型都无法完全地处理和利用它们,因此宜采用从定性到定量的综合集成方法[1]。
综合集成的一个重要内容是应用知识工程、智能信息处理等方法,以处理系统的不确定的、复杂的信息和知识。
在这方面,人工智能、专家系统、模糊系统和神经网络等技术提供了有效的处理手段,特别是神经网络(NN )与模糊系统(FS )、进化算法(EC )的结合为解决系统建模、寻优、清晰化等方面的问题提供了新的途径。
鉴于此,笔者从新型智能信息处理系统(N eu ral ln telligen t lnfo rm ati on P rocessing System ,N IIPS )的研究对象出发,介绍它的最新研究现状,并阐述它在水文水资源中的应用前景。
1 神经智能信息处理系统的研究对象N IISP 是NN 与FS 、EC 等学科交叉、渗透而形成的新型智能处理系统,其积极意义在于促进基于计算的和基于物理符号相结合的各种智能理论、模型、方法的综合集成,以利于发展思第11卷第1期2000年3月 水科学进展ADVAN CES I N W A T ER SC IEN CE V o l 111,N o 11 M ar 1,2000 α收稿日期:1997209218;修订日期:1998201214基金项目:国家自然科学基金资助项目(49571017)。
作者简介:张翔(1969-),男,北京人,武汉水利电力大学博士后,主要从事水文预报、洪水风险分析、可持续发展研究。
601水科学进展第11卷想更先进、功能更强大、能解决更复杂系统的智能行为[4]。
它可应用于智能机器人系统、复杂工业过程控制系统、交通运输系统、资源环境系统、社会经济管理系统等,它的应用对象应具有以下一些特点:(1)不确定性的模型 N IISP不需要建立对象的精确模型,能解决研究对象模型的不确定性问题。
(2)高度的非线性 N IISP为非线性建模提供了强有力的手段,是解决复杂非线性问题的一条出路。
(3)复杂的信息类型 人们在处理复杂问题时,越来越感到不确定性信息的重要性,如模糊信息、灰色信息、及以结构性语言知识形式出现的专家经验等,传统确定性模型无法处理,而N IISP可以满足应用要求。
2 神经智能信息系统的研究现状神经网络的研究可追溯到本世纪40年代,而真正大规模的兴起是始于80年代初期。
目前,神经网络的研究正向生物智能方向发展,由神经计算导向“计算智能”[4],NN与FS、EC结合而产生的新型智能信息处理系统是主要的研究方向之一。
NN以生物神经网络为模拟基础,具有自学习、自适应、自组织、高度非线性和并行处理等优点:FS则以模糊逻辑为基础,抓住了人类思维中的模糊性特点,以模仿人的模糊综合判断推理来处理常规方法难以解决的模糊信息处理的难题。
NN与FS各有优点,但要真正实现智能模拟,单纯使用一种方法是很难做到的,因此将两者结合起来研究也就成为了一种必然的趋势。
NN与FS的结合方式有多种,每一种方式构成的网络处理问题的特点也不相同,但主要可分为两类。
一类是以B art Ko sko的研究为代表的模糊联想记忆网络系统(FAM),该系统的处理方式和处理思想代表了模糊规则获取和利用的一个主要发展趋势[7];另一类是在探索NN与FS在函数逼近特性相似的基础上,采用NN的多层前馈网络结构方式,实现不同种类的模糊逻辑运算,这方面的主要研究有Kaw am u ra等人建立的模糊2神经协作系统,该模型具有经训练而获得模糊规则加权系统的功能[8]、L in等人给出的一种基于神经网络的模糊逻辑控制和决策系统[9]、W erbo s提出的一种融模糊逻辑与NN于一体的弹性模糊逻辑技术[10]以及Keller等人提出的一种实现模糊逻辑推理的神经网络结构[11]、张良杰和李衍达提出的子波型模糊神经网络[5]等。
EC或称为遗传算法(GA)、基因算法,它是从自然界生物进化机制获得启示的,近年来, GA与NN的结合是热门专题之一。
文献[12]在参考分析数十篇文献的基础上,将GA与NN 的结合方式可分为辅助式和合作式两种。
对于辅助式结合[13~17],GA不仅能为NN选择训练数据,也可用来选择网络的学习参数或学习规则,而且可利用GA解释或分析NN的结果;对于合作式的结合[18~20],可以利用GA来训练网络,并可利用GA来自动设计网络结构。
在以NN 与FS的结合为模型基础的神经智能信息处理系统的研究中,利用GA探索模糊规则的自动获取技术已成为一个研究热点。
如张良杰、李衍达等在对GA研究时[5],基于组合理论与概率统计思想,对常规GA的交配方式进行了改进,并给出了改进技术的数学模型及其两种实现方案——“环形对分”与“均匀交换”,然后利用模糊推理来确定突变概率,使在搜索的各个时期,突变概率均有最优的选择;D u rm itrache[21]等人给出了一种基于GA的模糊神经网络的细调方法,即将网络性能的代价函数包含于GA 的适合度评价函数中,用GA 来获得规则权。
从当前的研究状况可看出,模糊规则的提取与利用、模糊神经网络的结构、神经网络的模糊输入、不确定信息在网络中的传播、最终结果的理解以及相应的学习算法等仍将是继续深入的研究方向。
3 神经智能信息处理系统在水文水资源中的应用展望311 水文水资源系统的复杂性水文水资源系统的复杂性主要表现为下列三方面:(1)无法建立描述水文现象的精确数学模型 水文现象十分复杂,人们至今还不能用数学物理方程严格地描述每一个子过程[22],仍要受许多假设条件的限制和借助于概念性元素模拟或经验函数关系来描述,这样的模拟往往只是对实际水文过程的近似模拟,因而模拟精度不高。
(2)水文系统是一个高度非线性的系统 水文系统以降雨为输入,径流为输出,从降雨到径流,中间要经过复杂的过程,其中包括蒸发、下渗、产流、汇流等环节,受到地形、地貌、下垫面因子、土壤、地质及人类活动等多种因素的影响[23],因此水文系统具有高度的非线性特征。
(3)水文水资源研究中的不确定性 在水文水资源中,存在研究对象发生与否的不确定性(随机性)、研究对象概念的不确定性(模糊性)、研究对象信息量不充分而出现的不确定性(灰色性)等不确定特征Ξ。
另外,对于缺乏水文资料或人类活动影响剧烈的流域以及水资源评价与利用、水库调度的研究中,常常遇到难于用数学语言精确描述的信息,它们通常以规则的形式出现,这也是水文水资源研究中要充分应用的信息。
312 水文水资源神经智能信息处理系统的研究趋势从以上的分析,可以看出水文水资源问题是一个极其复杂的问题,它具有模型的不确定性、系统的非线性、信息的不确定性等特征。
正如前面所指出的,基于NN 、FS 与EC 三者相结合的新型智能信息处理系统——神经智能信息处理系统具有解决象水文水资源这样的复杂问题的能力。
神经网络是N IISP 的主体模型,它在水文水资源中的应用研究虽然只有几年的时间,但不少水文科技工作者在分类和识别问题、预测预报问题、优化计算问题、基于NN 的专家系统研制与开发问题[25]等方面进行了广泛的探讨。
近一段时期,针对NN 在模型结构选择、学习算法、网络清晰化等问题,开展了建立更符合水文水资源问题求解的模型的研究。
笔者在最近的研究中,将洪水形成规律的先验知识与NN 结构的确定相结合,提出了一种新型的短期洪水预报的B P 网络模型,实际应用表明它比传统B P 网络具有较高的预报精度[24];Yang Rongfu 在他的研究工作中,针对解决水文变量的相依性,提出了输出反馈网络,又用一个辅助神经元来模拟流域的未知信息,如前期降雨、流域湿度、土壤含水率、流域河网蓄水量等,建立了辅助输出反馈网络,并用具有记忆能力的惯性网络,模拟了水文系统较强的短时记忆特征和较弱的长时记忆特征,他提出的三种网络针对性强,对如何建立更符合水文规律的网络模型提供了可借鉴的经验;文献[23]分析了NN 与水文系统的联系,指出了NN 应用与水文预报的可行性,并将701 第1期张 翔、丁 晶:神经智能信息处理系统的研究现状及其在水文水资源中的应用展望Ξ()801水科学进展第11卷NN与信息论中的编码理论相联系,提出了灰色人工神经网络模型,克服了网络过于庞大,很难收敛,以及训练出来的网络联想能力不强的问题。
由最近的研究可看出,神经网络在水文水资源中的应用研究已由初步探讨深入到了如何建立更符合解决实际问题的网络上了,这无疑将会推动神经网络更广泛的应用。
但是,由于水文水资源问题的复杂性,单用NN是无法全面解决的,如目前NN多局限于处理数值数据,对模糊信息、先验知识、专家经验等许多有用的信息还不具处理能力,也就是说“智能处理”能力还不够,因此,结合前面指出的神经网络理论的研究方向,在水文水资源中应用基于NN、FS和EC三者结合的N IISP,应是今后的研究重点。
在这方面,笔者应用模糊联想记忆网络模型(FAM)进行了短期洪水预报的首次尝试[26],取得了满意的精度,该模型对缺乏水文资料或水文测验误差较大、资料不正确的流域,提供了应用专家经验进行智能预报的途径,并对如何应用专家经验进行实时校正有借鉴作用。
FAM在应用中,模糊变量的隶属函数一般由专家给出,从网络功能来看,它不具备通过自学习进行隶属函数寻优的功能,如何应用模糊逻辑推理网络模型进行隶属函数的调整,以使其更符合实际的研究正在进行中。
NN与FS的结合作为N IISP的模型主体,EC与它们的结合在理论上的研究前面已做了介绍,EC作为一种全局最优算法,它在水文水资源中的应用也正在探讨中,如W ang[27]用GA来率定降雨2径流概念模型的参数;F ranch in i[28]则将其与一种局部搜索方法相结合,用于降雨2径流概念模型参数的自动率定;R itzel和Eheart[29]、C ien iaw sh i[30]等将其应用于地下水污染治理、多目标地下水观测问题等。