一类具有含糊数据复杂信息系统的智能处理方法研究及应用

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1、北京工业大学博士学位论文一类具有含糊数据复杂信息系统的智能处理方法研究及应用姓名：黄显明申请学位级别：博士专业：模式识别与智能系统指导教师：阮晓钢;易继锴20040401摘要随着信息时代的到来，复杂系统信息处理技术的智能化已是大势所趋，是智能计算系统学科的前沿研究课题。如何从大量的包含含糊信息的数据中自动地获得一致、完备的专家领域知识；如何将领域专家的经验知识有效编码于人工智能系统中，已成为一个系统是否有智能的重要标志。智能信息处理方法的研究，特别是知识获取和知识表达方法的研究是信息科学理论和应用领域中的前沿研究课题。论文以复杂系统的信息处理为核心研究内容，立足于

2、信息处理方法的基础研究和应用，提出了系统的智能信息处理架构体系和具体有效的知识获取和知识表达方法．解决了一类传统信息处理方法无法处理的含糊数据信息处理问题，无疑对智能信息处理学科体系的形成利发展起到推动和促进作用，具有重要的理论意义和参考价值。论文设计开发了一种智能信息处理软件工具平台，并将提出的智能信息处理方法应用到“心电”信号自动分析、冲突分析等应用领域．开发出智能数控系统并实现商品化，这些都能促进信息技术在国民经济各领域中的应用，实现并提高信息处理技术的社会效应和经济效益，研究课题具有重要的理论意义和应用价值。现有的信息处理方法尚不能很好地解决从数据样本本身

3、获取知识和含糊数据知识表达等问题．目前的信息处理方法多为通过启发式算法得到规则子集，而且在处理上也是针对具有一致性的数据集进行的。当数据样本中含有不完整或不精确数据时．传统方法便显得低效或无能为力，这就迫切需要有适于含糊数据信息的全新信息处理方法。本文从理论方法和实际应用两方面对一类复杂信息系统的知识获取和知识表达方法进行了研究。针对一类单纯由数据间有限分辨能力所致含糊性信息处理问题，论文首先定义了一种论域样本属性新度量，该度量不依赖于人的先验知识，具有很好的客观性。以此为基础，提出了基于属性新度量的数据预处理离散化算法，能实现在离散过程不会引入冲突信息：运用可辨

4、识矩阵的思想，提出了一种区分表知识表达系统，该方法可以表达信息系统中数据间的不可分辨关系：提出了基于区分表的因子匹配属性约简算法，该算法特别适用于计算机表达和运算，计算简便，适用面广(有核、无核信息系统均适用)且能得到最小约简结果。并将这两种算法应用到心电信号自动分析和模糊神经网络结构设计两个领域，给出了具体的应用方法和实例系统。应用结果表明了算法的优越性和有效性。针对包含数据本身描述含糊性的复杂信息系统．提出了利用Vague集理论具有的比Fuzzy集更为灵活的表达含糊数据的能力来弥补传统信息处理方法对该类含糊性处理的低效性。考虑到现有Vague集仅仅采用模糊集的

5、Zadeh算子来描述其运算，不能满足对含糊信息组合描述的需要，论文首先借鉴t模和余模等概念对n、U等运算进行一般性推广，然后给出了Vague集运算的新定义。以此为基础提出了两种新的基于Vague集理论的近似推理方法一Vague合成推理和Vague插值推理，使得改进后的Vague集理论在实际应用中具有更好的灵活性和更广的适用范围。北京上业大学工学博士学位论文接下来，提出了一种新的Vague决策表知识表达系统，研究了其中数据本身描述的含糊性，将数据描述含糊度定义为关于未知度和不确定度的函数。Vague决策表及其数据本身含糊性的研究，很大程度上弥补了传统知识表达系统固有

6、的限制和缺陷。最后提出了Vague知识获取策略，包括基于Vague可辨识矩阵的知识获取策略和针对不完整含糊信息系统的基于近似集的知识获取策略，解决了传统信息处理方法不能解决的含糊决策数据处殚问题。并将这种知识表达系统和知识获取策略成功地应用在冲突分析中，使系统分析更具灵活性，同时也能更好地符合冲突Agent的实际情况，应用结果有效地证明了方法的可行性和优越性。由新提出的知识表达和知识获取方法构成了一种新的智能信息处理架构体系，论文将该体系应用到数控机床智能化中．首先应用智能信息处理方法进行知识获取，得到了数控系统智能化策略：再通过知识表达将这些策略应用到数控系统中

7、，建立了运行模式建议系统、川具磨损状态预报系统和典型故障诊断系统。采用全新的设计思想利实现技术，设计完成了数控机床的全套控制系统(软、硬件)，并实现了商品化投放市场。该数控系统具有人机接口界面友好、操作方便、成本低廉、可扩展型好等特点。总结全文，论文在对国内外同类研究的现状和发展进行全面综述的摹础上，针对一类含糊信息系统的智能处理问题，在以下方面取得了创新性的研究成果：1．研究了复杂信息系统的含糊性问题，提出信息系统的含糊性源自数据间的有限分辨能力和数据本身描述的含糊性。从含糊性构成的角度提出了一种新的智能信息处理架构体系，为复杂系统的信息处殚提供了适宜的解决方案

8、，仿真研究