模式识别与人工智能原理

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1、模式识别与人工智能原理乔谊正教授山东大学，控制科学与工程学院2006年十二月教材和参考书目n教材：[1]《现代模式识别》，孙即祥等，国防科技大学出版社，2001年1月第一版。[2]《人工智能及其应用（第二版）》，蔡自兴徐光佑，清华大学出版社，1996年5月第二版。n参考：[1]《模式识别导论》，李金宗，高等教育出版社，1994年7月第一版。[2]《模式识别（第二版）》，边肇祺张学工，清华大学出版社，2000年1月第二版。[3]《人工智能原理与方法》，王永庆，西安交通大学出版社，1998年5月第一版。[4]《人工智能与专家系统》，吴泉源刘江宁，国防科技大学出版社，1995年3

2、月第一版。n讲义：http://control.sdu.edu.cn/faculty/~yzqiao/index.htm口令：course123内容提要第一部分模式识别原理介绍模式识别的基本概念和理论。包括代数域方程法、统计模式识别、聚类分析、句法模式识别和新发展的模式识别方法等。第二部分人工智能原理介绍人工智能的基本概念、原理和方法。包括知识表示、搜索原理、推理技术、专家系统和人-机协调等。第一部分模式识别原理爱是快乐的源泉。爱是投入、是给与和奉献。爱永远是知识之始，犹如火是光之始。-加莱尔Loveiseverthebeginningofknowledgeasfireis

3、oflight.-T.Carlyle第一章模式识别绪论内容提要什么是模式？什么是模式识别？模式识别的特点、原理、技术、方法和应用概述。几个模式识别应用实例展示。最简单的模式分类方法-几何分类法。1.1一般性的论述n什么是模式和模式识别？首先来看一个实例。有人想把一大批图片分成人物、动物、风景、建筑物、其他等五种类型分别保管。如果把上述类别抽象为A,B,C,D,E就成为非常普遍的问题。其中各类别就是不同的模式，分类的过程叫做模式识别。n人类能胜任这个任务。但是如果需要将几亿张图片分类，那将是极其辛苦的事。于是想到了用计算机代替人的工作。n在过去的几十年中，数字计算机的效能得到

4、不断的提高，而且发展速度越来越快。n使得用计算机来处理非常复杂的信息过程成为可能。n人们对于动物所具有的思维能力一直很感兴趣，很想弄清它的机理，进而用人造系统模拟这种能力。1.1一般性的论述n计算机能够象人类一样进行模式识别吗？要回答这个问题需要大量的多学科联合攻关。n由于有关人类思维能力的研究是如此强烈地吸引着人们的兴趣，以及60年代后期计算机技术的迅猛发展，使得采用计算机进行模式识别成为必要和可能。n有了这样的动力和物质基础，首先认知科学及其相关学科得到了迅速的发展。n认知科学研究思维的数学生物学机理。n模式识别研究思维的数学技术机理和开发。n认知科学、心理学、生理学和

5、生物控制论的研究和发展，促进和丰富了模式识别的理论和实践。1.1一般性的论述n模式识别在学科上的归类初期主要有两种观点，n人工智能；n控制科学。n如果不刻意进行学科上的归类Ø事实上是典型的多学科交叉：数学、信息科学、计算机科学、控制科学、生理学、心理学、认知科学和哲学等。Ø正由于此，吸引了众多学科的科学家、工程技术人员致力于模式识别的研究和开发。n模式识别真正大规模研究始于60年代，并迅速发展成为一门新兴学科。我国在70年代中期开始起步。深入学习模式识别的要点n注意掌握基本概念、原理和方法。n认真听讲，做笔记。n课后认真复习，自学和做练习。n学会使用Matlab(orSci

6、lab),C,C++,等编程语言。n掌握图象处理中的基本技术。n掌握一些最优化技术，例如遗传算法等。n善于学习和理解前人的成果。常用的软件推荐nMatlab（官方网站：www.mathworks.com）优点：通用性强，界面美观，工具箱丰富。缺点：商用软件，占用资源多，运行速度慢。建议：不要使用盗版。nScilab（官方网站：www.scilab.org）优点：通用性强。缺点：自由软件，占用资源少，运行速度快。建议：掌握。nC/C++/Delphi/其他高级编程语言易于自主开发跨平台软件，便于发布。强烈推荐。关于模式和模式识别的直观认识n大脑的一个重要功能是将外部世界/现象

7、加以分类。n分类的基础是相似性概念。相似的事物/现象归为同一类，统称模式。模式是相似性在大脑中的反映。n经过对大量现象的观察，总结出模式有五个特点。模式的五个特点n模式的普遍性或概括性。人们只要熟悉现象中为数不多的代表，就能形成组或类的概念。n模式的特征性。同类中具有某些关键的特征或属性，使大脑要处理的信息量大大减少。同时也有利于模式的泛化。n模式的学习过程和客观不变性。有教师（监督）的学习、无教师（监督）的学习。n模式的变异性、不确定性和模糊性。n模式识别具有相当明显的主观性。关于模式和模式识别的直观认识n模式的