人工智能技术在分析化学中的应用

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1、人工智能在化学中的应用1智能智能是个体有目的的行为、合理的思维，以及有效地适应环境的综合能力。通俗地讲，智能是个体认识客观事物、客观世界和运用知识解决问题的能力。智能的分类生物质能BIBiologicalIntelligence人工智能AIArtificialIntelligence计算智能CIComputationalIntelligenceNN--NeuralNetworks神经网络PR--PatternRecognition模式识别生物智能以脑为主体的神经系统，最基本单位是生物神经元。人类个体的智能是一种综合性能力1）感知与认识事物、客观世界与自我的能力；2）通过学习取

2、得经验、积累知识的能力；3）理解知识、运用知识和运用经验分析问题和解决问题的能力；4）联想、推理、判断、决策的能力；5）运用语言进行抽象、概括的能力；6）发现、发明、创造、创新的能力；7）实时地、迅速地、合理地应付复杂环境的能力；8）预测、洞察事物发展变化的能力。智能是相对的、发展的。离开特定时间说智能是困难的、没有意义的。人工智能人工智能是相对人的自然智能而言，即用人工的方法和技术，研制智能机器或智能系统来模仿、延伸和扩展人的智能，实现智能行为和“机器思维”解决需要人类专家才能处理的问题。人工智能是人工制品(artifact)中所涉及的智能行为。其中，智能行为包括：感知(p

3、erception)、推理(Reasoning)、学习(learning)、通信(communicating)和复杂环境下的动作行为(acting)。人工智能目标人工智能目标是实现智能行为和“机器思维”，解决需要人类专家才能处理的问题。1、研究像人一样工作的机器，甚至比人做得更好2、能够理解机器、人或动物的智能行为智能革命智能革命是指人的自然智能通过人工智能的模仿和扩展，实现社会生产的自动化和智能化，促进知识密集型经济的发展。2人工智能的研究方法人工智能经过发展，形成了许多学派。不同学派的研究方法、学术观点、研究重点有所不同。这里主要介绍认知学派、逻辑学派、行为主义学派和连接

4、主义学派。2.1认知学派(以Simon,Minskey和Newell等为代表)基本思想从人的思维活动出发，利用计算机进行宏观功能模拟。基于物理符号系统假设，将任何信息加工系统看成是一个具体的物理系统。基本观点物理系统表现智能行为的充要条件是该系统是一个物理符号系统。主要工作1）Newell的LogicTheorist，模拟人证明数学定理的思维过程2）GPS，模拟人的解题过程(拟定初步解题计划利用公理、定理和规则，按规则实施解题过程不断进行“目的—手段“分析，修订解题计划。3）物理符号系统假设。符号是模式。物理符号系统的基本任务和功能是辨认相同的符号和区别不同的符号。2.2

5、逻辑学派（以McCarthy和Nilsson等为代表)基本思想用逻辑来研究人工智能，用形式化的方法（统一的逻辑框架）描述客观世界。基本观点1）智能机器必须有关于自身环境的知识2）通用智能机器要能陈述性地表达关于自身环境的大部分知识3）通用智能机器表示陈述性知识的语言至少要有一阶逻辑的能力主要工作1）概念化知识表示2）模型论语义3）演绎推理4）非单调逻辑用于常识推理2.3行为主义学派(以Brooks为代表)基本思想以复杂的现实世界为背景，让人工智能理论先经受解决实际问题的考验，并在这种考验中成长。智能只是在与环境的交互作用中表现出来。基本观点1）到现场去2）物理实现3）初级智

6、能4）行为产生智能主要工作1）无需知识表示的智能2）无需推理的智能3）机器虫2.4连接主义学派基本思想从脑的神经系统结构出发来研究脑的功能，研究大量简单的神经元的集团信息处理能力及其动态行为，模拟和实现人的认识过程中的感知觉过程、形象思维、分布式记忆和自学习自组织过程。基本观点1）神经网络以分布式方式存储信息2）神经网络以并行方式处理信息3）神经网络具有自组织、自学习能力主要工作人工神经网络BNNBPRBIANNAPRAICNNCPRCI知识获取难度及计算量3知识的获取过程知识系统知识工程已成为人工智能应用最显著的特点。知识系统主要研究内容：1、专家系统知识库+推理机2、知识

7、库系统将知识以一定的结构存入，进行知识管理，实现知识共享3、智能决策系统4、知识科学人工智能借助技术或理论手段，应用数学方法和数值逻辑。使用计算机等工具，模拟、延伸或扩展人的智能。专家系统是人工智能的一个重要分支在化学领域中主要应用于以下几个方面：谱图解析和有机化合物结构的阐明分离科学-GC、HPLC、CE等方法分离条件的选择试验方案的最优控制工业生产流程控制分子模拟设计--计算机辅助辅助合成路线方案的选择专家系统是一个智能的计算机软件系统，该系统利用已知的知识进行演绎推理。世界上第一个专家系统（DEN