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1、计算机理论论文的特辑计算机理论论文的特辑诗琪;1986年美国德州大学的BenjaminKuipers在QualitativeSimulation一文中提出了动态仿真算法QSIM3，使定性仿真接近于实用。1984年人工智能杂志第一次出版了关于定性问题的专集。此后定性问题的研究成为人工智能和系统建模与仿真领域的一个热门，很多学者参加到这一研究领域中，产生了大量的研究成果。1991年，人工智能杂志又出版了有关定性推理的第二本专集，标志着该领域理论研究逐步成熟并且向应用领域扩展。90年代以来，该领域的研究情况可谓方兴未艾，在IEEE的相关杂志上和撊斯悄軘等国际刊物上经常能够看到定性仿真方面的研究成果。
2、国内该领域的研究起步较晚，目前从事定性理论研究的仅限于少数院校的少数研究者。定性仿真产生之后，在理论上出现了百家争鸣的局面，研究者们根据本人的见解提出了各自的建模和仿真理论。目前，基本可分为三个理论派别，即模糊仿真方法、基于归纳学习的方法和朴素物理学方法。模糊数学方法能够解决模型信息与测量数据的不确定性，所以在定性理论中一般用来作为一种描绘手段。最初，系统的定性值是采用区间模糊数的行为来描绘的，英国的QiangShen进一步将其发展到用凸模糊数来描绘定性值4，在数据表示上前进了一大步。此后，又有人在其基础上引入了概率论，来度量生成的多个行为的可信度。当前的模糊定性理论，在模糊数表示方面都存在一
3、大弱点，那就是系统真实值与模糊量空间的映射问题，即怎样确定描绘系统的模糊量。归纳推理法是定性仿真的一个新方向，它起源于通用系统理论，主要利用其中的通用系统问题求解(GeneralSystemProblemSolve)技术。输入尽可能多的行为，通过归纳学习的方式，构造系统的定性模型，进行仿真研究。归纳推理法最突出的优势在于它完全不需要对象系统的构造信息，不需要预先提供任何模型。但是，这种方法需要收集大量的数据并处理和维护;而且，由于现实条件的限制，不能保证归纳的完备性。朴素物理方法在理论和应用上发展得最为成熟，它兴起于一些人工智能专家对朴素物理系统的定性推理研究。根据建立系统定性模型的方法，又可
4、分为很多派别，比拟有影响的有：SeelyBrown和JohndeKleer提出的基于摿鲾的概念的理论，K.D.Forbus的定性经过理论，B.J.Kuipers基于约束的用定性微分方程描绘的定性仿真理论等。2定性仿真的应用如今，定性仿真技术与物理、化工、生态、生物、社会等学科互相浸透、结合，在系统监测、故障诊断、系统行为分析、解释以及预测等方面发挥着越来越大的作用。国外文献报导较多而且应用获得成效比拟明显的应用领域主要有：工程和工业经过;电子电路分析和故障诊断;医药和医疗诊断;社会经济领域。下面有选择地根据应用领域介绍其中比拟典型的项目。2.1工程和工业经过这里工程指传统的工程领域及一些工程设
5、备，如蒸馏塔、高压锅炉、汽轮机等人造设备;工业经过指一些连续系统，如机械制造、发酵、化工经过和电站等。这方面的应用项目比拟多见。ARTIST是欧洲的ESPRIT计划中的一个项目5，项目领导者是苏格兰的Heriot-Watt大学的Leitch.R，完成于1993年7月。此项目建立了定性动态模型，应用于经过监测与故障诊断。Leitch等人建立了一个基于定性微分方程(QDE)和模糊量空间的定性仿真器：Fusim,现已应用在输配电网络和化工厂蒸馏塔的经过监控、分析、诊断上。ESPRIT计划中另一应用定性推理的重要项目是：TIGER工程-汽轮机的监测、诊断系统6。现已应用在Exxon化工厂的大型工业汽轮
6、机以及Dassault航空中心的宇宙飞船辅助动力单元。系统应用定性仿真来预测汽轮机启动及负载改变时的可能行为。2.2电子电路分析和故障诊断定性仿真的一个很重要的应用领域便是电子电路分析和故障诊断。定性推理的先驱人物deKleer早在1976年便开发了使用定性知识研究电子线路的系统LOCAL，即根据电路部件已测知的正常行为和错误行为，分析实际行为和预测行为的不一致之处，然后指出电路的故障点。这种思想后来发展成了基于模型的故障诊断理论(model-baseddiagnosistherory)。时至今日，由于定性推理和仿真技术的不断进步，该应用领域的发展前景更为广阔。这类项目中，最为典型的是Dagu
7、e.P等人开发的模拟电路故障诊断工具-DEDALE7。Dague对该系统进行了一系列实验，声称：DEDALE系统能诊断出电路故障的75%，另外的25%故障没有构成对电路性能的显著影响，并且能够通过其他手段检测出。ElectroniqueSergeDassault继续这个领域的研究工作，已推出一个名为DIAGMASTER的商业化产品。2.3医药和医疗诊断人工智能中的专家系统，尤其是医疗专家系统，为人工智能的振兴起了推波助澜的作用。而定性仿真在医疗专家系统的应用方面也很活跃。Bratko.I将定性推理应用在心电图的识别上8，目的在于根据心电图辨识心律，判定病症。定性模型用来产生心脏工作状况，规则归
8、纳系统用于产生诊断规则库。他给出了心电图诠释系统-KARDIO，澳大利亚的Telectronics公司已将此系统的部分成果应用于他们的心脏病诊治系统IntelligentPacemaker中。Kuipers和Kassier给出了QSIM理论的定性推理和模型简化方法9，并给出了在医学专家系统中的详细应用经过。该系统能够对肾脏的水份、盐份平衡经过进行仿真，作为肾炎综合诊治系统的辅助分析工具。2.4社会经济领域定性推理由于其处理不完全知识及模糊数据的突出能力，一直在社会科学、人文科学、商业流通等领域的研究上占有重要位置。Daniels.HAM，Feelders.AJ给出了一个商业行为分析定性仿真模型
9、10。作为例子，他们对某个公司的销售量、商品价格、资金状况进行建模，分析其商业行为的变化，如为什么广告量的减少会带来销售量的下降，什么原因导致公司资产减少，能否存在经营危机等。对于银行贷款之前的商业调查，该模型具有广阔的应用前景，荷兰的AMRO银行正在此基础上进行深化的研究工作。美国的Farley.A，Lin.KB使用QSIM算法，研究市场预测的定性仿真模型，即当市场需求、供应、价格等诸因素变动时，预测可能引起的市场变化11。3定性仿真的发展方向定性仿真目前仍然是新兴的研究领域，很多基础性的理论工作尚待完善和突破，因而该领域的发展前景特别广阔。对于定性仿真理论，概括来讲，有下面几个发展方向：(
10、1)采用定量与定性结合的仿真方法由于定性模型中包含系统的不完全知识，定性仿真会产生一些虚假和二义的多余行为，当实际系统很复杂时，定性仿真产生相当数量的多余行为，怎样有效地减少定性仿真产生的行为数，成为当今定性推理研究的主题。很多研究者纷纷采用定量与定性结合的仿真方法。在定性仿真中参加相当的定量知识，将定量与定性有机地结合起来，将大大减少系统的预测行为数，加强定性仿真的生命力。(2)采用模型分解方法定性仿真走向应用时，往往涉及到规模较大的系统，即便省略某些细节，模型还是非常复杂的。所以，定性理论中，必须有处理这种复杂性的手段。模型分解方法将系统模型分为若干部分，称为部件(component)，系
11、统的联络严密的变量将集中在一个部件中，并为部件建立状态，系统的描绘将以这种状态为单位，若需要不同部分的变量的事件对应性，能够通过不同部分之间的连接来产生。并且，仿真算法上也作了相应的变动，以局部的部件描绘为基础的仿真取代了以全局状态为基础的定性仿真算法。大大提高了模型建立工作的效率和准确性，并降低了仿真的时间和空间运行代价。(3)采用并行定性仿真方法当前定性仿真在减少冗余或虚假行为的研究上获得了很大进展，但同时也带来了一些始料未及的副作用：定性与定量知识的结合，使知识的表示和推理机制复杂化，数据量明显增加;由于信息不完备，系统的搜索空间增大，使得定性仿真在一定的情况下比定量仿真的速度更慢;再者
12、随着定性仿真逐步走向应用，参数数量的增长使问题的规模成指数增长，仿真的速度也明显下降。并行定性仿真能较大幅度地提高定性仿真的效率，因而成为一个新兴的发展方向。鉴于定性仿真技术的众多优点及宏大的实用价值，很多学者纷纷投入到该领域的研究中，各国政府部门及研究机构在研究经费等方面大力扶助，我们有理由相信在不远的将来定性仿真研究会获得更大的进展。参考文献deKleerJ,BrownJS.AQualitativePhysicsBasedOnConfluence.ArtifIntell,1983,59:7-15.ForbusKD.QualitativeProcessTheory.ArtilfIntell,
13、1984,24:85-168.KuipersBJ.QualitativeSimulation.ArtilfIntel,1986,29:289-338.Shen,Q.andLeitch,R.FuzzyQualitativeSimulation.IEEETrans.onSystems,Man,andCybernetics23(4),1993,pp.1038-1061.5LeitchR,FreitagH,StrussP,TornielleG.ARTIST:AMethodologicalApproachtoSpecifyingModelBasedDiagnosticSystems.Intellegen
14、tAutomationLaboratory,Heriot-WattUniversity,Edin-burghAdvancedReasoningMethods.SiemensAG,Munich,GermanyArtificialIntelligenceSection.CISES.p.a.,Segrat,Milano,Italy(MilanApplicationsConference,October,1991).MilneR.On-LineDiagnosticExpertSystemForGasTurbines.IntelligentApplicationsLtd,Scotland,4thInte
15、rnationalProfitbalConditionMonitoringConferenceStratford-upon-Avon,UK,1992.DaguePh,RaimanO,DevesPh.Trouble-shooting:WhenModelingistheTrouble.IBMScientificCenter,Paris,FranceElectroniqueSergeDassault,France,1987.8BratkoI,MozeticI,LavracN.KARDIO:AStudyinDeepandQualitativeKnowledgeforExpertSystems.MITP
16、ress,1989.9KuiperBJ.QualitativeReasoning-ModelingSimulationwithIncompleteKnowledge.MITPress,1994.10DanielsHAM,FeeldersAJ.Model-BasedDiagnosisofBusinessPeformance.TilburgUniversity,InstituteforLanguageTechnologyandAI,Netherlands,1990.11FarleyA,LinKP.QualitativeReasoninginMicroeconomics:AnExample.Comp
17、uterScienceDept,UniversityofOregon,USA.EconomicsDepartment,ProtlandStateUniversity,Oregon,USA,1991.浅谈学校计算机理论课程教学的改革在计算机教学中，计算机理论课程是教学的基础，是学生提高计算机技能、在实践中使用计算机的奠基石，只要把握了计算机的基本技能，才能熟练地使用计算机。所以，我们一定要注重计算机理论课程的教学方法，让学生在把握理论知识的基础上，提高本身的计算机技能。一、学校计算机理论课程教学的现状(一)教材的版本有待更新在信息技术飞速发展的时代，计算机的软硬件更新换代非常频繁，但是，目前，很
18、多学校使用的教材几乎是一成不变的，不同届别使用的课本确实一样的，或者即便是新版本的教材其内容还是没有多大的改变，这使得学生不能技术接触现代的新知识，甚至在某些二级院校中，理论课堂的教材是十年以前的，使得学生学到的知识过于陈旧，学校培养的人才也不能跟上时代发展的步伐。所以，学校的教材需要不断结合时代发展的需求，不断改革完善，并及时地更新，确保学生接触到计算机最前沿的理论知识。(二)老师的教学水平有待提高在目前的计算机理论课堂教学中，老师的教学方法还遭到传统教学的影响，即在课堂上还是老师教、学生听的教学形式，忽略了学生在课堂上的主体地位，严重影响计算机理论课程教学的改革。另一方面，在计算机理论课堂
19、上，老师的教学方式过于单一，不注重多媒体技术等的使用，严重影响学生学习的兴趣。再者，老师的备课、课件的制作、课程的设计、教学的目的等，忽略了学生的课堂表现，导致课堂缺少活力，影响教学质量。所以，老师需要不断提升本人的教学水平，为学生设计最合适他们的教学形式。(三)学校的教学设施有待完善对于计算机理论课堂教学来讲，最终的目的还是要学生能够熟练使用计算机，并能够在日后的工作学习中科学合理地使用。所以，在计算机理论课堂中，要注重学生实践能力的培养，以及理论知识在实践中的应用。但是，目前很多学校的教学设施还不能给学生提供足够的方便，甚至都不能知足学校教材的不断更新，而没有实践的理论课就会显得枯燥、乏味
20、，影响学生的学习效率。所以，学校需要对教学设施的完备做预算，不断完善教学设施。二、学校计算机理论课程教学的改革措施(一)改革传统的教学理念在新课程改革以来，相关的教育部门就不断提出改革完善传统的不科学的教学理念，让课堂以提高学生的素质为基本，并鼓励以学生为主体的教学理念。当然，计算机理论课程教学也不例外，要教会学生学习的方法，鼓励学生知其所以然的接受知识。另外，在理论课程教学中，还要提高学生使用知识实践的能力，让他们从实践中获取知识、稳固知识，进而提高他们的学习能力，以及各方面的素质，知足素质教育的要求。(二)有效提高老师的教学水平在计算机理论课程的教学中，老师的作用是不容忽视的，我们需要有效
21、提高老师的教学水平，进而提高教学质量。首先，在老师应聘的经过中，就需要严格考核他们的专业素质，并在日后的工作中，需要合理地对老师进行培训，让他们把握当代的教学手段。其次，老师需要具有活到老，学到老的精神，不断接触计算机现代的发展，对教材的知识进行不断地补充完善，并将最近计算机理论知识的变化教授给学生，确保学生在时代的发展中不落伍。再者，在设计教案的经过中，需要提早了解学生的个性化特点，然后合理组织课堂教学，做到因材施教。另外，在课堂上，老师要注重以学生为主体，从学生的表情上观察他们对知识的把握程度。最后，学生的实践是必不可少的，单纯的计算机理论知识学生一定会感觉到枯燥乏味，但是，通过在机房的实践操作，不仅学到的理论知识能够得到稳固，而且操作成功也能加强他们的知足感，进而提高学习的兴趣，加强学习的积极主动性，并能提高他们的动手能力，促进学生在社会的发展中立足。三、结束语总之，在高科技技术飞速发展的时代，我们的计算机水平需要不断地提高，才能适应时代的发展。在学校，要想提高学生的计算机技能，就需要学生储备大量的计算机理论知识，也就是讲，我们需要不断创新改革计算机理论教学的教学方法，提高教学质量，加强学生的学习效率。因而，学校需要尽快地将有效的改革措施落到实处，并积极探索出更有效的改革措施，培养出社会需要的人才，为我国的教育事业做奉献。计算机理论论文