不確定性知識處理的基本理論與方法

不確定性知識處理的基本理論與方法 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

劉大有,楊博,硃允剛,孫成敏 著
圖書標籤:
  • 不確定性推理
  • 知識錶示
  • 專傢係統
  • 模糊邏輯
  • 貝葉斯網絡
  • 證據理論
  • 粗糙集
  • 決策分析
  • 人工智能
  • 知識工程
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齣版社: 科學齣版社
ISBN:9787030482679
版次:1
商品編碼:11987336
包裝:精裝
開本:16開
齣版時間:2016-06-01
用紙:膠版紙
頁數:396
字數:624000
正文語種:中文

具體描述

內容簡介

  不確定性知識處理是人工智能領域最基本的研究問題。《不確定性知識處理的基本理論與方法》對知識錶示和推理、不確定性知識處理(亦簡稱不確定性處理)的基本理論與方法進行瞭全麵、係統的闡述,內容包括知識錶示與推理方法、不確定性知識處理的經典理論與方法、貝葉斯網推理與學習方法、粗糙集理論等四部分。
  《不確定性知識處理的基本理論與方法》一方麵使讀者能夠透徹掌握主要的不確定性處理方法,另一方麵也使讀者能夠掌握對不確定性處理開展科學研究及理論聯係實際的方法。為此,《不確定性知識處理的基本理論與方法》在描述每個不確定性處理模型時,對模型的背景、模型的核心內容、概念的梳理與厘清、關鍵論點的證明、必要的算法、應用實例、模型的不足或睏難等,都加以全麵刻畫。書中還融入瞭作者的研究成果,其中一些難題是應用領域專傢提齣的。
  《不確定性知識處理的基本理論與方法》可供計算機、自動化等領域的科研與工程技術人員參考,也可作為高等院校計算機、自動化等相關專業教師、研究生的教材和教學參考書。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 緒論
1.1 概述
1.2 內容框架
參考文獻

第2章 知識錶示
2.1 知識錶示概述
2.1.1 知識的定義和結構
2.1.2 知識的閾值
2.1.3 知識的類型
2.1.4 常用的知識錶示
2.2 邏輯錶示
2.2.1 命題邏輯
2.2.2 一階謂詞邏輯
2.3 産生式規則錶示
2.4 語義網錶示
2.5 框架錶示
2.6 腳本錶示
2.7 本體錶示
2.8 小結
參考文獻

第3章 推理方法與專傢係統
3.1 推理概述
3.1.1 推理方法及分類
3.1.2 推理控製策略及分類
3.2 邏輯推理係統
3.2.1 演繹邏輯與三段論
3.2.2 推理規則
3.2.3 邏輯係統
3.2.4 歸結與演繹
3.3 産生式推理係統
3.3.1 産生式係統概述
3.3.2 産生式係統的體係結構及工作原理
3.3.3 部分匹配
3.3.4 與或樹
3.3.5 正嚮和反嚮推理算法
3.3.6 匹配衝突消解
3.4 其他推理方法
3.4.1 類比
3.4.2 生成與驗證
3.4.3 溯因
3.5 專傢係統概述
3.5.1 專傢係統的定義
3.5.2 專傢係統的體係結構
3.5.3 專傢係統的主要特徵
3.5.4 專傢係統的類型
3.5.5 一個簡單的專傢係統示例
3.6 小結
參考文獻

第4章 確定性因子理論
4.1 信任和不信任
4.2 信任與不信任之度量
4.3 不確定性因子的計算
4.4 不確定性值計算的封閉性
4.5 不確定性值計算例
4.6 規則集閤(規則庫)的評價
4.7 小結
參考文獻

第5章 確定性因子模型改進及其在衝突消解中的應用
5.1 不確定性知識的描述
5.2 不確定性值的傳播算法
5.3 最大存在風險和最大不存在風險
5.4 衝突消解模型
5.5 小結
參考文獻

第6章 基於概率論的處理方法
6.1 概述
6.2 確定性證據的不確定性處理
6.3 不確定性證據的不確定性推理
……
第7章 證據理論
第8章 一種麵嚮有序命題類問題的信息融閤新方法
第9章 加權模糊邏輯
第10章 專傢係統中的一種模糊推理模型——一種二階不確定性處理模型
第11章 專傢係統中部精確推理單位元
第12章 兩級不確定性知識處理模型
第13章 多ES協作係統中不一緻性處理
第14章 協作知識係統中衝突消解的辯論方法
第15章 Belief的解釋和更新
第16章 布爾代數上的Belief模型
第17章 處理二階不確定性的內涵方法
第18章 貝葉斯網的基本概念及推理方法
第19章 貝葉斯網學習方法
第20章 經典粗糙集
第21章 粗糙集關係擴展模型
第22章 粗糙集公理組的極小化
附錄

前言/序言

  在現實世界中,確定性事物是相對的,不確定性事物是絕對的。不確定性知識處理是人工智能領域最基本的研究課題。本書全麵、係統地介紹瞭不確定性知識處理的基本理論與方法。全書分為四個部分。
  第一部分
  知識錶示是人工智能領域的基本研究問題。知識錶示與推理密不可分,確定性和不確定性推理均建立在知識錶示之上。在建造推理係統時,首先要考慮的問題就是采用什麼樣的方式錶示知識,纔能既便於知識推理,又便於人們理解知識推理的結果。為此,首先介紹瞭邏輯、規則、語義網、框架、腳本和本體等知識錶示方法。
  推理是指按照某種策略從已知事實推導齣結論的過程。不確定性推理是確定性推理的推廣和拓展,不確定性推理方法建立在確定性推理方法和控製策略的基礎上。為使讀者更好地理解不確定性處理方法,本書首先介紹瞭基於邏輯和産生式的兩種主要確定性推理方法。後文講述的多種不確定性處理方法均建立於其上。作為確定性推理係統的示例,本書還描述瞭專傢係統的基本概念、體係結構、推理過程,以及一個基於規則的專傢係統實例。
  第二部分
  這部分介紹瞭確定性因子理論、基於概率論的推理方法和證據理論等經典不確定性推理模型(稱不確定性知識處理模型更貼切,簡稱不確定性處理模型),以及我們對這些模型的一些重要改進和擴展。以確定性因子理論為例:證明瞭確定性因子理論的封閉性,厘清瞭證據的存在、不存在和無知閾值,增加瞭規則強度閾值和第二個規則強度,給齣瞭規則質量的評價方法,提齣瞭綜閤節點和推理鏈長度等概念,並指齣一般情況下專傢係統的推理鏈長度∈[2,5]。
  闡述瞭我們提齣的一些不確定性處理模型和多知識係統協作與衝突消解框架。力求從兩個層次和多個方麵提高不確定性知識處理的準確性和可靠性。用“處理”代替“推理”是以更顯式的方式錶明模型包括知識錶示與推理兩部分。
  提齣一種證據理論模型,將無知部分賦給論域S的餘集,定義瞭認可函數,進而針對一類問題給齣瞭綫性階簡化證據理論模型SET;提齣有序命題概念,進而藉鑒SET給齣瞭針對有序命題的凸函數證據理論模型CFET,首次解決瞭有序命題類問題的不確定性處理難題;在CFET的基礎上,提齣瞭基本支持函數的凸度、擴展無知、基本與準-基本支持函數的信息心、信息熵,基本支持函數間的相容性等概念及其計算方法,進而提齣整閤這些概念的基本支持函數的新融閤模型NFM。現實應用領域問題紛繁復雜、韆差萬彆,有序命題類問題就是其中的一個代錶。除CFET和NFM外,現有的不確定性處理模型均不能解決該類問題。這給齣瞭兩點啓示:不確定性知識處理的理論和方法的通用性是相對的;應深入分析現實應用問題,給齣其形式化分類,進而提齣針對某一類彆應用問題的高效不確定性處理模型(或稱信息、知識融閤模型)。
  提齣一種能有效處理規則前提諸證據對規則結論之重要性不盡相同的加權模糊邏輯模型,此前人們在處理規則前件諸證據時隻能對它們等量齊觀。提齣一種統一不確定性推理模型——單位元,從代數係統的層麵,揭示瞭不確定性處理模型的共性。
  我們研究瞭假設空間的布爾代數結構,討論瞭證據空間與假設空間之間的雙嚮關聯。深入討論瞭“信任值的修正、更新和集中”與限定化概念的關係,證明瞭幾何條件規則所産生的“更新質量函數”是“修正質量函數”和集中“質量函數”的限定化,“修正質量函數”和“集中質量函數”之間沒有直接聯係;推廣瞭證據理論,為證據理論建立瞭一種閤理的代數結構,並為基於布爾代數的證據理論的應用奠定瞭基礎。
  在基於規則的知識係統中,若想使獲取的規則準確無誤,是極其睏難的。由此,二級(或二階)不確定性概念被提齣,二級不確定性是關於一級不確定性的不確定性。我們提齣3個二級不確定性處理模型:基於模糊語言邏輯的模糊推理模型;用外延方法處理證據信度偏差與規則強度偏差的二級不確定性推理模型;二級不確定性問題的內涵處理方法。研究錶明,在解決應用領域的問題時,考慮二級不確定性恰到好處。二級不確定性處理的引入,顯著提高瞭知識係統求解的可靠性。
  隨著知識係統研究的深入及應用領域的擴大,迫切要求大幅提高係統性能的方法。多知識係統協作就是其中的方法之一。通常包括分解、分布、互助和集閤(亦稱“組協作”,西醫會診是典型的組協作)等協作方式。由多個知識係統組成的協作係統稱為協作知識係統。一方麵,協作知識係統的問題求解性能會明顯超過單個知識係統,另一方麵,“哪裏有協作,哪裏就有衝突”,如果缺乏衝突信息、知識的有效融閤方法,“協作”隻能是一句空話。
  信息、知識融閤是不確定性信息、知識處理模型的關鍵技術之一,特彆是衝突信息、知識的融閤是亟待解決的挑戰性難題。我們提齣基於協作方式、問題特點和衝突特性的分類、綜閤衝突消解思想,進而提齣多種協作衝突消解方法及多維辯論模型。
  第三部分
  就經典數值不確定性處理的理論與方法而言,一方麵其應用廣泛並取得很大成功,另一方麵它們中的大多數存在諸多不足,甚至睏難。20世紀80年代末,貝葉斯網作為不確定性處理最有前景的技術逐漸興起。貝葉斯網將概率論和圖論相結閤,它是一種描述隨機變量間依賴關係並能緊湊高效錶示聯閤概率分布的概率圖模型,其理論基礎之堅實自不待言。貝葉斯網以結構為基礎,其問題求解需要推理,其解答是可理解的;其通過條件獨立性關係還可將復雜問題分解成多個較簡單的子問題,能較好地解決“大變量集”統計難題。同時注意學習與推理深層次結閤,是結構化機器學習未來的關鍵目標之一。概率圖模型有望解決結構化機器學習領域的這一挑戰性難題。這正是將貝葉斯網推理與學習兩方麵的部分內容納入本書的思考。本書描述瞭貝葉斯網的基本概念和幾種主要的推理方法,介紹瞭完備和非完備數據下貝葉斯網參數和結構學習的方法,並給齣瞭我們的一些研究結果。
探索未知:風險、概率與決策的邊界 在這瞬息萬變的時代,我們無時無刻不身處信息的不確定性之中。從宏觀的全球經濟波動,到微觀的個體健康評估,再到技術前沿的未知探索,都充斥著我們無法完全掌握的變量和無法精確預知的未來。如何理解、量化並有效地應對這些不確定性,已成為驅動科學、技術、經濟乃至社會進步的關鍵挑戰。本書並非直接探討“不確定性知識處理”這一特定術語,而是將目光投嚮瞭更為廣闊的、與之息息相關的科學領域,深入剖析人類如何認識、建模和駕馭那些“不確定”的現實。 我們將從人類認識不確定性的曆史足跡齣發。自古以來,先哲們就對偶然、概率和命運進行瞭深邃的思考。從古希臘哲學傢對“偶然性”的哲學辨析,到中世紀對“運氣”的宗教解讀,再到文藝復興時期對數學和統計的初步探索,人類對不確定性的認知始終伴隨著對未知世界的敬畏與好奇。直到概率論在17世紀的誕生,為量化隨機現象提供瞭首個嚴謹的數學框架。本書將追溯這一波瀾壯闊的思想史,勾勒齣人類從模糊感知到理性分析的漫長旅程,理解那些奠定我們今日認知基礎的先驅性工作。我們將探討濛特卡羅方法等早期探索,以及它們如何在模擬復雜係統、理解隨機過程方麵展現齣的巨大潛力。 在這一基礎上,本書將深入剖析概率論與統計學的核心思想。概率論作為描述隨機現象的語言,其公理體係、條件概率、貝葉斯定理等基本概念,構成瞭理解不確定性的基石。我們將詳細闡述這些理論如何幫助我們量化事件發生的可能性,以及如何根據新的信息更新我們的認知。統計學則將概率論的思想應用於實際數據的分析,從樣本推斷總體,從已知探索未知。本書將深入探討描述性統計、推斷性統計,以及迴歸分析、假設檢驗等核心方法,展示如何通過數據來揭示隱藏在不確定性背後的規律。我們會關注數據采集的挑戰,以及數據分析過程中可能齣現的偏差和誤讀,強調嚴謹的數據科學方法論的重要性。 風險評估與管理是本書關注的另一個核心領域。在不確定性環境中,風險的存在是必然的。本書將從理論層麵剖析風險的本質,包括其發生概率、潛在影響以及對決策的影響。我們將探討不同類型的風險,如金融風險、工程風險、環境風險等,並介紹各種風險評估工具和技術。例如,在金融領域,我們將探討 VaR (Value at Risk) 模型、濛特卡羅模擬在風險度量上的應用;在工程領域,我們將討論故障樹分析 (FTA)、事件樹分析 (ETA) 等方法;在環境領域,我們將審視環境風險評估的復雜性與挑戰。更重要的是,本書將著重探討風險管理策略,包括風險規避、風險轉移(如保險)、風險減輕以及風險接受等,旨在為決策者提供應對不確定性風險的係統性框架。 決策理論是本書的又一重要組成部分。麵對不確定性,做齣最優決策是一項極其睏難的任務。本書將從理性決策的視角齣發,介紹包括效用理論、博弈論等在內的決策模型。我們將探討在風險和不確定性條件下,如何選擇能夠最大化預期收益或最小化預期損失的策略。本書將深入分析決策樹、馬爾可夫決策過程 (MDP) 等模型,以及它們在復雜決策場景中的應用。我們將關注信息不對稱、認知偏差等因素對決策過程的影響,並探討如何通過結構化思考和量化分析來剋服這些障礙,做齣更明智的選擇。特彆是在人工智能領域,如何讓機器在不確定的環境中做齣“理性”決策,將是本書探討的重點之一。 機器學習與人工智能中的不確定性錶示與處理是本書現代前沿的聚焦。在人工智能飛速發展的今天,如何讓AI係統能夠理解和處理信息中的不確定性,已經成為至關重要的課題。本書將介紹不確定性在機器學習中的不同錶現形式,例如模型預測的不確定性(預測誤差)、數據本身的不確定性(噪聲、缺失值)以及模型本身的局限性。我們將深入探討貝葉斯神經網絡、高斯過程、濛特卡羅Dropout等在量化模型不確定性方麵的技術。此外,本書還將關注可解釋人工智能 (XAI) 的重要性,闡述為何理解AI的決策過程,尤其是其不確定性來源,對於建立信任和確保安全至關重要。我們將探討一些方法,用於揭示AI模型的“思考”過程,使其決策過程更加透明化,從而更好地應對現實世界中的復雜性和不確定性。 信息融閤與證據理論也是本書的另一重要支點。在現實世界中,我們往往需要整閤來自不同來源、不同質量的證據來形成一個更全麵的認識。本書將介紹信息融閤的基本原理和常用方法,特彆是那些能夠有效處理證據不確定性和衝突的理論。例如,我們將探討證據理論 (D-S Theory),它提供瞭一種處理不確定性證據的數學框架,允許不同證據之間的衝突和不確定性得到量化和融閤。這將有助於我們理解如何在傳感器網絡、多源信息係統中,綜閤各種零散、不確定的信息,最終做齣更魯棒的判斷。 復雜係統與湧現行為的視角將為本書增添更深層次的理解。許多現實世界中的現象,如天氣變化、生物進化、社會經濟動態等,都錶現齣高度的復雜性,其行為難以從個體組件的屬性中簡單預測。本書將探討復雜係統的特性,例如非綫性、反饋迴路、自組織和湧現行為,以及這些特性如何導緻不確定性。我們將介紹建模復雜係統的常用方法,如代理模型 (Agent-based Modeling) 和係統動力學 (System Dynamics),它們能夠幫助我們模擬和理解這些係統的動態行為,並在一定程度上預測其可能的不確定性。 最後,本書將展望不確定性認知與處理的未來發展方嚮。隨著計算能力的提升和理論研究的深入,我們正站在理解和駕馭不確定性的新起點。本書將探討人工智能在更深層次上理解和錶達不確定性的潛力,例如在生成模型、強化學習中的不確定性感知。同時,也將關注跨學科的融閤,例如認知科學、神經科學與不確定性處理的結閤,以期更深入地理解人類大腦如何應對不確定性。未來的研究將更加側重於構建具有魯棒性、可解釋性和適應性的係統,能夠有效地在高度不確定的動態環境中運行。 總而言之,本書旨在為讀者提供一個多維度、係統性的視角,去理解和應對現實世界中的不確定性。我們不直接聚焦於“不確定性知識處理”這一狹隘概念,而是從概率論、統計學、決策理論、風險管理、機器學習、證據理論乃至復雜係統等一係列相互關聯的科學領域,全麵展現人類在認識、量化和駕馭不確定性方麵所取得的成就和麵臨的挑戰。通過深入剖析這些基礎理論與方法,本書希望能夠啓發讀者以更深刻、更科學的態度去審視和處理那些隱藏在未知背後的風險與機遇。

用戶評價

評分

讀到《不確定性知識處理的基本理論與方法》這個書名,我立刻聯想到很多我曾經遇到的問題,尤其是在進行復雜係統建模的時候。很多時候,我們無法獲得精確的參數,或者模型中的某些關係本身就是模糊的、難以量化的。我非常想知道,這本書是否會提供一些係統性的方法來應對這種“模糊”和“不確定”。我特彆好奇,書中對於“不確定性”的定義和分類是否清晰?它會區分諸如隨機性、模糊性、不完整性等不同類型的不確定性嗎?如果區分瞭,那麼針對不同類型的不確定性,書中又會給齣哪些不同的處理理論和方法呢?我非常期待能夠瞭解到一些能夠有效處理這些不確定性的數學工具和算法,例如,它會講到如何用概率圖模型來錶示和推理不確定性嗎?還是會側重於模糊邏輯和模糊控製?書中會不會涉及到一些最新的研究進展,比如在機器學習領域,如何利用深度學習來學習和處理不確定性?我希望這本書能夠提供一些非常紮實的理論基礎,同時又不會過於晦澀,最好能夠通過一些清晰的例子來闡述復雜的概念,這樣對於我這樣對理論研究有興趣但又希望能夠落地應用的人來說,會非常有幫助。

評分

對於《不確定性知識處理的基本理論與方法》這樣一個書名,我首先想到的是它可能會探討如何在信息不完備或不準確的情況下進行推理和決策。很多時候,我們掌握的信息並非完美,其中夾雜著噪聲、遺漏或者矛盾。如何在這種環境下依然能夠做齣相對閤理、可靠的判斷,這正是“不確定性知識處理”的核心價值所在。我非常期待書中能夠深入剖析不確定性來源的多樣性,以及它們各自的特點。例如,是由於觀測誤差導緻的不確定性,還是由於模型本身的局限性導緻的不確定性,亦或是由於人類認知的主觀性帶來的模糊性。針對這些不同的不確定性,書中是否會提齣差異化的處理策略?我尤其關注書中對於“方法”的闡述,是會介紹傳統的統計方法,還是會涵蓋一些新興的計算智能方法,比如基於仿生學的算法,或者基於不確定性度量的機器學習模型?我希望這本書能夠提供一套完整的理論體係,從不確定性的度量、錶示,到推理、決策,都能有清晰的闡述,並且能夠引導讀者思考如何根據具體的應用場景選擇閤適的方法,從而有效地解決實際問題。

評分

我最近在工作中遇到瞭一些棘手的問題,需要對一些模糊的信息進行分析和決策,所以想找一本相關的書籍來學習。偶然間看到瞭《不確定性知識處理的基本理論與方法》這本書,書名聽起來非常專業,感覺內容應該會比較深入。我比較關心的是,書中是否會詳細介紹各種不確定性度量的方法?比如,在信息不完整或者信息衝突的情況下,我們應該如何量化這種不確定性?還有,對於如何融閤來自不同源頭、不同類型的不確定性信息,書中是否會提供有效的技術手段?我特彆希望能找到一些關於決策理論與不確定性處理相結閤的內容,因為在很多實際場景下,都需要在不確定性信息的基礎上做齣最優決策。不知道書中是否會涉及到一些經典的決策模型,比如貝葉斯決策、遺憾最小化等,以及它們在處理不確定性問題時的適用性。此外,如果書中能夠包含一些關於不確定性知識錶示和推理的算法,例如模糊推理、證據推理等,那對我來說將是極大的幫助。我希望這本書不僅能講解理論,還能提供一些實用的方法和工具,讓我能夠將學到的知識應用到實際工作中。

評分

當看到《不確定性知識處理的基本理論與方法》這本書名時,我的腦海中立刻浮現齣很多現實世界中遇到的難題。在很多科學研究和工程實踐中,精確的數值往往是可遇不可求的。我們經常需要在有限的、帶有模糊性和不確定性的信息條件下進行分析和預測。我非常想知道,這本書是如何係統性地構建“不確定性知識處理”這個領域的。它是否會從基礎的數學理論講起,例如概率論、統計學,然後進一步擴展到更高級的模型,比如證據理論、模糊集閤論、粗糙集等?我特彆好奇書中是否會詳細闡述這些理論背後的邏輯和數學推導,以便我能夠深入理解其精髓。此外,對於“方法”部分,我希望能看到一些具有操作性的算法和技術。例如,書中是否會介紹如何利用這些理論模型來進行數據挖掘,如何構建不確定性推理係統,或者如何進行風險評估和決策支持?我期待這本書能夠提供一個清晰的學習路徑,從理論到實踐,幫助我掌握一套處理不確定性信息的有效工具,從而能夠更自信地應對復雜多變的現實問題。

評分

這本書的書名是《不確定性知識處理的基本理論與方法》,很吸引人。我一直覺得,現實世界充斥著各種各樣的不確定性,從天氣預報到股票市場,再到我們日常生活中的一些模糊判斷,都充滿瞭不確定性。我很好奇這本書是如何係統地來闡述這些問題的,不知道它是否能為我理解和應對這些不確定性提供一套完整的理論框架。尤其是在人工智能日益發展的今天,如何讓機器理解和處理模糊、不精確的信息,這本身就是一個巨大的挑戰。我期待書中能深入淺齣地講解各種不確定性模型,比如概率論、模糊集閤論、證據理論等等,並且能夠提供一些具體的算法和實現方法。不知道它是否會涉及一些實際應用的案例,比如在醫學診斷、風險評估、故障診斷等領域,不確定性知識處理是如何發揮作用的。如果能有相關的案例分析,那對我來說會非常有幫助,可以讓我更好地理解理論知識的實際價值。總的來說,這本書的書名給我的第一印象就是它非常有深度,而且非常實用,能幫助我更好地理解和駕馭這個不確定的世界。

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沒看沒看沒看

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