科学研究

先进计算方法与智能应用课题组

发布日期: 2019年05月20日 18:42

人工智能是一项前瞻性科学研究,自信息技术产生发展以来,人们在这一领域进行了长期的科学探索和技术攻坚,并不断涌现出新思想、新观念、新理论、新技术,成为未来科学技术革命的重要发源地。就现阶段发展来看,其内涵与外延已经从联结主义、符号主义、行为主义等学派理论发展为广义的智能科学。智能化是未来信息技术的发展趋势,也是第三次工业革命的重要特征,已成为生产、生活领域技术创新的关键环节,产生深远的影响。

人类智慧是通过大脑的演化实现的。大脑通过学习修改自己的神经链路,达到脑功能不断完善的目的,智能程序通过自我循环,应用智能算法原理修改自己的算法、算法组合及程序系统,达到不断完善功能的进化目标。现实世界中的智慧系统,都以非线性的形式出现。非线性系统与人工智能技术的交叉研究对两个学科具有重要意义。

非线性系统是指系统的状态与输出变量在外部条件的影响下,不能用线性关系来描述的系统。非线性系统理论的研究对象是非线性现象,它反映出非线性系统运动本质的一类现象,不能采用线性系统的理论来解释,主要原因是非线性现象有频率对振幅的依赖性、多值响应和跳跃谐振、分谐波振荡、自激振荡、频率插足、异步抑制、分岔和混沌等。

非线性系统的一个最重要的特性是不能采用叠加原理来进行分析,这就决定了在研究上的复杂性。非线性系统理论远不如线性系统理论成熟和完整。由于数学处理上的困难,所以至今还没有一种通用的方法可用来处理所有类型的非线性系统。非线性系统最重要的问题之一就是确定模型的结构,如果对系统的运动有足够的知识,则可以按照系统运动规律给出它的数据模型。

对付不确定性的有力工具是反馈,它是控制论中的最核心的概念,是一条基本的系统学原理。反馈行为是自然界和人类社会中普遍存在的重要特征,其有效利用常常对工程技术领域的发展产生重大影响。

基于前期的研究成果,我们拟在非线性滤波,非线性控制,非线性系统设计,非线性系统,人工智慧系统等应用方面进一步的研究。

1)主要研究反馈系统输入-输出稳定性、无源性和反馈系统的频域特征;研究非线性系统的稳定性分析、扰动系统的稳定性、扰动理论和平均化以及奇异扰动理论;研究非线性反馈控制。包括反馈控制的线性化,基于滑模控制、李雅普诺夫再设计、反步法、基于无源的控制和高增益观测器等的反馈系统设计。研究非线性系统的应用,主要包括在非线性滤波,人工智能,预测与辨识,图像处理,系统控制,机器人,语音处理等领域。

2)智能算法根据初期条件,通过其规则系统、思维逻辑模拟系统、知识系统、学习与交互系统、环境感知系统、语言语义解析系统等,以多学科知识为基础,自主演化新算法。智能程序修改自身算法、进行算法组合,修改完善规则系统、逻辑系统、知识系统,演化出自身的新一代智能程序,根据环境的响应和优化规则择优新的智能程序版本,形成自我循环的算法系统。

3)研究人脑工作的数学原理,建构人脑工作的数学模型,以演化算法为基础,研究算法对外部环境的自适应,研究算法改变自身结构的进化链条,研究如何利用机器计算能力和存储能力,构建人工智慧机器系统。