第1期 蒋云良，等：集对分析在人工智能中的应用与进展 ·37· 时韩国队输了球，显然符合该语句提出者要表达 实际相异（一定程度上与实际相符）、甚至相反（与 中国队打胜了球而同时韩国队输了球的意思：但 实际相距太远)。 “中国队大败韩国队”，同样可以理解成中国队打 原理3不确定性原理专家系统依靠知识 胜了球而同时韩国队输了球。这个例子表明，意 库中的知识开展工作，尽管这种知识是为解决特 义相反的字“胜”与“败”，在与其他字和词汇组成 定类别的问题预先设置储备，但现实问题具有多 同样语句结构的条件下可以有相同意义的理解。 样性和不确定性。这种不确定性包括对问题的描 相反相同可以看成一种特殊的同异反。 述不确切，需要推理的证据不充分，系统对于新 2)中英文翻译 知识的理解不准确，系统所在的工作环境不理 把中文和英文各组成一个集合，则中文和英 想，等等。从严格意义上说，专家系统通常是在 文构成一个集对。中英文翻译就是一种特定意义 具有不确定性的环境下接受和处理各种不确定 的集对分析。因为中文和英文有各自的文字形 性问题，因此可以应用集对分析的不确定性系统 式（异），有不同甚至是相反的语法规则（反），中英 理论来研究和处理专家系统面临的各种不确定性 文翻译要求则是让中英文对话双方能各自理解对 问题。 方要表达的意思（同），所以中英文翻译是一种特 8.2集对分析在专家系统中的应用举例 定的同异反集对分析。 例1徐峰S依托“863”计划中的“网络化农 3)语言的联系数刻画 业病虫害远程诊断平台与示范”和“数字畜牧业精 汪新凡[5还根据多属性决策需要给出了语言 细养殖平台技术研究与示范”课题，针对现有猪病 变量的联系数表达，如：极差=0.03+0.03i,很 诊断专家系统的不足，把集对分析用于新型猪病 差=0.13+0.07i,差=0.3+0.1i,一般=0.5+0.1i, 诊断专家系统的研制，解决了生猪养殖实践中猪 好=0.7+0.1i,很好=0.83+0.17i,极好=0.97+0.03i, 病诊断这一难题。 以便于构建决策模型和作出决策。 例2食品安全是关乎国计民生的重大问 集对分析在语言方面的更多应用可以参考文 题。徐超5依托国家质检总局科技计划项目 献[51-52]等。 (CAIQ一20I0IK155)、湖南省科技重大专项“湖南 省食品安全监控技术体系研究与示范”和宁波市 8集对分析在专家系统中的应用 重大科研项目(2011C11020),把集对分析用于进 8.1 专家系统应用集对分析的原理 出口食品安全监管专家系统中的风险评价研究。 原理1成对原理首先，人机成对存在。 例3大豆紫斑病是大豆病虫害疾病中一种 专家系统都由人设计研究而成，设计人员与已有 常见的疾病，卞世晖把集对分析的不确定性推 的计算机知识有机结合产生专家系统：专家系统 理用于安徽省龙亢农场农科所自行研发的大豆病 的实际应用也由人与机器共同完成，人机交互界 虫害诊断专家系统改进，提高了诊断准确率。 面就是人机成对存在相互作用的一个机构，不少 例4董卫华等5结合开发装备故障智能诊 情况下由系统给出的推理结论也需要人的认可。 断系统，探讨了数据挖掘及其相关技术在实现知 其次，专家系统的结构在功能上也成对配制，例 识自动获取和简化推理机设计方面应用的可能 如：知识库既存储预先给定的知识，也储存系统 性，通过把集对分析与粗集理论相结合，从数据 在应用过程中所获得的知识；知识库与推理机成 库中提取隐含的、未知的、对决策有潜在价值的 对合作完成推理，推理机与解释器成对合作完成 知识规则，弥补故障诊断专家系统中知识获取和 解释等。第三，推理机也是在成对原理役使下工 推理机方面存在的不足。 作，一般把基于确定性知识的推理与基于不确定 9集对分析与神经网络的融合及应用 性知识的推理相结合后输出推理结果，等等。 原理2同异反原理把专家系统中的任意 91融合原理与途径 2个部分结构联系起来展开分析，总会看到这两 基本原理是集对分析中的成对原理、同异反 个结构为了实现系统解决同一个问题的需要，在 原理和不确定性原理。基于成对原理，可以把人 结构上相异甚至有相反的组件；不仅如此，知识 工神经网络与人脑神经网络看作一个集对，两者 库中储存的知识也具有同异反特性；数据库中的 虽然在功能上有相同之处，但在结构上相异，人 数据从时间上可以分为历史数据、近期数据和推 工神经网络是无机物，人脑是有机物，这种同异 测数据；推理结果可能完全符合实际，也可有与 反关系决定了人工神经网络处理的结果在逼近现时韩国队输了球，显然符合该语句提出者要表达 中国队打胜了球而同时韩国队输了球的意思；但 “中国队大败韩国队”，同样可以理解成中国队打 胜了球而同时韩国队输了球。这个例子表明，意 义相反的字“胜”与“败”，在与其他字和词汇组成 同样语句结构的条件下可以有相同意义的理解。 相反相同可以看成一种特殊的同异反。 2) 中英文翻译 把中文和英文各组成一个集合，则中文和英 文构成一个集对。中英文翻译就是一种特定意义 的集对分析。因为中文和英文有各自的文字形 式 (异)，有不同甚至是相反的语法规则 (反)，中英 文翻译要求则是让中英文对话双方能各自理解对 方要表达的意思 (同)，所以中英文翻译是一种特 定的同异反集对分析。 3) 语言的联系数刻画 汪新凡[50]还根据多属性决策需要给出了语言 变量的联系数表达，如：极差=0.03+0.03i，很 差=0.13+0.07i，差=0.3+0.1i，一般=0.5+0.1i， 好=0.7+0.1i，很好=0.83+0.17i，极好=0.97+0.03i， 以便于构建决策模型和作出决策。 集对分析在语言方面的更多应用可以参考文 献[51-52]等。 8 集对分析在专家系统中的应用 8.1 专家系统应用集对分析的原理 原理 1 成对原理 首先，人机成对存在。 专家系统都由人设计研究而成，设计人员与已有 的计算机知识有机结合产生专家系统；专家系统 的实际应用也由人与机器共同完成，人机交互界 面就是人机成对存在相互作用的一个机构， 不少 情况下由系统给出的推理结论也需要人的认可。 其次，专家系统的结构在功能上也成对配制，例 如：知识库既存储预先给定的知识，也储存系统 在应用过程中所获得的知识；知识库与推理机成 对合作完成推理，推理机与解释器成对合作完成 解释等。第三，推理机也是在成对原理役使下工 作，一般把基于确定性知识的推理与基于不确定 性知识的推理相结合后输出推理结果，等等。 原理 2 同异反原理 把专家系统中的任意 2 个部分结构联系起来展开分析，总会看到这两 个结构为了实现系统解决同一个问题的需要，在 结构上相异甚至有相反的组件；不仅如此，知识 库中储存的知识也具有同异反特性；数据库中的 数据从时间上可以分为历史数据、近期数据和推 测数据；推理结果可能完全符合实际，也可有与 实际相异 (一定程度上与实际相符)、甚至相反 (与 实际相距太远)。 原理 3 不确定性原理 专家系统依靠知识 库中的知识开展工作，尽管这种知识是为解决特 定类别的问题预先设置储备，但现实问题具有多 样性和不确定性。这种不确定性包括对问题的描 述不确切，需要推理的证据不充分，系统对于新 知识的理解不准确，系统所在的工作环境不理 想，等等。从严格意义上说，专家系统通常是在 具有不确定性的环境下接受和处理各种不确定 性问题，因此可以应用集对分析的不确定性系统 理论来研究和处理专家系统面临的各种不确定性 问题。 8.2 集对分析在专家系统中的应用举例 例 1 徐峰[53]依托“863”计划中的“网络化农 业病虫害远程诊断平台与示范”和“数字畜牧业精 细养殖平台技术研究与示范”课题，针对现有猪病 诊断专家系统的不足，把集对分析用于新型猪病 诊断专家系统的研制，解决了生猪养殖实践中猪 病诊断这一难题。 例 2 食品安全是关乎国计民生的重大问 题。徐超[ 5 4 ]依托国家质检总局科技计划项目 (CAIQ—20I0IK155)、湖南省科技重大专项“湖南 省食品安全监控技术体系研究与示范”和宁波市 重大科研项目 (2011C11020)，把集对分析用于进 出口食品安全监管专家系统中的风险评价研究。 例 3 大豆紫斑病是大豆病虫害疾病中一种 常见的疾病，卞世晖[55]把集对分析的不确定性推 理用于安徽省龙亢农场农科所自行研发的大豆病 虫害诊断专家系统改进，提高了诊断准确率[55]。 例 4 董卫华等[56]结合开发装备故障智能诊 断系统，探讨了数据挖掘及其相关技术在实现知 识自动获取和简化推理机设计方面应用的可能 性，通过把集对分析与粗集理论相结合，从数据 库中提取隐含的、未知的、对决策有潜在价值的 知识规则，弥补故障诊断专家系统中知识获取和 推理机方面存在的不足。 9 集对分析与神经网络的融合及应用 9.1 融合原理与途径 基本原理是集对分析中的成对原理、同异反 原理和不确定性原理。基于成对原理，可以把人 工神经网络与人脑神经网络看作一个集对，两者 虽然在功能上有相同之处，但在结构上相异，人 工神经网络是无机物，人脑是有机物，这种同异 反关系决定了人工神经网络处理的结果在逼近现 第 1 期 蒋云良，等：集对分析在人工智能中的应用与进展 ·37·