2016中国人工智能系列白皮书--可拓学_72页_1mb

中国人工智能系列白皮书：可拓学

核心内容概述

可拓学是一门研究矛盾问题处理的科学，通过形式化模型探讨事物拓展的可能性与创新规律，用于解决矛盾问题。其理论体系包括可拓论，方法体系包括可拓创新方法，应用体系称为可拓工程。可拓学在人工智能、工程技术、管理及其他领域均有广泛应用，为解决不相容问题提供了系统化的方法与工具。

主要观点与关键信息

可拓学理论体系

• 基元理论：物元、事元、关系元是可拓学的逻辑细胞，用于描述事物、信息和策略。
• 可拓集理论：可拓集以关联函数为基础，用于描述事物性质的动态变化，突破经典集合论的局限。
• 可拓逻辑：研究在矛盾前提下如何通过变换实现问题的转化，其特点是逻辑值随变换而改变，结合形式逻辑与辩证逻辑，具有创造性和动态性。

可拓创新方法

• 拓展分析方法：通过发散树、相关网等方法拓展问题的解决路径。
• 共轭分析方法：从物的结构分析入手，研究虚实、软硬、潜显等共轭关系，为矛盾问题提供多维分析视角。
• 可拓变换方法：五种基本变换与四种运算方式，用于实现问题的转化。
• 优度评价方法：综合多条件对策略进行评价，使策略选择更符合实际需求。

可拓工程

• 人工智能应用：可拓学为人工智能提供问题处理、知识表示、分类识别、推理策略等理论支持，有助于提升AI的智能化水平。
• 工程技术应用：可拓设计与可拓控制方法，为解决设计与控制中的矛盾问题提供了新思路。
• 管理应用：包括可拓策划、可拓营销、可拓决策等，从矛盾问题处理角度建立新的管理理论与方法。
• 跨领域融合：可拓学与模式识别、神经网络、知识管理等结合，推动多学科交叉发展。

可拓策略生成方法与系统

一般方法

• 问题形式化界定：将问题目标与条件用多维基元表示，建立可拓模型。
• 问题相容性判断：通过关联函数计算相容度，判断问题是否为不相容问题。
• 问题相关度计算：基于HowNet进行词语相似度计算，形成相关度评价体系。
• 拓展与共轭分析：根据目标或条件是否可变，选择拓展或共轭分析方法，形成多种策略。
• 可拓变换与筛选：采用GEP等方法进行可拓变换的自组织构建，提高策略生成效率。
• 优度评价：根据问题要求选择评价指标，利用关联函数对策略进行综合评价。

ESGS系统

• 功能模块：包括基础数据库、问题模型、相关度计算、知识存储、变换筛选、优度评价、策略库等。
• 系统架构：采用基于构件、正交架构、面向方面开发等多种架构方式。
• 应用案例：包括房地产营销优化、客户流失预测、产品销售策略生成、可拓建筑策划等，均取得了显著成效。

基于可拓学的数据挖掘研究与应用

可拓分类知识获取

• 基于可拓集和关联函数，实现对事物分类的动态分析，涵盖正质变、负质变、正量变、负量变和临界状态。
• 挖掘出的分类知识可用于客户价值评估、产品销售策略等。

传导知识获取

• 通过传导变换研究事物之间的关联，获取关于传导对象、特征、程度、变化的可拓知识。

基于知识库的可拓知识获取

• 利用决策树、多目标线性规划等方法挖掘可拓知识，提高知识的智能化水平。

智能知识挖掘与管理

• 采用多级优度评价方法，结合知识可拓优化技术，实现知识的自分类、自聚类和自识别，提高知识管理效率。

可拓模式识别

• 识别模式的状态与可拓状态，实现分类、聚类、识别等任务，提升识别系统的智能化水平。

可拓神经网络

• 结合可拓学与神经网络，形成三种类型：单权连接、双权连接、单双权混合连接。
• 双权连接可拓神经网络在交通控制、图像识别、故障诊断、煤矿安全识别等方面广泛应用，具有较高的精度和效率。

可拓设计

机械产品的可拓设计

• 可拓概念设计：结合模糊理论与优化技术，提出多级菱形思维方法，实现概念设计的智能化。
• 可拓配置设计：通过可拓聚类与实例推理，实现大规模定制与个性化需求之间的协调。
• 可拓低碳设计：以减少全生命周期碳排放为目标，建立多因素关联模型，分析动态分类机理，解决低碳设计中的冲突问题。
• 可拓绿色设计：强调产品设计的可持续性，实现绿色设计与绿色制造的协调。

可拓建筑策划与设计

• 可拓建筑策划：基于可拓数据挖掘方法，实现对建筑性质、功能、经济性等的智能化分析。
• 可拓建筑设计：通过数据采集、存储、查询与分析，实现设计过程的智能化与优化。

结束语

可拓学为人工智能提供了重要的理论与方法支持，特别是在矛盾问题处理、策略生成、数据挖掘、模式识别、神经网络等方面展现出广阔的应用前景。随着可拓策略生成系统、可拓数据挖掘方法、可拓神经网络等技术的不断发展，可拓学将在未来推动人工智能及其他相关领域的深入发展，具有重要的理论价值与现实意义。