模糊概念建模与推理:理论、方法与应用
1. 模糊概念与人工智能
在人类的日常交流中,模糊概念无处不在。像描述一个人“高”,我们通常不会基于精确的身高测量,而是凭借直观的感受。这种模糊性是自然语言描述灵活性和鲁棒性的核心所在。如果要求对概念进行精确的定义,我们在很多情况下将难以自信地表达观点。因为人类的感知往往无法提供足够的信息来验证一组精确的条件是否满足。
在人工智能(AI)领域,研究模糊性的目的是将这种鲁棒性和灵活性融入智能计算机系统。这需要一个形式化的模糊概念模型,以便量化和处理因使用模糊概念而产生的不确定性,从而实现自主智能体之间的信息传递。
2. 现有理论的困境
模糊集理论自 1965 年由 Lotfi Zadeh 提出以来,在 AI 领域一直占据主导地位,并在自动控制等领域取得了成功应用。同时,质量分配理论为模糊集提供了一个有吸引力的模型。然而,这两种理论都存在一些技术问题和不直观的特性。
例如,为模糊集设计一个满足所有直观属性的条件概率度量非常困难。而且,质量分配理论未能为模糊集理论的核心假设——真值函数性提供充分的理由。
3. 研究目标与框架
为了解决这些基本问题,需要构建一个连贯的框架,用于模糊概念的建模和推理。这个框架不仅要在理论上合理,还要能够应用于实际问题,如自动推理、知识表示、学习和信息融合等。
研究致力于将理论发展与复杂的实际问题相结合,通过直接应用新开发的理论来指导实际问题的解决。因此,研究将大量篇幅用于展示该框架在数据分析、数据挖掘和信息融合等领域的应用,以体现理论的实用性。
4. 语义研究的重要性
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