1、中 国 计 算 机 学 会 学 术 著 作 丛 书模 糊 理 论 和 神 经 网 络 的 基 础 与 应 用I n t r o d u c t io n t o F u zzy T h e o r y ,N e u r a l N e t w o r k s , a n d T h eir A p p lica t io n赵 振 宇 徐 用 懋 著清 华 大 学 出 版 社 广 西 科 学 技 术 出 版 社( 京 ) 新 登 字 158 号( 桂 ) 新 登 字 06 号内 容 简 介模 糊 理 论 和 神 经 网 络 是 近 年 来 得 到 迅 速 发 展 的 新 兴 学 科 , 它 们
2、 的 应 用 和 影 响 已 经 遍 及 人 工 智 能 、 计 算 机 科学 、 自 动 控 制、 专 家 系 统 、 信 息 科 学 、 CA D/ CA M 、 医疗 诊 断 、 经 济等 部 门 和 领 域 。本书 系 统 地 论 述 了 模 糊 理 论 和神 经 网 络 的 基 本 理 论 、 方 法 , 从 统 一 的 工 程 角 度 综 合 分 析 了 两 大 学 科 的 最 新成 果 、 研 究 动向 以 及 两 者 交 叉 部 分 中 的 前沿 研 究 , 并 介 绍 了 高 技 术 的 应 用 实 例 。 全 书 共 14 章 , 分三 大 部分 。 第 一 部分 为 模
3、糊 理 论 的 基 础 、 建 模 方 法 和 实 际 应用 ; 第 二 部 分为 神 经 网 络 的 基 本 理 论 、 网 络 学 习 方 法 和 典 型 实 例 ; 第 三 部 分 讨 论 了 模 糊 系 统 和 神 经 网 络 系 统 的 异 同 、 融 合 和 相 互 转 换 方 法 。 本 书 还 提 供 了 大 量 例 题 , 以 便 读 者 自 己 模 仿 实 践 , 加 深 理 解 。本书 可 供 自 动 控 制 、 计 算 机 、 信 号 与 信 息 处 理 、 电 路 与 系 统 、 系 统 工 程 等 专 业 的 高 校 师 生 和 科 技 人 员 选 用 。版 权 所
4、 有 , 翻 印 必 究 。本 书 封 面 贴 有 清 华 大 学 出 版 社 激 光 防 伪 标 签 , 无 标 签 者 不 得 销 售 。图 书 在 版 编 目 ( CI P) 数 据模 糊 理 论 和 神 经 网 络 的 基 础 与 应 用 = IN T RODU CT ION T O FU ZZY T H E ORY AN D N E U R AL N E T W OR KS AN D T H E IR A PPL I CA T I ON / 赵 振 宇 , 徐 用 懋 著 .- 北 京 : 清华 大 学 出 版 社 , 1995.19( 中 国 计 算 机 学 会 学 术 著 作 丛
5、 书 )I SBN 7-302-02061-2 . 模 . 赵 徐 . 模 糊 数 学 -应 用 -计 算 机 网 络 神 经 网 络 -应 用 - 计 算 机 网 络 . T P393中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 ( 95) 第 23616 号出 版 者 : 清 华 大 学 出 版 社 ( 北 京 清 华 大 学 校 内 , 邮 编 100084)广 西 科 学 技 术 出 版 社 ( 广 西 南 宁 河 堤 路 14 号 , 邮 编 530021)印 刷 者 : 北 京 市 清 华 园 印 刷 厂发 行 者 : 新 华 书 店 总 店 北 京 科 技 发 行 所开 本
6、 : 787 1092 1/ 16 印 张 : 13. 75 字 数 : 324 千 字版 次 : 1996 年 6 月 第 1 版 1997 年 8 月 第 2 次 印 刷书 号 : ISBN 7-302-02061-2/ T P958印 数 : 4001 7000定 价 : 16.00 元清 华 大 学 出 版 社 广 西 科 学 技 术 出 版 社计 算 机 学 术 著 作 出 版 基 金评 审 委 员 会主 任 委 员 张 效 祥副 主 任 委 员 周 远 清 汪 成 为委 员 王 鼎 兴 夏 培 肃 杨 芙 清 李 三 立 施 伯 乐 董 韫 美 张 兴 强 徐 培 忠徐 家 福 出
7、 版 说 明近 年 来 , 随 着 微 电 子 和 计 算 机 技 术 渗 透 到 各 个 技 术 领 域 , 人 类 正 在 步 入 一 个 技 术 迅 猛 发 展 的 新 时 期 。 这 个 新 时 期 的 主 要 标 志 是 计 算 机 和 信 息 处 理 的 广 泛 应 用 。 计 算 机 在 改 造 传 统 产 业 , 实 现 管 理 自 动 化 , 促 进 新 兴 产 业 的 发 展 等 方 面 都 起 着 重 要 作 用 , 它 在 现 代 化 建设 中 的 战 略 地 位 愈 来 愈 明 显 。 计 算 机 科 学 与 其 它 学 科 的 交 叉 又 产 生 了 许 多 新 学
8、 科 , 推 动 着 科 学 技 术 向 更 广 阔 的 领 域 发 展 , 正 在 对 人 类 社 会 产 生 深 远 的 影 响 。科 学 技 术 是 第 一 生 产 力 。 计 算 机 科 学 技 术 是 我 国 高 科 技 领 域 的 一 个 重 要 方 面 。 为 了 推 动 我 国 计 算 机 科 学 及 产 业 的 发 展 , 促 进 学 术 交 流 , 使 科 研 成 果 尽 快 转 化 为 生 产 力 , 清 华 大 学 出 版 社 与 广 西 科 学 技 术 出 版 社 联 合 设 立 了 “计 算 机 学 术 著 作 基 金 ”, 旨 在 支 持 和 鼓 励 科 技 人
9、员 , 撰 写 高 水 平 的 学 术 著 作 , 以 反 映 和 推 广 我 国 在 这 一 领 域 的 最 新 成 果 。计 算 机 学 术 著 作 出 版 基 金 资 助 出 版 的 著 作 范 围 包 括 : 有 重 要 理 论 价 值 或 重 要 应 用 价值 的 学 术 专 著 ; 计 算 机 学 科 前 沿 探 索 的 论 著 ; 推 动 计 算 机 技 术 及 产 业 发 展 的 专 著 ; 与 计 算机 有 关 的 交 叉 学 科 的 论 著 ; 有 较 大 应 用 价 值 的 工 具 书 ; 世 界 名 著 的 优 透 翻 译 作 品 。 凡 经 作 者 本 人 申 请 ,
10、 计 算 机 学 术 著 作 出 版 基 金 评 审 委 员 会 评 审 通 过 的 著 作 , 将 由 该 基 金 资 助 出版 , 出 版 社 将 努 力 做 好 出 版 工 作 。基 金 还 支 持 两 社 列 选 的 国 家 高 科 技 重 点 图 书 和 国 家 教 委 重 点 图 书 规 划 中 计 算 机 学 科 领 域 的 学 术 著 作 的 出 版 。 为 了 做 好 选 题 工 作 , 出 版 社 特 邀 请 “中 国 计 算 机 学 会 ”“中 国 中 文 信 息 学 会 ”帮 助 做 好 组 织 有 关 学 术 著 作 丛 书 的 列 选 工 作 。热 诚 希 望 得
11、到 广 大 计 算 机 界 同 仁 的 支 持 和 帮 助 。清 华 大 学 出 版 社 广 西 科 学 技 术 出 版 社 计 算 机 学 术 著 作 出 版 基 金 办 公 室 1992 年 4 月 丛 书 序 言计 算 机 是 当 代 发 展 最 为 迅 猛 的 科 学 技 术 , 其 应 用 几 乎 已 深 入 到 人 类 社 会 活 动 和 生 活的 一 切 领 域 , 大 大 提 高 了 社 会 生 产 力 , 引 起 了 经 济 结 构 、 社 会 结 构 和 生 活 方 式 的 深 刻 变 化 和 变 革 , 是 最 为 活 跃 的 生 产 力 之 一 。 计 算 机 本 身
12、在 国 际 范 围 内 已 成 为 年 产 值 达 2500 亿 美 元 的 巨 大 产 业 , 国 际 竞 争 异 常 剧 烈 , 预 计 到 本 世 纪 末 将 发 展 为 世 界 第 一 大 产 业 。 计 算 机 科 技 具 有 极 大 的 综 合 性 质 , 与 众 多 科 学 技 术 相 交 叉 而 反 过 来 又 渗 入 更 多 的 科 学 技 术 , 促 进 它 们 的 发 展 。 计 算 机 科 技 内 容 十 分 丰 富 , 学 科 分 支 生 长 尤 为 迅 速 , 日 新 月 异 , 层 出 不 穷 。 因 此 在 我 国 计 算 机 科 技 尚 比 较 落 后 的 情
13、 况 下 , 加 强 计 算 机 科 技 的 传 播 实 为 当 务 之 急 。中 国 计 算 机 学 会 一 直 把 出 版 图 书 刊 物 作 为 学 术 活 动 的 重 要 内 容 之 一 。 我 国 计 算 机 专 家 学 者 通 过 科 学 实 践 , 做 出 了 大 量 成 果 , 积 累 了 丰 富 经 验 与 学 识 。 他 们 有 撰 写 著 作 的 很 大 积 极 性 , 但 相 当 时 期 以 来 计 算 机 学 术 著 作 由 于 印 数 不 多 , 出 版 往 往 遇 到 不 少 困 难 , 专 业 性越 强 越 有 深 度 的 著 作 , 出 版 难 度 越 大 。
14、 最 近 清 华 大 学 出 版 社 与 广 西 科 学 技 术 出 版 社 为 促 进 我 国 计 算 机 科 学 技 术 及 产 业 的 发 展 , 推 动 计 算 机 科 技 著 作 的 出 版 工 作 , 特 设 立 “计 算 机 学 术 著 作 出 版 基 金 ”, 以 支 持 我 国 计 算 机 科 技 工 作 者 撰 写 高 水 平 的 学 术 著 作 , 并 将 资 助 出 版 的 著 作 列 为 中 国 计 算 机 学 会 的 学 术 著 作 丛 书 。 我 们 十 分 重 视 这 件 事 , 并 已 把 它 列 为 学 会 本 届 理 事 会 的 工 作 要 点 之 一 。
15、 我 们 希 望 这 一 系 列 丛 书 能 对 传 播 学 术 成 果 、 交 流 学 术 思 想 、 促 进 科 技 转 化 为 生 产 力 起 到 良 好 作 用 , 能 对 我 国 计 算 机 科 技 发 展 具 有 有 益 的 导 向 意 义 , 也 希 望 我 国 广 大 学 会 会 员 和 计 算 机 科 技 工 作 者 , 包 括 海 外 工 作 和 学 习 的 神 州 学 人 们 能 积 极 投稿 , 出 好 这 一 系 列 丛 书 。中 国 计 算 机 学 会 1992 年 4 月 20 日 I nt r oduct ion t o F uzzy Theor y, Neur
16、 al N et wor k s, an d Th eir Appl icat ionsby Zh en -Yu Zhao and Yong-M ao XuT he fields of fuzzy sets and neur al net wor k s h ave made r apid pr ogr ess in r ecent year s. T his book gives a compr ehensive pr esentat ion on r ecent developments in both t heor y and applicat ions . Special emphas
17、 is is placed on b as ic concept s, syst em design, analys is and development met hods of fuzzy s ys tems and neur al networ k syst ems .T his book cons ist s of t hr ee major par t s. T h e fir s t two par ts pr esent t he f undament als and r eal wor ld applications of fuzzy s et s theor y and neu
18、 ral net wor k s, r espect ively. T h e last par t addr ess es var ious s tate-of -th e-ar t t echniques to combine f uzzy logic with neur al networ ks eliminating th e dis advantages of each of t hes et echnologies w hile effectively combining their advant ages .T his book can be us ed as th e text
19、 f or an advanced cour se on fuzzy theor y and neur al n et wor k s. I t is also a valuable r efer ence to all r es ear cher s and en gineer s int er est ed in t hese subjects .目 录序 前 言 第 一 章 绪 论 11.1 研 究 历 史 的 回 顾 11.2 模 糊 系 统 21.3 神 经 网 络 系 统 31.4 机 器 智 能 4第 二 章 模 糊 数 学 的 基 础 52.1 模 糊 的 定 量 化 52.2
20、 模 糊 集 52.3 模 糊 集 的 运 算 62.4 模 糊 数 及 其 运 算 8第 三 章 模 糊 关 系 和 模 糊 逻 辑 推 理 143.1 模 糊 关 系 143.2 模 糊 关 系 的 运 算 153.3 模 糊 逻 辑 推 理 173.4 模 糊 回 归 分 析 193.4.1 基 于 实 数 输 出 值 的 模 糊 回 归 分 析 203.4.2 基 于 模 糊 输 出 值 的 模 糊 回 归 分 析 22第 四 章 模 糊 控 制 254.1 引 言 254.2 模 糊 控 制 系 统 254.3 模 糊 逻 辑 推 理 法 和 非 模 糊 化 274.4 模 糊 控
21、制 器 的 设 计 324.5 自 适 应 模 糊 控 制 38第 五 章 模 糊 控 制 的 应 用 475.1 引 言 475.2 PI D 参 数 整 定 47 5.3 列 车 运 行 自 动 控 制 525.3.1 列 车 运 行 PID 控 制 525.3.2 预 测 模 糊 控 制 535.3.3 日 立 的 模 糊 控 制 系 统 545.4 净 水 工 厂 药 剂 投 量 控 制 57第 六 章 模 糊 系 统 的 建 模 616.1 引 言 616.2 模 糊 系 统 模 型 的 建 立 636.3 模 糊 系 统 的 学 习 686.3.1 梯 度 下 降 法 686.3.
22、2 M F 和 模 糊 规 则 的 增 加 法 736.4 多 层 次 的 模 糊 模 型 776.5 模 糊 模 型 的 评 价 78第 七 章 神 经 网 络 基 础 807.1 神 经 网 络 模 型 807.1.1 生 物 神 经 元 模 型 807.1.2 人 工 神 经 元 模 型 807.1.3 神 经 网 络 模 型 827.2 前 向 网 络 837.2.1 感 知 器 837.2.2 BP 网 络 857.2.3 GM DH 网 络 867.2.4 R BF 网 络 887.3 反 馈 网 络 897.3.1 CG 网 络 模 型 907.3.2 盒 中 脑 ( BSB)
23、模 型 907.3.3 Hopfield 网 络 模 型 917.3.4 双 向 联 想 记 忆 ( BAM ) 937.3.5 回 归 BP 网 络 957.3.6 Bolt zmann 机 网 络 967.4 自 组 织 神 经 网 络 977.4.1 自 适 应 共 振 理 论 ( A R T ) 977.4.2 自 组 织 特 征 映 射 1007.4.3 CPN 模 型 101第 八 章 神 经 网 络 的 学 习 方 法 1038.1 引 言 1038.2 Hebb 学 习 规 则 1038.3 梯 度 下 降 法 1048.3.1 规 则 1048.3.2 BP 算 法 1058
24、.3.3 回 归 BP 算 法 1068.4 最 优 化 算 法 1078.4.1 模 拟 退 火 算 法 1078.4.2 单 纯 形 法 1088.4.3 遗 传 算 法 1108.5 网 络 学 习 的 技 巧 1138.6 网 络 学 习 前 的 数 据 处 理 114第 九 章 神 经 网 络 控 制 系 统 1169.1 引 言 1169.2 动 态 BP 算 法 1179.3 系 统 辨 识 和 控 制 1199.3.1 系 统 模 型 1199.3.2 系 统 辨 识 1209.3.3 系 统 控 制 1249.4 NN PL S 建 模 法 及 质 量 指 标 预 报 127
25、9.4.1 部 分 最 小 二 乘 法 1289.4.2 NN PL S 建 模 法 1309.4.3 产 品 质 量 指 标 预 报 1329.5 遗 传 BP 算 法 及 油 品 质 量 估 计 1349.5.1 遗 传 BP 算 法 1359.5.2 GA -BP 用 于 建 立 常 压 塔 质 量 估 计 模 型 1369.6 机 器 人 运 动 控 制 140第 十 章 基 于 神 经 网 络 的 信 息 处 理 14410.1 模 式 识 别 14410.1.1 高 炉 炉 顶 烟 气 温 度 分 布 的 识 别 14410.1.2 文 字 识 别 14610.2 图 象 处 理
26、14910.3 股 票 市 场 变 化 的 短 期 预 测 15010.4 组 合 优 化 问 题 151 10.5 人 工 智 能 153第 十 一 章 模 糊 系 统 和 神 经 网 络 的 融 合 156 11.1 引 言 15611.2 模 糊 系 统 和 神 经 网 络 的 等 价 性 15611.3 模 糊 系 统 和 神 经 网 络 融 合 的 形 态 16011.4 专 家 系 统 162第 十 二 章 模 糊 系 统 和 神 经 网 络 的 互 相 转 换 16512.1 结 构 等 价 的 模 糊 系 统 和 神 经 网 络 16512.2 神 经 网 络 的 实 现 16
27、712.2.1 隶 属 函 数 的 实 现 16712.2.2 网 络 的 学 习 16812.3 应 用 实 例 16912.4 小 结 171第 十 三 章 基 于 神 经 网 络 的 模 糊 系 统 17313.1 系 统 描 述 17313.2 系 统 建 立 17413.3 应 用 实 例 17813.4 小 结 181第 十 四 章 结 束 语 182附 录 一 K -NN 算 法 183附 录 二 稳 定 性 L yapunov 第 二 方 法 185附 录 三 机 器 人 动 态 数 学 模 型 及 控 制 187附 录 四 模 糊 C- 平 均 法 189参 考 文 献 19
28、0序非 常 高 兴 得 知 赵 振 宇 博 士 和 徐 用 懋 教 授 已 完 成 他 们 的 合 著 模 糊 理 论 和 神 经 网 络 的 基 础 与 应 用 。近 年 来 , 模 糊 理 论 和 神 经 网 络 提 供 了 行 之 有 效 的 方 法 来 解 决 在 特 定 环 境 以 及 采 用 定性 描 述 方 式 的 多 目 的 设 计 中 的 各 种 问 题 。 这 本 书 从 模 糊 理 论 和 神 经 网 络 的 基 础 出 发 , 综 合 分 析 和 归 纳 了 两 领 域 的 研 究 成 果 , 并 附 有 大 量 的 应 用 实 例 。 赵 博 士 和 徐 教 授 对
29、模 糊 系 统 和 神 经 网 络 研 究 较 深 , 这 次 他 们 对 此 专 题 的 合 著 正 合 时 宜 。 此 外 , 赵 博 士 还 利 用 他 精 通 日 语 和 英 语 的 特 长 , 充 分 收 纳 了 这 两 大 领 域 的 最 新 发 展 和 动 向 。二 十 余 年 前 , L . A . Zadeh 教 授 提 出 的 模 糊 集 合 理 论 已 在 工 程 的 众 多 领 域 中 得 到 广 泛 深 入 的 研 究 。 对 于 实 际 操 作 人 员 , 即 使 没 有 精 确 的 数 据 和 过 程 模 型 , 他 也 能 操 作 和 控 制 复 杂 的 过 程
30、 。 而 模 糊 理 论 正 是 将 操 作 人 员 的 操 作 经 验 转 换 成 可 以 在 计 算 机 上 运 行 的 控 制 算 法 , 以 便 实 现 模 糊 控 制 。 模 糊 控 制 已 广 泛 应 用 于 水 质 控 制 、 地 铁 操 作 、 汽 车 减 震 和 牵 引 以 及 摄 象 机 聚 焦 等 系 统 中 。人 工 神 经 网 络 是 由 大 量 并 行 分 布 、 有 机 相 联 的 神 经 元 构 成 的 计 算 机 构 , 对 这 种 计 算 机 构 的 研 究 受 启 于 生 物 神 经 系 统 的 学 习 能 力 和 并 行 机 制 。 近 年 来 , 对
31、神 经 网 络 方 面 的 研 究 受 到 愈 来 愈 密 切 的 关 注 , 特 别 在 人 工 智 能 、 心 理 学 、 工 程 学 和 物 理 学 等 学 科 中 显 得 空 前 的 活 跃 。 另 外 , 应 用 神 经 网 络 技 术 的 商 业 产 品 亦 愈 来 愈 多 , 典 型 的 例 子 如 : 语 言 识 别 系 统 、 爆 炸 检 测 器 和 飞 机 座 位 订 票 系 统 等 。结 合 模 糊 理 论 、 神 经 网 络 以 及 其 它 智 能 算 法 ( 如 人 工 遗 传 算 法 ) 的 研 究 和 应 用 将 有 非 常 广 阔 的 前 景 。 一 个 明 显
32、 的 例 子 就 是 结 合 神 经 网 络 的 学 习 能 力 来 训 练 基 于 模 糊 规 则 的 系 统 。 此 书 在 这 方 面 已 有 深 刻 的 反 映 。 作 者 正 从 统 一 的 角 度 综 合 阐 述 了 模 糊 理 论 和 神 经 网 络 的 重 大 课 题 和 应 用 。 我 相 信 , 此 书 对 有 志 于 模 糊 理 论 和 神 经 网 络 研 究 的 读 者 是 有 裨 益的 。M asayosh i T omizuka 美 国 加 州 柏 克 莱 大 学 机 械 系 教 授 F OR E W OR DI am ver y pleased that Dr .
33、 Zhen -Yu Zhao and Pr of es sor Yong-M ao Xu have complet ed their book , “ Intr oduct ion t o F uzzy T heor y, N eu r al N et wor k s, and T heir A pplications. ”In recent year s , t he fuzzy t heor y and neur al net wor k s h ave demonst r ated t heir values for pr oviding solut ions t o pr oblems
34、 in uncer tain an d impr ecise envir onmentsas well as t o t hos e with multi-design ob jectives , w hich may be s tated in a qualit ative manner . T his book star t s wit h fundament als of fuzzy t heor y and n eur al net wor k s, develops t he ideas for compr ehens ive cover age of th e t wo subje
35、ct s, and pres ent s t heir applications . H aving r ich r esear ch exper ience in fuzzy syst ems and neur al netw or ks , Dr . Zhao and Pr ofess or Xu make an ideal team to wr ite a book on t hes e s ubjects . Dr . Zhao h as taken an advant age of his mast er y of tw o languages , Japanese an d E n
36、glis h. M any r ecent impor t ant developmen ts in fuzzy theor y and neur al netw or ks have been r epor ted in these tw o languages.T he theor y of fuzzy s et s, es tablished by Pr ofes sor L . A . Zadeh about 20 year s ago, h as b een ext ens ively s tudied in var ious fields of engineer ing. I t
37、is well known t hat h uman beings h ave an abilit y to oper ate and con tr ol complicat ed pr ocesses without h aving pr ecise data and plant models. Fuzzy theor y h as been shown to tr ans lat e s uch k nowledge of h uman beings int o computer implementable cont r ol algor ith ms , wh ich ar ecommo
38、nly called “ fuzzy contr ol. ” Fuzzy contr ol h as been used in many pr act icalapplications s uch as water quality contr ol, subway oper at ion s ys tems, aut omotive s uspension and tr act ion cont r ol and camcor der focusing and s tabilizat ion .A r tif icial neur al net wor ks ar e computing ar
39、 chit ectur es that cons ist of mas sively par allel inter connections of s imple neur al pr oces sors . T he st udy of such ar chit ectur es h as been inspir ed by t he lear ning abilit ies and par allelism of biological ner vous s ys tems. I n r ecent year s , neur al netw or ks have r eceived con
40、s ider able att ent ion and ar e n ow being actively explor ed in the fields of ar t ificial intelligence, ps ychology, engineer ing and ph ys ics . N eur al networ ks have been applied to many commer cial pr oducts such as s peech r ecognition syst ems, explosive detect or s and airline seat alloca
41、tion syst ems .Combined use of f uzzy t heor y, neur al networ ks , as well as other computational in telligence algor ithms s uch as genetic algor it hms, has been r ecognized as being pr omising. A n obviou s example is the tr aining of fu zzy r ule-based syst ems b y usin g t he learn ing ability
42、 of neur al net wor ks. Such expos itions ar e made in th e book by Dr . Zhaoand Pr of es sor Xu. T hey pr es ent t he t wo impor t ant subject s and t heir applications in a coh er ent manner , and r eader s will have t he benef it of jump-star t ing t heir r esear ch and development effor t in th
43、is ch allenging ar ea .M as ayoshi T omizukaP r ofess or of M echanical E ngin eer ing U niver sit y of Califor nia at Ber keley 前 言目 前 媒 体 热 门 报 导 之 一 的 “信 息 高 速 公 路 ”( Inf or mation Super highway) 已 成 为 90 年代 最 热 门 的 话 题 , 对 它 的 研 究 正 以 空 前 的 广 度 、 深 度 和 速 度 在 各 个 现 代 科 学 领 域 内 交 叉 展 开 。 这 条 高 速 公
44、 路 是 一 个 将 各 种 科 技 集 成 起 来 的 网 络 , 传 输 的 是 90 年 代 乃 至 于 21 世 纪 最 重 要 的 商 品 信 息 。 经 一 条 线 路 , 就 可 传 送 文 字 、 声 音 和 图 象 , 或 是 三 者 的 组 合 。 将 来 , 电 话 、 电 视 和 电 脑 将 三 位 一 体 , 打 电 话 时 在 荧 光 屏 上 可 看 到 和 你 通 话 的 人 , 另 外 , 除 看 电 视 外 , 还 可 整 理 储 存 资 料 等 。 信 息 高 速 公 路 这 一 热 潮 , 将 使 以 信 息 ( 多 媒 体 ) 处 理 为 主 的 产 品
45、 信 息 处 理 机 进 入 人 们 的 生 活 之 中 。 信 息 处 理 机 需 要 人 机 对 话 。 人 机 对 话 技 术 不 仅 需 要 处 理 速 度 快 , 成 本 低 , 而 且 必 须 能实 现 人 和 人 之 间 那 样 的 自 然 对 话 。 要 实 现 人 机 的 自 然 对 话 , 信 息 的 “软 处 理 ”是 关 键 。 这 种 软 处 理 和 通 常 的 信 息 处 理 的 不 同 之 处 在 于 它 既 处 理 像 信 号 、 模 式 那 样 的 低 层 次 信 息 , 又 处理 像 概 念 、 符 号 那 样 的 高 层 次 信 息 。 模 糊 理 论 和
46、 人 工 神 经 网 络 是 当 前 能 用 来 进 行 信 息 软 处 理 的 最 新 技 术 。目 前 的 电 子 计 算 机 虽 有 极 强 的 算 术 和 逻 辑 运 算 功 能 , 但 它 的 形 象 思 维 能 力 和 人 相 差甚 远 。 人 的 思 维 擅 长 于 定 性 分 析 , 能 理 解 像 “轻 ”“大 概 ”等 这 样 的 模 糊 信 息 , 并 据 此 进 行 直 接 思 维 和 判 断 。 模 糊 理 论 可 实 现 将 人 的 定 性 思 维 和 判 断 方 法 定 量 化 以 适 合 计 算 机 处 理 的 过 程 。 而 模 拟 人 脑 智 能 特 点 和
47、 结 构 的 人 工 神 经 网 络 能 处 理 信 号 、 模 式 , 并 具 有 自 适 应 学 习 、 联 想 记 忆 等 功 能 , 能 广 泛 应 用 于 各 种 信 息 处 理 系 统 。近 年 来 , 模 糊 理 论 和 神 经 网 络 的 研 究 不 仅 在 各 自 的 学 科 里 取 得 了 引 人 注 目 的 进 展 , 而 且 在 这 两 大 学 科 的 边 缘 开 辟 了 众 多 的 研 究 新 领 域 。 两 者 的 相 互 渗 透 和 有 机 结 合 必 将 引 起 电 子 产 业 和 信 息 科 学 的 新 的 革 命 , 对 包 括 人 工 智 能 、 计 算
48、机 科 学 、 自 动 控 制 、 专 家 系 统 、 信 息 处 理 、 模 式 识 别 、 CA D/ CA M 、 机 器 人 、 医 疗 诊 断 、 经 济 等 学 科 和 领 域 , 将 起 不 可 估 量 的 作 用 。虽 然 目 前 有 关 模 糊 数 学 的 书 籍 不 少 , 有 关 神 经 网 络 的 专 著 也 在 相 继 出 版 , 但 还 缺 少 从 统 一 的 工 程 角 度 来 阐 述 这 两 大 学 科 的 论 著 。 有 鉴 于 此 , 我 们 试 编 本 书 , 以 作 为 理 工 科 大 学 自 动 控 制 、 信 号 和 信 息 处 理 、 系 统 工
49、程 、 计 算 机 等 专 业 博 士 生 、 硕 士 生 和 高 年 级 大 学 生 的 选 修 教 材 , 以 及 有 关 研 究 人 员 和 工 程 技 术 人 员 的 参 考 书 。 在 写 作 中 , 我 们 力 求 注 意 以 下 几 点 : ( 1) 对 两 大 学 科 的 基 础 部 分 作 全 面 的 介 绍 , 以 保 证 本 书 的 系 统 性 , 但 取 材 着 重 于 基 本概 念 、 基 本 理 论 和 基 本 方 法 ;( 2) 收 集 总 结 两 大 学 科 的 最 新 动 向 、 最 新 课 题 和 最 新 成 果 , 将 重 点 置 于 两 者 的 交 叉 部 分 中 的 前 沿 研 究 和 一 些 有 潜 力 的 新 思 想 、 新 方 法 和 新
