专家系统导论

三、人工智能语言及专家系统开发工具3—1概述根据费根鲍姆的定义,专家系统是一个使用知识库和推理程序来解决那些需要专家才能解决问题的计算机程序.因此,专家系统是一个应用于人类问题求解的计算机应用软件系统.这个应用软件系统必须在一定的计算机环境支持下运行.一个完整的人类问题求解系统可以用一个平台构架来描述,见图3—1.     

流式数据多维模型

流式数据固有的动态性、无限性等特征给流式数据的多维建模与分析带来了巨大的挑战.基于流式数据的这些特征,提出了一种相应的流式数据多维模型.该模型通过时间维度中多层次时间窗口的定义,刻画了流式数据的动态性和无限性,并且对快照操作、持续操作以及动态维护等流式数据特有的操作形式进行了描述,从而为流式数据多维查询与分析奠定了理论基础.     

网格环境下基于云模型的信任评估与决策方法研究

针对目前网格环境下信任评估模型普遍存在未充分考虑信任关系的模糊性、信任信息的描述不完整等问题,提出了信任云的概念及其模型.该模型可从网格实体间相互协作满意度中提取信任信息,能精确描述信任期望值.通过熵和超熵刻画信任的不确定性,使评估过程更贴近于信任的语意特点.还提出了一种信任云的相似性度量方法和信任决策算法,实验表明了由信任云表述的信任关系可以作为网格环境下安全决策的依据.     

基于 Bayesian-SV-SGT 模型的原油价格‘Value at Risk’估计

从分析原油现货市场收益率的统计特征入手,为更好地刻画原油现货市场收益率的尖峰厚尾、偏态及波动集聚性和持续性的波动特性,引入 SGT 分布来描述原油市场 价格的分布特征, 利用 SV模型来度量国际原油市场的价格波动率. 同时, 基于 Bayesian 原理,利用 MCMC 方法来解决 SV 模型的参数估计难题, 建立了 Bayesian-SV-SGT模型, 并对国际原油现货价格“VaR”(Value at Risk)进行了估计和分析.研究结果表明, 相对 GARCH 类-GED 模型而言, Bayesian-SV-SGT模型更好地刻画了原油现货市场收益特征,并能更加精确地刻画原油现货市场的价格风险.     

移动机器人的快速终端滑模轨迹跟踪控制

针对基于动力学模型描述的非完整移动机器人轨迹跟踪问题,给出了一种快速终端滑模控制器设计方法,该方法结合反演(backstepping)设计和快速终端滑模控制的思想,实现了非完整移动机器人全局快速轨迹跟踪控制,并且能够在有限时间内完全跟踪上期望轨迹。该方法将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制量简化了控制器的设计,具有直观的稳定性分析,设计方法简单。仿真结果验证了该控制器的正确性和有效性。     

一个初步的网络中心战模型及仿真分析

首先分析了网络中心战的复杂适应性特征,并讨论了采用建模与仿真方法进行网络中心战模拟的战场适应性刻画与描述问题,最后给出了一个初步反映交战战场演化和指挥控制网网络拓扑结构演化的网络中心战概念演示模型及相关的模拟实验与仿真分析。     

基于Lévy测度的动态操作风险度量

依据我国商业银行1994-2012年操作风险历史数据,本文引入Lévy测度描述操作风险损失所具有的非连续跳跃行为,利用稀疏序列法产生动态操作风险损失过程,采用了同时考虑损失频率相关性和强度相关性的Lévy Copula模型,给出了具有时变参数和时变相关性结构的动态操作风险度量模型和数值实验技术,计算了不同置信水平上的VaR与CVaR.实证结果表明:Lévy Copula模型能在减少模型设定风险的同时,较好地描述风险单元间的相关性结构;Lévy Copula模型相比于传统Copula模型对相关性结构刻画更为细致,能降低风险资本,并且通过稳健性检验;动态Lévy Copula模型能捕捉到风险的变化趋势,减少由于时变参数导致的风险资本估计偏差.     

基于藤copula-CAViaR方法的股市风险溢出效应研究

为准确揭示金融风险溢出效应,建立藤copula-CAViaR模型来估计多元条件联合分布,进而推导CoVaR类风险测度方法.该方法既能刻画多个金融市场间非线性的关联关系,也能描述金融市场间"多对一"的风险溢出效应,主要包括三个步骤:第一,使用CAViaR模型拟合单个金融市场收益的边缘分布特征;第二,运用藤copula方法刻画多个金融市场收益间的关联结构;第三,基于边缘分布特征与关联结构,得到多元条件联合分布并计算CoVaR类风险测度,实现金融风险溢出效应刻画.选取上证综指、标普500和日经225等股指数据进行实证研究,结果表明:相比于发生利好事件,美国和日本股票市场(独立或同时)发生更为严重危机事件对中国股票市场影响更加明显,呈现出"风险分担、收益不共享"的总体格局.     

基于UML的武器装备体系需求描述

为克服用户和分析设计人员间的交流障碍,保证武器装备需求的正确性和可操作性,在给出武器装备体系需求分析过程的基础上,分析了利用UML对武器装备体系进行需求描述的方法和步骤。以海上目标监视与打击体系为例,给出利用UML中的用例图、类图、活动图、协作图对体系顶层需求进行描述的方法。结果表明利用UML进行需求描述可确定为满足需求所需的关键系统及其相互关系,描述过程完整、易于理解和操作。     

C4ISR体系结构描述的逻辑和行为验证

针对体系结构描述过程中遇到的产品一致性问题,提出一种用可执行模型来分析验证模型一致性的方法.首先根据C4ISR体系结构描述过程中形成的活动模型、规则模型、数据模型,生成体系结构可执行模型,然后将可执行模型的仿真执行顺序、运行结果与作战想定以及动态模型进行对比,来对C4ISR体系结构描述进行逻辑和行为验证.用一个歼击机防空的例子来说明此个过程.     

作战武器任务规划仿真系统原型的开发

针对复杂虚拟战场环境下的联合作战仿真,设计出了一套仿真方案。利用建模软件Maya、人机交互仿真软件Virtools及程序开发语言C#,开发出了该方案的一个原型。原型采用了根据模型精细度建模、模块化程序设计等优化设计方法。程序运行结果表明,该原型具有模型文件量小、仿真视觉效果佳、程序运行流畅及程序可修改性、可重用性较好等特点,其针对武器装备的作战规划仿真结果为联合作战环境下武器装备的效能评估提供了依据。

Abstract：

A simulation scheme was designed aiming at joint operations simulation in the comprehensive virtual combat environment which developed the prototype of this scheme, with modeling software Maya, human-computer interaction designing software Virtools, program developing language C#. The prototype applied optimum design methods like modeling according to models＇ fineness, modular program designing and so on. Based on the program running results, the prototype possessed such good features as lightweight modeling, good visual effects, fluent program operation, better modifying and reusing properties, etc. The simulation results for weapon equipment mission planning provide reference to weapon equipment effectiveness evaluation in the joint operational environment.     

基于约束规划的小天体接近段鲁棒制导控制方法

以小天体接近段任务为背景,提出了一种基于约束规划的鲁棒制导控制方法。该方法将目标天体引力模型引入轨迹规划过程中,并将具有控制约束与轨迹状态约束的非线性动力学路径规划问题转化为以优化燃耗为性能指标的二阶圆锥规划(second order cone program, SOCP)问题|同时考虑目标天体引力模型与外界干扰等不确定因素对轨迹跟踪的影响,基于模型不确定界设计鲁棒反馈控制律。数学仿真证明,在相同条件下,基于凸规划的制导控制性能无论在制导控制偏差或是状态与控制约束满足方面均优于传统多项式拟合制导控制算法。     

钢铁企业煤气混合优化分配模型

高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气是钢铁企业生产过程中的副产品,作为燃料广泛应用于钢铁生产的生产工序中.在实际生产中,不同工序所需煤气的热值差别很大,采用单一煤气供应极易造成煤气过量放散,或者煤气供应不足而影响生产,因此必须对这三种煤气混合使用.即针对不同工序,在备选的煤气混合方案中选择其一,并根据生产需要确定具体的混合量.以煤气放散成本和煤气不足损失成本之和最小化为目标,同时兼顾煤气管网压力与流量平衡,建立了煤气混合优化分配的0-1混合整数规划模型,并考虑了不同煤气混合及能源分配的工艺要求.以某大型钢铁企业的实际生产数据为例,利用CPLEX软件求得了问题的最优解.     

A QUANTIFIER-ELIMINATION BASED HEURISTIC FOR AUTOMATICALLY GENERATING INDUCTIVE ASSERTIONS FOR PROGRAMS

A method using quantifier-elimination is proposed for automatically generating programinvariants/inductive assertions.Given a program,inductive assertions,hypothesized as parameterizedformulas in a theory,are associated with program locations.Parameters in inductive assertions arediscovered by generating constraints on parameters by ensuring that an inductive assertion is indeedpreserved by all execution paths leading to the associated location of the program.The method can beused to discover loop invariants-properties of variables that remain invariant at the entry of a loop.Theparameterized formula can be successively refined by considering execution paths one by one;heuristicscan be developed for determining the order in which the paths are considered.Initialization of programvariables as well as the precondition and postcondition,if available,can also be used to further refinethe hypothesized invariant.The method does not depend on the availability of the precondition andpostcondition of a program.Constraints on parameters generated in this way are solved for possiblevalues of parameters.If no solution is possible,this means that an invariant of the hypothesizedform is not likely to exist for the loop under the assumptions/approximations made to generate theassociated verification condition.Otherwise,if the parametric constraints are solvable,then undercertain conditions on methods for generating these constraints,the strongest possible invariant of thehypothesized form can be generated from most general solutions of the parametric constraints.Theapproach is illustrated using the logical languages of conjunction of polynomial equations as well asPresburger arithmetic for expressing assertions.     

Capacity allocation and coordination issues for the timely processing of outsourced operations

We consider dynamic capacity booking problems faced by multiple manufacturers each outsourcing certain operations to a common third-party firm. Each manufacturer, upon observing the current state of the third-party schedule, books capacity with the objective to jointly minimize holding costs that result from early deliveries, tardiness penalties due to late deliveries, and third-party capacity booking costs. When making a reservation, each manufacturer evaluates two alternative courses of action： （i） reserving capacity not yet utilized by other manufactures who booked earlier; or （ii） forming a coalition with a subset or all of other manufacturers to achieve a schedule minimizing coalition costs, i.e., a centralized schedule for that coalition. The latter practice surely benefits the coalition as a whole; however, some manufacturers may incur higher costs if their operations are either pushed back too much, or delivered too early. For this reason, a cost allocation scheme making each manufacturer no worse than they would be when acting differently （i.e., participating in a smaller coalition or acting on their own behalf,） must accompany centralized scheduling for the coalition. We model this relationship among the manufacturers as a cooperative game with transferable utility, and present optimal and/or heuristic algorithms to attain individually and eoalitionally optimal schedules as well as a linear program formulation to find a core allocation of the manufacturers＇ costs.     

机群保障资源配置建模与优化研究

本文系统分析了机群保障的基本流程,厘清了保障过程中的各类约束条件,明确了机群保障资源配置的优化目标,构造了机群保障资源配置的数学优化模型.针对机群保障资源配置问题的大规模性与NP-hard性,采取滚动调度思想,将大规模优化问题分解为子问题,进而提高了求解的效率.最后以4架飞机6批次连续出动作为典型任务模式,基于优化平台验证了模型和算法的有效性和高效性.本研究为机群保障资源配置优化问题提供了一种有效的解决思路.     

军事转型中的仿真科学与技术

军事转型是军事变革的主要内容，仿真科学与技术是军事转型中的重要的支柱，从国防战略到联合作战概念再到联合作战能力的过程中，仿真科学与技术起到了发现、验证、创新的作用。仿真系统是装备，仿真能力是战斗力的观点已成为共识。在逐步解决仿真可信性问题的基础上，加强仿真科学与技术的理论和公共基础环境的研究，将对军事变革起到重大的支撑作用。     

配送中心定向补货作业问题

补货是配送中心运作中一项重要的作业。对其有效的管理能够显著减少配送中心的运作时间，从而带来可观的经济效益。根据配送中心的具体配置。补货作业呈现不同的模式，本文对其中一类定向补货作业问题进行研究，提出有效的解决方法，并以实例具体说明。     

一个基于OpenGL的分子建模系统的设计与实现

和一般的可视化系统相比,分子建模系统具有更多的交互式操作。本文根据OpenGL的特点,设计了一个基于状态机的层次式的分子建模系统。系统分为数据表达和数据操作两个部分,通过用户图形界面将它们有机的联系在一起。事实证明,这种结构易于继承和扩展,且具有一定的普遍意义。     

INCIDENCE MATRIX APPROACH FOR CALCULATING READINESS LEVELS

Contemporary system maturity assessment approaches have failed to provide robust quantitative system evaluations resulting in increased program costs and developmental risks.Standard assessment metrics,such as Technology Readiness Levels（TRL）,do not sufficiently evaluate increasingly complex systems.The System Readiness Level（SRL）is a newly developed system development metric that is a mathematical function of TRL and Integration Readiness Level（IRL） values for the components and connections of a particular system.SRL acceptance has been hindered because of concerns over SRL mathematical operations that may lead to inaccurate system readiness assessments.These inaccurate system readiness assessments are called readiness reversals.A new SRL calculation method using incidence matrices is proposed to alleviate these mathematical concerns.The presence of SRL readiness reversal is modeled for four SRL calculation methods across several system configurations.Logistic regression analysis demonstrates that the proposed Incidence Matrix SRL（IMSRL）method has a decreased presence of readiness reversal than other approaches suggested in the literature.Viable SRL methods will foster greater SRL adoption by systems engineering professionals and will support system development risk reduction goals.