考虑未知输入的异构集群系统群体智能合围跟踪控制

集群系统合围跟踪控制是群体智能涌现在运动控制层面的实现途径之一,在智能化战争时代具有广阔的应用前景.本文面向未来空地群体智能作战中护卫任务的应用需求,聚焦军品押送、重要人物护送等典型任务场景,研究了异构集群系统考虑领导者具有未知输入的分布式编队-合围跟踪控制问题,以实现复杂环境下空地协同智能作战.首先引入代数图论知识,建立具有未知输入的异构集群系统模型,提出了一种编队构型生成系统.之后结合自适应控制律,利用邻居局部信息交互设计了基于边的分布式编队-合围跟踪控制器,并证明了闭环系统的稳定性.此外,对异构集群系统涌现出的更复杂的群体智能特征进行了分析与总结.最后,通过数值仿真验证了本文所提出的方法能够实现预期的编队-合围跟踪控制,并建立了实物等效验证系统,对控制方法的有效性进行了验证,为实际情况下大规模空地协同智能作战提供了有力的理论支撑.     

复杂灾害系统风险综合评价的非线性信息动力学模型

自然灾害系统是一个极其复杂的巨系统,它的发生、演化都具有相当复杂的非线性特征.为了从系统演化的角度来研究复杂灾害系统风险综合评价问题,在建模的过程中引入非线性信息动力学模型——最大流原理,以反映复杂灾害系统风险等级的各个指标所构成的系统为研究对象,基于非平衡统计力学方法建立系统随机演化方程,通过给各指标赋予合理的权值使系统趋于稳定,从而实现对复杂灾害系统风险的综合评价.新模型揭示出复杂灾害系统风险耦合的形成模式和演化动力学规律,并结合自组织特征映射网络算法实现对该模型进行数值仿真模拟.最后应用该方法进行中国大陆31个省、直辖市和自治区复杂灾害系统风险综合评价,分析结果验证了该方法的有效性.     

面向复杂产品系统创新的知识管理系统模型研究

复杂产品系统创新具有多主体知识联盟共同开发和制造,设计高密集性、产品复杂性、生产不确定性的特点.知识管理系统有利于复杂产品系统创新中知识的共享、利用和扩散.在知识管理系统模型研究成果的基础上,构建了基于过程导向的知识链与创新流相结合,以实现知识战略为目标,技术、文化、组织体系为支撑的知识管理系统.明确知识管理战略、把知识管理融入创新流程、创建知识共享文化和激励机制、运行并不断改进系统等策略有利于KMS的实施.     

可控环境生产系统建模、仿真与控制研究进展

可控环境生产系统属于复杂系统,目前对这类系统的建模及控制问题没有形成系统的方法与理论,因此在对这类系统进行控制时,缺乏理论依据.本文在回顾过去几十年可控环境生产系统建模与控制的各种方法的基础上,探讨了当前可控环境生产系统在系统建模、仿真及控制中存在的问题,如支持生产可使用的作物生长数学模型信息的不完整性,水肥系统的模型信息的时间尺度问题,环境模型的动态时变特性以及作物、土壤、大气相关变量的作用关系,耦合的多环境因子的控制问题、包括能耗在内的冲突多目标控制问题和考虑模型误差和气候突变等不确定性的鲁棒控制问题等.在此基础上,根据系统的特性:多变量,非线性,多模型(作物模型,土壤模型,大气模型)、模型之间强耦合、大尺度、能量有限、分布参数、冲突多目标等的特点,提出了该系统有效建模、仿真、控制急需解决的瓶颈问题和可能的研究趋势.     

智慧医疗——从物联网到云计算

新型信息化技术是解决中国医疗服务需求的关键手段.智慧医疗是医疗信息化的重要研究方向,它融合了物联网、云计算与大数据处理技术,以"感、知、行"为核心,旨在建立一个智能的远程疾病预防与护理平台."感"即以物联网技术为基础,利用多种传感器实时跟踪各种生命体征数据并通过无线网络技术传送到医疗数据中心,然而如何能够长期、精确、便捷、及时、无创地采集各种人体关键生命体征数据是一个巨大挑战;"知"即利用大数据存储与处理平台,应用数据挖掘和知识发现理论对医疗历史数据进行建模与分析,如何从大数据信息中挖掘关键生理特征,可靠、快速、高效地发现早期疾病和预测健康风险,也是一个巨大挑战;"行"即将实时跟踪与历史数据的分析结果,通过云服务的方式提供给医务人员作为诊疗参考,或为终端用户直接提供医疗护理方案,如何建立有效的数据模型以实现大规模复杂健康查询的快速和准确响应,同样也是一个巨大挑战.本文将讨论"感"、"知"、"行"所面临的技术挑战,并探讨解决这些挑战的可行方案.     

一种新型智能预测系统模型——复合金字塔模型

将一般性智能预测系统构造向结合具体领域的个性化智能预测系统构造的发展,表征了智能系统当今发展的重要趋向.蛋白质结构预测是生物信息学领域的国际性难题与主要挑战性问题之一.在本文中,我们提出了一种新型的智能预测系统模型来预测蛋白质的二级结构,它是一个多层递阶的复合金字塔模型(CPM).该模型包含4个独立的智能接口,并且综合涵盖几种相关的知识发现方法.领域知识贯穿该整个模型,并通过因果细胞自动机有效的选择属性,以及高纯度结构数据库的构造.在RS126的数据集上的预测准确性达到84.31%;在CB513数据集,预测准确性达到86.78%(居国际已知之优先地位).同时对CASP8序列预测的结果发现是优于其他方法的,如PSIPRED,Jpred,APSSP2,BehairPred等.大量实验结果表明:该智能预测系统模型具有较强的泛化能力,并提供了其他类型智能系统模型构造的方法论示范.     

面向未来互联网的智慧制造研究现状与展望

现代集成制造已成为融合社会、经济、人文等方面在内的复杂大系统,而社会系统、信息系统、物理系统融合是当今制造业的发展趋势.智慧制造作为未来互联网的四大支柱或"四网"(人际网、物联网、务联网、内容/知识网)与先进制造技术融合而成的一种人机物协同的智能制造新模式——社会-信息-物理-生产系统受到广泛关注,因而很有必要对如此新...     

工业大数据驱动的智能制造服务系统构建技术

为了快速响应终端用户的制造服务需求,提出了智能制造服务系统构建方法,该方法以智能制造服务活动大数据为基础,将制造服务需求转换为智能制造服务方案,并调用智能制造服务模块匹配方案,集成为智能制造服务系统提供给终端用户.在智能工厂、智能生产、智能服务等智能制造服务活动大数据分析基础上,建立了智能制造服务系统模块化的过程模型,该模型以用户域、功能域、制造服务域、流程域、交付域刻画模块化过程的映射关系.结合工业大数据和改进遗传蜂群算法对智能制造服务系统构建过程中智能制造服务模块组合优选问题制定了优选方案,提出了基于反向学习的改进遗传蜂群算法(IGBCOL)的智能制造服务模块组合优选策略.最后通过汽车个性化定制服务模块的算例分析,验证了该算法的可行性,以及工业大数据驱动智能制造服务系统构建方法的有效性.     

智能文献计量学视角下的知识发现：人工智能+信息计量学

如何高效准确地发现知识并提炼情报是信息管理与图情领域的重要课题。大数据时代人工智能技术的飞速发展为这一课题带来新视野。本文由读《学科信息学与学科知识发现》所悟所感出发,探讨应用于知识发现的文献计量学方法。着眼于文献计量学方法在大规模数据处理、复杂关系发现以及模型可适性、复用性与鲁棒性等问题上的缺陷,本文以智能文献计量学为核心,剖析其与人工智能技术的交互、整合与再创新,并介绍其在生物医学领域知识发现的最新应用。此外,本文还介绍了智能文献计量学在复杂实践中的缺陷,浅谈其发展前景。     

航空集群构型控制及其演化方法

基于交感网络的适应性能力涌现是航空集群的基本特征,其构型控制与演化是产生适应性能力涌现的关键.根据航空集群构型演化与控制的基本原则和需求,将航空集群构型控制组织结构分为任务层、决策层、执行层,提出基于事件触发-规则驱动的构型演化机制;针对航空集群以实现面向任务的适应性能力涌现为目标的构型设计准则,提出将复杂任务按照能力需求分解为原子任务;以航空集群协同反隐身、无源定位、空战攻击为例,分析航空集群典型能力-构型的映射关系,结果表明,不同的构型将涌现出不同类型和层次的能力;基于多智能体系统一致性理论设计了航空集群构型生成与保持控制协议.最后,通过仿真和搭建航空集群作战演示验证系统,对所提出的理论结果进行了验证.     

植物昆虫种群动态数学建模研究与展望

植物虫害防治已不只是农林生产中的常规问题,它早已演变成为生态环境与食品安全中的重大应用问题.然而,人类对该问题的认知远远不足以为现实应用提出令人满意的有效指导.这其中也是由于植物昆虫种群可以纳入"多生命体-环境"为对象的复杂系统研究范畴.面对这样极具挑战性的科学问题,本文主要从计算机建模的研究路径对模拟植物昆虫种群动态的数学建模方法进行回顾,从模型构造方法和模型所考察研究对象的种类两方面对植物昆虫种群模型进行了分类;将目前的植物昆虫种群动态模型用通用数学表达式表达,并针对各类型的植物昆虫种群动态模型对数学表达式进行特殊说明,进一步强调了模型间的差异;介绍了目前比较成熟的几个模拟昆虫种群动态发展的软件;总结了基于植物昆虫种群动态模型研究种群动态行为、害虫防治技术所采用的数学分析和优化控制方法.文章最后探讨了目前植物昆虫种群动态模型的研究现状和发展趋势,以及在建模时所应考虑的问题,并对进一步完善模型方法及技术应用进行了展望.     

基于模型及实验的植物电信号胞外测量关键问题研究

胞外测量是植物电信号研究中重要的检测方法,而胞外测量结果反映了多个植物细胞电信号在时间和空间的加合,研究胞内与胞外检测信号的关系,对于进一步的理解和分析胞外检测信号变异、提供合理的解释及信息是有待研究的科学问题之一.文中基于修正的HodgkinHuxley及胞外电位分布方程,从理论和实验两方面对植物电信号的胞外测量做了探索.理论上建立植物电信号胞外测量模型,然后应用此模型进行了单个细胞和多个细胞的胞外电位仿真,单细胞胞外电位在几十微伏,而多细胞情况复杂.并以蚕豆为实验材料应用微电极技术和胞外电极记录了植物胞内外电位信号.通过对测量结果的分析、测量结果与模型仿真结果的比较,可以认为胞外测量信号为电极周围群体细胞电信号的时空叠加,并解释了因检测位置改变而产生的信号变异,验证了胞外测量的复杂性,描述了胞外记录时所需要的测量条件和进一步进行信号处理的可行性.     

基于物联网的农产品质量安全信息系统平台

为降低农产品物流成本,提高安全质量,向农产品供应链管理和安全质量追踪溯源提供详细、全面与准确的电子信息,利用RFID技术、EPC标准和物联网技术,在分析农产品生产全过程的基础上,提出了一种基于物联网的农产品质量安全信息系统平台的设计方案;设计了贯穿于农产品安全生产整个流程的物联网管理框架;以系统中的生产管理子系统和回溯查询子系统为例,详细说明了物联网在Internet基础上实现农产品的全程跟踪管理的具体方法.所设计的农产品物联网质量安全信息系统平台,不仅为消费者提供了多种方式的农产品安全信息查询途径,而且为生产管理者及职能部门的管理与监督提供了决策支持.该研究将有利于推动EPC/RFID技术在农业生产中的推广和应用.     

基于本体的农业知识管理系统构建方法

本体作为对概念、概念与概念间相互关系的形式化表达,在农业信息分类、信息库和知识库构建、智能搜索引擎研发以及信息协同服务等方面具有广泛的应用前景.文中提出了包括基于本体的知识获取、知识表示、知识组织、知识挖掘等功能的农业知识管理系统构建框架,探索了关键技术、构建工具和应用,同时对下一步继续完善理论研究、智能仿真知识服务研究提出展望.     

面向精细农业的高维数据本征维数估计方法研究进展

农业信息化是精细农业的重要研究领域,也是农业现代化的重要标志.针对精细农业研究和实施中存在的高维数据处理难题,在分析农业信息快速实时处理需求的基础上,阐述了海量高维数据处理的基本方法,重点对高维数据的本征维数估计理论研究、关键技术和模型参数对本征维数估计结果的影响等进行论述,并分析数据本征维数估计理论尚需解决的科学问题,提出我国在该研究领域的重点发展方向和前沿问题.     

变量施肥决策的多目标优化模型与算法

变量决策模型和优化算法是精准农业变量作业处方生成的核心环节.文中建立了一个综合考虑作物产量、质量、能源消耗、环境影响等多个指标的变量施肥多目标优化模型,提出了一种求解此类问题的高效禁忌搜索算法,从产量最大化的初始施肥方案出发,基于最近可行解的概念进行邻域搜索,并按照质量优先的策略不断寻找和更新解集,最后得到一组非支配意义下的优化施肥方案,以提高精准农业变量施肥的决策支持能力和水平.通过对江西宜春地区油茶树变量施肥问题的案例研究,验证了模型和算法的有效性和实用性.     

水稻-稻田环境系统重要信息快速获取技术研究进展

快速有效地采集和描述水稻-稻田环境系统重要信息,是水稻精准生产作业的重要前提和关键.在水稻的精准生产过程中,需要掌握稻田平整度、泥脚深度与耕作阻力、稻田水层高度及土壤含水率、土壤养分、温室气体排放、稻田有害排放物和水稻病虫害、水稻苗情长势以及产量估测等信息,要求能够定位、快速、精确、连续地测量.传统的实验室分析方法已很难满足这一要求,为此,需要大力开展适用于水稻-稻田环境系统重要信息快速获取技术的研究.文章主要对上述信息快速获取技术的研究进展进行了分析,并提出了今后进一步开展水稻-稻田环境系统重要信息快速获取技术的研究方向.     

农业机器人技术研究进展

综述了果蔬采摘机器人、蔬菜嫁接机器人、果蔬分选机器人、农田作业机器人和农业机器人导航技术的国内外研究现状,指出要使农业机器人真正在农业上发挥作用,必须提高农业机器人的环境适应性、提高工作效率和降低机器成本.我国农业机器人的发展需紧紧围绕农业生产实际,选准对象、瞄准关键,以作业量多、劳动量大、操作精细、生产收益高的农业作业为切入点,把先进性、实用性和经济性紧密结合,研制出顶用、好用、耐用的机器,才能有所突破和作为.     

基于分区的水稻总产遥感估算研究

本文通过未基于分区与基于分区的水稻总产遥感拟合模型的比较分析,选取最优模型进行水稻遥感估产.以湖南省为研究区,在水稻遥感估产分区、水稻可能种植区识别的基础上,以县为单位,利用2000～2007年的统计产量与MODIS EVI建立未基于分区与基于分区的水稻总产遥感拟合模型,通过相对误差、RMSE,以及拟合结果与统计值比较散点图分析,选择最优遥感拟合模型,并用此模型对2008年湖南省水稻总产进行预测.研究结果表明,基于分区的水稻总产遥感拟合模型要比未基于分区的要好,最优模型为二次非线性模型和逐步回归模型,且生育期主要集中在孕穗期到乳熟期.水稻总产拟合及预测结果与统计值相比省级相对误差都小于5%,且拟合结果的误差总体上比预测结果的误差要小.基于分区的水稻总产遥感估产模型有效地提高了水稻遥感估产的精度.