智能系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)與控制

第1章 自然和人造系統(tǒng)中的智能
1.1 引言
1.2 智力與智能概念進(jìn)展的簡(jiǎn)單綜述
1.3 智能系統(tǒng)：我們能從非智能系統(tǒng)中區(qū)分出智能系統(tǒng)嗎
1.4 智能：行為與交流的產(chǎn)物和工具
1.4.1 有益的行為
1.4.2 有效的符號(hào)表示
1.4.3 基本作用回路
1.5 自動(dòng)性的演變過程
1.5.1 學(xué)習(xí)自動(dòng)性
1.5.2 自動(dòng)性的概念以及它是怎樣學(xué)習(xí)的
1.5.3 從反射和規(guī)則到程序
1.5.4 從程序到自組織
1.6 從代理體到多標(biāo)度代理群體
1.6.1 代理體的概念及其在技術(shù)發(fā)展中的地位
1.7 認(rèn)知代理體和結(jié)構(gòu)
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習(xí)題
第2章 智能系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)
2.1 智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)框架
2.1.1 離散數(shù)學(xué)在發(fā)展智能系統(tǒng)形式理論中的作用
2.1.2 離散數(shù)學(xué)應(yīng)用于什么對(duì)象
2.1.3 離散數(shù)學(xué)做什么？我們的目標(biāo)是什么
2.2 智能系統(tǒng)和過程的形式模型
2.2.1 多分辨率演算的基本過程
2.2.2 現(xiàn)有的集合定義
2.2.3 什么是狀態(tài)？它與對(duì)象概念的關(guān)系如何？什么是變化
2.2.4 用GFS三元組形成新的對(duì)象
2.2.5 對(duì)象之間的關(guān)系：什么是關(guān)系？關(guān)系的特性是什么？關(guān)系是可測(cè)的嗎
2.2.6 表示方法和現(xiàn)實(shí)情況
2.2.7 自動(dòng)機(jī)形式的模型：基本的代理體
2.2.8 多分辨率自動(dòng)機(jī)
2.2.9 智能系統(tǒng)的自治與目標(biāo)定向
2.3 必要的術(shù)語和假設(shè)
2.3.1 坐標(biāo)、轄域和分辨率
2.3.2 狀態(tài)和狀態(tài)空間
2.3.3 從對(duì)象到實(shí)體
2.3.4 簇和類
2.3.5 不可分辨性
2.3.6 表示方法
2.4 對(duì)象的建立和特征
2.4.1 新類的形成
2.4.2 回歸遞階結(jié)構(gòu)和表示的變態(tài)遞階結(jié)構(gòu)
2.5 從現(xiàn)實(shí)中抽取實(shí)體
2.5.1 組成分量的自然分組
2.5.2 在科學(xué)過程中的分組
2.5.3 分組導(dǎo)致了多分辨率結(jié)構(gòu)
2.5.4 抽象、集結(jié)和泛化的區(qū)別
2.6 分組+過濾+搜索：自組織的基本單元
2.6.1 GFS的概念
2.6.2 GFS的作用
2.7 相對(duì)智能與它的進(jìn)化
2.8 自然界和表示中關(guān)于構(gòu)造過程的相似性
2.8.1 相似性問題
2.8.2 關(guān)于構(gòu)造的應(yīng)用算法之間的相似性
2.9 智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的符號(hào)語言框架
2.9.1 什么是符號(hào)語言學(xué)
2.9.2 符號(hào)閉包
2.9.3 指號(hào)過程：符號(hào)系統(tǒng)中的學(xué)習(xí)過程
2.9.4 映像與意識(shí)
參考文獻(xiàn)
習(xí)題
第3章 知識(shí)的表示
3.1 表示自然界的問題
3.1.1 多姿多彩的現(xiàn)實(shí)世界
3.1.2 認(rèn)識(shí)論
3.1.3 知識(shí)理論的演變
3.1.4 符號(hào)語言學(xué)及其前景
3.2 什么是知識(shí)
3.2.1 知識(shí)現(xiàn)象
3.2.2 與知識(shí)有關(guān)的術(shù)語
3.2.3 存儲(chǔ)知識(shí)
3.2.4 為什么出現(xiàn)知識(shí)表示的需求
3.3 大腦中知識(shí)的表示：獲取自動(dòng)化
3.3.1 基本信息處理單元：神經(jīng)元
3.3.2 搜索和存儲(chǔ)模式的系統(tǒng)：神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)
3.4 大腦的感知和符號(hào)表示
3.4.1 一般性評(píng)論
3.4.2 感知圖像
3.4.3 大腦中的符號(hào)表示
3.5 參考坐標(biāo)系、想像力和洞察力
3.6 知識(shí)表示、實(shí)體和相關(guān)結(jié)構(gòu)的原理
3.6.1 嵌套遞階的知識(shí)構(gòu)成
3.6.2 知識(shí)表示原理的定義與假設(shè)
3.6.3 知識(shí)相關(guān)的ELF作用機(jī)制的定義
3.6.4 實(shí)體的類型與類別
3.6.5 D結(jié)構(gòu)的一般特征
3.6.6 標(biāo)簽的性質(zhì)
3.7 知識(shí)的多分辨率特征及其復(fù)雜性
3.7.1 狀態(tài)空間的分解
3.7.2 準(zhǔn)確度
3.7.3 知識(shí)的嵌套
3.7.4 構(gòu)建多尺度知識(shí)表示的遞歸算法
3.8 知識(shí)表示的虛擬現(xiàn)象
3.8.1 瞬時(shí)感知處理的表示
3.8.2 中間表示
3.8.3 長(zhǎng)期記憶的表示
參考文獻(xiàn)
習(xí)題
第4章 參考結(jié)構(gòu)
4.1 參考結(jié)構(gòu)的組成部件
4.1.1 執(zhí)行器
4.1.2 傳感器
4.1.3 感知處理
4.1.4 環(huán)境模型
4.1.5 判值
4.1.6 行為生成
4.2 智能系統(tǒng)參考結(jié)構(gòu)的演變
4.3 水平“同層次”連接的遞階結(jié)構(gòu)
4.4 分辨率的層次
4.5 體系結(jié)構(gòu)的神經(jīng)部件
4.6 行為生成的遞階結(jié)構(gòu)
4.6.1 智能機(jī)器人自底向上的例子
4.7 多分辨率結(jié)構(gòu)的分析
4.7.1 基本作用回路（ELF）
4.7.2 ELF的基本分解
4.7.3 ELF的遞階結(jié)構(gòu)：NIST-RCS的本質(zhì)
4.7.4 集成的NIST-RCS模塊
4.8 基于代理體的參考結(jié)構(gòu)
4.8.1 智能軟件的基本單元
4.8.2 基于代理體層次的作用
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習(xí)題
第5章 動(dòng)機(jī)、目標(biāo)與判值
5.1 內(nèi)部需求與外部目標(biāo)
5.1.1 神經(jīng)生理學(xué)模型
5.1.2 從本能到動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)再到情感
5.1.3 動(dòng)機(jī)
5.1.4 從動(dòng)機(jī)到目標(biāo)
5.1.5 各種方法
5.1.6 “目標(biāo)”概念的發(fā)展
5.1.7 目標(biāo)形成與比較的認(rèn)知理論
5.2 判值
5.2.1 一般定義
5.2.2 （腦）邊緣系統(tǒng)
5.2.3 值狀態(tài)變量
5.2.4 VJ模塊
5.2.5 值狀態(tài)變量的映射圖覆蓋
5.3 達(dá)到目標(biāo)：利用變分法的優(yōu)化
5.3.1 符號(hào)和基本前提
5.3.2 線性化的三階對(duì)象：DC電機(jī)模型
5.3.3 通過變分法進(jìn)行優(yōu)化
5.3.4 結(jié)果與討論
參考文獻(xiàn)
習(xí)題
第6章 感知處理
6.1 層內(nèi)和層間的處理
6.1.1 集注（GFS的F）
6.1.2 建立分組假設(shè)（GFS中的G和S）
6.1.3 分組假設(shè)的計(jì)算屬性（GFS中的G）
6.1.4 選擇和確認(rèn)（GFS中的S）
6.1.5 實(shí)體的分類、識(shí)別和組織
6.2 作為層次模塊的感知處理
6.2.1 信息源
6.2.2 狀態(tài)空間的棋盤格化：采樣
6.2.3 噪聲、不確定性和模糊性
6.2.4 假設(shè)的建立和測(cè)試
6.2.5 初始化
6.3 感知處理的遞階結(jié)構(gòu)
6.3.1 SP中自然出現(xiàn)的表示的遞階結(jié)構(gòu)
6.3.2 在最高分辨率的兩個(gè)相鄰層次的處理
6.3.3 在上面的層次發(fā)生了什么
6.4 感知處理的多分辨率實(shí)質(zhì)
參考文獻(xiàn)
習(xí)題
第7章 行為生成
7.1 多分辨率行為生成的基本概念
7.1.1 定義
7.1.2 行為生成：從泛化到實(shí)例化的回歸綜合
7.2 BG結(jié)構(gòu)
7.2.1 虛擬回路
7.2.2 實(shí)時(shí)控制和規(guī)劃：不確定源怎樣影響它們
7.2.3 虛擬ELF的嵌套
7.3 多分辨率控制的策略：嵌套遞階結(jié)構(gòu)的生成
7.3.1 規(guī)劃-控制的離線決策過程
7.3.2 在線決策期間嵌套的遞階信息的細(xì)化
7.3.3 嵌套的模塊
7.4 行為生成的整體組織
7.4.1 計(jì)算行為的主要概念
7.4.2 BG 模塊
7.4.3 行為生成的實(shí)際例子
7.4.4 對(duì)實(shí)際例子的泛化：理論概述
7.4.5 多分辨率遞階規(guī)劃的算法（NIST-RCS規(guī)劃器）
7.4.6 BG模塊綜述
7.5 規(guī)劃器
7.5.1 規(guī)劃的計(jì)算過程
7.5.2 規(guī)劃器的功能和認(rèn)識(shí)論
7.5.3 在多分辨率空間中規(guī)劃與在抽象空間中規(guī)劃
7.5.4 任務(wù)空間中的規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃
7.5.5 反應(yīng)決策與謹(jǐn)慎決策
7.5.6 規(guī)劃器的內(nèi)部包含什么
7.6 執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和作用
7.6.1 處理規(guī)劃的結(jié)果
7.6.2 執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)
7.6.3 執(zhí)行器的操作
7.6.4 作為任務(wù)發(fā)生器的執(zhí)行器
7.7 結(jié)論：在智能系統(tǒng)中集成BG模塊
參考文獻(xiàn)
習(xí)題
第8章 多分辨率規(guī)劃：理論框架
8.1 規(guī)劃概述
8.1.1 規(guī)劃領(lǐng)域中主要成果的概述
8.1.2 與規(guī)劃相關(guān)的定義
8.1.3 規(guī)劃是控制的一個(gè)階段
8.2 規(guī)劃中出現(xiàn)的問題
8.2.1 行為生成的一般問題
8.2.2 問題的結(jié)構(gòu)源
8.2.3 表示和規(guī)劃
8.2.4 智能系統(tǒng)中規(guī)劃問題的分類
8.3 動(dòng)作規(guī)劃和狀態(tài)規(guī)劃
8.3.1 規(guī)劃算法
8.3.2 基于可視性的規(guī)劃
8.3.3 局部規(guī)劃：環(huán)境表示的勢(shì)場(chǎng)
8.3.4 全局規(guī)劃：搜索軌跡
8.4 規(guī)劃和學(xué)習(xí)之間的聯(lián)系
8.4.1 學(xué)習(xí)是表示的源泉
8.4.2 規(guī)劃和學(xué)習(xí)之間的相互關(guān)系
8.5 行為生成體系結(jié)構(gòu)中的規(guī)劃
8.5.1 規(guī)劃的遞階多分辨率組織
8.5.2 實(shí)例研究：自主車的駕駛儀
8.6 多分辨率空間中的路徑規(guī)劃
8.6.1 狀態(tài)空間的表示
8.6.2 專家規(guī)則/啟發(fā)式
8.6.3 減少計(jì)算時(shí)間的技術(shù)
8.6.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
8.7 多分辨率規(guī)劃—提高行為生成效率的工具
8.7.1 多分辨率規(guī)劃體現(xiàn)系統(tǒng)的智能
8.7.2 多分辨率規(guī)劃降低了計(jì)算的復(fù)雜度
8.7.3 一般的S3搜索算法用于復(fù)雜度降低的規(guī)劃
8.7.4 棋盤格化
8.7.5 表示的測(cè)試
8.7.6 搜索
8.7.7 連續(xù)細(xì)化
8.7.8 復(fù)雜度的評(píng)估
參考文獻(xiàn)
習(xí)題
第9章 規(guī)劃器/執(zhí)行器模塊的多分辨率遞階結(jié)構(gòu)
9.1 混合控制遞階結(jié)構(gòu)
9.2 理論基礎(chǔ)
9.3 標(biāo)準(zhǔn)的混合規(guī)劃器/執(zhí)行器模型
9.3.1 基本控制結(jié)構(gòu)
9.3.2 標(biāo)準(zhǔn)混合規(guī)劃器/執(zhí)行器模型的嵌套和回歸應(yīng)用
9.3.3 環(huán)境模型：知識(shí)的維護(hù)
9.3.4 嵌套和帶寬分離
9.4 配有生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)劃器/執(zhí)行器模塊的擬最小時(shí)間作用
9.4.1 關(guān)于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的假設(shè)
9.4.2 關(guān)于推動(dòng)力形成的假設(shè)
9.4.3 關(guān)于阻力的假設(shè)
9.4.4 確定控制周期的標(biāo)準(zhǔn)分量
9.4.5 用標(biāo)準(zhǔn)分量組合控制周期的生產(chǎn)系統(tǒng)
9.4.6 實(shí)際系統(tǒng)的仿真
9.5 通過前向搜索的近似逆
9.5.1 概述
9.5.2 參考軌跡的近似逆映射的概念
9.5.3 用搜索過程求近似逆
9.5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
9.6 多速率遞階預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)
9.6.1 概述
9.6.2 求平均小波算法的遞階結(jié)構(gòu)
9.6.3 遞階控制器的設(shè)計(jì)
9.6.4 仿真結(jié)果
9.6.5 多速率遞階控制器
9.7 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
習(xí)題
第10章 學(xué)習(xí)
10.1 智能系統(tǒng)和學(xué)習(xí)
10.2 學(xué)習(xí)的定義
10.3 隱式和顯式邏輯及學(xué)習(xí)的心理圖式
10.3.1 “引導(dǎo)”知識(shí)的需要：公理和“自明”原理
10.3.2 格式塔（Gestalt）原理：發(fā)現(xiàn)見識(shí)的實(shí)體
10.3.3 重復(fù)性：歸納、演繹和推理
10.3.4 回歸和迭代
10.3.5 學(xué)習(xí)的類型學(xué)
10.3.6 關(guān)于自適應(yīng)和學(xué)習(xí)系統(tǒng)之間的區(qū)別
10.4 通過學(xué)習(xí)獲取信息：應(yīng)用領(lǐng)域
10.4.1 作為學(xué)習(xí)的組成部分的估計(jì)和識(shí)別
10.4.2 理論的應(yīng)用領(lǐng)域
10.5 學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的公理性理論
10.5.1 公理
10.5.2 學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)
10.5.3 出現(xiàn)的非常規(guī)議題
10.5.4 外部系統(tǒng)和多重執(zhí)行
10.6 學(xué)習(xí)和行為生成：構(gòu)建和使用多分辨率表示和目標(biāo)遞階結(jié)構(gòu)
10.6.1 從多種經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)
10.6.2 無監(jiān)督學(xué)習(xí)的算法
10.6.3 知識(shí)的進(jìn)化
10.6.4 集注
10.6.5 相似聚類的形成
10.6.6 在簇中搜索有效的假設(shè)
10.6.7 在行為生成中學(xué)習(xí)
10.6.8 多分辨率學(xué)習(xí)自動(dòng)機(jī)的進(jìn)化
10.6.9 LPA的進(jìn)一步研究
10.7 微型機(jī)器人：早期認(rèn)知發(fā)展的分析
10.7.1 ECD：智能系統(tǒng)中學(xué)習(xí)的重要意義
10.7.2 人類和IS中的ECD的相似性與區(qū)別
10.7.3 定量學(xué)習(xí)領(lǐng)域
10.7.4 概念學(xué)習(xí)領(lǐng)域
10.7.5 微型機(jī)器人：分析ECD過程的仿真工具
10.7.6 微型機(jī)器人：智力的實(shí)驗(yàn)
10.7.7 可能的學(xué)習(xí)算法
10.7.8 子句產(chǎn)生的條件
10.7.9 在目標(biāo)給定時(shí)學(xué)習(xí)
10.7.10 用微型機(jī)器人進(jìn)行仿真和物理實(shí)驗(yàn)
10.7.11 微型機(jī)器人研究的含義
10.8 對(duì)學(xué)習(xí)應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
10.8.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：多重信息泛化的體系結(jié)構(gòu)
10.8.2 CMAC：替代反向傳播的聯(lián)想神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
參考文獻(xiàn)
習(xí)題
第11章 智能系統(tǒng)的多分辨率結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
11.1 制造業(yè)的智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
11.1.1 ISAM標(biāo)準(zhǔn)
11.1.2 作為概念框架的ISAM
11.1.3 ISAM與當(dāng)前實(shí)踐的對(duì)比
11.1.4 作為參考模型結(jié)構(gòu)的ISAM
11.1.5 ISAM實(shí)例
11.2 制造業(yè)NITS-RCS遞階結(jié)構(gòu)中的規(guī)劃
11.2.1 單個(gè)RCS模塊內(nèi)的規(guī)劃器
11.2.2 RCS遞階結(jié)構(gòu)中的規(guī)劃器
11.2.3 規(guī)劃算法
11.2.4 當(dāng)代觀點(diǎn)范疇內(nèi)關(guān)于生產(chǎn)制造調(diào)度的RCS方法
11.3 制造業(yè)智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使用的基于檢測(cè)工作站的試驗(yàn)臺(tái)
11.3.1 HPCC項(xiàng)目：ISAM實(shí)施的范例
11.3.2 方法
11.3.3 原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用設(shè)計(jì)
11.3.4 模塊
11.4 基于RCS的機(jī)器人起重機(jī)的集成
11.4.1 原型機(jī)
11.4.2 RoboCrane子系統(tǒng)
11.5 移動(dòng)機(jī)器人走向多分辨率
11.5.1 決策的類型
11.5.2 規(guī)則庫
11.5.3 精確預(yù)規(guī)劃（PP）算法
11.5.4 實(shí)施
11.5.5 即時(shí)決策器（ID）與路徑監(jiān)視器
11.6 無人自主車的任務(wù)結(jié)構(gòu)
11.6.1 系統(tǒng)的層次
11.6.2 使命的分類
11.6.3 偵察車隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)的活動(dòng)
11.6.4 分配給分隊(duì)的任務(wù)
11.6.5 分配給單個(gè)車輛的任務(wù)
11.6.6 分配給自主車子系統(tǒng)的任務(wù)
11.6.7 使命程序的不變要素
11.6.8 被感知對(duì)象的探測(cè)與識(shí)別
11.7 作為Demo III實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)的4-D/RCS
11.7.1 Demo III的4-D/RCS子集
11.7.2 4-D/RCS實(shí)體范例
11.7.3 系統(tǒng)的集成
參考文獻(xiàn)
第12章 智能系統(tǒng)：科學(xué)和工程新范例的先驅(qū)
12.1 多學(xué)科：最有希望但卻是崎嶇的道路
12.2 什么是智能系統(tǒng)的核心活動(dòng)
12.3 我們不能處理的更多問題
12.3.1 邏輯與自動(dòng)機(jī)：關(guān)于真和等價(jià)的推理
12.3.2 包括目標(biāo)概念的模型
12.3.3 執(zhí)行非預(yù)定動(dòng)作的能力
12.4 學(xué)習(xí)的多分辨率回歸符號(hào)處理（MRSPL處理）
12.4.1 什么是工具
12.4.2 符號(hào)語言學(xué)和面向?qū)ο蟮墓こ蹋和宓哪吧?br />12.4.3 智能單元
12.4.4 生命單元
12.4.5 如何使用單元
12.4.6 恒定性
12.5 多分辨率的智能
12.6 學(xué)習(xí)專門知識(shí)：符號(hào)語言學(xué)與多標(biāo)度控制論
12.7 心智工程
參考文獻(xiàn)