计算智能技术及其工程应用

计算智能技术及其工程应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学
作者:于繁华//刘仁云
出品人:
页数:197
译者:
出版时间:2010-6
价格:39.00元
装帧:
isbn号码:9787030279644
丛书系列:
图书标签:
  • 计算智能
  • 人工智能
  • 机器学习
  • 优化算法
  • 神经网络
  • 模糊逻辑
  • 进化计算
  • 工程应用
  • 智能系统
  • 数据挖掘
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具体描述

《计算智能技术及其工程应用》在论述了计算智能技术中的神经网络、模糊系统、粒子群算法和支持向量机等问题的基础上,提出了适合机械加工、机械零部件可靠性设计、桥梁损伤识别等工程领域的仿真、优化和识别的计算智能算法。

全书内容新颖,覆盖面比较广泛,体现了国内外在计算智能技术研究的最新进展。

《计算智能技术及其工程应用》可供从事计算智能的科技人员、工程技术人员参考。

《计算智能技术及其工程应用》图书简介 书籍定位与主题概述 本书是一部深入探讨计算智能领域核心技术、理论基础及其在现代工程实践中广泛应用的专业著作。全书紧密围绕“计算智能”这一前沿交叉学科展开,旨在为读者构建一个全面、系统且具有实践指导意义的知识体系。计算智能,作为人工智能的重要分支,借鉴了自然界中生物、群体乃至物理系统的复杂适应性、学习和进化机制,是解决传统优化问题、模式识别、复杂系统控制等工程难题的强大工具。 本书不仅涵盖了计算智能的经典理论,如人工神经网络(ANN)、模糊逻辑(FL)以及进化计算(EC)的精髓,更重点关注了近年来迅速发展的新兴交叉领域,例如深度学习(Deep Learning)的特定应用范式、群体智能算法(Swarm Intelligence)在分布式优化中的效能,以及混合智能系统的集成构建方法。我们力求在理论深度与工程实用性之间找到最佳平衡点,确保所介绍的技术不仅具有前瞻性,而且能够被工程技术人员和研究人员有效采纳和部署。 内容结构与核心章节详解 全书结构设计遵循由基础理论到高级应用,再到工程实现的逻辑递进顺序,共分为若干核心部分: 第一部分:计算智能基础理论 本部分为全书的理论基石,详细阐述了构建现代计算智能系统的基本数学和逻辑框架。 1. 智能系统的演进与计算智能的内涵: 追溯人工智能的发展历程,明确计算智能(CI)与符号人工智能(Symbolic AI)的区别与联系。重点剖析CI系统模仿自然过程的内在驱动力——适应性、鲁棒性与自组织性。 2. 人工神经网络(ANN)的原理与模型: 深入讲解神经元模型、激活函数及其数学表达。详细介绍多层感知机(MLP)、径向基函数网络(RBFN)的结构与训练算法(如反向传播算法的改进)。特别辟出章节讨论深度前馈网络(DFN)的基本构建模块与层次化特征提取思想。 3. 模糊逻辑与不确定性处理: 阐述经典模糊集合理论、模糊逻辑推理系统(Fuzzy Inference System, FIS)的构成要素(模糊化、模糊推理、解模糊化)。探讨模糊集在处理工程中常见的“含糊”和不精确信息方面的独特优势。 4. 进化计算(Evolutionary Computation)的机制: 聚焦于遗传算法(GA)的核心操作——选择、交叉、变异的数学定义与参数敏感性分析。介绍进化策略(ES)和微分进化(DE)等主流变体,强调其在全局搜索空间探索中的能力。 第二部分:先进算法与混合智能系统 本部分聚焦于计算智能的创新和集成应用,这是本书区别于传统教材的关键特色。 5. 群体智能(Swarm Intelligence, SI)算法精选: 细致解析粒子群优化(PSO)算法的收敛性分析与参数调整策略。同时,深入讲解基于蜂群觅食行为的蚁群优化(ACO)算法在路径规划问题上的应用机制。讨论这些算法在处理高维、非线性、多模态优化问题时的表现。 6. 深度学习的计算智能视角: 讨论卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN)的结构设计如何体现了计算智能中特征学习的层次化思想。重点讲解反向传播在深层结构中的稳定化技术(如批归一化、残差连接)。 7. 混合智能系统(Hybrid Intelligent Systems): 探讨将不同智能范式优势互补的必要性。详细介绍神经模糊系统(Neuro-Fuzzy Systems, ANFIS)的构建过程及其在动态系统建模中的应用,以及如何利用进化算法优化神经网络的拓扑结构和权重初始化。 第三部分:工程应用与实践案例 本部分是全书的实践核心,通过具体的工程案例展示计算智能技术的落地能力。 8. 优化设计与调度: 结合实际工程约束,展示如何利用进化算法和群体智能技术求解复杂的组合优化问题,例如柔性作业车间调度(FJSP)、结构拓扑优化等。提供详细的算法参数配置与收敛性能评估标准。 9. 复杂系统建模与预测: 讨论神经网络和模糊系统在时间序列预测中的应用,如电力负荷预测、金融市场趋势分析等。重点分析如何处理数据中的噪声和缺失值,以及模型的泛化能力评估方法。 10. 过程控制与故障诊断: 阐述基于模糊逻辑的专家系统在PID控制器增益自整定中的作用。介绍利用深度学习方法进行设备状态监测和早期故障预警的流程,包括特征工程和异常检测技术。 11. 机器人与自动化中的智能决策: 探讨群体智能算法在多机器人协同、路径搜索与避障中的应用,特别是如何利用强化学习(作为计算智能的延伸)实现机器人的自主决策。 技术特色与目标读者 本书最大的特色在于其理论的深度挖掘与工程实现的紧密结合。我们不仅提供了算法的数学推导,更强调了在实际工程环境中,如何根据具体问题选择合适的智能范式、如何有效进行参数调优、如何评估模型的鲁棒性和可解释性。书中穿插了大量来自能源、制造、交通、信息处理等领域的真实或模拟案例,这些案例均配有详细的步骤分析和结果讨论。 本书的目标读者群体广泛,包括但不限于: 高等院校本科生及研究生: 尤其适合计算机科学、自动化、电子信息工程、机械工程等专业的学生作为高级选修课或研究生的核心教材。 工程技术人员与研发工程师: 寻求将计算智能技术集成到现有产品或工业控制系统中的专业人士。 科研工作者: 对计算智能的前沿理论和交叉应用感兴趣的研究人员。 通过系统学习本书内容,读者将能够熟练掌握计算智能的核心方法论,具备独立设计、实现和部署智能系统的能力,从而在面对日益复杂的工程挑战时,能够有效利用这些强大的自适应和学习工具。

作者简介

目录信息

前言第1章 绪论 1.1 计算智能技术的发展概况 1.2 计算智能技术在机械加工领域的应用状况 1.3 计算智能在可靠性优化设计中的应用状况 1.4 计算智能在结构损伤识别中的应用状况 参考文献第2章 相关的计算智能基本理论 2.1 人工神经网络 2.2 小波神经网络 2.3 神经网络集成 2.4 模糊数学 2.5 粒子群算法 2.6 支持向量机 参考文献第一部分 基于计算智能技术的叠层材料变参数振动钻削实验研究第3章 小波神经网络结构与改进算法 3.1 引言 3.2 小波神经网络的结构 3.3 样本的组织及网络结构设计 3.4 基于灰色关联分析的输入参数选取 3.5 小波神经网络模型的学习策略 3.6 基于局部学习的小波神经网络共轭梯度算法 3.7 改进算法(LCG)性能分析 参考文献第4章 基于小波神经网络的变参数振动钻削实验研究 4.1 变参数振动钻削实验 4.2 基于小波神经网络的振动钻削过程仿真 4.3 参数优化 4.4 基于小波神经网络的振动钻削质量预报及分析 参考文献第二部分 基于计算智能技术的结构可靠性优化设计研究第5章 结构可靠性优化设计基本理论及其发展现状 5.1 可靠性分析的基本理论 5.2 机械零部件的可靠性优化设计模型 5.3 可靠性优化设计研究的发展现状 5.4 稳健设计研究的现状与进展 参考文献第6章 基于小波神经网络的可靠性优化设计 6.1 引言 6.2 可靠性分析的随机摄动法及Edgeworth级数方法 6.3 基于局部学习策略的小波神经网络在结构可靠性优化设计仿真的性能比较 6.4 小波神经网络的逆映射 6.5 引入惩罚函数的粒子群算法 6.6 结构系统的可靠性优化设计方法 6.7 数值算例 6.8 小结 参考文献第7章 基于模糊粒子群算法的可靠性稳健优化设计 7.1 引言 7.2 可靠性稳健优化设计模型 7.3 基于模糊的多目标粒子群算法 7.4 基于模糊粒子群算法的汽车半轴的可靠性稳健优化设计 7.5 基于模糊粒子群算法的前轴的可靠性稳健优化设计 7.6 基于模糊粒子群算法的后桥的可靠性稳健优化设计 7.7 基于模糊粒子群算法的拉杆的可靠性稳健设计 7.8 小结 参考文献第8章 基于灰色粒子群算法的可靠性稳健优化设计 8.1 引言 8.2 灰色粒子群算法优化策略 8.3 基于灰色粒子群算法的扭杆的可靠性稳健优化设计 8.4 基于灰色粒子群算法的螺旋弹簧的可靠性稳健优化设计 8.5 基于灰色粒子群算法的钢板弹簧的可靠性稳健设计 8.6 基于灰色粒子群算法的前轴的可靠性稳健优化设计 8.7 基于灰色粒子群算法的后桥的可靠性稳健优化设计 8.8 小结 参考文献第三部分 基于计算智能技术的桥梁结构损伤识别研究第9章 结构损伤识别方法及其发展状况 9.1 引言 9.2 基于动力特性的结构损伤识别方法 9.3 基于模型修正的损伤识别方法 9.4 损伤结构动力的有限元模型 9.5 桥梁结构损伤识别研究的现状与发展 参考文献第10章 基于粒子群算法的桥梁结构可靠性稳健优化设计与损伤识别研究 10.1 引言 10.2 多目标优化问题 10.3 基于灰色粒子群算法的钢筋混凝土简支梁的可靠性稳健优化设计 10.4 基于粒子群算法和残余力向量的结构损伤识别 10.5 小结 参考文献第11章 基于支持向量机和粒子群算法的桥梁结构损伤识别研究 11.1 引言 11.2 基于支持向量机和粒子群算法的结构损伤识别方法 11.3 简支梁桥的损伤识别 11.4 小结 参考文献第12章 基于神经网络的桥梁结构损伤识别 12.1 引言 12.2 基于小波神经网络的桥梁结构损伤识别 12.3 基于灰色聚类神经网络集成的损伤识别方法 12.4 小结 参考文献
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读后感

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用户评价

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这本厚厚的书,初翻开时,我本以为会看到那些闪烁着未来科技光芒的、令人眼花缭乱的理论推导。毕竟,“计算智能”这四个字本身就带着一种高深莫测的意味。然而,令人惊喜的是,作者并没有一开始就将我们扔进复杂的数学公式和抽象概念的海洋。相反,前几章的叙述非常平实,像是邻家那位博学的长辈,娓娓道来人工智能的源流和演进。它没有过多纠缠于那些已经被大众熟知的算法细节,而是将重点放在了“智能”在不同工程场景中的实际体现。例如,在讲述优化问题时,书中没有堆砌枯燥的迭代公式,而是通过一系列具体的工业案例——比如物流路径规划中的“蚁群觅食”行为模拟,或者复杂生产线上设备调度中的“遗传算法”应用——将抽象的概念具象化。我记得其中一章详细剖析了如何利用模拟退火算法解决一个电力系统的负荷平衡问题,那种将现实世界的复杂性拆解、映射到计算模型的过程,读起来酣畅淋漓。它让我真切感受到,这门技术并非高高在上、只存在于实验室的“空中楼阁”,而是实实在在能解决我们眼前难题的强大工具。这本书的价值就在于,它成功搭建了一座从纯理论到工程实践的坚实桥梁,让你在理解原理的同时,脑海中已经浮现出如何将其部署到实际项目中的蓝图。它强调的不是算法的“美感”,而是解决问题的“有效性”。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程中,我注意到作者在引用和参考资料的处理上非常严谨,这体现了深厚的学术底蕴。但更难得的是,这本书并非仅仅是对既有知识点的简单罗列或整合,而是融入了大量作者团队在实际项目中的独到见解和“踩坑”经验。例如,在讨论如何利用群体智能方法来优化城市交通信号灯配时时,书中详细描述了在模拟环境中,当车辆密度达到某个临界值后,单纯的优化算法会导致系统陷入震荡的现象,并提出了一个基于动态权重调整的改进策略。这种细节,绝对不是书本上的标准答案,而是无数次失败和调试换来的宝贵财富。这种“实战派”的论述,极大地提升了阅读的价值。它告诉我们,算法的应用不是简单的参数代入,而是需要根据具体场景的物理特性和边界条件进行精细雕琢。这本书为我们提供了一个看待计算智能技术如何从实验室的“白板草图”进化为工业界“稳定运行的产品”的全景视图,其对实际复杂性的处理能力,令人印象深刻。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格给我留下了极其深刻的印象,它不像那些翻译过来的技术手册那样生硬晦涩,反而有一种行文流畅、逻辑清晰的国内顶尖学者特有的叙事感。在讲解“深度学习”的部分时,它并没有像市面上大多数书籍那样,把卷积网络(CNN)或循环网络(RNN)的结构图摆出来让读者死记硬背。相反,作者采用了“问题驱动”的方式。比如,在处理图像识别时,它先是提出了“为什么传统特征提取方法在这里会失效”,然后引出“局部感受野”的概念,顺理而然地过渡到卷积核的必要性。这种层层递进、由浅入深的讲解方式,极大地降低了初学者的学习门槛。对于我这种需要给跨专业团队做技术普及的管理者来说,这本书的叙述逻辑简直是典范——它让你在不感到吃力的情况下,迅速掌握核心思想的精髓。它成功地做到了“去神秘化”,让那些曾经感觉高不可攀的先进算法,变得触手可及,充满了实践的诱惑力。

评分☆☆☆☆☆

老实说,我买这本书是冲着封面上那个“工程应用”的副标题去的,但说实话,很多自诩是“应用型”的书籍,读到最后发现不过是把教科书的例子换了个背景颜色而已。然而,这本书的结构设计非常巧妙,它似乎是按照一个典型的工程项目生命周期来组织的。最开始是需求分析和建模,然后过渡到算法选型和参数调优,最后才是大规模部署和系统维护。我尤其欣赏它在“可解释性”这一块的处理。在当前对AI系统要求越来越高的背景下,模型“黑箱化”是最大的隐患。书中专门用了一段落来讨论如何利用“决策树的规则提取”或“神经网络的可视化激活图”来反向验证模型决策的合理性,而不是简单地展示准确率的数字。这种对工程伦理和系统可靠性的关怀,是很多纯粹追求性能指标的书籍所缺乏的。它教会我们,一个成功的工程应用,不仅要“能用”,更要“可信”和“可控”。读完这一部分,我感觉自己对构建企业级、对风险敏感的智能系统有了更深层次的理解和敬畏。

评分☆☆☆☆☆

我是一名资深的嵌入式系统工程师,长期在硬件层面与系统优化打交道,对偏软件和理论深度的书籍往往敬而远之,总觉得那些内容与我的日常工作隔着一层“云雾”。直到我无意中翻到这本书中关于“模糊控制系统”应用的章节,我的看法才彻底改变。这本书对于模糊逻辑的阐述,完全绕开了那种晦涩的、基于集合论的严格定义,而是采用了大量的类比和生活实例。它把模糊逻辑比作人类的直觉判断——比如“水温有点烫”或者“速度稍微快了一点”——这些不精确的描述是如何被转化为可执行指令的。书中详细对比了传统PID控制与模糊PID控制在处理非线性系统时的优势,尤其是在面对传感器噪声和环境变化时,模糊控制展现出的鲁棒性被刻画得淋漓尽致。更让我眼前一亮的是,它没有止步于理论的描述,而是深入到了如何使用FPGA或DSP来实现这些模糊推理机的硬件加速。这种对底层实现细节的关注,对于我们这些需要将模型固化到芯片上的工程师来说,简直是如获至宝。它让我意识到,智能计算不仅仅是数据层面的游戏,更是需要和底层硬件紧密结合才能发挥最大效能的工程艺术。这本书的深度恰到好处,既能满足理论爱好者的求知欲,更能为一线工程师提供落地的指导。

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