MATLAB R2020a智能算法及实例分析
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2.1 智能算法的概述

也有人将智能计算称为“软计算”,是人们受自然(生物)界规律的启迪,根据其原理,模仿求解问题的算法。从自然界得到启迪,并模仿其结构进行发明创造,这就是仿生学。这是我们向自然界学习的一个方面。另一方面,我们还可以利用仿生原理进行设计(包括设计算法),这就是智能计算的思想。这方面的内容很多,如人工神经网络技术、遗传算法、模拟退火算法、模拟退火技术和群智能技术等。

2.1.1 智能的分类

根据霍华德·加德纳的多元智能理论,人类的智能可以分为以下几大类。

1.语言智能

语言智能是指有效地运用口头语言或文字表达自己的思想并理解他人的思想,灵活掌握语音、语义、语法,具备将言语思维、言语表达和欣赏语言深层内涵的能力结合在一起并运用自如的能力。语言智能适合的职业是政治活动家、主持人、律师、演说家、编辑、作家、记者、教师等。

2.数学逻辑智能

数学逻辑智能是指有效地进行计算、测量、推理、归纳、分类,并进行复杂数学运算的能力。这项智能包括对逻辑的方式和关系、陈述和主张、功能及其他相关的抽象概念的敏感性。数学逻辑智能适合的职业是科学家、会计师、统计学家、工程师、计算机软件研发人员等。

3.空间智能

空间智能是指准确地感知视觉空间及周围一切事物,并且能把所有感觉到的形象以图画的形式表现出来的能力。这项智能包括对色彩、线条、形状、形式、空间关系很敏感。空间智能适合的职业是室内设计师、建筑师、摄影师、画家、飞行员等。

4.身体运动智能

身体运动智能是指善于运用整个身体表达思想和情感,灵巧地运用双手制作或操作物体的能力。这项智能包括特殊的身体技巧,如平衡、协调、敏捷、力量、弹性和速度及由触觉引起的能力。身体运动智能适合的职业是运动员、舞蹈家、外科医生、宝石匠、机械师等。

5.音乐智能

音乐智能是指人能够敏锐地感知音调、旋律、节奏、音色等的能力。这项智能对节奏、音调、旋律、音色的敏感性强,与生俱来就拥有音乐天赋,具有较高的表演、创作及思考音乐的能力。音乐智能适合的职业是歌唱家、作曲家、指挥家、音乐评论家、调琴师等。

6.人际智能

人际智能是指能很好地理解别人,以及与人交往的能力。这项智能善于察觉人的情绪、情感,体会他人的感受,辨识不同人际关系的暗示及对这些暗示做出适当反应的能力。人际智能适合的职业是政治家、外交家、领导者、心理咨询师、公关人员、推销员等。

7.自我认知智能

自我认知智能是指自我认识和有自知之明,并据此做出适当行为的能力。这项智能能够认识自己的长处和短处,意识到自己的内在爱好、情绪、意向、脾气和自尊。自我认知智能适合的职业是哲学家、政治家、思想家、心理学家等。

8.自然认知智能

自然认知智能是指善于观察自然界中的各种事物,并对物体进行辨识和分类的能力。这项智能有着强烈的好奇心和求知欲,有着敏锐的观察能力,能了解各种事物的细微差别。自然认知智能适合的职业是天文学家、生物学家、地质学家、考古学家、环境设计师等。

2.1.2 认识智能的不同观点

根据对人脑已有的认识,结合智能的外在表现,从不同的角度,用不同的方法对智能进行研究,学者提出了几种不同的观点。其中,影响较大的观点有思维理论、知识阈值理论及进化理论。

1.思维理论

思维理论认为智能的核心是思维,人的一切智能都来自大脑的思维活动,人类的一切知识都是人类思维的产物,因而通过对思维规律与方法进行研究可望揭示智能的本质。

2.知识阈值理论

知识阈值理论认为智能行为取决于知识的数量及其一般化的程度,一个系统之所以有智能,是因为它具有可运用的知识。因此,知识阈值理论认为智能就是在巨大的搜索空间中迅速找到一个满意解的能力。

这一理论在人工智能的发展史中有着重要的影响,知识工程、专家系统等都是在这一理论的影响下发展起来的。

3.进化理论

进化理论认为人的本质能力是在动态环境中的行走能力、对外界事物的感知能力、维持生命和繁衍生息的能力。进化理论的核心是用控制取代表示,从而取消概念、模型及显示表示的知识,否定抽象对智能及智能模型的必要性,强调分层结构对智能进化的可能性与必要性。

综上所述,可以认为智能是知识与智力的总和。其中,知识是一切智能行为的基础;智力是获取知识并运用知识求解问题的能力,是头脑思维活动的具体体现。

2.1.3 智能的层次

根据脑科学研究,人类智能总体上可以分为高、中、低三个层次。不同层次智能的活动由不同的神经系统完成。

(1)高层智能以大脑皮层为主,大脑皮层又称抑制中枢,主要完成记忆、思维等活动。

(2)中层智能以丘脑为主,丘脑也称感觉中枢,主要完成感知活动。

(3)低层智能以小脑脊髓为主,主要完成动作反应活动。

可见,把智能的不同观点和智能的层次结构联系起来,思维理论和知识阈值理论对应高层智能,进化理论对应中层智能和低层智能。