第4单元-计算机应用

2011年5月计算机基础知识第4单元计算机应用1计算机到底能干什么？计算器？打字机？玩游戏？还有？…2例1、计算机和现代生活工作和生活的一天……（IC、POS、ATM、201卡）多媒体教学（作业提交、答疑、考试）数字化教学（网上选课、课程点播、答疑、测试）娱乐（NBA、羽毛球俱乐部）OA（教务管理、发布作业、监控检查）信息检索（收集信息、资料）网上购物（淘宝网http:///）消费（一卡通、网上交费）验车（违章记录查询）……3三、计算机应用概述

科学与工程计算信息处理过程控制计算机辅助系统多媒体技术应用计算机通信和网络应用人工智能4π=？例：π的求值（一个古老的计算问题）。

π只能以近似值的方法计算。对于一般应用3.14或22/7已足够，但工程学常利用3.1416(5个有效数字)或3.14159(6个有效数字)。至于密率355/113则是易于记忆，精确至7位有效数字的分数。

π=周长/直径中国古籍曰：“周三径一”，意即π≈35公元前250年，古希腊，阿基米德，≈3.141973年，CDC7600，1,001,250位小数1949年，ENIAC，2,037位小数公元480年，祖冲之，3.1415926∼3.1415927π求值的历史1609年，德国，LudolphVanCeulen，35位小数1874年，WilliamShanks，707位小数(527位正确)1958年，IBM704，10,000位小数1961年，IBM7090，100,265位小数1999年，HITACHISR8000，206,158,430,000位小数

6π求值的方法

实验法

在阿基米德之前，π值之测定依靠实物测量。

几何法

阿基米德用几何方法得出圆周率是介乎3又1/7与3又10/71之间。公元263年，刘徽用“割圆术”给出π=3.14014

分析法

计算数学（无穷级数）

计算机运算法：使用分析法得到公式，通过计算机进行计算。7科学和工程计算计算数学+计算机科学计算计算数学：研究数值计算方法计算机：计算数学强有力的工具科学计算是第三种科学手段理论研究：无法求得理论解科学实验：难以应用实验手段进行计算：计算进行模拟计算机是人类计算能力的延伸8无法求出解析解的例子

新华网巴黎2002年7月4日电。法国原子能委员会军事应用局日前宣布，该局正在进行一项核武器模拟试验计划（投资51亿欧元）。根据物理机理，造成核爆条件的过程与核反应的过程都是高温高压下进行；高达几百个大气压、几千万摄氏度、巨大能量是在微秒级时间内释放。描述核反应的物理过程的数学模型是一组非定常的非线性偏微分方程。它可给出核爆炸各个细节的图像、定量的数据和运动的全过程。但该组方程是无法求出解析解的。因此只有求助大规模科学计算。核武器设计中，从摸清规律、调整各种参数到方案的优选等等，需要计算成千上百个模型。由于进行核试验耗资大、周期长，所以不能只通过核试验来设计和改进产品。在计算机上选择一套参数设计一个模型，在一定意义上相当于进行一次核试验。在计算机上花费几百万元进行计算，可以节省以亿计的试验经费。模拟核爆试验可以减少试验次数，大大降低研制成本。因此，世界各国在核武器的研制设计中都大量采用了科学计算的方法。9难以应用实验手段的例子：有限元方法

有限元方法的创立和发展对于当代科学计算应用有极大的影响。有限元方法是50年代末由西欧、美国、中国等地科学家提出和发展起来的一种算法。这一方法是求解椭圆型偏微分方程的基础算法，特别适用于复杂的几何问题。它把连续的数学问题离散化，最终导致求解高阶线性方程组。10蓝博基尼跑车蓝博基尼是世界最著名的跑车之一。1999年初，意大利制造商想将它出口到美国，按照美国安全法规，所有车必须装有气囊。因此蓝博基尼需要做气囊的匹配碰撞。按传统方法，该项测试至少要撞10辆以上的样车。以一辆蓝博基尼400万~500万元人民币（30万~40万英镑）计，仅碰撞的样车损失费用就将在5000万元以上。欧洲一家设计公司用CAD测试方法只用了十分之一的费用，就解决了问题。该公司先在计算机上模拟装有气囊的汽车的碰撞情况，再模拟各种路况情况并对车进行了调整，最后只碰了一辆真实的实物车就顺利地通过了验证测试。11科学和工程计算的步骤

建立数学模型

探索有效的计算方法

计算方法的理论分析

编写程序进行计算数值模型问题的计算

12例：计算π的无穷级数计算方法：Machin公式(2)(3)Ramanujan公式(4)Chudnovsky公式(5)⑴13例：计算π（续1）理论分析：公式⑴计算量小，编程简单，但收敛很慢；公式⑵计算量不大，收敛较快，编程较简单；Machin公式每计算一项可以得到1.4位的十进制精度，收敛较快，容易编程实现；Ramanujan公式和Chudnovsky公式收敛更快，要使用FFT(FastFourierTransform)算法，将两个大数的乘除运算时间由O(n2)缩短为O(nlogn)，程序实现比较复杂。14例：计算π（续2）编程实现：计算方法（1）ints=1;doublen=1.0,t=1.0,pi=0.0;while(fabs(t)>=1e-10){pi=pi+t; n=n+2; s=-s; t=s/n;}15例：计算π（续3）编程实现：公式（2）1500位（1秒钟）编程实现：

Machin

公式

2500位（1秒钟）π计算器：

Ramanujan公式和Chudnovsky公式16科学和工程计算的应用

大气科学研究数值天气预报油气资源勘探地震波数据处理核武器模拟试验空气动力学计算有限元方法计算17数值天气预报例：天气预报，与计算有什么关系？运用数学方法，通过数值计算进行天气预报的方法和相关的理论将已有的观测值作为初值，通过求解大气动力学和热力学方程组，从而客观、定量地作出天气预报。1950年4月，ENIAC成功地作出世界上第一次正确的数值天气预报。

18天气预报地球表面上空环绕着厚度为10～20多公里的大气层，各种自然天气现象就发生在这个大气层中。大气运动变化遵循牛顿运动定理、质量守衡定理、大气状态方程、热力学定理、水汽守衡定理等。数值天气预报是把流体大气所遵循的物理定理抽象为数学方程，用数值分析法对这些数理方程组进行离散化，再借助高速计算机完成数据处理运算。对一个水平分辨率约200公里、垂直分层16层的全球模式作7个要素（如气压、风力、风向、温度、高度、降雨量等）7天的预报，求解3亿个以上的方程组。19地震波数据处理人工制造强烈的震动，在岩石中传播的弹性遇着岩层的分界面产生反射波或折射波；记录返回地面的反射波或折射波；分析地震波在地层中传播的运动学和动力学信息，根据波的传播路线和时间，确定发生反射波或折射波岩层界面的埋藏深度和形状，反推出地下的岩层和岩性构造。地震资料处理计算量大，处理周期长。

20空气动力学计算它是空气动力学的一个分支。利用电子计算机、采用数值计算方法进行空气动力学问题研究的一门学科。该学科起源于20世纪60年代后期，得以迅速发展原因是：利用数值计算方法，不但可以对外形给定的飞行器进行空气动力学的分析，还可以按预定的气动特性要求设计飞行器的外形，得出流场中物理量的细节分布，不存在风洞实验中洞壁和支架干扰等一系列麻烦问题。该方法在飞行器空气动力学分析和设计中发挥着越来越大的作用，使设计过程发生了根本性的变革。在航空、航天方面，飞行器周围的流场非常复杂，且随飞行器飞行高度和速度有很大变化，还要考虑空气的连续或非连续性、压缩性、热传导性、粘性和其他物理、化学过程，因此得到的数学模型是十分复杂的。例如，对于不能视为连续介质的稀薄空气，描述其运动的基本方程组为玻尔茨曼方程（非线性偏微分-积分方程），对于可视为连续介质空气，其基本方程组为纳维尔-斯托克斯方程(简称N-S方程,非线性的偏微分方程组）。在解决实际工程问题过程中，必须根据其物理特征对N-S方程进行不同程度的简化，建立各种近似的数学模型和数学方程。

计算空气动力学的发展并不排斥风洞实验研究工作。两者结合，互相补充，逐步实现一体化，是飞行器设计和气动研究的发展方向。21难以应用实验手段的例子：有限元方法

有限元方法的创立和发展对于当代科学计算应用有极大的影响。有限元方法是50年代末由西欧、美国、中国等地科学家提出和发展起来的一种算法。这一方法是求解椭圆型偏微分方程的基础算法，特别适用于复杂的几何问题。它把连续的数学问题离散化，最终导致求解高阶线性方程组。22信息管理

数据处理系统办公自动化（OA）系统管理信息系统例：沃尔玛23零售业霸主沃尔玛福布斯全球富豪排行榜占据了前十名的半壁江山全世界最大的企业1974年运用计算机进行库存控制1983年，使用条形码扫描系统1985~1987年，安装专用卫星通信系统，4000家沃尔玛分店都能够通过自己的终端与总部进行实时联系。24利用信息技术成全其零售业霸主地位沃尔玛计算机系统可以追踪每一件商品的进销全过程。通过采用最新信息技术，沃尔玛能够以最低成本、最优质服务、最快速管理反应进行全球运作。管理信息系统的应用使沃尔玛有关各方可以迅速得到所需的货品层面数据，观察销售趋势、存货水平和订购信息甚至更多。美国通过运用信息技术改造传统产业，使传统产业的国际竞争力得以快速提升。25计算机信息管理

管理信息系统（MIS）概念发展电子数据处理系统（EDPS）工资计算管理信息系统（MIS）酒店管理决策支持系统（DSS）市场预测分类26酒店管理酒店管理的目的是实现“一次性结帐”。HIS前台管理后台管理决策支持面向客人的管理面向酒店内部管理面向管理层管理27决策支持系统（DSS）DSS是用以辅助各级管理者进行正确决策的系统。DSS具有对话、数据存取和模型化三大功能，因此，它是由对话子系统、数据子系统和模型子系统组成。DSS还需要各种各样的模型，包括永久性模型、特别模型、用户构造模型等。DSS在诸如投资决策、布局决策、销售决策、发展战略决策等方面帮助人们选择最佳的方案。正是由于DB、知识库、专家系统和DSS给OA系统赋予“智慧”和“灵感”，给“自动办公”带来巨大的生机和效率。28MIS概念要点人-机系统技术手段+现代管理思想计算机技术信息技术管理技术决策技术辅助管理和决策29企业信息系统的分类技术信息系统CAD(computeraideddesign)CAM(computeraidedmanufacturing)CNC(computernumericcontrol)管理信息系统MRP(materialrequirementplanning)MRP-II(manufacturingresourcesplanning)CAQ(computeraidedqualitycontrol)综合信息系统CIMS(computerintegratedmanufacturingsystems)ERP(enterprisesresourcesplanning)30计算机辅助设计与制造

企业信息系统中的技术信息系统例：汽车设计油泥模型价值上千万元CAD草图可以在电脑屏幕上模拟油泥模型和一切测试研发成本下降了1/331企业信息系统产生背景：现代化的大生产给机械制造业带来了许多困难原材料不能准时供应零部件生产不配套产品生产周期过长，劳动率下降资金积压严重，周转期长市场和客户的要求多变，使企业经营计划系统难以适应

“零库存管理”模式的利弊32MRP制造资源规划系统MRP制造资源计划系统（ManufacturingResourcesPlanning）是指以物料需求计划MRP（MaterialRequirementsPlanning）为核心，对物资运动和资金运动统一管理的闭环经营生产管理系统。MRP为制造业提供了科学的管理思想和处理逻辑。物料需求计划：主生产调度(MPS)、物料用量清单(BOM)、库存、未交货单等资料，计算未来的物料需求。闭环式MRP：增加反馈，修改计划，动态控制。33MRP-II除材料外，人力、资金、设备和时间也看成企业的资源，并加以控制。除生产外，还包括销售、财务、成本处理。满足制造业所有的经营及生产活动。34ERP：管理+IT（企业资源规划）集组织模型、企业规范和信息技术、实施方法为一体的综合管理应用体系。企业的管理核心从“在正确的时间制造和销售正确的产品”，转移到了“在最佳的时间和地点，获得企业的最大利润”。具有智能化的管理控制系统。能够适应互联网，可以支持跨平台、多组织的应用，并和电子商务的应用具有广泛的数据、业务逻辑接口。35企业信息系统的发展

年代企业经营方式

问题提出管理软件发展阶段

理论基础

（Ⅰ）60年代

（Ⅱ）70年代

（Ⅲ）80年代

（Ⅳ）90年代

时段式MRP系统追求降低成本手工订货发货生产缺货频繁计划偏离实际人工完成车间作业计划追求创新要求适合市场环境的迅速变化追求竞争优势各子系统缺乏联系，矛盾重重如何确定订货时间和订货数量？如何实现管理系统一体化？如何保障计划能有效实施和及时调整？如何在全社会范围内利用一切可利用的资源？开环式MRP系统闭环式MRP系统ERP系统库存管理理论主生产计划期量标准能力需求计划车间作业管理计划、实施、反馈与控制的循环系统集成技术物流管理决策规模供应链混合型生产环境事前控制36电子商务

例：亚马逊的奇迹1995年车库中诞生1997年营业收入达1.48亿美元，1998年猛增到5.4亿美元提供了310万个可方便查找的书目1600名员工人均创收37.5万美元网上书店每平方米的销售量是传统书店的800％如果按传统书店所需的营业面积来计算的话，它的规模约占好几平方英里，顾客达500万人以上。你得开着汽车，才能浏览完它所提供的书目。37电子商务的产生背景商业自动化完善和发展POS企业内部的商务活动大量使用OA和MIS金融业步入电子化，大量采用自动服务系统Internet技术的飞速发展“最震撼人心的消息莫过于早上一觉醒来，发现互联网的使用量正以每年2300％的速度增长”。

杰夫-贝索斯

38什么是电子商务

基础：计算机、Internet目标：获取经济活动效益最大化方式：通过Internet进行各种商务活动（借助计算机网络开展业务活动）。39电子商务的主要内容

企业内部电子商务

企业间的电子商务

企业与消费者之间的电子商务

40人工智能

科幻片中的机器人例：“深蓝”战胜人类智慧？1997年5月11日，卡斯帕洛夫以2.5：3.5的比分败在一台电脑（IBM-AS/6000）手下！！智慧输掉了，人类还剩些什么？……“这是一部像人的机器与一个像机器的人之间的决斗”！GarryKasparovDeepblue战斗41人工智能的产生和发展

什么是人工智能机器能够执行人类的活动

主要目标：研究用机器来模仿和执行人脑的某些智能功能

图灵测试麦卡锡（McCarthy）发起人工智能研讨会42人工智能研究的基本内容

机器感知

机器思维

机器学习

机器行为

智能系统及智能计算机构造技术

43人工智能的应用领域

问题求解

逻辑推理与自动定理证明

自然语言处理

自动程序设计

专家系统

机器学习

人工神经网络

机器人学

模式识别

智能决策支持系统

44计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及理解人类行为等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算机学科的核心概念为计算机有关问题的求解提供了基本的框架，而问题的求解则必须遵循一些基本的步骤。一般问题求解可以归纳为4个主要步骤：理解问题制定计划执行计划回顾和展望1.问题求解45（1）理解问题你是否能用你自己的话说明问题？什么是你想找到或做什么？什么是未知的？您问题中获取到了什么信息？什么信息，如果有的话，是缺少或没有必要的？46（2）制定计划下面列出的策略，虽然并不完备，但的确是非常有用的。寻找一种模式，如果是计算问题，可以考虑哪些计算机学科的核心概念可以应用。研究有关问题，并确定是否可以应用同样的技术解决。研究问题的简单或特殊情况，获得一个对原问题的解决方案了解。列出表格。制作图形。写一个方程。使用猜测和检验。逆向求解。确定一个子目标。47（3）执行计划

实施在第2步提出的计划，并执行任何必要的动作或计算。检查计划的每个执行步骤。这可能是一个直观的检查或正式证明。保持工作过程的准确记录。48（4）回顾和展望在原问题中检查结果。（在某些情况下，这将需要一个证明。）根据原始问题解读解决方案。你的答案是否有意义？是否合理？确定是否有其他求解方法。如果可能，确定其他相关或更一般的问题，也可以用该技术进行解决。49逻辑推理与自动定理证明对数学中臆测的定理寻找一个证明或反证，不仅需要有根据假设进行演绎的能力，而且需要某些直觉技巧。借助计算机来证明数学猜想或定理，这是一项难度极大的人工智能应用，也已取得一些成果。四色猜想的证明。四色猜想是图论中的一个世界级难题，内容是：用四种颜色就可绘制任何地图，三种颜色不够，而五种颜色多余。这个猜想经过无数次的验证，结论都是千真万确的，但却一直无法在理论上给出证明，所以有人认为，证明这个猜想的难度丝毫不亚于哥德巴赫猜想。1976年7月，美国数学家哈根和阿贝尔用计算机成功地证明了四色猜想。这个猜想的证明需要进行一百亿次（1010次）逻辑判断，这个天文数字的工作量如果用人工来完成，则需两万年时间，这就是计算机问世以前，任何人都无法证明或推翻这个猜想的原因。返回50自然语言处理

自然语言处理是人工智能的早期研究领域之一。如果能让计算机“听懂”、“看懂”人类自身的语言，那么更多的人可以使用计算机，大大提高了计算机的利用率。自然语言处理就是研究如何能让计算机理解并生成人们日常所使用的语言，使得计算机懂得自然语言的含义，从而建立起一种人与机器之间的密切而友好的关系，使之能进行高度的信息传递与认知活动。要达到以下三个目标：⑴计算机能正确理解人们用自然语言输入的信息，并回答输入信息中的有关问题；⑵计算机对得到的信息能自动产生相应的摘要，用不同的词语复述信息的内容；⑶计算机能够把用某一种自然语言的信息自动地翻译为另一种自然语言，即机器翻译的问题。返回51自动程序设计

指采用自动化手段进行程序设计的技术和过程，后来指采用自动化手段进行软件开发的技术和过程；也称软件自动化，其目的是提高软件生产率和软件产品质量。按广义理解，自动程序设计是尽可能借助计算机系统（特别是自动程序设计系统）进行软件开发的过程。按狭义的理解，自动程序设计是从形式的软件功能规格说明到可执行的程序代码这一过程的自动化。自动程序设计在软件工程，流水线控制等领域均有广泛应用。自动程序设计包括程序综合和程序正确性检验两个方面，分别实现自动编程和证明程序的正确性。52自动程序设计重大贡献自动程序设计研究的重大贡献之一是把程序调试的概念作为问题求解的策略来使用。实践已发现：对程序设计或机器人的控制问题，先产生一个代价不太高的有错误的解，然后再进行修改的作法，要比坚持要求第一次得到的解就完全没有缺陷的作法，通常效率要高的多。对自动程序设计的研究不仅可以促进半自动软件开发系统发展，而且也使通过修正自身代码进行学习的人工智能系统得到发展。目前已经研制出能够以各种不同的目的描述来编写计算机程序的系统，但这方面的进展依然非常局限。53专家系统专家系统是依赖于适用于特殊应用领域的知识规则的计算机系统。专家系统借助知识获取工具从应用领域专家或其它知识源（如法典、训练手册、数据库等）中抽取专门知识，转变为适合于推理机解释性使用的形式存放于知识库，以实现类似于人的逻辑思维和问题求解能力。专家系统是一个具有大量专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术，根据某个领域一个或多个人类专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决那些需要专家决定的复杂问题。专家系统可以解决的问题一般包括解释、预测、诊断、设计、规划、监视、修理、指导和控制等。返回54专家系统（续）研制人员采用心理学学科知识，把认知理论、人机交互等结合起来，建立了“智力问题解决和学习”的模型，将人脑的思维方式、技巧、规则以及策略等以程序的形式事先告诉计算机，使计算机能够通过推理规则自己去探索解决方案。高性能的专家系统也已经从学术研究开始进入实际应用研究。专家系统已发展为人工智能的最有实用前景和影响力的一个分支，在科技、工程、交通、运输、医疗、探矿、气象、商业、金融、军事、行政和管理等领域都有广泛的应用。55具有专家水平的专业知识能进行有效的推理具有启发性具有灵活性具有透明性具有交互性能根据不确定的知识进行推理专家系统的特点56解释型专家系统诊断型专家系统预测型专家系统设计型专家系统规划型专家系统专家系统的类型控制型专家系统监督型专家系统修理型专家系统教学型专家系统调试型专家系统57

核心是：知识库和推理机

专家系统的一般结构58知识库：用来存放领域专家提供的专门知识。推理机：是模拟领域专家的思维过程，控制并执行对问题的求解。知识获取机构：为专家系统获取知识，建立超健全、完善、有效的知识库，以满足求解领域问题的需要。人机接口：是专家系统与领域专家、知识工程师、一般用户间进行交互的界面，由一组程序及相应的硬件组成，用于完成输入输出工作。数据库：用于存放用户提供的初始事实，问题描述及系统运行过程中得到的中间结果、最终结果等信息。数据库的内容是不断变化的，这也是“动态”或“黑板”的由来。数据库中必须有相应的数据库管理系统，负责对数据库中的知识进行检查、维护等。解释机构：回答用户提出的问题，解释系统的推理过程使系统对用户透明。

专家系统的一般结构（续）591stExpertSystem(领域专家)(知识工程师)(程序员)(项目管理员)(用户)解释机制推理引擎IFskyisclear

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0.8}60机器学习(MachineLearning)机器学习是研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。它是人工智能的核心，是使计算机具有智能的根本途径，其应用遍及人工智能的各个领域，它主要使用归纳、综合而不是演绎。机器学习在人工智能的研究中具有十分重要的地位，一个不具有学习能力的智能系统难以称得上是一个真正的智能系统。只有让计算机具有类似于人的学习能力，自动获取新的事实及新的推理算法，才能使计算机真正具有智能。61机器学习（续）机器学习的低级阶段是机械式学习和教师指导下的学习。前者通过简单地记住推理和解答的结果，来强化将来的推理和问题求解能力；后者则由教师传授知识，或在教师的指导下归纳和抽取知识。机器学习高级阶段是知识发现，即计算机系统在无须教师帮助情况下，能自行发现蕴涵在客观规律中的知识。上世纪90‘s，KDD(数据库知识发现)迅速崛起成为机器学习的一个重要分支，如何从数据仓库包含的大量数据中发现和获取隐含的知识，既是机器学习领域面临重大挑战，也给机器学习技术的实用化带来了新的机遇。此外，机器学习还有助于发现人类学习的机理和揭示人脑的奥秘。62人工神经网络（ANN)问题的提出:计算机在模式识别、感知、评判和决策等方面目前还不如人。人脑与计算机不同，是由大量基本单元(神经元)组成，这些神经元复杂的互相连接而成的一种高度复杂、非线性、并行处理的信息处理系统。比计算机快。单个神经元的反应速度是毫秒级，而计算机的逻辑门反应时间在10-9s量级，相差105~6

；能量消耗低。耗能级为每一运算10-16J/s，计算机则为10-6J/s，相差10个数量级。63人工神经网络神经生理学家、心理学家与计算机科学家的共同研究得出的结论是：人脑是一个功能特别强大、结构异常复杂的信息处理系统，其基础是神经元及其互联关系。研究结果已经证明，用神经网络处理直觉和形象思维信息具有比传统处理方式好得多的效果。20世纪80年代，霍普菲尔德（Hopfield）提出用硬件实现神经网络，鲁梅尔哈特（Rumelhart）等提出多层网络中的反向传播（BP）算法，有力地推动了人工神经网络的研究。现在，神经网络已在模式识别、图像处理、组合优化、自动控制、信息处理、机器人学和人工智能的其它领域获得日益广泛的应用。返回64神经细胞大脑的结构与0、1的关系：大脑的基本成分是神经细胞（即神经元），神经元又分为突触和轴突，两者以生物电流的方式，一个管输入，一个管输出，使神经细胞一直处于兴奋或抑制的状态，而电子元件的开启和闭合的状态正好与神经细胞中的兴奋或抑制状态对应，那么大脑的思维机制不就也可以用0和1来表示了吗?65ANN定义ANN是为模仿人脑工作方式而设计的一种机器，它可用电子或光电元件实现，也可用软件在常规计算机上仿真，或者说ANN是一种具有大量连接的并行分布处理器，它具有通过学习获取知识并解决问题的能力，且知识是分布存储在连接权(对应于生物神经元的突触)中，而不是象常规计算机那样按地址存在特定的存储单元之中。ANN是一个用大量简单处理单元经广泛连接而组成的网络，用来模拟大脑神经系统的结构和功能。66模式识别模式识别是通过抽取被识别对象的特征，与存放在计算机内的已知对象的特征进行比较及判别，从而和出结论的一种人工智能技术，也就是使一个计算机系统具有模拟人类通过感官接受外界信息、识别和理解周围环境的感知能力。指纹辨别、手写汉字的识别、语音识别都是模式识别的应用实例。至今，在模式识别领域，神经网络方法已经成功地用于手写字符的识别、汽车牌照的识别、指纹识别、语音识别等方面。67中心网址：

http://作业提交地址：

69我的E-mail地址:

LZQ@

谢谢，再见！68无法求出解析解的例子

新华网巴黎2002年7月4日电。法国原子能委员会军事应用局日前宣布，该局正在进行一项核武器模拟试验计划（投资51亿欧元）。根据物理机理，造成核爆条件的过程与核反应的过程都是高温高压下进行；高达几百个大气压、几千万摄氏度、巨大能量是在微秒级时间内释放。描述核反应的物理过程的数学模型是一组非定常的非线性偏微分方程。它可给出核爆炸各个细节的图像、定量的数据和运动的全过程。但该组方程是无法求出解析解的。因此只有求助大规模科学计算。核武器设计中，从摸清规律、调整各种参数到方案的优选等等，需要计算成千上百个模型。由于进行核试验耗资大、周期长，所以不能只通过核试验来设计和改进产品。在计算机上选择一套参数设计一个模型，在一定意义上相当于进行一次核试验。在计算机上花费几百万元进行计算，可以节省以亿计的试验经费。模拟核爆试验可以减少试验次数，大大降低研制成本。因此，世界各国在核武器的研制设计中都大量采用了科学计算的方法。返回69难以应用实验手段的例子：有限元方法

有限元方法的创立和发展对于当代科学计算应用有极大的影响。有限元方法是50年代末由西欧、美国、中国等地科学家提出和发展起来的一种算法。这一方法是求解椭圆型偏微分方程的基础算法，特别适用于复杂的几何问题。它把连续的数学问题离散化，最终导致求解高阶线性方程组。返回70解析计算方法（1）n=1，pi=1n=2，pi=1-1/3n=3，pi=1-1/3+1/5n=4，pi=1-1/3+1/5-1/7……返回ints=1;doublen=1.0,t=1.0,pi=0.0;while(fabs(t)>=1e-10){pi=pi+t; n=n+2; s=-s; t=s/n;}71蓝博基尼跑车蓝博基尼是世界最著名的跑车之一。1999年初，意大利制造商想将它出口到美国，按照美国的安全法规，所有的车必须装有气囊。因此蓝博基尼需要做气囊的匹配碰撞。按传统方法，该项测试至少要撞10辆以上的样车。以一辆蓝博基尼400万~500万元人民币（30万~40万英镑）计，仅碰撞的样车损失费用就将在5000万元以上。欧洲的一家设计公司用CAD测试方法只用了十分之一的费用，就解决了问题。该公司先把气囊在计算机里模拟装到车上，再模拟各种路况并对车进行了调整，最后只碰了一辆真实的实物车就顺利地通过了验证测试。返回72逻辑推理与自动定理证明对数学中臆测的定理寻找一个证明或反证，不仅需要有根据假设进行演绎的能力，而且需要某些直觉技巧。借助计算机来证明数学猜想或定理，这是一项难度极大的人工智能应用，也已取得一些成果。四色猜想的证明。四色猜想是图论中的一个世界级难题，内容是：用四种颜色就可绘制任何地图，三种颜色不够，而五种颜色多余。这个猜想经过无数次的验证，结论都是千真万确的，但却一直无法在理论上给出证明，所以有人认为，证明这个猜想的难度丝毫不亚于哥德巴赫猜想。1976年7月，美国数学家哈根和阿贝尔用计算机成功地证明了四色猜想。这个猜想的证明需要进行一百亿次（1010次）逻辑判断，这个天文数字的工作量如果用人工来完成，则需两万年时间，这就是计算机问世以前，任何人都无法证明或推翻这个猜想的原因。返回73自然语言处理

自然语言处理是人工智能的早期研究领域之一。如果能让计算机“听懂”、“看懂”人类自身的语言，那么更多的人可以使用计算机，大大提高了计算机的利用率。自然语言处理就是研究如何能让计算机理解并生成人们日常所使用的语言，使得计算机懂得自然语言的含义，从而建立起一种人与机器之间的密切而友好的关系，使之能进行高度的信息传递与认知活动。要达到以下三个目标：⑴计算机能正确理解人们用自然语言输入的信息，并回答输入信息中的有关问题；⑵计算机对得到的信息能自动产生相应的摘要，用不同的词语复述信息的内容；⑶计算机能够把用某一种自然语言的信息自动地翻译为另一种自然语言，即机器翻译的问题。返回74自动程序设计

自动程序设计包括程序综合和程序正确性检验两个方面，分别实现自动编程和证明程序的正确性。对自动程序设计的研究不仅可以促进半自动软件开发系统的发展，而且也使通过修正自身代码进行学习的人工智能系统得到发展。目前已经研制出能够以各种不同的目的描述来编写计算机程序的系统，但这方面的进展依然非常局限。返回75机器学习只有让计算机具有类似于人的学习能力，自动获取新的事实及新的推理算法，才能使计算机真正具有智能。机器学习的低级阶段是机械式学习和教师指导下的学习。前者通过简单地记住推理和解答的结果，来强化将来的推理和问题求解能力；后者则由教师传授知识，或在教师的指导下归纳和抽取知识。机器学习高级阶段是知识发现，即计算机系统在无须教师帮助情况下，能自行发现蕴涵在客观规律中的知识。上个世纪90‘s，KDD（数据库中的知识发现）迅速崛起成为机器学习的一个重要分支，如何从数据仓库包含的大量数据中发现和获取隐含的知识，既是机器学习领域面临重大挑战，也给机器学习技术的实用化带来了新的机遇。此外，机器学习还有助于发现人类学习的机理和揭示人脑的奥秘。返回76借贷风险分析专家系统客户信誉程度债务状况抵押品收入状况风险等级