人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史精選(九篇)

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第1篇：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史范文

關(guān)鍵詞：智能化；信息處理技術(shù)；人工智能；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

近年來，智能信息處理技術(shù)獲得了突飛猛進的發(fā)展，該技術(shù)有機融合了控制技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)等多種先進技術(shù)，能夠高效實現(xiàn)信息的采集和處理任務(wù)。開展信息的智能化處理技術(shù)研究具有非常重要的意義，能夠全方位的了解和掌握智能信息處理技術(shù)的發(fā)展及運用狀況，并發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢和作用，為今后的研究提供依據(jù)。

1信息的智能化處理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

1.1信息的智能化處理技術(shù)的產(chǎn)生

早在1930年就產(chǎn)生了信息的智能化處理技術(shù)，然而因為運算功能強大的工具，致使智能化信息處理技術(shù)的功能無法得到全面體現(xiàn)，這在一定程度上限制了信息的智能化處理技術(shù)的發(fā)展和成熟。計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用為信息的智能化處理技術(shù)的進一步發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)保障，研發(fā)出多種智能信息處理產(chǎn)品，在人們的工作和生活中得到了大規(guī)模的應(yīng)用，為人們提供了極大的便利，同時也產(chǎn)生了較大的社會及經(jīng)濟效益。針對當(dāng)前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的GT機而言，該機器充分運用了智能化信息處理技術(shù)的優(yōu)勢[1]；同時美國科學(xué)家J.W.Coolev領(lǐng)導(dǎo)多位研究人員共同研制出先進的FFT算法，極大地推動了科學(xué)研究領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。隨后硬件電路就借助FFT算法對智能監(jiān)測儀器進行開發(fā)研究，推出多種自動化和智能化程度較高的檢測設(shè)施，獲得了很大的成功[2]?？茖W(xué)技術(shù)的實時發(fā)展使信息的智能化處理技術(shù)也不斷更新，科技水平逐步提升，智能化信息處理技術(shù)在信息處理系統(tǒng)中發(fā)揮的作用越發(fā)重要。

1.2信息的智能化處理技術(shù)的發(fā)展

信息處理技術(shù)順應(yīng)著通信技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展潮流，已經(jīng)進入到一個全新的發(fā)展階段，不僅更新了傳統(tǒng)的發(fā)展理論及方式，在研究領(lǐng)域方面也獲得了進一步的拓展，構(gòu)建出全新的研究理論及方法。在信息處理技術(shù)最初發(fā)展階段，線性、最小相位及因果等系統(tǒng)是幾大關(guān)鍵研究內(nèi)容，在不斷的發(fā)展過程中已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向非最小相位、非因果和非線性等研究領(lǐng)域，能夠結(jié)合信息的變化開展針對性的處理工作。能夠處理可靠性和穩(wěn)定性較差的信息是智能化信息處理技術(shù)最顯著的特征，能夠使其轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽亢痛_定的信息。在智能化信息處理技術(shù)的支撐下，能夠在確定性較差的信息內(nèi)獲取相對精確的結(jié)果，能夠?qū)π畔⑦M行有效、充分的利用，顯著改善了信息的整體利用率。構(gòu)建具有良好判斷能力、理解能力和學(xué)習(xí)能力的人工智能系統(tǒng)是開展智能化信息技術(shù)研究的根本目標(biāo)，信息的智能化處理技術(shù)主要借助不同算法對信息進行采集和利用，最終達到智能化管控的效果。由此得知，信息的智能化處理技術(shù)主要研究內(nèi)容為：1）環(huán)境、機器同人的彼此智能化交互協(xié)作。該技術(shù)能夠?qū)φZ音或文字開展自動識別研究，并嘗試?yán)斫庾匀徽Z言，對圖像、視覺信息進行自主化的加工和處理，確保環(huán)境、機器同人三者能夠?qū)崿F(xiàn)信息的互動溝通、交流[3]；2）將有價值、有效信息從數(shù)據(jù)庫內(nèi)進行提取，并總結(jié)基本規(guī)律。智能化信息處理技術(shù)的根本研究內(nèi)容為機器學(xué)習(xí)及簡約數(shù)據(jù)，需要借助已經(jīng)掌握的模式識別理論、知識，針對數(shù)據(jù)信息進行簡化處理，通過可閱讀的方式將信息呈獻給決策人員，便于制定出科學(xué)的決策。也能夠自動化的學(xué)習(xí)多種數(shù)據(jù)，進而進行數(shù)據(jù)的評價和分類處理工作，對結(jié)果進行準(zhǔn)確的預(yù)測；3）合理規(guī)劃和優(yōu)化智能系統(tǒng)，發(fā)揮系統(tǒng)的協(xié)作、決策功能。應(yīng)對計算機決策系統(tǒng)、輔助規(guī)劃系統(tǒng)進行構(gòu)建，參考優(yōu)化指標(biāo)改善社會及經(jīng)濟效益。還應(yīng)對系統(tǒng)建模內(nèi)容進行探究，對智能決策、規(guī)劃、體系協(xié)作的基礎(chǔ)理論和方式進行進一步的優(yōu)化。

2信息的智能化處理技術(shù)理論及方法

信息的智能化處理技術(shù)涵蓋多個研究領(lǐng)域，融合了通信技術(shù)、控制技術(shù)和計算機技術(shù)等先進技術(shù)，涉及多個信息科學(xué)技術(shù)學(xué)科。綜合當(dāng)前的研究及發(fā)展情況，可以將信息的智能化處理技術(shù)歸為以下幾類：

2.1模糊理論

若需要對無法確定對現(xiàn)象進行探究和分析，就必須要借助模糊理論來實現(xiàn)。由于事物本身擁有不確定的特性，同數(shù)學(xué)理論下的二元性原則沒有直接關(guān)系，屬于對象差異的中間過渡狀態(tài)，無法進行準(zhǔn)確的劃分，從而不能明確對象類型。模糊系統(tǒng)具有模糊性特征，能夠結(jié)合模糊理論發(fā)揮模糊信息處理功能，是一種動態(tài)化的模型。一般在模糊系統(tǒng)內(nèi)，輸入、輸出彼此對應(yīng)，能夠?qū)⑵湟暈檫B續(xù)函數(shù)的通用逼近器，主要包括模糊推理機、反模糊化器、模糊產(chǎn)生器及模糊規(guī)則庫[4]。建立在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)之上的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，有效整合了模糊系統(tǒng)機理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將二者的優(yōu)勢進行了整合，同時也融合了多種理論，包括動力學(xué)、邏輯計算、處理方式及語言等。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不僅具有較強的聯(lián)想能力、識別能力和學(xué)習(xí)能力，同時還擁有良好的模糊信息處理性能。在普通神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，對模糊輸入信號、權(quán)值進行添加是模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心所在，在優(yōu)勢互補的原理下，能夠使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)的優(yōu)勢和功能充分展示出來，同時也彌補了二者各自的弊端和不足。構(gòu)建的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使信息的智能化處理技術(shù)發(fā)展邁向一個全新的發(fā)展層面，具有非常重要的意義。

2.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

網(wǎng)絡(luò)模型、數(shù)學(xué)模型是構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，基于網(wǎng)絡(luò)模型內(nèi)，基礎(chǔ)構(gòu)成就是人工神經(jīng)元，需要結(jié)合特定結(jié)構(gòu)對其進行組合，最終打造出完整的模型；而在數(shù)學(xué)模型內(nèi)，依據(jù)大腦神經(jīng)元構(gòu)建的人工神經(jīng)是處理信息的單元體，借助組合而成的人工神經(jīng)元，能夠形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。獨立人工神經(jīng)元、神經(jīng)元間的基本連接結(jié)構(gòu)就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。就信息的智能化處理技術(shù)發(fā)展研究結(jié)果進行分析，當(dāng)前已經(jīng)成功研制出多達十幾種的人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型，依據(jù)信息流動方向、連接途徑，能夠?qū)⑷斯ど窠?jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型劃分為多種不同的種類[5]。相互結(jié)合型（反饋型）網(wǎng)絡(luò)、前向型網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)成人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型的兩大類，前者具有反饋信息的功能，而后者無法對信息進行反饋處理。

2.3進化算法

依據(jù)生物界遺傳定律、自選選擇定律，形成了進化算法，該算法在機器學(xué)習(xí)、優(yōu)化等研究方面發(fā)揮著極其重要的作用。進化算法的基本原理即為通過對生物遺傳模型進行模擬的方式，優(yōu)化索索全局，獲取最佳的結(jié)果。進化算法的適用范圍較廣，運用方式簡便，能夠并行開展信息處理工作，其主要對象為個體，能夠?qū)嵤┳儺?、交叉及選擇等處理任務(wù)，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)算法，具有其特有的特征。在長期的鉆研和探究過程中，進化算法不斷完善，當(dāng)前在機器學(xué)習(xí)、識別圖像和自動化管控等領(lǐng)域占據(jù)著極高的地位，該算法在信息的智能化處理技術(shù)中有著普遍的運用。

2.4信息融合技術(shù)

信息融合技術(shù)的關(guān)鍵研究對象為：怎樣加工處理、運用不同的信息，達到信息互補的效果，確保最終獲取信息的精確性和真實性。信息融合技術(shù)建立在多傳感器系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，能夠準(zhǔn)確監(jiān)測目標(biāo)，對無法明確的信息進行排除，有效提升了信息的可靠程度。通過分析、模擬人類大腦對信息進行綜合性處理的功能，形成了信息融合技術(shù)的基礎(chǔ)工作原理。大量傳感器存在于系統(tǒng)內(nèi)，傳感器所發(fā)信息具有一定的差異，基于多傳感器的信息融合系統(tǒng)能夠根據(jù)大腦處理信息的方式開展相應(yīng)的信息處理工作。多傳感器信息融合系統(tǒng)能夠綜合性的處理多種不同的信息資源，并整合大量信息，并科學(xué)支配、運用這些信息，系統(tǒng)還可以高效組合冗余信息，顯著改善了信息的準(zhǔn)確性和可靠性[6]。在上述工作原理下，由多個子集組成的信息系統(tǒng)具有非常強大的功能，性能更加優(yōu)越。低層次處理、高層次處理是信息融合技術(shù)的兩大關(guān)鍵類型，其中前者主要指的是數(shù)據(jù)的預(yù)先處理工作，包括數(shù)據(jù)分類、檢測目標(biāo)等；而后者主要指的是集威脅估計、態(tài)勢和全部融合過程為一體的提取處理。功能型模型、數(shù)據(jù)型模型是當(dāng)前信息融合模型的兩大關(guān)鍵種類，在實際運用中發(fā)揮著重要作用。

3信息的智能化處理技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

在實踐生活中，信息的智能化處理技術(shù)有著較高的運用價值和實用性：1）智能化信息處理技術(shù)能夠提高工作效率，能夠開展自動化和智能化的處理工作，有效減輕了人們的腦力勞動任務(wù)；2）智能化信息處理技術(shù)能夠針對不同的對象進行識別，包括影像、語音及文字等，借助機器能夠進行翻譯和分析等操作；3）當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)覆蓋范圍非常廣闊，借助路由器，信息的智能化處理技術(shù)能夠分析數(shù)據(jù)傳輸途徑，獲取優(yōu)化路徑，有效處理網(wǎng)路堵塞等故障[7]；4）目前實踐生產(chǎn)中計算機技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了普遍運用，計算機技術(shù)發(fā)展速度日益加快，存儲量也逐漸擴大，大大節(jié)約了成本資源，在智能化信息處理技術(shù)不斷發(fā)展的過程中會進一步加快計算機技術(shù)的發(fā)展進程。從模擬數(shù)字到人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展轉(zhuǎn)向，信息的智能化處理技術(shù)對混沌理論、小波分析理論、遺傳算法及模糊數(shù)學(xué)理論進行了有效的整合，不斷研發(fā)和創(chuàng)新出全新的智能化信息處理思路、算法及理論。信息的智能化發(fā)展技術(shù)擁有非常廣闊的發(fā)展前景，迎合了未來信息時代的發(fā)展需求，這就要求必須要強化對智能信息處理技術(shù)的研發(fā)力度，提高對技術(shù)研發(fā)的重視度。在推動智能化信息處理技術(shù)發(fā)展的過程中，應(yīng)將其發(fā)展與實踐運用和科研課題進行綜合，運用創(chuàng)新思想整合多種不同的信息處理技術(shù)，滿足更加復(fù)雜的運用需求，使智能化信息處理技術(shù)與其它領(lǐng)域密切結(jié)合起來，促進信息學(xué)科的發(fā)展。

4結(jié)束語

綜上所述，信息的智能化處理技術(shù)經(jīng)過不斷地發(fā)展日趨成熟，然而將該技術(shù)運用到實踐生活中時仍然會出現(xiàn)一系列的問題，還需要加大研發(fā)力度，使智能化信息處理技術(shù)更加完善。在今后的發(fā)展過程中，要將科技前沿同信息的智能化處理技術(shù)進行整合，創(chuàng)新研發(fā)思路及方式，結(jié)合實踐運用需求來總結(jié)智能化信息處理技術(shù)的理論。同時，為了迎合信息的智能化處理技術(shù)的復(fù)雜化發(fā)展趨勢，還應(yīng)將該技術(shù)與多種信息處理方式進行緊密結(jié)合，有效推動智能化信息處理技術(shù)的快速發(fā)展。

參考文獻：

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第2篇：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史范文

關(guān)鍵詞：小波變換，小波分析，損傷檢測，小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

對小波分析法的簡述

小波變換的概念是由法國從事石油信號處理的工程師J.Morlet在1974年首先提出的，通過物理的直觀和信號處理的實際需要經(jīng)驗的建立了反演公式，當(dāng)時未能得到數(shù)學(xué)家的認(rèn)可。1986年著名數(shù)學(xué)家Y.Meyer偶然構(gòu)造出一個真正的小波基，并與S.Mallat合作建立了構(gòu)造小波基的同意方法棗多尺度分析之后，小波分析才開始蓬勃發(fā)展起來，其中比利時女?dāng)?shù)學(xué)家I.Daubechies撰寫的《小波十講》對小波的普及起了重要的推動作用，通過伸縮和平移等運算功能對函數(shù)或信號進行多尺度細化分析，解決了Fourier變換不能解決的許多困難問題。從而小波變化被譽為“數(shù)學(xué)顯微鏡”，它是調(diào)和分析發(fā)展史上里程碑式的進展。

“小波”就是小的波形。“小”是指它具有衰減性；而稱之為“波”則是指它的波動性，其振幅正負(fù)相間的震蕩形式。與Fourier變換相比，小波變換是時間(空間)頻率的局部化分析，它通過伸縮平移運算對信號(函數(shù))逐步進行多尺度細化，最終達到高頻的時間細分，低頻處頻率細分，能自動適應(yīng)時頻信號分析的要求，從而可聚焦到信號的任意細節(jié)，解決了Fourier變換的困難問題，成為繼Fourier變換以來在科學(xué)方法上的重大突破。有人把小波變換稱為“數(shù)學(xué)顯微鏡”。小波分析的應(yīng)用是與小波分析的理論研究緊密地結(jié)合在一起地?，F(xiàn)在，它已經(jīng)在科技資訊產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域取得了令人矚目的成就。 電子資訊技術(shù)是六大高新技術(shù)中重要的一個領(lǐng)域，它的重要方面是影像和信號處理。現(xiàn)今，信號處理已經(jīng)成為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)工作的重要部分，信號處理的目的就是：準(zhǔn)確的分析、診斷、編碼壓縮和量化、快速傳遞或存儲、精確地重構(gòu)（或恢復(fù)）。從數(shù)學(xué)地角度來看，信號與影像處理可以統(tǒng)一看作是信號處理（影像可以看作是二維信號），在小波分析地許多分析的許多應(yīng)用中，都可以歸結(jié)為信號處理問題?，F(xiàn)在，對于其性質(zhì)隨實踐是穩(wěn)定不變的信號，處理的理想工具仍然是傅立葉分析。但是在實際應(yīng)用中的絕大多數(shù)信號是非穩(wěn)定的，而特別適用于非穩(wěn)定信號的工具就是小波分析。

小波分析法的應(yīng)用領(lǐng)域

長期以來，傅立葉分析一直被認(rèn)為是最完美的數(shù)學(xué)理論和最實用的方法之一。1946年Gabor提出的加窗傅立葉變換就是其中的一種，但是傅立葉變換還沒有從根本上解決傅立葉分析的固有問題。用傅立葉分析只能獲得信號的整個頻譜，而難以獲得信號的局部特性，特別是對于突變信號和非平穩(wěn)信號難以獲得希望的結(jié)果。為了克服經(jīng)典傅立葉分析本身的弱點，人們發(fā)展了信號的時頻分析法，但是傅立葉變換還沒有從根本上解決傅立葉分析的固有問題。小波變換的誕生，正是為了克服經(jīng)典傅立葉分析本身的不足，現(xiàn)在小波分析法的應(yīng)用是十分廣泛的，它包括：數(shù)學(xué)領(lǐng)域的許多學(xué)科；信號分析、影像處理；量子力學(xué)、理論物理；軍事電子對抗與武器的智能化；電腦分類與識別；音樂與語言的人工合成；醫(yī)學(xué)成像與診斷；地震勘探數(shù)據(jù)處理；大型機械的故障診斷等方面；例如，在數(shù)學(xué)方面，它已用于數(shù)值分析、構(gòu)造快速數(shù)值方法、曲線曲面構(gòu)造、微分方程求解、控制論等。在信號分析方面的濾波、去噪聲、壓縮、傳遞等。在影像處理方面的影像壓縮、分類、識別與診斷，去污等。在醫(yī)學(xué)成像方面的減少B超、CT、核磁共振成像的時間，提高解析度等。(1)小波分析用于信號與影像壓縮是小波分析應(yīng)用的一個重要方面。它的特點是壓縮比高，壓縮速度快，壓縮后能保持信號與影像的特征不變，且在傳遞中可以抗干擾?；谛〔ǚ治龅膲嚎s方法很多，比較成功的有小波包的方法，小波網(wǎng)域紋理模型方法，小波變換零樹壓縮，小波變換向量壓縮等。(2)小波在信號分析中的應(yīng)用也十分廣泛。它可以用于邊界的處理與濾波、時頻分析、信噪分離與提取弱信號、求分形指數(shù)、信號的識別與診斷以及多尺度邊緣偵測等。(3)在工程技術(shù)等方面的應(yīng)用。包括電腦視覺、電腦圖形學(xué)、曲線設(shè)計、湍流、遠端宇宙的研究與生物醫(yī)學(xué)方面。

（三）小波分析法在土木工程中的應(yīng)用

隨著大型土木工程的興建,采用先進的儀器和科學(xué)的方法來進行在線監(jiān)測和診斷對結(jié)構(gòu)健康狀況的評估起著越來越重要的作用.但無論是基于固有頻率變化,還是振型變化,以及基于柔度或剛度變化的測量方法,都存在著一個共同的局限性,就是對微小損傷和疲勞損傷的識別,由于其探測靈敏度不夠,顯得力不從心,因此需要尋找一種更有效的損傷檢測手段.小波變換作為一種新的信號處理方法,綜合了時域分析方法和頻域分析方法的優(yōu)點,屬于多分辨率的時頻分析方法,具有伸縮、平移和放大功能,可以用不同的尺度或分辨率來觀察信號,實現(xiàn)既在時域又在頻域的高分辨局部定位,對于非平穩(wěn)信號的處理是非常適合和必要的,正是結(jié)構(gòu)損傷檢測的基本要求.給出了結(jié)構(gòu)整體進行損傷判別的方法,將各層能量在各頻段進行分解,通過能量變化情況給出了結(jié)構(gòu)損傷程度的判定方法,并且在三層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的損傷判別試驗中得到應(yīng)用,試驗結(jié)果與理論分析吻合較好,從而證明了提出的損傷判別方法的可行性與準(zhǔn)確性.在施工過程中結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷后，某些線性連接點變?yōu)榉蔷€性，造成其固有頻率和剛度的改變，進而使得結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)發(fā)生變化。線性和非線性系統(tǒng)動力特性的主要差別之一是非線性系統(tǒng)具有高次諧波和亞諧波。利用小波變換分析結(jié)構(gòu)損傷前后的時域和頻域響應(yīng)，可以確定諸如高次諧波、亞諧波以及混沌現(xiàn)象等系統(tǒng)響應(yīng)的動力學(xué)特性，進而檢測結(jié)構(gòu)的非線性 。通過小波分析局部擴大和局部壓縮的特性，可以對微弱信號進行檢測，這在結(jié)構(gòu)損傷初期的檢測中是非常重要的。（1）直接利用小波分析檢測損傷，利用小波分析進行損傷檢測較多的集中在復(fù)合材料損傷研究上 。復(fù)合材料由于其重量輕、剛性好，已廣泛應(yīng)用于航空航天結(jié)構(gòu)和許多民用工程結(jié)構(gòu)，其損傷可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能的嚴(yán)重下降，因此發(fā)展連續(xù)健康監(jiān)測和自動報警技術(shù)尤為重要。一般采用在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)模型（如懸臂梁）上粘貼壓電材料，分別作為作動器（產(chǎn)生激勵）和傳感器（感受振動信號）。利用有限元數(shù)值仿真，假定在仿真過程中某些單元發(fā)生損傷，將被測點動力響應(yīng)，如位移、速度或加速度，進行小波分解。通過小波分解后各階信號波形上的突變點能夠準(zhǔn)確的判斷損傷的發(fā)生。由于小波分解后的信號比原始信號的分辨率高的多，利用小波分解信號的奇變性，可以識別原始信號中無法直接識別的突變。利用小波變換對結(jié)構(gòu)在地震作用下帶有噪聲的位移響應(yīng)信號進行低周疲勞信號提取。低周疲勞模型采用結(jié)構(gòu)在隨機時刻點上某些構(gòu)件由于承受沖擊荷載而導(dǎo)致的剛度下降來模擬，得到了以下研究成果：A）用序號N較大的正交小波可以很好的估計有噪聲條件下疲勞破壞的發(fā)生時刻，B）用小波分析可以精確的識別諸如下降剛度等系統(tǒng)參數(shù)。利用時程分析程序計算結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)，并在其過程中允許結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件發(fā)生損傷如支撐剛度突然全部消失或部分消失。這些損傷造成了加速度的不連續(xù)，而這種不連續(xù)在加速度曲線中是難以觀察的。將得到的加速度響應(yīng)信號進行離散小波變換，通過分解后高頻波形上的突起來判斷損傷的發(fā)生和發(fā)生的時刻。分析過程將對多個結(jié)點加速度進行小波分解并通過分解后帶有突起的結(jié)點在整個結(jié)構(gòu)中所處的空間位置來判斷損傷的位置。

（四）小波分析與其他方法聯(lián)合運用

此方法多是把小波分析作為前置處理手段，可先利用小波變換的消噪性能對原始信號進行除噪，再對信號進行奇異性檢測等其他處理 。小波分析可以單獨定位損傷，但都不夠精確。此方法是先利用損傷后構(gòu)件各階振型的殘余量，求出曲率模態(tài)，再通過小波分析得到曲率模態(tài)的小波分解灰度圖 ，進而推斷出損傷位

置。這種聯(lián)合方法提高了損傷識別的靈敏性和精確度，但只運用到一維梁構(gòu)件上，對于更復(fù)雜的情況需要進一步研究。小波分析可以聚焦到信號的任意細節(jié)進行時頻域處理，因此適用于非平穩(wěn)信號振動波形特征提取。故可以先利用小波分析對原始信號進行分解，提取各水平的小波細節(jié)的能量特征參數(shù)等與損傷相關(guān)聯(lián)的特征量或小波重構(gòu)系數(shù)的統(tǒng)計特性，如：波形指標(biāo)，峰值指標(biāo)，能量指標(biāo)等，輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，作為網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識別功能判斷損傷情況 。采用小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，通過將測得的原始結(jié)構(gòu)和損傷后結(jié)構(gòu)的振動數(shù)據(jù)比較，估計損傷發(fā)生的位置及程度。首先利用小波分析的時頻定位特性提取突變發(fā)生位置，而模態(tài)形狀變化的大小反應(yīng)損傷程度，故它可以預(yù)測結(jié)構(gòu)的完整性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則通過映像小波分析中提取出的振動特征的函數(shù)來量化健康狀態(tài)參數(shù)。

3.小波變換在結(jié)構(gòu)振動方面的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)抗震分析中的應(yīng)用 地震動屬于非平穩(wěn)信號，而小波變換在處理非平穩(wěn)信號上具有不可比擬的優(yōu)勢。國外有一些研究者已經(jīng)將小波分析應(yīng)用于結(jié)構(gòu)震動方面，國內(nèi)也有一些研究者應(yīng)用小波分析法地震作用下結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng) 。主要利用小波變換對地震作用下結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)進行了分析和計算，并利用能量分配關(guān)系分析了各頻段范圍內(nèi)地震輸入分量對結(jié)構(gòu)反應(yīng)的作用程度。通過算例知道，小波變換可以對提取的任意頻率范圍內(nèi)的輸入進行動力分析，且較傅里葉變換有明顯的優(yōu)點。

3，小波分析法在工程圖像壓縮中的應(yīng)用。小波分析法的膨脹和平移運算可以對信號進行多尺度的細致的動態(tài)分析，從而能夠解決Fourier變換不能解決的許多困難問題。利用小波變換可以一次變換整幅圖像，不僅可以達到很高的壓縮比，而且不會出現(xiàn)JPEG重建圖像中的"方塊"效應(yīng)，但編碼器復(fù)雜，有潛像問題。 由于小波及小波包技術(shù)可以將信號或圖像分層次按小波基展開，所以可以根據(jù)圖像信號的性質(zhì)以及事先給定的圖像處理要求確定到底要展開到哪一級為止，從而不僅能有效地控制計算量，滿足實時處理的需要，而且可以方便地實現(xiàn)通常由子頻帶、層次

編碼技術(shù)實現(xiàn)的累進傳輸編碼（即采取逐步浮現(xiàn)的方式傳送多媒體圖像）。這樣一種工作方式在多媒體數(shù)據(jù)瀏覽、醫(yī)學(xué)圖片遠程診斷時是非常必要的。另外，利用小波變換具有放 大、縮小和平移的數(shù)學(xué)顯微鏡的功能，可以方便地產(chǎn)生各種分辨率的圖像，從而適應(yīng)于不同分辨率的圖像I/O設(shè)備和不同傳輸速率的通信系統(tǒng)。相比之，利用KL變換進行壓縮編碼，只能對整幅圖像進行；而利用小波變換則能夠比較精確地進行圖像拼接，因此對較大的圖像可以進行分塊處理，然后再進行拼接。顯然，這種處理方式為圖像的并行處理提供了理論依據(jù)。由于小波變換繼承了Fourier分析的優(yōu)點，同時又克服它的許多缺點，所以它在靜態(tài)和動態(tài)圖像壓縮領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，并且已經(jīng)成為某些圖像壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)的重要環(huán)節(jié)。由于小波分析克服了Fourier分析的許多弱點，因此它不僅可以用于圖像壓縮，還可以用于許多其他領(lǐng)域，如信號分析、靜態(tài)圖像識別、計算機視覺、聲音壓縮與合成、視頻圖像分析、CT成像、地震勘探和分形力學(xué)等領(lǐng)域。所以許多工程在施工過程中會運用此類方法。

參考文獻：

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[2] 胡昌華，張軍波等.基于 MATLAB 的系統(tǒng)分析與設(shè)計――小波分析[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出

版社，1999.

第3篇：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史范文

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)，繼電保護，網(wǎng)絡(luò)化，一體化，智能化

 

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。免費論文，智能化。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心，通過各種設(shè)備再轉(zhuǎn)換成動力、熱、光等不同形式的能量，為地區(qū)經(jīng)濟和人民生活服務(wù)。

1 繼電保護的作用

電力系統(tǒng)運行中常會出現(xiàn)故障和一些異常運行狀態(tài)，而這些現(xiàn)象會發(fā)展成事故，使整個系統(tǒng)或其中一部分不能正常工作，從而造成對用戶少送電、停止送電或電能質(zhì)量降低到不能容許的地步，甚至造成設(shè)備損壞和人身傷亡。免費論文，智能化。而電力系統(tǒng)各元件之間是通過電或磁建立的聯(lián)系，任何一元件發(fā)生故障時，都可能立即在不同成度上影響到系統(tǒng)的正常運行。免費論文，智能化。因此，切除故障元件的時間常常要求短到1/10s甚至更短。而這個任務(wù)靠人完成是不可能的，所以要有一套自動裝置來執(zhí)行這一任務(wù)。

繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍（這是首要任務(wù)），還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動作，實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這樣，繼電保護裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，對故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準(zhǔn)確，大大提高保護性能和可靠性。

2 繼電保護現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)繼電保護現(xiàn)狀

1984年原東北電力學(xué)院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開了我國繼電保護發(fā)展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道路。在主設(shè)備保護方面，關(guān)于發(fā)電機失磁保護、發(fā)電機保護和發(fā)電機——變壓器組保護、微機線路保護裝置、微機相電壓補償方式高頻保護、正序故障分量方向高頻保護等也相繼通過鑒定，至此，不同原理、不同機型的微機線路保護裝置為電力系統(tǒng)提供了新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。

到9O年代，隨著微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果，此時，我國繼電保護技術(shù)進入了微機保護的時代。

2.2 國外繼電保護現(xiàn)狀

國外的繼電保護已經(jīng)走過了一個多世紀(jì)的歷程。上世紀(jì)9 0 年代，隨著微機保護的發(fā)展，不斷有新的改善繼電保護性能的原理和方案出現(xiàn)，這些原理和方案同時也對微機保護裝置硬件提出了更高的要求。由于集成電路和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，微機保護裝置硬件的發(fā)展也十分迅速，結(jié)構(gòu)更加合理，性能更加完善。

近年來與微機保護領(lǐng)域密切相關(guān)的其它領(lǐng)域的飛速發(fā)展給微機保護帶來了全新的革命。國外微機保護發(fā)展了近十五年，經(jīng)歷了三代保護設(shè)計上的更新?lián)Q代，并以微處理器技術(shù)與多種己被提出并被可靠證明和廣泛應(yīng)用的算法相結(jié)合為基礎(chǔ)，不斷為新型微機保護的開發(fā)和完善創(chuàng)造著良好的實現(xiàn)條件。

3 電力系統(tǒng)繼電保護展望

在未來，微機保護的發(fā)展趨勢集中體現(xiàn)在硬件上高度的集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、性能上高度的開放化，軟件上的多功能化。其目的是使微機保護系統(tǒng)在實現(xiàn)功能日益完善的軟硬件基礎(chǔ)上實現(xiàn)保護系統(tǒng)運行及性能價格比的最優(yōu)化結(jié)構(gòu)。

3. 1 計算機化

隨著計算機硬件的發(fā)展，微機保護硬件得到了有力的技術(shù)支持，取得了迅速發(fā)展。免費論文，智能化。

電力系統(tǒng)對微機保護的要求不斷提高， 除了保護的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強大的通信能力，與其它保護、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當(dāng)于一臺PC機的功能。

現(xiàn)在，同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當(dāng)年的小型機。免費論文，智能化。因此，用成套工控機做成繼電保護的時機己經(jīng)成熟，這將是微機保護的發(fā)展方向之一。繼電保護裝置的計算機化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求， 如何進一步提高繼電保護的可靠性，如何取得更大的經(jīng)濟效益和社會效益，尚須進行具體深入的研究。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

計算機網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時代的技術(shù)支柱。由于缺乏強有力的數(shù)據(jù)通信手段，目前的繼電保護裝置只能反應(yīng)保護安裝處的電氣量，切除故障元件，縮小事故影響范圍。于是，人們提出了系統(tǒng)保護的概念，將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護裝置用計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，實現(xiàn)繼電保護能保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，即每個保護單元都能分享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。免費論文，智能化。要真正實現(xiàn)保護對電力系統(tǒng)運行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng)，必須獲得更多的系統(tǒng)運行和故障信息，只有實現(xiàn)保護的計算機網(wǎng)絡(luò)化，才能做到這一點。

3.3 保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化

在實現(xiàn)繼電保護的計算機化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端，它可以從網(wǎng)上獲得電力系統(tǒng)運行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它獲得的被保護元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心的任一終端，因此，每個微機保護裝置不但可以完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可以完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實現(xiàn)保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。

3.4 智能化

近年以來，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護領(lǐng)域的研究也已開始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜非線性問題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，其它如遺傳算法、進化規(guī)劃等也有其獨特的求解復(fù)雜問題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可是求解速度更快?？梢灶A(yù)見，人工智能技術(shù)在繼電保護領(lǐng)域必會得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。

4 結(jié)束語

鑒于電力系統(tǒng)的被保護元件發(fā)生故障時，繼電保護裝置應(yīng)能自動、迅速，有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，以保證無故障部分迅速恢復(fù)正常運行，并使故障件免于繼續(xù)遭受損害的特點，如何在今后確保繼電保護的更可靠運行，牽涉繼電保護可持續(xù)發(fā)展的重要課題，因此全面研究繼電保護發(fā)展趨勢，有著十分重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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第4篇：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史范文

關(guān)鍵詞：工程過程 控制 自動化 智能

中圖分類號：TP27 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0066-01

在工業(yè)發(fā)展史上，自動化的出現(xiàn)及應(yīng)用為促進工業(yè)發(fā)展起到重要作用，但是隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)自動化已無法滿足社會需求，而工業(yè)過程控制自動化中智能控制的出現(xiàn)使這個問題迎刃而解。智能控制工業(yè)生產(chǎn)自動化的出現(xiàn)，對工業(yè)生產(chǎn)自動化技術(shù)發(fā)展起到重要作用，使企業(yè)產(chǎn)品在保障質(zhì)量的同時，還能提高企業(yè)總體生產(chǎn)效率，所以促進工業(yè)大力發(fā)展自動化、智能化是目前工業(yè)發(fā)展中一個主要方向。

1 工業(yè)過程控制及智能控制技術(shù)基本概念簡述

1.1 工業(yè)過程控制概念簡述

工業(yè)過程控制是指在進行工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程需要，結(jié)合電子計算機應(yīng)用、先進生產(chǎn)產(chǎn)線、儀表顯示等，根據(jù)產(chǎn)品自身要求結(jié)合相關(guān)應(yīng)用控制理論，從而設(shè)計出工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，并可以將工業(yè)自動化生產(chǎn)實現(xiàn)。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，工業(yè)過程控制可以有效控制生產(chǎn)時間，使生產(chǎn)設(shè)備間的停滯和等待得到有效控制，通過儀表面板對生產(chǎn)線的監(jiān)控，使生產(chǎn)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的無效停滯、等待和錯誤信息得到良好傳達，在根本上提高工業(yè)生產(chǎn)效率。

1.2智能控制概念簡述

智能控制（intelligent controls）是指在工業(yè)生產(chǎn)控制過程中，不經(jīng)人工操作與干預(yù)前提下，依靠智能系統(tǒng)自主驅(qū)動智能機器，從而實現(xiàn)對操作目標(biāo)進行有效控制行為的自動控制技術(shù)。智能控制是科學(xué)技術(shù)發(fā)展中一個重要成果，其結(jié)合了先進電子計算機技術(shù)、先進信息技術(shù)和先進工業(yè)生產(chǎn)控制技術(shù)，所以智能控制涉及科學(xué)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，其應(yīng)用形式大體可分為模糊控制系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等。智能控制在工業(yè)生產(chǎn)控制應(yīng)用時不僅可以精確達到控制目的，還能根據(jù)相關(guān)控制知識理論進行推理，還能優(yōu)化生產(chǎn)中總體控制模式，為促進工業(yè)生產(chǎn)效率起到重要作用。

2 智能控制在工業(yè)過程控制中的使用范圍

2.1 生產(chǎn)過程信息自動獲取

在工業(yè)進行生產(chǎn)作業(yè)中，智能控制系統(tǒng)對所有生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)信息進行自動獲取，運用自身系統(tǒng)進行運算，根據(jù)不同設(shè)備運行狀態(tài)做出相關(guān)調(diào)整，減少了工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中對人工的需求，從而降低企業(yè)生產(chǎn)成本。目前我國工業(yè)控制發(fā)展速度過于緩慢，其根本原因就在于信息化程度偏低，信息化技術(shù)是智能控制系統(tǒng)中一個重要組成部分，而信息化技術(shù)的不足直接造成智能控制系統(tǒng)在總體結(jié)構(gòu)上存在缺陷。隨著我國工業(yè)生產(chǎn)自動化的廣泛應(yīng)用，在智能控制系統(tǒng)方面應(yīng)有所加強，在結(jié)合先進科學(xué)技術(shù)同時，也應(yīng)加強信息化技術(shù)的發(fā)展，這樣才能使我國在智能控制水平上立于國際科技前沿。

2.2 工業(yè)生產(chǎn)過程中的系統(tǒng)建模

系統(tǒng)建模主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集，根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)中機器的脈沖數(shù)進行記錄，將數(shù)據(jù)在特定時間內(nèi)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中。數(shù)據(jù)在存儲系統(tǒng)中，使用A/D單元模式進行轉(zhuǎn)，使模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量，然后將數(shù)據(jù)自動存儲在儲存系統(tǒng)中，PLC可以使用小型打印機將DM區(qū)數(shù)據(jù)進行定期打印處理，計算機同時也可以對PLC區(qū)域數(shù)據(jù)進行讀取，然后進行計算作業(yè)，PLC此時便作為電子計算的數(shù)據(jù)終端。數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)是對產(chǎn)線整體運行狀態(tài)進行監(jiān)控，當(dāng)某處運行機器系統(tǒng)發(fā)生故障時，其可以自動產(chǎn)生警報信息，并將故障數(shù)據(jù)做出記錄傳輸?shù)絻Υ嫦到y(tǒng)中，當(dāng)運行機器故障過于嚴(yán)重時，PLC可以立即將整條產(chǎn)線作業(yè)中止，并停止故障機器系統(tǒng)運行。數(shù)據(jù)監(jiān)控過程中，不僅可以對系統(tǒng)故障進行報警處理，還可以根據(jù)實時狀態(tài)對機器系統(tǒng)中的計時器、計數(shù)器做出有效調(diào)整，使產(chǎn)線生產(chǎn)更為規(guī)范、合理。

2.3 工業(yè)生產(chǎn)過程中進行動態(tài)控制

在工業(yè)生產(chǎn)中，將智能控制與產(chǎn)線總控部門、機器設(shè)備系統(tǒng)、PLC進行連線處理，實現(xiàn)四個部分?jǐn)?shù)據(jù)互通，使生產(chǎn)過程與控制系統(tǒng)有效結(jié)合在一起，工作人員可以通過智能控制系統(tǒng)對生產(chǎn)運行設(shè)備的監(jiān)視，根據(jù)各設(shè)備生產(chǎn)運行狀態(tài)，通過控制系統(tǒng)進行遠程操作處理。隨著智能控制技術(shù)在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用，使更多工業(yè)企業(yè)對其了解程度更為深刻，更多企業(yè)體會到智能控制技術(shù)對工業(yè)生產(chǎn)的影響力。目前我國將智能控制技術(shù)已應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，但智能控制技術(shù)上的薄弱使企業(yè)受益不多，沒有達到企業(yè)通過工業(yè)過程控制增加經(jīng)濟效益這一目的，在我國工業(yè)生產(chǎn)中，只有生產(chǎn)過程運用了自動控制，剩余大部分生產(chǎn)操作依舊是依靠人工作業(yè)完成。

2.4 工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用機制

智能控制技術(shù)在工業(yè)過程控制自動化應(yīng)用中可分為兩種，一種是局部級控制應(yīng)用，另一種是全局級控制應(yīng)用。局部級控制應(yīng)用是對某一生產(chǎn)單元進行自主設(shè)計，其應(yīng)用范圍針對目標(biāo)集中。全局級控制應(yīng)用是對整條生產(chǎn)線進行自動化生產(chǎn)作業(yè)，包括對整條生產(chǎn)線總體生產(chǎn)工藝記性進行控制，處理生產(chǎn)過程中的機器故障，根據(jù)實時運行狀態(tài)進行總體調(diào)整。智能控制技術(shù)在工業(yè)過程控制自動化中的應(yīng)用，在基礎(chǔ)上強化了產(chǎn)品質(zhì)量，人工雖然是工業(yè)發(fā)展中不可缺少的主要力量，但通過自動化產(chǎn)線制造出的產(chǎn)品無論在總體上，還是局部微觀工藝上都強于人工制造，所以大力發(fā)展智能控制系統(tǒng)對促進工業(yè)自動化生產(chǎn)發(fā)展有著十分重要影響。

3 結(jié)語

隨著我國工業(yè)正在向大型化和復(fù)雜化方面不斷發(fā)展，使工業(yè)過程控制自動化發(fā)生了很大改變，由簡易型逐漸向高科技型不斷轉(zhuǎn)變。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，智能控制系統(tǒng)對整體自動化產(chǎn)線進行全程監(jiān)控，并根據(jù)機器實時運行狀態(tài)做出有效調(diào)整，為工業(yè)生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 雷會峰，殷碩.智能控制在工業(yè)過程控制自動化中的應(yīng)用[J].應(yīng)用科技，2013，8（4）：40-42.

第5篇：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史范文

20世紀(jì)以來，在世界范圍內(nèi)興起了一場新技術(shù)革命。其影響之廣泛，意義之深遠，是以往任何一次技術(shù)革命所不可能比擬的。過去的工業(yè)技術(shù)革命，均是為了把人類從沉重的體力勞動中解放出來，是人類體力的增大與外部器官的延伸；而這次技術(shù)革命，卻是把人類從繁雜的腦力勞動中擺脫出來，是人類腦力的增大。古生物學(xué)家斯蒂芬·古爾德(Stephen.J.Gould)曾經(jīng)寫道：“我所讀到的生命史，是一連串穩(wěn)定狀態(tài)，其間有少數(shù)迅速發(fā)生的重大事件所界定的間隔，并借此建立了一個穩(wěn)定狀態(tài)?！盵1]這個歷史的間隔即所謂的技術(shù)革命。雖然人們對技術(shù)革命的存在及歷史地位予以承認(rèn)并達到一致，但對于技術(shù)革命特別是20世紀(jì)以來所發(fā)生的新技術(shù)革命的劃分以及起始時間，在認(rèn)識上仍有相當(dāng)差異。人們從不同的認(rèn)識角度，用不同的認(rèn)識方法，對客觀歷史進程作出多種不同的描述。然而由于科技革命不僅是研究科技歷史的重要工具（例如，世界古代科學(xué)史與近代科學(xué)史的分期線是1543年，即哥白尼的偉大著作《天體運行論》的出版，這也是第一次科學(xué)革命的開始），也是研究社會問題的基點之一。這是因為它不僅極大地推動了人類社會經(jīng)濟、政治領(lǐng)域的變革，也影響了人類生活方法、思維方式的發(fā)展。因此對上述問題的澄清和界定，具有一定的必要性和現(xiàn)實意義。

二、關(guān)于稱謂

當(dāng)今學(xué)術(shù)界，對于上述新技術(shù)革命的稱謂，至今還是見仁見智，莫衷一是。迄今為止的人類歷史上規(guī)模最大、影響最深遠的科技革命，稱謂竟沒有為世人基本認(rèn)同，似乎與其偉大意義難以相稱?？偨Y(jié)眾多學(xué)者的描述，這場新技術(shù)革命常見的稱謂有：“現(xiàn)代科技革命”、“新技術(shù)革命”、“第三次浪潮”、“第三次或第四次科技革命”及“智能技術(shù)革命”等幾種提法。這些稱謂都可以從不同的角度指征這場科技革命，但讓人總覺有所不足。鑒于以下理由，我們將這場新技術(shù)革命稱為“信息技術(shù)革命”。

理由一：“現(xiàn)代科技革命”中的“現(xiàn)代”和“新技術(shù)革命”中的“新”這兩個詞都是時間概念?！艾F(xiàn)代”一詞對于現(xiàn)代的人們可以確切地知道它所指的內(nèi)涵，但幾百年以后，仍用“現(xiàn)代”來指征這場科技革命，則就難以切中了。而“新”字，今天可以稱“新”，他年可能應(yīng)該稱“舊”，因此，也沒有揭示這場科技革命的基本特征[2](P9)

理由二：“第三次浪潮”、“第三次或第四次科技革命”中的“第幾次”這個次第數(shù)字只能說明這次科技革命相對于前幾次科技革命所發(fā)生的排序，是一個相對的概念，僅從字面上也不能指征這次科技革命的基本特征。況且，究竟是第幾次，標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。

理由三：按照技術(shù)功能論的思想，信息技術(shù)就是一切能夠擴展人的信息器官功能的技術(shù)。具體包括有關(guān)信息的產(chǎn)生、收集、交換、存儲、傳輸、顯示、識別、提取、加工和利用等技術(shù)，其中最重要的是傳感技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)和控制技術(shù)。而在這四項信息技術(shù)（又稱信息技術(shù)四基元）中，通信技術(shù)和智能技術(shù)處在整個信息技術(shù)的核心地位，而傳感技術(shù)和控制技術(shù)則是核心技術(shù)與外部世界的接口。目前為止甚至還有人提出廣義信息技術(shù)的概念，把信息技術(shù)的的基礎(chǔ)技術(shù)（指新材料、新能量技術(shù)）、支撐技術(shù)（指機械技術(shù)、電子與微電子技術(shù)、激光技術(shù)和生物技術(shù)等）和信息技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)（即應(yīng)用在經(jīng)濟、社會領(lǐng)域的各類具體技術(shù)）也包括進來。例如，曼紐爾·卡斯特就認(rèn)為：“我把遺傳工程及其日益擴大的相關(guān)發(fā)展與應(yīng)用，也包括在信息技術(shù)里。這不僅是因為遺傳工程的焦點是對生物信息符碼的解碼、操縱，以及最后的重組，也是因為生物學(xué)、微電子學(xué)和信息科學(xué)無論在應(yīng)用與材料上，甚至更基本的概念取向上，似乎已經(jīng)彼此匯聚互動?！盵3](P6)

一般來說，新技術(shù)革命自興起至今大致經(jīng)歷了兩個基本階段（見下文的討論），20世紀(jì)40-50年代是新技術(shù)革命的形成階段，其主要標(biāo)志是原子能、電子計算機和空間技術(shù)的誕生，其中計算機技術(shù)開辟了人類智力的新紀(jì)元。從20世紀(jì)70年代開始，新技術(shù)革命進入全面發(fā)展的新階段。其主要標(biāo)志是信息高速公路，即網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信的新表現(xiàn)方式，從技術(shù)的角度來看，網(wǎng)絡(luò)是由計算機技術(shù)與通信技術(shù)等技術(shù)相結(jié)合而成。

我們把整個世界作為—個龐大的通信系統(tǒng)，通信與計算機的關(guān)系應(yīng)被確認(rèn)為，計算機與通信具有同等重要的地位，而不是把通信看作是計算機的設(shè)備。智能技術(shù)是思維器官功能的延長，僅包括計算機（軟件和硬件）技術(shù)、人工智能專家系統(tǒng)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。所以，“智能技術(shù)革命”不足以指征這場新技術(shù)革命的基本特征。況且智能是與體能相對應(yīng)的概念，這正像我們沒有將“蒸汽技術(shù)革命”和“電力技術(shù)革命”稱謂為“體能技術(shù)革命”一樣，同樣也不能將這場新技術(shù)革命稱謂為“智能技術(shù)革命”。

綜上所述，信息技術(shù)是新技術(shù)革命的重要標(biāo)志。以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的計算機技術(shù)與光纖通信技術(shù)結(jié)合在—起，形成了新技術(shù)革命的核心，它目前是新技術(shù)革命的主導(dǎo)技術(shù)。我們知道技術(shù)革命就是指人類改造世界的技術(shù)手段的巨大變革，是舊技術(shù)體系的揚棄，新技術(shù)體系的確立，實質(zhì)上就是不同歷史時期起主導(dǎo)作用的技術(shù)以及以主導(dǎo)技術(shù)為核心的技術(shù)群的更迭過程。因此，如果把前兩次技術(shù)革命依次稱為“蒸汽技術(shù)革命”和“電力技術(shù)革命”的話，那么這場新技術(shù)革命就可被稱為“信息技術(shù)革命”。

三、信息技術(shù)革命的起訖時間與劃分

（一）歷史的回顧

人類的技術(shù)革命之產(chǎn)生可以追溯到由新石器時代向青銅時代的過渡時期，這一次偉大的轉(zhuǎn)變被西方的一些學(xué)者稱為第一次浪潮，而完整意義上的科學(xué)技術(shù)革命則是發(fā)生于近代史上的事情。因此本文對于科技革命的考察是從近代科技革命入手的，類擬于信息技術(shù)革命的稱謂，近代歷史上究竟發(fā)生過幾次科技革命，目前也有不同的觀點，但比較有代表性的說法主要有四種，即二次說、三次說、四次說及多次說。

二次說認(rèn)為，第一次科技革命是18世紀(jì)起源于英國的工業(yè)革命，標(biāo)志是在牛頓力學(xué)和熱力學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的蒸汽技術(shù)及其廣泛的應(yīng)用；第二次科技革命是第一次科技革命之后至今仍在進行的革命，其標(biāo)志是電力的應(yīng)用以及現(xiàn)代科技革命。

三次說對第一次科技革命的認(rèn)識與前者是相同的。而第二次科技革命是指19世紀(jì)末以電的應(yīng)用為標(biāo)志而發(fā)展起來的電機、電訊及汽車等一系列的新技術(shù)。二次大戰(zhàn)后期至今則是第三次科技革命，標(biāo)志是原子能技術(shù)、空間技術(shù)、電子計算機技術(shù)、通信技術(shù)及生物技術(shù)等的發(fā)展。此外，三次說還有另一種觀點，即第三次科技革命開始于20世紀(jì)70年代，并不是開始于二次大戰(zhàn)后期即20世紀(jì)40年代。

四次說關(guān)于第一次、第二次科技革命的認(rèn)識與上述基本一致，其區(qū)別在于進一步提出第四次科技革命，認(rèn)為第三次科技革命是從20世紀(jì)40年代開始的原子能技術(shù)、電子技術(shù)及空間技術(shù)為中心內(nèi)容的科技革命。第四次即現(xiàn)在正在進行中的科技革命，時間及標(biāo)志是70年代以來以微電子技術(shù)及通信技術(shù)為核心的新興技術(shù)群引起的當(dāng)代技術(shù)領(lǐng)域的巨大變革。

多次說關(guān)于第一次、第二次科技革命的認(rèn)識也與上述基本一致。但其認(rèn)為第二次世界大戰(zhàn)以來，幾乎每過10年，科技都要發(fā)生一次革命性的巨變：

1945-1955年，第一個10年，以原子能的釋放與利用為標(biāo)志，人類開始了掌握核能的新時代；1955-1965年，第二個10年，以人造地球衛(wèi)星的成功發(fā)射為標(biāo)志，人類開始了擺脫地球引力向外層空間進軍的時代；1965-1975年，第三個10年，以重組DNA實驗的成功為標(biāo)志，人類進入了可以控制遺傳和生命過程的新階段；1975-1985年，第四個10年，以微處理機的大量生產(chǎn)和廣泛使用為標(biāo)志，揭開了擴大人腦能力的新篇章；1985-1995年，第五個10年，以軟件開發(fā)和大規(guī)模的信息產(chǎn)業(yè)的建立為標(biāo)志，人類進入了信息革命的新紀(jì)元；1995年至今，以互聯(lián)網(wǎng)成為核心技術(shù)并滲透到人類生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域為標(biāo)志，人類開始進入知識經(jīng)濟社會。

（二）問題的癥結(jié)

關(guān)于近代科技革命發(fā)生的歷史，以上幾種說法比較常見的主要有三次說和四次說，只有較少數(shù)的學(xué)者贊成二次說和多次說。二次說的主要代表是《大不列顛百科全書》，書中認(rèn)為，1760-1830年的工業(yè)革命是世界上迄今為止最重要的發(fā)展階段，因為它標(biāo)志著現(xiàn)代工業(yè)化的開始，并導(dǎo)致了都市化。書中沒有把第一次革命與在此之后發(fā)生的第二次、第三次或第四次革命并列看待，而認(rèn)為在第一次“革命”之后，一些重要事件對世界經(jīng)濟社會發(fā)展有重大“影響”。在此我們不想對二次說做過多的討論，關(guān)于電力和計算機技術(shù)的革命性在許多書中許多學(xué)者都曾做過論證。筆者認(rèn)為，近代科技革命的二次說主要是對電力和計算機技術(shù)革命的影響性及革命性認(rèn)識不足，而且其判斷的標(biāo)準(zhǔn)主要是工業(yè)的現(xiàn)代化和城市化或都市化。而由上可知，多次說認(rèn)為，幾乎每過10年，科技都要發(fā)生一次革命性的巨變，但從他們的認(rèn)識來看，很難斷定每次巨大變化是否是真正意義上的科技革命。綜上所述，人們對近代以來的第一次科技革命（即蒸汽技術(shù)革命）和第二次科技革命（即電力技術(shù)革命）的認(rèn)識基本上達到一致。因此，近代歷史上所發(fā)生過的科技革命的起始時間及劃分，各種說法的主要區(qū)別和爭議之處，即問題的癥結(jié)，應(yīng)主要包括以下兩個方面：

第一、信息技術(shù)革命是否發(fā)生在二戰(zhàn)后20世紀(jì)40-50年代，即信息技術(shù)革命的起始時間問題。

第二、20世紀(jì)40年代與70年代所發(fā)生的技術(shù)變革是否屬于同一次革命，即三次說還是四次說。

（三）問題該怎樣認(rèn)識

下面將分別對上述兩個問題進行討論。

1.計算機的發(fā)明及應(yīng)用是人類科技史上一次重大的事件，是科學(xué)技術(shù)歷史上的一次歷史的間隔。以以下幾點作為前提，我們認(rèn)為信息技術(shù)革命發(fā)生于20世紀(jì)40-50年代。

(1)相應(yīng)科學(xué)理論的建立。1948年控制論創(chuàng)始人維納在研究人與機器的通信后得出“信息既不是物質(zhì)，也不是能量，信息就是信息”的不朽論斷，并從理論高度對信息的本質(zhì)進行了闡述，信息成了獨立的科學(xué)研究對象。另一位信息論奠基人申農(nóng)于1948年發(fā)表了“通信的數(shù)學(xué)理論”，提出了著名的申農(nóng)公式，申農(nóng)的主要貢獻在于解決了信息度量問題，并創(chuàng)造了信息的基本單位比特。維納和申農(nóng)以及同期的其他科學(xué)家創(chuàng)立了信息科學(xué)。這為以后信息資源學(xué)說、數(shù)字化革命、信息技術(shù)的擴散、電象產(chǎn)業(yè)的興起奠定了基礎(chǔ)[4](P10)。

(2)計算機應(yīng)用賴以擴散的條件產(chǎn)生。雖然第一臺計算機誕生于1946年，但由于它是由真空管構(gòu)成，巨大的體積與功耗使計算機技術(shù)向其他領(lǐng)域擴散成為不現(xiàn)實的空想。1948年6月貝爾實驗室宣布，肖克利、巴丁和布拉頓發(fā)明了晶體管（1947年問世），為擴散帶來了希望。之后，1954年，人類首次利用硅；1957年，創(chuàng)造了集成電路。1959年，菲爾克公司研制成第一臺大型通用晶體管計算機，從此，計算機進入了第二代。由于使用晶體管邏輯元件和快速磁芯存儲器，計算機的速度從每秒幾千次提高到幾十萬次，主存儲器容量從幾千字提高到十萬字，體積、功耗和售價也都大幅下降。如此一系列的技術(shù)進步都為計算機應(yīng)用范圍的擴散創(chuàng)造了較好的環(huán)境。人們因此也把研制成功的第二代計算機視為計算機發(fā)展史上的第。

(3)計算機的革命性。按馬克思的觀點，人類社會劃分的標(biāo)志不是社會能生產(chǎn)什么，而是社會用什么生產(chǎn)，即：生產(chǎn)工具的制造和利用既是人類區(qū)別于其他動物的標(biāo)志，又是人類社會各發(fā)展階段的標(biāo)志。電子計算機這一新的“機器”同歷史上出現(xiàn)過的機械有本質(zhì)不同，表現(xiàn)在過去所有的機械都是代替人類的體力勞動，而計算機則是代替人類的部分腦力勞動，其實質(zhì)是人類智力的解放。因此，1946年電子計算機的發(fā)明和應(yīng)用，開辟了運用機器代替人類腦力勞動的新時代，給人類生活帶來了生產(chǎn)自動化、科學(xué)實驗自動化和信息自動化。從體力解放到腦力解放這一重點的轉(zhuǎn)移是技術(shù)以至社會的一個巨大變革。

2.20世紀(jì)70年代所發(fā)生的技術(shù)上的飛躍仍屬于信息技術(shù)革命的范疇，即40年代與70年代所發(fā)生的技術(shù)變革屬于同一次革命。其主要原因如下：

(1)其主導(dǎo)技術(shù)的性質(zhì)未變。如前所述，技術(shù)革命其實質(zhì)就是不同歷史時期起主導(dǎo)作用的技術(shù)以及以主導(dǎo)技術(shù)為核心的技術(shù)群的更迭過程。但是，我們知道40-50年代的計算機技術(shù)、60年代的微電腦技術(shù)、70年代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及與此相關(guān)的軟件系統(tǒng)都屬于計算機技術(shù)、通信技術(shù)及其應(yīng)用技術(shù)，當(dāng)然更應(yīng)納于信息技術(shù)的范疇。

(2)70年代新技術(shù)體系的產(chǎn)生，必須溯及技術(shù)發(fā)現(xiàn)與擴散的自主動態(tài)過程，包含各種關(guān)鍵技術(shù)的綜合效果。于70年代群集于美國，以及某種程度上群集于加州的信息技術(shù)變革，乃是建立在先前20年（甚至更早的時間）發(fā)展上，它們主要都是以既存的知識和因此形成的創(chuàng)新氛圍為基礎(chǔ)，并且都是關(guān)鍵技術(shù)的延續(xù)發(fā)展。70年代以來的重大技術(shù)變革不僅是關(guān)鍵技術(shù)的延續(xù)發(fā)展，而且其發(fā)展與此以前的技術(shù)演變都是或近乎是交叉進行的。以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為例，如果追溯今天復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理，我們甚至可以把目光投到1940年9月10-13日的在達特茅茨學(xué)院召開的一次美國數(shù)學(xué)協(xié)會的會議，貝爾實驗室的喬治·斯蒂彼茨為了演示后來被稱為“貝爾實驗室模型1號”的“復(fù)雜計算機”，就是在會場外的過道里安放的。這次實驗甚至比1946年誕生第一臺電子管計算機還早6年，不少探討電腦網(wǎng)絡(luò)歷史的書之所以首先提到這臺“模型1號”，是因為這次實驗向人們顯示了遠距離控制計算機的需要和可能。1951年麻省理工學(xué)院成立著名的林肯實驗室，其主要的研究項目就是“遠距離預(yù)警”，是由中央控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是第一個真正實時的人機交互作用的電腦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。1962年，保羅巴蘭發(fā)表《論分布式通信網(wǎng)絡(luò)》，提出分布式通信網(wǎng)絡(luò)的模型及包切換的原理。1965年，梅里爾代表“美州電腦公司”提議在馬薩諸塞州和加利福尼亞州之間進行一次聯(lián)網(wǎng)實驗，這是人類第一次遠距離接通兩種不同電腦，而且系統(tǒng)使用的是“分時”的方式。如此等等都說明了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展貫穿了二戰(zhàn)以后至今的整個人類的歷史。

(3)考察近代以來的前兩次科技革命的情況可以發(fā)現(xiàn)：雖然工業(yè)革命帶來了成群的新技術(shù)，并且也真的在后續(xù)階段里陸續(xù)形成與轉(zhuǎn)化了工業(yè)化系統(tǒng)，但工業(yè)革命的核心部分仍是蒸汽機的發(fā)明，雖然在化學(xué)、鋼鐵、內(nèi)燃機、電報和電話方面有許多驚人的發(fā)展，但電力仍是第二次工業(yè)革命的核心力量。同樣，雖然20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了像微電腦、軟件技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)群的突破與創(chuàng)新，但計算機技術(shù)也仍是信息技術(shù)革命的真正核心，它與各種信息技術(shù)彼此緊密相關(guān)，構(gòu)成了以電子學(xué)為基礎(chǔ)的技術(shù)史。就此我們可以認(rèn)為，就如同在工業(yè)革命時一樣，將會有更多的“信息技術(shù)革命”。出現(xiàn)在20世紀(jì)40-50年代、70年代的只是第一波和第二波，也許還會有第三波甚至第四波等等。

綜上所述，信息科技革命為近代歷史上所發(fā)生的第三次科技革命，其起始時間大約為20世紀(jì)40-50年代，主要標(biāo)志為計算機、原子能等技術(shù)的誕生，雖然微處理器的發(fā)明、網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)以及軟件技術(shù)的發(fā)展都可以說是電子計算機史上的革命，但考慮到其他技術(shù)群的變革與技術(shù)創(chuàng)新體系的形成，至今為止的信息技術(shù)革命約分為兩個階段，即40年代的啟動階段和70年代的擴散階段。

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