关于粗糙集论文范文资料

汽车故障诊断技术论文篇二 汽车检测与故障诊断技术研究 [摘 要]随着现代汽车技术的快速发展，汽车的结构越来越复杂，高新技术特别是电子技术、计算机技术在汽车上得到了越来越广泛的应用，汽车故障诊断技术从传统的问、看、听、闻、触等经验诊断方式，发展为以集成化、智能化的诊断设备为手段，以信息技术为依托的现代汽车故障诊断技术。 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2016)13-0364-01 一、定义： 汽车故障的“诊断”和“检测”从广义来讲，两个词没有太大的区别，但要讲究的话，还有一点差异，诊断是运用必要的手段(包括外观、气味、震动、声响、感觉和电气现实及仪器等)和知识、经验对车辆故障(包括故障码、故障症状)做出分析和判断，确定故障部位、器件、电路的过程，诊断的过程是一个完整的过程，不是一个单一的某个内容的检测，而是对一些故障症状从开始接触到测量、到分析判断，最后做出修理方案的思维过程。而检测是指根据判断，对确定的故障部位、器件和电路进行精确的测量，以便证实判断是否正确并准确地确定故障部位、器件、电路的过程。 二、故障诊断技术特征 1、故障分析手段的多样化。现代汽车结构的复杂使故障状态呈现出多样性、模糊性和不确定性，将小波分析技术、模糊集理论、粗糙集理论、灰色关联分析、波形分析、融合技术、神经网络技术等应用于故障诊断 2、故障诊断设备的现代化。车外诊断系统和车载诊断系统仪器的发展融合了机械、电子、流体、声学、光学等技术，还具有自动分析、判断、打印结果的功能，并不断向着集成化和智能化方向发展。 3、故障诊断方式的网络化。现代网络技术的发展可使在汽车故障诊断方面运用现代通信技术，集各种组件如维修企业的管理软件、诊断维修技术信息系统、专家系统为一体，实现各维修企业的软硬件共享。 三、汽车故障诊断技术方法 1、人工经验诊断法：诊断人员凭借丰富的实践经验和理论知识，在汽车不解体或局部解体情况下，借助简单工具，用眼看、耳听、手摸、鼻闻等手段，边检查、边试验、边分析，进而对汽车技术状况作出判断。有直接检测法、换件法、条件改变法、顺序检查法、分段排除法等。特别是对汽车运行中出现的随机故障，直至现在它仍不失为一种行之有效的诊断方法。然而，它只能对故障进行定性的分析，而对于因诸多因素导致的复杂故障则难以诊断，诊断的准确与快慢取决于诊断技术人员的技术水平。经验诊断法经过不断地积累、总结和完善，已朝着人工智能分析、逻辑推理的方向发展。在使用该方法时，一般应先了解汽车的使用和维护情况，搞清楚故障特征及其伴随现象，然后由简到繁、由表及里进行推理分析，做出判断。其诊断方法大致分为望问法、观察法、听觉法、嗅觉法、触摸法、试验法等， 2、仪器设备诊断法 仪器设备诊断法是在传统的人工经验诊断法的基础上，随着社会和科学技术的进步逐渐发展起来的。与人工经验诊断法相比，其不同点在于：一是要借助于仪器;二是可将检查结果定量化。 目前可供利用的仪器设备有：万用表、点火正时灯、汽缸压力表、真空表、油压表、声级计、流量计、油耗仪、示波器、汽缸漏气量检测仪、曲轴箱窜气量检测仪、气体分析仪、烟度计，以及功能比较齐全的测功机、四轮定位仪、制动试验台、侧滑试验台、发动机综合检测仪、底盘测功机，等等。这些仪器设备给人们提供了可靠的工具，使汽车故障诊断从定性诊断发展为定量诊断。 现代仪器设备诊断法具有检测速度快、准确性高、能定量分析、可实现快速诊断等优点，而且采用微机控制的现代电子仪器设备能自动分析、判断、存储并打印出汽车的各项性能参数。但其缺点是投资大，需有专用厂房，需要培训操作人员，检测成本高等。这种诊断方法适用于汽车检测站和大中型维修企业。使用现代仪器设备诊断法是汽车诊断与检测技术发展的必然趋势。 3、汽车故障的自诊断法 随着现代科学技术特别是计算机技术的进步，20世纪末期，汽车故障的自诊断技术随着汽车电子控制技术发展起来。汽车电子控制系统机理与结构的复杂性，要求其自身必须建立可靠的故障自诊断系统。1979年，美国通用公司首次在汽车上运用了电子控制装置ECU自诊断系统，该系统由存储于ECU中的软件及相应的硬件构成，当汽车运行时，ECU不断监控系统中各部分的工作情况，如果发生故障，ECU根据故障的性质和程度，首先进入失效安全模式，使汽车有可能行驶到附近的维修点排除故障。同时，其将故障信息以代码的形式存贮，汽车维修时，利用专门的仪器和方法提取故障代码，据此排除故障后再将其清除。这种汽车故障自身诊断系统又称为OBD。 四、故障诊断、检测过程 1、故障描述。要仔细询问故障出现的状态，比如时间、温度、冷车、热车、加速、减速、行驶里程、晴天还是雨天，在整个修理过程中，故障的描述是非常重要的，千万不可忽略。 2、初步诊断 根据对故障症状的了解，对该故障系统的知识以及积累的经验，可对故障正中做出一个初步的判断。例如，什么系统、何部位、与故障症状相关的器件等。比如发支机系统，有很多子系统，出现的故障和哪些系统有关?这个判断是初步的判断，但是该判断已经有了一个理性的认识，这是根据你对故障的了解以及你的经验，知识进行的判断，它已经不是客观存在的东西，是你的大脑思维做出的阶段，这个结论对不对呢?还要去检测。 利用合适的仪器设备，对初步判断的内容作一个简单快速的检测，比如行到一个相关的故障码。 相关的技术资料，这点非常重要，因为随着车辆更新的加快、技术变更的加快，技术资料也是必不可少的，专修厂因为获得技术支持比较直接有及时。 3、替换试验 替换的原则有两个，一是用性能良好件，而不是新件，新件不等于好件，性能良好指在同类车上正确使用完全没有问题。二是替换的时候应该一个一个换，有人不间断地换，换到最后也不知道是哪个出了问题。 替换后的实验，应该是同故障状态一致，替换后的实验一定应该与故障状态同等，否则的话，替换试验没有意义。 4、路试，有一个原则，一定是谁陪客户验的车，由他去陪客户实验。 一个好的试车员，应该对车况、对路况非常悉。 一个系统所有的功能都要经过验证。现在的车讲究的是，除了良好换挡以外，还有品质的控制，换档的过程、强制换楼的过程，TOC的控制过程，包括发动机的功能等等都有要试，不能说人家有8个功能，修了以后剩3个功能，车主也不会同意。所以说，无论你修的是哪个系统，所有的功能都要去试验。 五、诊断、检测方法技巧 1、熟练掌握手中的各类测试仪器的使用。熟练对仪器的型号、连接、选择、使用都要知道，一个功能应用得好坏，取决于人对仪器的理解。 2、要了解进行测量器件的位置，电路(如接口、针脚、线色、信号类型等)，压到电路图、位置图中去找。电路上的故障，有60-80%是根据现象能在电路图上分析出来的，在哪点测量，根据线路图就能分析出来。现在有的修理工都看不清楚电路力这是可行的。 3、选择合适合理的测量部位，正确连接测试设备，全面如实记录测试数据。有些东西，如果用手测非常难，要拆一大堆东西，还下不去手，那么这时候你考虑到同理的设备，也可以进行测量。 4、全面正确的分析所得信息，如果测量错了，你可能得出错误的结论，可是总有人不承认自己的错误。因此，在记录数据的时候也要做到全面、如实，在开始测量的时候并不知道数据是有用，在分析的过程中，就需要各方面的数据。 结语：通过对汽车检测和故障诊断方法的论述，有利于汽车维修工作人员在汽车发生故障时能够快速诊断出故障的原因和部位，及时修复，提高汽车的维修工作效率和汽车的使用效率，使汽车造福于人类。 参考文献： [1]吴波.关于对汽车发动机故障与诊断的研究[J].黑龙江科技信息;2010.(01) [2]甄瑞东.汽车发动机故障检测与维修[J].中小企业管理与科技;2009;28 看了“汽车故障诊断技术论文”的人还看： 1. 浅谈汽车维修研究论文范文 2. 汽车发动机技术论文 3. 汽车地盘电控技术论文 4. 汽车电控技术论文 5. 汽车地盘电控技术论文(2)

下面的都是毕业论文范文,有用的话,请给我红旗LMX2350/LMX2352芯片简介及电路设计基于LMX2306/16/26 芯片简介及应用电路设计 基于LT5500f 的 GHzLNA/混频器电路设计基于LT5517 40MHZ到90NHZ 积分解调器的设计基于LT5527的400MHz至高信号电平下变频混频器电路设计基于LT5572的芯片简介及应用电路设计基于LT5516的芯片简介及应用电路设计 基于MAX2039的芯片简介及应用电路设计 基于MAX2102/MAX2105芯片简介及应用电路设计基于MAX2106 芯片简介及应用电路设计 基于MAX2323/MAX2325 的芯片简介及应用电路设计 基于MAX2338芯片简介及应用电路设计 基于MAX2511的芯片简介及应用电路设计 基于MAX2685的芯片简介及应用电路设计 基于MAX2753的芯片简介及应用电路设计基于MAX9981芯片简介及应用电路设计基于MAX9994的芯片简介及应用电路设计 基于MAX9995的芯片简介及应用电路设计基于MC12430的芯片简介及应用电路设计基于MC88920芯片简介及应用电路设计基于MPC97H73的简介及电路设计基于MPC9229 芯片简介及应用电路设计 基于mpc9239芯片简介及应用电路设计 基于MPC9992 芯片简介及应用电路设计基于mpc92433芯片的简介及应用电路设计基于TQ5121的无线数据接收器电路设计基于TQ5135的芯片简介及应用电路设计基于TQ5631 3V PCS波段CDMA射频放大混频器电路设计语音信号处理技术及应用网络文档发放与认证管理系统网络配置管理对象分析与应用三维激光扫描仪中图像处理快速算法设计基于分形的自然景物图形的生成图像压缩编码基于奇异值分解的数字图像水印算法研究数字图象融合技术汽车牌照定位与分割技术的研究焦炉立火道温度软测量模型设计加热炉的非线性PID控制算法研究直接转矩控制交流调速系统的转矩数字调节器无线会议系统的设计温度检测控制仪器简易远程心电监护系统基于LabVIEW的测试结果语音表达系统程控交换机房环境监测系统设计单片机控制的微型频率计设计基于DSP的短波通信系统设计（射频单元）等精度数字频率计不对称半桥直直变换器仿真研究基于MATLAB的直流电动机双闭环调速系统无线传输应变型扭矩仪模糊控制在锅炉焊接过程中的应用三层结构的工作流OA的应用与实现基于的永磁直线电机的有限元分析及计算音频信号的数字水印技术低压CMOS零延迟1：11时钟发生器基于ADF4116/4117/4118的芯片简介及应用电路设计ADF4193芯片简介及应用电路设计LMX2310U/LMX2311U/LMX2312U/LMX2313U芯片简介及应用电路设计MAX2754芯片简介及应用电路设计MPC92432芯片简介及应用电路设计高增益矢量乘法器基于400MSPS 14-Bit,直接数字合成器AD9951基于900MHz低压LVPECL时钟合成器的电路设计基于 MAX2450芯片简介及应用电路设计基于AD831低失真有源混频器的电路设计基于AD7008的芯片简介及应用电路设计基于AD8341 芯片简介及应用电路设计基于AD8348的50M-1000M正交解调器基于AD8349的简介及应用电路设计基于AD9511的简介及电路应用基于AD9540的芯片简介及电路设计基于AD9952的芯片简介和应用电路设计基于ADF436的集成数字频率合成器与压控振荡器基于ADF4007简介及电路设计基于ADF4110/ADF4111/ADF4112/ADF4113上的应用电路设计基于ADF4154的芯片简介及应用电路设计基于ADF4360-0的芯片简介及应用电路设计基于ADF4360-3电路芯片简介及应用电路设计基于ADF4360-6的简介及应用电路设计基于ADF4360-7的集成整形N合成器的压控振荡器基于ADL5350的简介及应用电路设计基于CMOS 200 MHZ数字正交上变频器设计基于CMOS 的AD9831芯片数字频率合成器的电路设计基于CX3627ERDE的芯片简介及应用电路设计基于CXA3275Q的芯片简介及应用电路设计基于CXA3556N的芯片简介及应用电路设计基于IMA-93516的芯片简介及应用电路设计VPN技术研究UCOSII在FPGA上的移植IPTV影音信号传输网络设计GSM移动通信网络优化的研究与实现 FSK调制系统DSP处理GPS接收数据的应用研究Boot Loader在嵌入式系统中的应用ADS宽带组网与测试基于FPGA的IIR滤波器设计MP3宽带音频解码关键技术的研究与实现基本门电路和数值比较器的设计编码器和译码器的设计智力竞赛抢答器移位寄存器的设计与实现四选一数据选择器和基本触发器的设计四位二进制加法器和乘法器数字钟的设计与制作数字秒表的设计数控分频器及其应用汽车尾灯控制器的设计交通灯控制器的设计简易电子琴的设计简单微处理器的设计DSP最小系统的设计与开发基于消息队列机制（MSMQ）的网络监控系统基于DSP的电机控制的研究基于数学形态学的织物经纬密度的研究纱条均匀度测试的研究 图像锐化算法的研究及其DSP实现 手写体数字识别有限冲击响应滤波器的设计及其DSP实现 同步电机模型的MATLAB仿真USB通信研究及其在虚拟仪器中的应用设计WLAN的OFDM信道估计算法研究采用S12交换机支持NGN下MEGACO呼叫流程的设计基于语音信号预测编码的数据压缩算法的研究与实现基于小波变换数字图像水印盲算法基于小波变换和神经网络的短期负荷预测研究嵌入式系统建模仿真环境PtolemyII的研究与应用分布式计算环境的设计与实现复合加密系统中DES算法的实现大学自动排课算法设计与实现基于AES的加密机制的实现基于AES算法的HASH函数的设计与应用基于DM642的视频编码器优化和实现基于Huffman编码的数据压缩算法的研究与实现基于internet的嵌入式远程测控终端研制基于Matlab的FMCW（调频连续波）的中频正交处理和脉冲压缩处理 基于MATLAB的对称振子阻抗特性和图形仿真基于windows的串口通信软件设计基于粗糙集和规则树的增量式知识获取算法自适应蚁群算法在DNA序列比对中的应用远程监护系统的数据记录与传输技术研究基于分布式体系结构的工序调度系统的设计基于活动图像编码的数据压缩算法的设计与实现基于宽带声音子带编码的数据压缩算法的设计与实现基于网络数据处理XML技术的设计基于小波变换的数据压缩算法的研究与实现基于小波变换的配电网单相接地故障定位研究及应用英特网上传输文件的签名与验证程序

粗糙集理论及其应用摘 要 在很多实际系统中均不同程度地存在着不确定性因素, 采集到的数据常常包含着噪声,不精确甚至不完整. 粗糙集理论是继概率论,模糊集,证据理论之后的又一个处理不确定性的数学工具. 作为一种较新的软计算方法, 粗糙集近年来越来越受到重视, 其有效性已在许多科学与工程领域的成功应用中得到证实, 是当前国际上人工智能理论及其应用领域中的研究热点之一.本文介绍了粗糙集理论的基本概念,特点及有关应用. 关键词 粗糙集, 不确定性, 数据分析, 软计算1 引言在自然科学,社会科学和工程技术的很多领域中, 都不同程度地涉及到对不确定因素和对不完备( imperfect) 信息的处理. 从实际系统中采集到的数据常常包含着噪声, 不够精确甚至不完整. 采用纯数学上的假设来消除或回避这种不确定性, 效果往往不理想, 反之, 如果正视它,对这些信息进行合适地处理, 常常有助于相关实际系统问题的解决. 多年来, 研究人员一直在努力寻找科学地处理不完整性和不确定性的有效途径. 模糊集和基于概率方法的证据理论是处理不确定信息的两种方法, 已应用于一些实际领域. 但这些方法有时需要一些数据的附加信息或先验知识, 如模糊隶属函数,基本概率指派函数和有关统计概率分布等, 而这些信息有时并不容易得到. 1982 年, 波兰学者Z. Paw lak 提出了粗糙集理论, 它是一种刻划不完整性和不确定性的数学工具, 能有效地分析不精确,不一致( incon sisten t),不完整( incomp lete) 等各种不完备的信息, 还可以对数据进行分析和推理, 从中发现隐含的知识, 揭示潜在的规律. 粗糙集理论是建立在分类机制的基础上的, 它将分类理解为在特定空间上的等价关系, 而等价关系构成了对该空间的划分.粗糙集理论将知识理解为对数据的划分, 每一被划分的集合称为概念.粗糙集理论的主要思想是利用已知的知识库, 将不精确或不确定的知识用已知的知识库中的知识来(近似) 刻画.该理论与其他处理不确定和不精确问题理论的最显著的区别是它无需提供问题所需处理的数据集合之外的任何先验信息, 所以对问题的不确定性的描述或处理可以说是比较客观的, 由于这个理论未能包含处理不精确或不确定原始数据的机制, 所以这个理论与概率论, 模糊数学和证据理论等其他处理不确定或不精确问题的理论有很强的互补性.本文简要介绍了粗糙集理论的基本概念和实际应用.2 粗糙集的理论2. 1 粗糙集理论的产生和发展在本世纪70 年代, 波兰学者Z. Paw lak 和一些波兰科学院,波兰华沙大学的逻辑学家们,一起从事关于信息系统逻辑特性的研究. 粗糙集理论就是在这些研究的基础上产生的. 1982年, Z. Paw lak 发表了经典论文Rough Set s , 宣告了粗糙集理论的诞生. 此后, 粗糙集理论引起了许多数学家,逻辑学家和计算机研究人员的兴趣, 他们在粗糙集的理论和应用方面作了大量的研究工作.1991 年Z. Paw lak 的专著和1992 年应用专集的出版, 对这一段时期理论和实践工作的成果作了较好的总结, 同时促进了粗糙集在各个领域的应用. 此后召开的与粗糙集有关的国际会议进一步推动了粗糙集的发展. 越来越多的科技人员开始了解并准备从事该领域的研究. 目前, 粗糙集已成为人工智能领域中一个较新的学术热点, 在机器学习,知识获取,决策分析,过程控制等许多领域得到了广泛的应用.2. 2 粗糙集理论所处理的问题粗糙集能有效地处理下列问题:·不确定或不精确知识的表达;·经验学习并从经验中获取知识;·不一致信息的分析;·根据不确定,不完整的知识进行推理;·在保留信息的前提下进行数据化简;·近似模式分类;·识别并评估数据之间的依赖关系2. 3 粗糙集理论的一些基本概念2. 3. 1 知识的含义"知识"这个概念在不同的范畴内有多种不同的含义. 在粗糙集理论中,"知识"被认为是一种分类能力. 人们的行为是基于分辨现实的或抽象的对象的能力, 如在远古时代, 人们为了生存必须能分辨出什么可以食用, 什么不可以食用; 医生给病人诊断, 必须辨别出患者得的是哪一种病. 这些根据事物的特征差别将其分门别类的能力均可以看作是某种"知识".2. 3. 2 不可分辨关系与基本集分类过程中, 相差不大的个体被归于同一类, 它们的关系就是不可分辨关系( indiscernability relation). 假定只用两种黑白颜色把空间中的物体分割两类, {黑色物体},{白色物体},那么同为黑色的两个物体就是不可分辨的, 因为描述它们特征属性的信息相同, 都是黑色. 如果再引入方,圆的属性, 又可以将物体进一步分割为四类: {黑色方物体},{黑色圆物体},{白色方物体},{白色圆物体}. 这时, 如果两个同为黑色方物体, 则它们还是不可分辨的. 不可分辨关系也称为一个等效关系(equivalence relationship ) , 两个白色圆物体间的不可分辨关系可以理解为它们在白,圆两种属性下存在等效关系.基本集(elementary set) 定义为由论域中相互间不可分辨的对象组成的集合, 是组成论域知识的颗粒. 不可分辨关系这一概念在粗糙集理论中十分重要, 它深刻地揭示出知识的颗粒状结构 , 是定义其它概念的基础. 知识可认为是一族 等效关系, 它将论域分割成一系列的等效类.2. 3. 3 集合的下逼近,上逼近及边界区粗糙集理论延拓了经典的集合论, 把用于分类的知识嵌入集合内, 作为集合组成的一部分. 一个对象a 是否属于集合X 需根据现有的知识来判断, 可分为三种情况: (1) 对象a 肯定属于集合X ; (2) 对象a 肯定不属于集X ; (3) 对象a 可能属于也可能不属于集合X . 集合的划分密切依赖于我们所掌握的关于论域的知识, 是相对的而不是绝对的.给定一个有限的非空集合U 称为论域, I 为U 中的一族等效关系, 即关于U 的知识, 则二元对 K = (U , I ) 称为一个近似空间(approximation space). 设x 为U 中的一个对象, X为U 的一个子集, I (x ) 表示所有与x 不可分辨的对象所组成的集合, 换句话说, 是由x 决定的等效类, 即I (x ) 中的每个对象都与x 有相同的特征属性(attribute).集合X 关于I 的下逼近(Lower approximation) 定义为:I* (X ) = {x ∈U : I (x ) I *(X ) 实际上由那些根据现有知识判断肯定属于X 的对象所组成的最大的集合, 有时也称为X 的正区(po sit ive region) , 记作PO S (X ). 类似地, 由根据现有知识判断肯定不属于X 的对象组成的集合称为X 的负区(negat ive region) , 记作N EG (X ).集合X 关于I 的上逼近(U pper app rox im at ion) 定义为I3 (X ) = {x ∈U : I (x ) ∩ X ≠ 5 } (2)I3 (X ) 是由所有与X 相交非空的等效类I (x ) 的并集, 是那些可能属于X 的对象组成的最小集合. 显然, I3 (X ) + N EG (X ) = 论域U.集合X 的边界区(Boundary region) 定义为BND (X ) = I3 (X ) - I 3 (X ) (3)BND (X ) 为集合X 的上逼近与下逼近之差. 如果BND (X ) 是空集, 则称X 关于I 是清晰的(crisp ) ; 反之如果BND (X ) 不是空集, 则称集合X 为关于I 的粗糙集( rough set).下逼近,上逼近及边界区等概念称为可分辨区(discern ib ility region s) , 刻划了一个边界含糊(vague) 集合的逼近特性. 粗糙程度可按按下式的计算A1=I 3 (X ) I3 (X ) , (4)式中 # 表示集合# 的基数或势(cardinality) , 对有限集合表示集合中所包含的元素的个数.显然0≤A1 (X ) ≤1, 如果A1 (X ) = 1, 则称集合X 相对于I 是清晰(crisp ) 的, 如果A1 (X ) 0} (7)BND (X ) = {x ∈U : 0 < LIX(x ) < 1} (8)从上面的定义中, 可以看出粗糙集理论中"含糊"(vague) 和"不确定"(uncertain ty) 这两个概念之间的关系:"含糊"用来描述集合, 指集合的边界不清楚; 而"不确定"描述的是集合中的元素, 指某个元素是否属于某集合是不确定的.2. 4 实例下面用一个具体的实例说明粗糙集的概念. 在粗糙集中使用信息表( info rm at ion tab le) 描述论域中的数据集合. 根据学科领域的不同, 它们可能代表医疗,金融,军事,过程控制等方面的数据. 信息表的形式和大家所熟悉的关系数据库中的关系数据模型很相似, 是一张二维表1 期韩祯祥等: 粗糙集理论及其应用391995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.格, 如表一所示. 表格的数据描述了一些人的教育程度以及是否找到了较好工作, 旨在说明两者之间的关系. 其中王治,马丽, 赵凯等称为对象(ob ject s) , 一行描述一个对象. 表中的列描述对象的属性. 粗糙集理论中有两种属性: 条件属性(condit ion at t ribu te) 和决策属性(decisionat t ribu te). 本例中"教育程度"为条件属性;"是否找到了好工作"为决策属性.表1 教育程度与是否找到好工作的关系姓名教育程度是否找到了好工作王治高中否马丽高中是李得小学否刘保大学是赵凯博士是设O 表示找到了好工作的人的集合, 则O = {马丽, 刘保, 赵凯}, 设I 表示属性"教育程度"所构成的一个等效关系, 根据教育程度的不同, 该论域被分割为四个等效类: {王治,马丽},{李得},{刘保},{赵凯}. 王治和马丽在同一个等效类中, 他们都为高中文化程度, 是不可分辨的. 则:集合O 的下逼近(即正区) 为 I 3 (O ) = PO S (O ) = {刘保,赵凯}集合O 的负区为 N EG (O ) = {李得}集合O 的边界区为 BND (O ) = {王治, 马丽}集合O 的上逼近为 I 3 (O ) = PO S (O ) + BND (O ) = {刘保,赵凯,王治,马丽}根据表1, 可以归纳出下面几条规则, 揭示了教育程度与是否能找到好工作之间的关系.RUL E 1: IF (教育程度= 大学) OR (教育程度= 博士) THEN (可以找到好工作)RUL E 2: IF (教育程度= 小学) THEN (找不到好工作)RUL E 3: IF (教育程度= 高中) THEN (可能找到好工作)从这个简单的例子中, 我们还可以体会到粗糙集理论在数据分析,寻找规律方面的作用.3 粗糙集理论的特点3. 1 粗糙集是一种软计算方法软计算(sof t compu t ing) 的概念是由模糊集创始人Zadeh[ 9 ]提出的. 软计算中的主要工具包括粗糙集,模糊逻辑(FL ),神经网络(NN ),_________概率推理(PR ),信度网络(Belief N etwo rk s),遗传算法(GA ) 与其它进化优化算法,混沌(Chao s) 理论等.传统的计算方法即所谓的硬计算(hard compu t ing) , 使用精确,固定和不变的算法来表达和解决问题. 而软计算的指导原则是利用所允许的不精确性,不确定性和部分真实性以得到易于处理,鲁棒性强和成本较低的解决方案, 以便更好地与现实系统相协调.3. 2 粗糙集理论的特点粗糙集方法的简单实用性是令人惊奇的, 它能在创立后的不长时间内得到迅速应用是因为具有以下特点[ 6～ 8 ]:(1) 它能处理各种数据, 包括不完整( incomp lete) 的数据以及拥有众多变量的数据;(3) 它能处理数据的不精确性和模棱两可(am b igu ity) , 包括确定性和非确定性的情况;(4) 它能求得知识的最小表达( reduct) 和知识的各种不同颗粒(granu larity) 层次;(5) 它能从数据中揭示出概念简单, 易于操作的模式(pat tern) ;(6) 它能产生精确而又易于检查和证实的规则, 特别适于智能控制中规则的自动生成.40 信 息 与 控 制27 卷 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights 粗糙集理论的应用粗糙集理论是一门实用性很强的学科, 从诞生到现在虽然只有十几年的时间, 但已经在不少领域取得了丰硕的成果, 如近似推理,数字逻辑分析和化简,建立预测模型,决策支持,控制算法获取,机器学习算法和模式识别等等. 下面介绍一下粗糙集应用的几个主要领域.4. 1 人工神经网络训练样本集化简人工神经网络具有并行处理,高度容错和泛化能力强的特点, 适合应用在预测,复杂对象建模和控制等场合. 但是当神经网络规模较大,样本较多时, 训练时间过于漫长, 这个固有缺点是制约神经网络进一步实用化的一个主要因素. 虽然各种提高训练速度的算法不断出现, 问题远未彻底解决. 化简训练样本集, 消除冗余数据是另一条提高训练速度的途径.文[ 10 ]正是沿着这条思路, 应用粗糙集化简神经网络训练样本数据集, 在保留重要信息的前提下消除了多余(superf luou s) 的数据. 仿真实验表明训练速度提高了4. 77 倍, 获得了较好的效果.4. 2 控制算法获取实际系统中有很多复杂对象难于建立严格的数学模型, 这样传统的基于数学模型的控制方法就难以奏效. 模糊控制模拟人的模糊推理和决策过程, 将操作人员的控制经验总结为一系列语言控制规则, 具有鲁棒性和简单性的特点, 在工业控制等领域发展较快. 但是有些复杂对象的控制规则难以人工提取, 这样就在一定程度上限制了模糊控制的应用.粗糙集能够自动抽取控制规则的特点为解决这一难题提供了新的手段. 一种新的控制策略—模糊- 粗糙控制(fuzzy2rough con t ro l) 正悄然兴起, 成为一个有吸引力的发展方向. 应用这种控制方法, 文[11 ]研究了"小车—倒立摆系统"这一经典控制问题, 文[12 ]研究了过程控制(水泥窑炉) , 均取得了较好的控制效果. 应用粗糙集进行控制的基本思路是: 把控制过程的一些有代表性的状态以及操作人员在这些状态下所采取的控制策略都记录下来, 然后利用粗糙集理论处理这些数据, 分析操作人员在何种条件下采取何种控制策略, 总结出一系列控制规则:规则1 IF Condit ion 1 满足 THEN 采取decision 1规则2 IF Condit ion 2 满足 THEN 采取decision 2规则3 IF Condit ion 3 满足 THEN 采取decision 3这种根据观测数据获得控制策略的方法通常被称为从范例中学习( learn ing f rom exam2p les). 粗糙控制( rough con t ro l) 与模糊控制都是基于知识,基于规则的控制, 但粗糙控制更加简单迅速,实现容易(因为粗糙控制有时可省却模糊化及去模糊化步骤) ; 另一个优点在于控制算法可以完全来自数据本身, 所以从软件工程的角度看, 其决策和推理过程与模糊(或神经网络) 控制相比可以很容易被检验和证实(validate). 文[ 11 ]还指出在特别要求控制器结构与算法简单的场合, 更适合采取粗糙控制.美国电力科学研究院(EPR I) 对粗糙集的应用研究的潜力对十分重视, 将其作为战略性研究开发(St rategy R&D) 项目, 在1996 年拨款 196, 600 资助San Jo se 州立大学进行电力系统模糊- 粗糙控制器的研究.1 期韩祯祥等: 粗糙集理论及其应用411995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights . 3 决策支持系统面对大量的信息以及各种不确定因素, 要作出科学,合理的决策是非常困难的. 决策支持系统是一组协助制定决策的工具, 其重要特征就是能够执行IF THEN 规则进行判断分析. 粗糙集理论可以在分析以往大量经验数据的基础上找到这些规则, 基于粗糙集的决策支持系统在这方面弥补了常规决策方法的不足, 允许决策对象中存在一些不太明确,不太完整的属性, 并经过推理得出基本上肯定的结论.下面举一个例子, 说明粗糙集理论可以根据以往的病例归纳出诊断规则, 帮助医生作出判断. 表二描述了八个病人的症状. 从表二中可以归纳出以下几条确定的规则:表2 症状与感冒的关系病人编号病理症状诊断结果是否头痛体温是否感冒病人1 是正常否病人2 是高是病人3 是很高是病人4 否正常否病人5 否高否病人6 否很高是病人7 否高是病人8 否很高否1. IF (体温正常) THEN (没感冒)2. IF (头痛) AND (体温高) THEN (感冒)3. IF (头痛) AND (体温很高) THEN(感冒)还有几条可能的规则:4. IF (头不痛) THEN (可能没感冒)5. IF (体温高) THEN (可能感冒了)6. IF (体温很高) THEN (可能感冒了)病人5 和病人7, 病人6 和病人8, 症状相同, 但是一个感冒另一个却没感冒, 这种情况称为不一致( incon sisten t). 粗糙集就是靠这种IF THEN 规则的形式表示数据中蕴含的知识.希腊工业发展银行ETEVA 用粗糙集理论协助制订信贷政策, 从大量实例中抽取出的规则条理清晰, 得到了金融专家的好评[ 13 ].4. 4 从数据库中知识发现现代社会中, 随着信息产业的迅速发展, 大量来自金融,医疗,科研等不同领域的信息被存储在数据库中. 这些浩如烟海的数据间隐含着许多有价值的但鲜为人知的相关性, 例如股票的价格和一些经济指数有什么关系; 手术前病人的病理指标可能与手术是否成功存在某种联系;满足何种条件的夜空会出现彗星等天文现象等等.由于数据库的庞大, 人工处理这些数据几乎是不可能的, 于是出现了一个新的研究方向—数据库中的知识发现(Know ledge D iscovery in Databases, KDD) , 也叫做数据库(信息) 发掘(M in ing) , 它是目前国际上人工智能领域中研究较为活跃的分支. 粗糙集是其中的一种重要的研究方法, 它采用的信息表与关系数据库中的关系数据模型很相似, 这样就便于将基于粗糙集的算法嵌入数据库管理系统中.粗糙集引入核(co re),化简( reduct) 等有力的概念与方法, 从数据中导出用IF THEN 规则形式描述的知识, 这些精练的知识更便于存储和使用. 美国医学工作者应用粗糙集理论对大量的病历进行分析, 发现黑人妇女患乳腺癌后的死亡率比白人妇女高. 到目前为止, 早产的预测在医学上还是比较困难的. 现有的人工预测方法准确率只有17à - 58à , 而应用粗糙集理论则可将准确率提高到68à - 90à [ 8 ].42 信 息 与 控 制27 卷 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights 粗糙集与模糊集,证据理论及其它一些情况5. 1 粗糙集与模糊集,证据理论粗糙集与模糊集都能处理不完备( imperfect) 数据, 但方法不同, 模糊集注重描述信息的含糊(vagueness) 程度, 粗糙集则强调数据的不可辩别( indiscern ib ility) , 不精确( imp recision) 和模棱两可(am b igu ity). 使用图像处理中的语言来作比喻, 当论述图像的清晰程度时, 粗糙集强调组成图像象素的大小, 而模糊集则强调象素存在不同的灰度. 粗糙集研究的是不同类中的对象组成的集合之间的关系, 重在分类; 模糊集研究的是属于同一类的不同对象的隶属的关系,重在隶属的程度. 因此粗糙集和模糊集是两种不同的理论, 但又不是相互对立的, 它们在处理不完善数据方面可以互为补充.粗糙集理论与证据理论虽有一些相互交叠的地方, 但本质不同, 粗糙集使用集合的上,下逼近而证据理论使用信任函数(belief funct ion) 作为主要工具. 粗糙集对给定数据的计算是客观的, 无须知道关于数据的任何先验知识(如概率分布等) , 而证据理论则需要假定的似然值(p lau sib ility).5. 2 近年来召开的与粗糙集有关的国际会议相继召开的以粗糙集理论为主题的国际会议, 促进了粗糙集理论的推广. 这些会议发表了大量的具有一定学术和应用价值的论文, 方便了学术交流, 推动了粗糙集在各个科学领域的拓展和应用. 下面列出了近年召开的一些会议:· 1992 年第一届国际研讨会(Rough Set s: State of the A rt and Perspect ives) 在波兰K iek rz 召开;·1993 年第二届国际研讨会(The Second In ternat ionalWo rk shop on Rough Set s andKnow ledge D iscovery, RSKD'93) 在加拿大Banff 召开;·1994 年第三届国际研讨会(The Th ird In ternat ionalWo rk shop on Rough Set s and Sof tCompu t ing, RSSC'94) 在美国San Jo se 召开;·1995 年在美国No rth Caro lina 召开了题为"Rough Set Theo ry, RST'95"的国际会议;·1996 年第四届国际研讨会(The Fou rth In ternat ionalWo rk shop on Rough Set s, FuzzySet s, andM ach ine D iscovery, RSFD'96) 在日本东京召开;·1997 年3 月在美国No rth Caro lina 召开了第五届国际研讨会(The F if th In ternat ionalWo rk shop on Rough Set s and Sof t Compu t ing, RSSC'97)5. 3 国际上一些有关粗糙集的软件目前, 国际上研究粗糙集的机构和个人开发了一些应用粗糙集的实用化软件, 也出现了商业化的软件. 加拿大Reduct System Inc. 公司开发的用于数据库知识发现的软件DataLogic R [ 14 ]是用C 语言开发的, 可安装在个人计算机上, 为科研领域和工业界服务.美国肯萨斯大学开发了一套基于粗糙集的经验学习系统[ 15 ] , 名为L ERS (L earn ing f romExamp les based on Rough Set s) , 它能从大量经验数据中抽取出规则. L ERS 已被美国国家航空航天管理局(NA SA ) 的约翰逊(John son) 空间中心采用, 作为专家系统开发工具, 为"自由号"(F reedom ) 空间站上的医疗决策服务. 美国环境保护署(U S Environm en tal P ro tect ion A 2gency) 资助的一个项目中也采用了L ERS.波兰波兹南工业大学(Poznan U n iversity of Techno logy) 开发的软件RoughDA S 和1 期韩祯祥等: 粗糙集理论及其应用431995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights , 也在不少实际领域中得到应用[ 5 ].加拿大Regina 大学开发的KDD- R 是用C 编写的, 在UN IX 环境下运行, KDD2R 基于变精度粗糙集模型[ 16 ] (V ariab le P recision Rough Set, V PRS) , 通过改变粗糙程度而使数据中隐含的模式更清楚的显示出来.6 结束语粗糙集是一种较有前途的处理不确定性的方法, 相信今后将会在更多的领域中得到应用.但是, 粗糙集理论还处在继续发展之中, 正如粗糙集理论的创立人Z. Paw lak 所指出的那样[ 8 ] , 尚有一些理论上的问题需要解决, 诸如用于不精确推理的粗糙逻辑(Rough logic) 方法,粗糙集理论与非标准分析(Non standard analysis) 和非参数化统计(Nonparam et ric stat ist ics)等之间的关系等等.将粗糙集与其它软计算方法(如模糊集,人工神经网络,遗传算法等) 相综合, 发挥出各自的优点, 可望设计出具有较高的机器智商(M IQ ) 的混合智能系统(Hyb rid In telligen tSystem ) , 这是一个值得努力的方向.

粗糙集理论作为智能计算的科学研究，无论是在理论方面还是在应用实践方面都取得了很大的进展，展示了它光明的前景。粗集理论不仅为信息科学和认知科学提供了新的科学逻辑和研究方法，而且为智能信息处理提供了有效的处理技术。1982年，以波兰数学家Pawlak为代表的研究者首次提出了粗糙集理论，并于1991年出版第一本关于粗糙集的专著，接着1992年Slowinski R 主编论文集的出版，推动了国际上对粗糙集理论与应用的深入研究。1992年在波兰Kiekrz召开了第一届国际粗糙集合研讨会。这次会议着重讨论了集合近似定义的基本思想及其应用和粗糙集合环境下的机器学习基础研究，从此每年都会召开一次以粗糙集理论为主题的国际研讨会，从而推动了粗糙集理论的拓展和应用。我国RS研究起步较晚，所能搜索到的最早发表的论文时间是1990年，直到1998年由曾黄麟教授编著了国内最早的RS专著。粗糙集理论已成为国内外人工智能领域中一个较新的学术热点，引起了越来越多科研人员的关注。