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计算机毕业论范文精选

计算机毕业论

计算机毕业论范文第1篇

一计算机仿真的必要性

计算机仿真在理工科本科毕业论文中的应用是必要的,是由理工科的学科特点决定的。理工科知识的学习以高等数学、专业英语和基本的计算机语言等专业知识为基础,专业知识根据理工科学科特点的不同而有所不同,课本知识都有一个共同点,那就是理论性都比较强,以电磁场理论这门课程为例,课程的基础课程是高等数学、大学物理学,学完这两门课程,打下一个基础才能学习电磁场理论这门课程,电磁场理论也是基于数学理论知识开始学习的,在课程的第一章一般要介绍一些数学基本知识梯度、散度和旋度的基本概念,有了这些概念为基础,将电磁学知识按照数学思路进行展开,研究电场、磁场的梯度、散度和旋度,以及所表现出来的各种电磁特性,学生在学习的过程中,如果数学知识打得不是很牢固,那么学习电磁场理论这门课程就比较困难,如何破解这个难题,将计算机仿真应用其中是将抽象的理论课程变成可视化过程的方法之一。理工课程的这一特点也直接反映到本科生毕业论文上面,本科毕业论文就是在所学习基本知识基础上开展科学研究的,而计算机仿真能够很好地拓展现有基本知识,并且可以验证你手工完成的计算结果,为你提供了一个后台检查工具,同时可将抽象的难懂的物理概念变得可视化,也可将无法实现的动态物理现象展现出来,因此计算机仿真在本科毕业论文的应用就有一定的必要性。

二几种典型的计算机仿真软件

以电子信息、光学工程和通讯工程为例介绍几种典型的计算机仿真软件。

(一)MATLAB语言编程。MATLAB语言是科学工程中一个广泛使用的计算工具,是理工科学生应用最为广泛的计算机编程语言。MATLAB是MatrixLaboratory(矩阵实验室)的缩写,20世纪80年代初,MATLAB的创始人CleveMoler博士在美国NewMexico大学讲授线性代数时,发现采用高级编程语言编写程序很不方便,为了减轻学生编程的负担,他构思开发了MATLAB软件[8],经过不断发展,MATLAB已经成为国际上最流行的编程软件之一。MATLAB语言以数学矩阵为基本编程单元,编程语言简单,具有强大的图形表达功能,还可以提供许多面向应用问题求解的工具箱函数,并且具有强有力的系统仿真功能,MATLAB还可以与其他计算软件进行很好的兼容。根据中国知网统计数据,以MATLAB与主题关键词的有2976篇,以MATLAB仿真为主题关键词的有1756篇,以MATLAB/Simulink为主题关键词的有749篇。上面是在文章题目中含有MATLAB字句的检索结果,还有论文中应用MATLAB编程的没有统计在内,可见用MATLAB语言编程进行论文写作是大家常采用的一种科研方法。

(二)CST三维电磁仿真软件。CST电磁仿真软件是德国CST股份有限公司设计的,CST软件主要应用于电磁兼容、天线/RCS、核磁共振、超构材料以及高压配电等领域[9]。CST现在被广泛应用于各个领域,CST也是科研工作者最喜欢应用的一款电磁计算软件,据中国知网的数据显示,以CST为主题检索词的文章有919篇,可见CST也是科研工作者最常用的一种计算机仿真软件。

(三)COMSOL多物理场耦合分析计算软件。COMSOLAB公司是在瑞典的斯德哥尔摩成立,COMSOL软件是一款基于全新的有限元理论、直接针对偏微分方程为研究对象的大型数值仿真软件,可直接实现任意多模物理场、直接、双向、实时耦合,在全球领先的数值仿真中得到了广泛应用。在全球各高校中COMSOL软件已经成为教授有限元分析和多模物理场耦合分析的标准工具。通用电气、法国太阳能研发中心、日本丰田/本田汽车公司等国际知名公司都在使用这款软件进行产品研发[10]。上面介绍了三种典型的理工科所用计算软件,这些计算软件都是基于数学的基本原理,将应用到各个领域,也被科研工作者广泛应用于数值仿真当中,作为理工科本科毕业论文中也可以广泛的应用这些软件解决所学知识,拓展所学知识,将有效提升本科毕业论文的质量,更好得与社会需要接轨。

三计算机仿真在理工科本科毕业论文中应用措施

以本校电子信息、光学工程学科等为例介绍计算机仿真在理工科本科毕业论文中应用措施。

(一)教师将计算机仿真方法传授给学生。作者将CST三维电磁仿真软件教授给学生,为了做好毕业论文,作者对所带学生进行了CST软件使用操作,并给学生布置了模拟已的作业,学生通过CST软件练习,逐步掌握了CST的使用,也基本熟知了太赫兹超构材料基本结构的设计原理的流程,基本都能够独立的设计出自己的模型。在作者的指导下,学生做本科毕业论文设计了太赫兹生物传感器模型,并对所设计模型进行了多种参数的计算机仿真,并结合origin软件,通过改变四个微纳金属结构的旋转角度、位置对其仿真数据进行了分析,并进一步研究了微流通道的通道高度、覆盖层和基底不同材料对灵敏度的影响。通过数据的对比分析,最终能够实现太赫兹超材料生物传感器的灵敏度为0.0936THz/RIU。这个传授过程是根据学生的兴趣展开的,可以个别传授,也可以集体传授,需要教师有耐心,花费时间,否则学生很难在短时间内掌握熟练,并加以应用。

(二)应用计算机仿真软件延伸课本教学内容做毕业论文。针对所学电磁场理论知识中电偶极子近似场分析,课本知识中二项式展开只展开到第二项,后面的各项都忽略不计了,教师在课堂上启发学生,如果计算的后三项、四项等多项,理论上如何解释,用计算机仿真如何描述不同项数场强变化情况。在指导教师的启发下,学生以“电偶极子二项式展开的近似场解分析”为自己的研究课题作为毕业论文的研究内容,从理论上推导了多项展开项,并且应用MATLAB语言数值仿真了角度不同时,展开项数与电磁场强度的变化关系图,分析了远场解与场强多项式近似解的误差程度[11]。研究的结论延展了课本知识,同时对课本知识用MATLAB编程的方法对知识进行验证。

计算机毕业论范文第2篇

我们这篇文章分部分进行讲解:

一、本科学生毕业论文的目的和内容

二、管理信息系统开发的主要步骤

三、计算机专业所选开发工具和注意事项

四、计算机毕业论文撰写格式

五、毕业论文中正文的写法和注意事项

六、结束语的写法

七、参考文献列出毕业论文设计中主要参考书籍

八、附录的写法

九、论文评分的能用标准

一、本科学生毕业论文的目的和内容

本科学生在毕业之前必须做毕业论文,其目的是通过毕业论文,让学生独立开发一个具体的计算机应用项目,系统地进行分析总结和运用学过的书本知识,以巩固本科阶段所学的专业理论知识,并给予一个理论联系实际的机会。

为了便于实施和管理,规定网络学院计算机相关专业本科学生毕业论文主要以开发一个管理信息系统为毕业实践的课题,每个毕业生通过独立开发一个具体的管理信息系统,掌握开发一个比整完整的管理信息系统的主要步骤,并从中获得一定的实际经验。

二、管理信息系统开发的主要步骤

管理信息系统开发的主要步骤及各步骤的基本内容如下:

1、系统分析

主要工作内容有以下几项:确定系统目标,系统可行性分析

2、系统调查

系统的组织结构、职能结构和业务流程分析。其中系统的组织结构图应画成树状结构。

系统业务流程分析、业务流程图

3、数据流程分析

数据流程图(系统关联图、顶层图、一层数据流图、二层数据流图)、数据词典、代码设计

4、管理信息系统的功能设计

系统的功能结构图,每个功能模块的主要工作内容、输入输出要求等。

系统控制结构图

5、数据库设计

概念模型设计:实体、实体间的联系、E-R图

关系模式设计:E—R图->关系模式的转换规则

关系模式

数据库表设计:数据库表结构

6、系统物理配置方案

7、人机界面设计

8、模块处理概述

9、系统测试和调试:测试计划、测试用例、测试结果

三、开发工具和注意事项

1、开发工具

开发工具可由学生任选。如Delphi、FoxPro、VB、Access等,这些工具的使用全由学生自学。

2、注意事项

(1)项目开发步骤的完整性(系统需求分析、概念设计、物理设计、系统环境和配置、系统实施以及系统测试和调试等)

(2)每个开发步骤所得结果的正确性(业务流程图、数据流程图、数据词典、HIPO图、E-R图、关系模式、人机界面设计及模块处理等的详细分析和说明)

(3)论文整体结构的完整性(前言、各个具体步骤的叙述和分析、结语、参考文献和有关附录)

(4)提供软件系统的可执行盘片及操作说明书

(5)参考资料(列出必要的参考资料)

四、毕业论文撰写格式

注意:1.每个步骤都要有文字说明和论述2.各个步骤必须是有机的组合,不可以支离破碎不成一体。

一、封面

二、摘要用约200-400字简要介绍一下论文中阐述的主要内容及创新点

三、主题词用一、二个词点明论文所述内容的性质。(二和三要在同一页面上)

四、目录一般采用三级目录结构。例如第三章系统设计3.1系统概念结构3.1.1概念模型

五、正文

第一章前言

简要介绍:组织机构概况、项目开发背景、信息系统目标、开发方法概述、项目开发计划等。

第二章系统需求分析

本章应包含:

(1)现行业务系统描述

包括业务流程分析,给出业务流程图。

具体要求:业务流程图必须有文字说明,图要完整、一定要有业务传递的流程。

(2)现行系统存在的主要问题分析

指出薄弱环节、指出要解决的问题的实质,确保新系统更好,指出关键的成功因素。

(3)提出可能的解决方案

(4)可行性分析和抉择

包括技术可行性、经济可行性、营运可行性分析和抉择。

第三章新系统逻辑方案

针对用户需求,全面、系统、准确、详细地描述新系统应具备的功能。

(1)数据流程分析

最主要的是给出数据流程图,要求满足以下条件:

A.数据流程图必须包括系统关联图、系统顶层图、第一层分解图和第二层分解图组成。B.系统关联图确定了从外部项到系统的数据流和从系统向外部项的数据流,这些数据流在其它层次的数据流中不允许减少,也不允许增加。各层次内部的数据流不受关联图的限制。C.数据流应有名字。D.外部项和数据存储之间不得出现未经加工的数据流。E.数据流程图的分解中,必须保持每个分层同其上层加工中的外部项和输入输出流相一致。F.各加工之间一般不应出现未经数据存储的数据流。G.数据存储之间不得出现未经加工的数据流。H.数据存储可以分解。I.若有查询处理,应在数据流程图中表达。J.统计和打印报表不在数据流图中表达。

(2)数据词典描述

可采用图表格式或较紧凑的记录格式描述A、若采用图表格式,可只写出数据流、数据元素、加工、数据存储和外部项各一个表。B、若采用紧凑的记录格式,则应列出全部成分。如数据元素:编号名称存在于数据结构备注E1入库数据F1/F3/F11/F15入库单号日期货号数量E2出库数据F1/F3/F11/F15出库单号日期货号数量C、据流程图中系统顶层图的数据加工都必须详尽写出。

(3)基本加工小说明

可采用结构化语言、数学公式等描述各个基本加工。

第四章系统总体结构设计

(1)软件模块结构设计A、系统软件模块结构图,并由此导出功能分解图及层次式菜单结构。B、系统的模块结构应与数据流程图的顶层图的加工一致。

(2)数据库设计A、应按下列次序阐述各个元素:实体、实体的属性、实体间联系、E-R图、转换规则、关系模式。B、在介绍实体的属性时,不应包括联系属性,联系属性直至关系模式中才出现。C、数据流程图中的每个数据存储可隐含于E-R图中的多个实体。D、E-R图中的实体要与数据流程图中的数据存储相对应。每个实体要指出实体的标识码(主码)。对每个实体或联系应列出其应有的属性(用列举的方法)。E、E-R图中至少要有一个多对多的联系。F、必须严格按照转换规则从E-R图产生数据关系模式集,需要时作必要的优化,并说明理由。G、对于一对一的联系,只应把任一个实体的主码放在另一个实体中作为外码。H、一对多联系也可以产生新的关系模式,如要这样做,必须说明理由。I、多对多联系,或三元联系必须产生新的关系模式。J、关系模式的个数和名字要与E-R图中的实体和联系相一致。K.、每个关系模式中要用下横线标出主码,后随的符号“#”标出外码。L、若有代码对照表可在最后列出,需另加说明。

(3)计算机系统配置方案的选择和设计

给出硬件配置,系统软件配置,网络通信系统配置(可选)等内容。

(4)系统总体安全性、可靠性方案与措施。

第五章系统详细设计

(1)代码设计基本数据项的代码格式。

(2)人机界面设计给出人机界面视图(输入输出接口,屏幕格式设计等)

(3)模块处理过程根据软件环境做不同处理。可采用脚本、程序流程图、结构化的PDL语言等。

第六章实施概况

(1)实施环境和工具的比较选择

(2)编程环境、工具、实现与数据准备概况

(3)系统测试概况主要包括测试计划、测试用例、测试记录。

(4)系统转换方案及实现概况

(5)系统运行与维护概况

六、结束语

(1)系统特色、局限与展望

(2)实施中遇到的挫折、创新、体会与致谢

七、参考文献列出毕业论文设计中主要参考书籍

序号、书名或文章名、作者名、出版社或杂志名、出版日期或杂志期号。

八、附录

(1)列出部分有一定代表性的程序代码段

(2)操作说明书

九、论文评分标准

1、A等

系统正确无误,系统功能完善,设计步骤完整正确,实用性强,有一定的创新性,论文结构严谨,表述流畅。

2、B等

系统基本正确,系统功能基本完善,设计步骤基本完整正确,有一定的实用性,论文结构良好,表述基本流畅。

3、C等

系统有少量错误,系统功能不够完善,设计步骤欠完整,基本上没有实用性,论文结构一般,表述基本清楚。

4、不及格

计算机毕业论范文第3篇

1:长春广播电视大学毕业设计题目.

2:吉林省森工集团信息化发展前景与规划.

3:吉林省林业设计院网络中心网络改造与发展规划.

4:吉林省林业系统生态信息高速公路构建课题.

二、论文撰写与设计研究的目的

跟随1946年第一台计算机在美国诞生,人类文明发展到一个崭新的时代.尤其是20世纪后10年,以计算机网络的飞速发展为契机,我们进入了信息时代.人们的生活和工作逐渐以信息为中心,信息时代更离不开网络,任何一个规模企业尤其开始依赖网络,没有网络企业就面临着落后.

吉林省的林业分布十分广泛,以长白山系为主要脉络的山地广泛分布各种森林资源,而作为林业及林业环境的发展,林业生态信息则是一个更为庞大的系统,快捷,准确,合理,系统的采集,处理,分析,存储这些信息是摆在我们面前的十分现实的问题.在信息交流的这个世界中,信息好比货物,我们需要将这些货物(信息)进行合理的处理,其中以硬件为主的计算机网络系统是这些货物(信息)交流的"公路"和"处理厂",我做这个题目,就是要为它画出一条"公路"和若干"处理方法"的蓝图.

由于森工集团这样的特定企业,其一,它是一个统一管理的企业,具有集团化的特点,网络的构建具有统一性.其二,它又在地理上是一个分散的企业,网络点也具有分散性.然而,分散中还具有集中的特点,它的网络系统的设计就应该是板块化的.从信息的角度来讲,信息的种类多,各种信息的采集传输处理角度也不尽相同,我们在设计的过程中不仅要考虑硬件的地域布局,也要考虑软件平台的配合.

没有最好,只有更好;更新观念,大步向前.我相信,在导师的精心指导下,经过我的努力,我将为它们创造出一条平坦,宽阔的"高速公路".

1,论文(设计)研究的对象:

拟订以吉林省林业系统为地理模型,以林业网络综合服务为基本需求,以网络拓扑结构为设计方向,以软件整合为应用方法,开发设计一套完整的基于集散集团企业的企业网络系统.

2,论文(设计)研究预期达到目标:

通过设计,论文的撰写,预期达到网络设计全面化,软件整合合理化,网络性能最优化,资金应用最低化,工程周期最短化的目标.

3,论文(设计)研究的内容:

一),主要问题:

设计解决网络地域规范与现有网络资源的利用和开发.

设计解决集中单位的网络统一部署.

设计解决多类型网络的接口部署.

设计解决分散网络用户的接入问题.

设计解决远程瘦用户网络分散点的性能价格合理化问题.

设计解决具有针对性的输入设备的自动化信息采集问题.

合理部署网络服务中心的网络平衡.

优化网络服务系统,营造合理的网络平台.

网络安全问题.

10,基本应用软件整合问题.

二),论文(设计)包含的部分:

1,地理模型与网络模型的整合.

2,企业内部集中部门网络设计.

3,企业内部分散单元网络设计——总体分散.

4,企业内部分散单元网络设计——远程结点.

5,企业内部分散单元网络设计——移动结点.

6,企业网络窗口(企业外信息交流)设计.

7,企业网络中心,服务平台的设计.

8,企业网络基本应用软件结构设计.

9,企业网络特定终端接点设计.

10,企业网络整合设计.

5,论文(设计)的实验方法及理由:

由于设计的过程并不是工程的施工过程,在设计过程中详尽的去现场建设肯定有很大的难度,也不是十分可行的,那么我们在设计的阶段就应该进行仿真试验和科学计算.第一步,通过小型网络测试软件平台,第二步,构建多个小型网络搭建全局网络模拟环境,第三步,构建干扰源利用小型网络集总仿真测试.

6,论文(设计)实施安排表:

1.论文(设计)阶段第一周次:相关理论的学习研究,阅读参考文献资料,制订课题研究的实施方案,准备试验用网络硬件和软件形成试验程序表及试验细则.

2.论文(设计)阶段第二周次:开始第一轮实验,进行小型网络构建试验,模拟网络服务中心,模拟区域板块,模拟远程及移动网络.

3.论文(设计)阶段第三周次:进行接口模拟试验,测试软件应用平台,完善课题研究方案.

4.论文(设计)阶段第四周次:完成第一轮实验,提交中期成果(实验报告1).

5.论文(设计)阶段第五周次:进行第二轮实验,模拟环境(干扰仿真)实验,提交实验报告2.

6.论文(设计)阶段第六周次:完成结题报告,形成论文.

三,论文(设计)实施工具及参考资料

小型网络环境,模拟干扰环境,软件平台.

吴企渊《计算机网络》.

郑纪蛟《计算机网络》.

陈济彪丹青等《计算机局域网与企业网》.

christianhuitema《因特网路由技术》.

[美]othmarkyas《网络安全技术——风险分析,策略与防火墙》.

其他相关设备,软件的说明书.

1、论文(设计)的创新点:

努力实现网络资源的全面应用,摆脱将单纯的网络硬件设计为企业网络设计的模式,大胆实践将软件部署与硬件设计阶段相整合的网络设计方法.

题目可行性说明及预期成果:

2、可行性说明:

由于题目结合了"吉林省森工集团信息化发展前景与规划""吉林省林业设计院网络中心网络改造与发展规划""吉林省林业系统生态信息高速公路构建课题",使得题目紧密结合生产实际,于是进行《企业网络设计——基于集散企业的综合网络设计》具有现实意义.超级秘书网:

计算机毕业论范文第4篇

一、导言

(一)问题的提出

(二)本文研究路线

二、管理信息系统研究概述

(一)管理信息系统的发展历史

(二)管理信息系统的特点

(三)管理信息系统的开发方式

(四)管理信息系统的开发过程

三、图书管理系统分析与设计

(一)图书管理系统的用户需求简介

(二)图书管理系统的要求

(三)图书管理系统功能描述

(四)系统功能模块图

(五)系统开发环境简介

(六)数据库设计

1、数据库介绍

2、使用ADO数据控件访问数据库

3、数据库需求分析

4、数据库概念结构设计

(七)数据词典分析

1、读者信息表

2、图书信息表

3、借阅信息表

(八)数据流程图

四、图书管理系统的功能实现

(一)"登陆界面"编码设计

(二)"读者管理界面"编码设计

(三)"图书管理界面"编码设计

(四)"借阅信息管理界面"编码设计

(五)应用程序

1、编译应用程序

2、打包应用程序

3、应用程序的步骤

五、结论与体会

计算机毕业论范文第5篇

关键词:定性仿真,定性模型

1定性仿真的产生与理论现状

定性仿真(QualitativeSimulation)是以非数字手段处理信息输入、建模、行为分析和结果输出等仿真环节,通过定性模型推导系统的定性行为描述。定性仿真是系统仿真的一个分支,是系统仿真与人工智能理论交叉产生的新领域。相对于传统的数字仿真,定性仿真有其独到之处:这种仿真能处理多种形式的信息,有推理能力和学习能力,能初步模仿人类思维方式,人机界面更符合人的思维习惯,所得结果更容易理解。

定性仿真的研究中,美国学者起步较早。70年代后期,美国XEROX实验室的JohndeKleer和SeelyBrown在设计一个电路教学系统时发现,以常规的数学模型和仿真方法难以使学生很快明白电路的工作过程,而在实际教学中,老师并不是先给出数学公式,而是先讲解电路的工作原理,采用定性的描述方法,那么是否可以用计算机来模拟这一方法呢?同样在许多的实际工作中,人们更多的是依靠这种对系统原理性的理解,而这种理解的基础就是定性知识。很多专家学者开始探索如何在数字仿真中引入定性知识。

1983年,JohndeKleer和SeelyBrown发表了有关定性仿真的第一篇论文AQualitativePhysicsBasedOnConfluence?[1],产生了巨大反响,揭开了定性仿真研究热潮的序幕。美国麻省理工学院的KennethD.Forbus则对定性仿真理论作了全面的总结[2];1986年美国德州大学的BenjaminKuipers在QualitativeSimulation”一文中提出了动态仿真算法QSIM[3],使定性仿真接近于实用。1984年人工智能杂志第一次出版了关于定性问题的专集。此后定性问题的研究成为人工智能和系统建模与仿真领域的一个热点,许多学者加入到这一研究领域中,产生了大量的研究成果。1991年,人工智能杂志又出版了有关定性推理的第二本专集,标志着该领域理论研究逐渐成熟并且向应用领域扩展。90年代以来,该领域的研究情况可谓方兴未艾,在IEEE的相关杂志上和撊斯ぶ悄軘等国际刊物上经常可以看到定性仿真方面的研究成果。国内该领域的研究起步较晚,目前从事定性理论研究的仅限于少数院校的少数研究者。

定性仿真产生之后,在理论上出现了百家争鸣的局面,研究者们根据自己的见解提出了各自的建模和仿真理论。目前,基本可分为三个理论派别,即模糊仿真方法、基于归纳学习的方法和朴素物理学方法。

模糊数学方法可以解决模型信息与测量数据的不确定性,所以在定性理论中一般用来作为一种描述手段。最初,系统的定性值是采用区间模糊数的行为来描述的,英国的QiangShen进一步将其发展到用凸模糊数来描述定性值[4],在数据表示上前进了一大步。此后,又有人在其基础上引入了概率论,来度量生成的多个行为的可信度。当前的模糊定性理论,在模糊数表示方面都存在一大弱点,那就是系统真实值与模糊量空间的映射问题,即如何确定描述系统的模糊量。

归纳推理法是定性仿真的一个新方向,它起源于通用系统理论,主要利用其中的通用系统问题求解(GeneralSystemProblemSolve)技术。输入尽可能多的行为,通过归纳学习的方式,构造系统的定性模型,进行仿真研究。归纳推理法最突出的优势在于它完全不需要对象系统的结构信息,不需要预先提供任何模型。但是,这种方法需要采集大量的数据并处理和维护;而且,由于现实条件的限制,不能保证归纳的完备性。

朴素物理方法在理论和应用上发展得最为成熟,它兴起于一些人工智能专家对朴素物理系统的定性推理研究。根据建立系统定性模型的方法,又可分为很多派别,比较有影响的有:SeelyBrown和JohndeKleer提出的基于摿鲾的概念的理论,K.D.Forbus的定性过程理论,B.J.Kuipers基于约束的用定性微分方程描述的定性仿真理论等。

2定性仿真的应用

现在,定性仿真技术与物理、化工、生态、生物、社会等学科相互渗透、结合,在系统监测、故障诊断、系统行为分析、解释以及预测等方面发挥着越来越大的作用。国外文献报导较多而且应用取得成效比较明显的应用领域主要有:工程和工业过程;电子电路分析和故障诊断;医药和医疗诊断;社会经济领域。下面有选择地按照应用领域介绍其中比较典型的项目。

2.1工程和工业过程

这里工程指传统的工程领域及一些工程设备,如蒸馏塔、高压锅炉、汽轮机等人造设备;工业过程指一些连续系统,如机械制造、发酵、化工过程和电站等。这方面的应用项目比较多见。

ARTIST是欧洲的ESPRIT计划中的一个项目[5],项目领导者是苏格兰的Heriot-Watt大学的Leitch.R,完成于1993年7月。此项目建立了定性动态模型,应用于过程监测与故障诊断。Leitch等人建立了一个基于定性微分方程(QDE)和模糊量空间的定性仿真器:Fusim,现已应用在输配电网络和化工厂蒸馏塔的过程监控、分析、诊断上。

ESPRIT计划中另一应用定性推理的重要项目是:TIGER工程-汽轮机的监测、诊断系统[6]。现已应用在Exxon化工厂的大型工业汽轮机以及Dassault航空中心的宇宙飞船辅助动力单元。系统应用定性仿真来预测汽轮机启动及负载改变时的可能行为。

2.2电子电路分析和故障诊断

定性仿真的一个很重要的应用领域便是电子电路分析和故障诊断。定性推理的先驱人物deKleer早在1976年便开发了使用定性知识研究电子线路的系统LOCAL,即根据电路部件已测知的正常行为和错误行为,分析实际行为和预测行为的不一致之处,然后指出电路的故障点。这种思想后来发展成了基于模型的故障诊断理论(model-baseddiagnosistherory)。时至今日,由于定性推理和仿真技术的不断进步,该应用领域的发展前景更为广阔。

这类项目中,最为典型的是Dague.P等人开发的模拟电路故障诊断工具-DEDALE[7]。Dague对该系统进行了一系列实验,声称:DEDALE系统能诊断出电路故障的75%,另外的25%故障没有构成对电路性能的显著影响,并且可以通过其他手段检测出。ElectroniqueSergeDassault继续这个领域的研究工作,已推出一个名为“DIAGMASTER”的商业化产品。

2.3医药和医疗诊断

人工智能中的专家系统,尤其是医疗专家系统,为人工智能的振兴起了推波助澜的作用。而定性仿真在医疗专家系统的应用方面也很活跃。

Bratko.I将定性推理应用在心电图的识别上[8],目的在于根据心电图辨识心律,判断病症。定性模型用来产生心脏工作状况,规则归纳系统用于产生诊断规则库。他给出了心电图诠释系统-KARDIO,澳大利亚的Telectronics公司已将此系统的部分成果应用于他们的心脏病诊治系统IntelligentPacemaker中。

Kuipers和Kassier给出了QSIM理论的定性推理和模型简化方法[9],并给出了在医学专家系统中的具体应用过程。该系统可以对肾脏的水份、盐份平衡过程进行仿真,作为肾炎综合诊治系统的辅助分析工具。

2.4社会经济领域

定性推理由于其处理不完全知识及模糊数据的突出能力,一直在社会科学、人文科学、商业流通等领域的研究上占有重要位置。

Daniels.HAM,Feelders.AJ给出了一个商业行为分析定性仿真模型[10]。作为例子,他们对某个公司的销售量、商品价格、资金状况进行建模,分析其商业行为的变化,如为什么广告量的减少会带来销售量的下降,什么原因导致公司资产减少,是否存在经营危机等。对于银行贷款之前的商业调查,该模型具有广阔的应用前景,荷兰的AMRO银行正在此基础上进行深入的研究工作。

美国的Farley.A,Lin.KB使用QSIM算法,研究市场预测的定性仿真模型,即当市场需求、供给、价格等诸因素变动时,预测可能引起的市场变化[11]。

3定性仿真的发展方向

定性仿真目前仍然是新兴的研究领域,很多基础性的理论工作尚待完善和突破,因此该领域的发展前景十分广阔。对于定性仿真理论,概括来说,有以下几个发展方向:

(1)采用定量与定性结合的仿真方法

由于定性模型中包含系统的不完全知识,定性仿真会产生一些虚假和二义的多余行为,当实际系统很复杂时,定性仿真产生相当数量的多余行为,如何有效地减少定性仿真产生的行为数,成为当今定性推理研究的主题。很多研究者纷纷采用定量与定性结合的仿真方法。在定性仿真中加入相当的定量知识,将定量与定性有机地结合起来,将大大减少系统的预测行为数,增强定性仿真的生命力。

(2)采用模型分解方法

定性仿真走向应用时,往往涉及到规模较大的系统,即使省略某些细节,模型仍是非常复杂的。所以,定性理论中,必须有处理这种复杂性的手段。

模型分解方法将系统模型分为若干部分,称为部件(component),系统的联系紧密的变量将集中在一个部件中,并为部件建立状态,系统的描述将以这种状态为单位,若需要不同部分的变量的事件对应性,可以通过不同部分之间的连接来产生。并且,仿真算法上也作了相应的变动,以局部的部件描述为基础的仿真取代了以全局状态为基础的定性仿真算法。大大提高了模型建立工作的效率和准确性,并降低了仿真的时间和空间运行代价。

(3)采用并行定性仿真方法

当前定性仿真在减少冗余或虚假行为的研究上取得了很大进展,但同时也带来了一些始料未及的副作用:定性与定量知识的结合,使知识的表示和推理机制复杂化,数据量明显增加;由于信息不完备,系统的搜索空间增大,使得定性仿真在一定的情况下比定量仿真的速度更慢;再者随着定性仿真逐渐走向应用,参数数量的增长使问题的规模成指数增长,仿真的速度也明显下降。并行定性仿真能较大幅度地提高定性仿真的效率,因此成为一个新兴的发展方向。

鉴于定性仿真技术的诸多优点及巨大的实用价值,许多学者纷纷投入到该领域的研究中,各国政府部门及研究机构在研究经费等方面大力扶助,我们有理由相信在不远的将来定性仿真研究会取得更大的进展。

参考文献

deKleerJ,BrownJS.AQualitativePhysicsBasedOnConfluence.ArtifIntell,1983,59:7-15.

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