人工智能與仿真模擬專(zhuān)業(yè)課件

1、 計(jì)算機(jī)與儀器分析計(jì)算機(jī)與儀器分析 第四節(jié)第四節(jié) 人工智能與實(shí)驗(yàn)仿真人工智能與實(shí)驗(yàn)仿真模擬技術(shù)模擬技術(shù)一、人工智能簡(jiǎn)介一、人工智能簡(jiǎn)介an introduction to Artificial intelligence 二、儀器分析實(shí)驗(yàn)多二、儀器分析實(shí)驗(yàn)多媒體仿真模擬媒體仿真模擬multimedia simulation of instrument analysis experimentcomputer and instrument analysis artificial intelligence and multimedia experiment simulation technology1

2、歡迎下載歡迎下載 可修改可修改*一、分析化學(xué)中的人工智能技術(shù)簡(jiǎn)介一、分析化學(xué)中的人工智能技術(shù)簡(jiǎn)介 a introduction to Artificial intelligence 人工智能人工智能（artificial intelligence）: : 是指用機(jī)器是指用機(jī)器或計(jì)算機(jī)通過(guò)模擬人類(lèi)的智慧行為來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題或計(jì)算機(jī)通過(guò)模擬人類(lèi)的智慧行為來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。的能力。 人工智能技術(shù)在化學(xué)方面的應(yīng)用：人工智能技術(shù)在化學(xué)方面的應(yīng)用： 計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)解析；計(jì)算機(jī)輔助合成設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)解析；計(jì)算機(jī)輔助合成設(shè)計(jì)；智能化分析儀器；計(jì)算機(jī)多媒體虛擬實(shí)驗(yàn)室。智能化分析儀器；計(jì)算機(jī)多媒體虛擬實(shí)驗(yàn)

3、室。 一般層次：一般層次：人工智能人工智能 = = 知識(shí)庫(kù)知識(shí)庫(kù)+ +邏輯推理方法；邏輯推理方法； 高級(jí)層次：高級(jí)層次：具有自學(xué)習(xí)、自積累能力。具有自學(xué)習(xí)、自積累能力。2歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*化學(xué)人工智能的核心問(wèn)題：化學(xué)人工智能的核心問(wèn)題：（1 1） 化學(xué)知識(shí)的模型化和表示方法化學(xué)知識(shí)的模型化和表示方法（2 2） 知識(shí)庫(kù)的建立與搜索方法知識(shí)庫(kù)的建立與搜索方法（3 3） 推理、演繹、判斷與求解方法推理、演繹、判斷與求解方法（4 4） 程序設(shè)計(jì)和技術(shù)程序設(shè)計(jì)和技術(shù)3歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*1. 1. 知識(shí)庫(kù)與知識(shí)表示方法知識(shí)庫(kù)與知識(shí)表示方法 知識(shí)庫(kù)知識(shí)庫(kù)：數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展；解決問(wèn)題的

4、規(guī)則（具有因果關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展；解決問(wèn)題的規(guī)則（具有因果關(guān)系的數(shù)據(jù)）的分類(lèi)集合，為推理服務(wù)。系的數(shù)據(jù)）的分類(lèi)集合，為推理服務(wù)。 推理模式和知識(shí)表示方式?jīng)Q定知識(shí)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；推理模式和知識(shí)表示方式?jīng)Q定知識(shí)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 知識(shí)表示方式知識(shí)表示方式：邏輯表示模式；過(guò)程表示模式；語(yǔ)義網(wǎng)邏輯表示模式；過(guò)程表示模式；語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)模式；框架表示模式；產(chǎn)生式表示模式。絡(luò)模式；框架表示模式；產(chǎn)生式表示模式。 知識(shí)表示方式用于知識(shí)的計(jì)算機(jī)識(shí)別，編譯程序用于知識(shí)知識(shí)表示方式用于知識(shí)的計(jì)算機(jī)識(shí)別，編譯程序用于知識(shí)庫(kù)的內(nèi)、外部表示的轉(zhuǎn)換；庫(kù)的內(nèi)、外部表示的轉(zhuǎn)換；4歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*邏輯表示模式邏輯表示模式 將事

5、實(shí)用將事實(shí)用“命題命題”和和“謂詞謂詞”兩種方式表示；兩種方式表示；命題：命題：“真真”、“假假”兩種可能的事實(shí)；兩種可能的事實(shí)； 如：如：P P命題命題“2980“2980cm-1cm-1處有吸收處有吸收”； Q Q命題命題“1719“1719cm-1cm-1處有吸收處有吸收” 命題可以用邏輯關(guān)系詞組合成命題可以用邏輯關(guān)系詞組合成“復(fù)合命題復(fù)合命題”； PQPQ；化合物在兩處均有吸收化合物在兩處均有吸收謂詞：謂詞：描述實(shí)體的性質(zhì)或關(guān)系；描述實(shí)體的性質(zhì)或關(guān)系； 如：如：P(acetone)P(acetone)表示表示“丙酮在丙酮在17191719cm-1cm-1處有吸收處有吸收”； E E(

6、(b,c)b,c)表示表示 “b=c” “b=c”； A A(Z,X(Z,X，Y)Y)表示表示Z=X+YZ=X+Y；知識(shí)表述：知識(shí)表述： E E( (X,Y) X,Y) E E( (Y,Z) Y,Z) E E( (X,Z)X,Z) 若若X=YX=Y且且Y=ZY=Z，則則X=ZX=Z（為邏輯關(guān)系為邏輯關(guān)系“蘊(yùn)含蘊(yùn)含”）大量的知識(shí)描述（事實(shí)或規(guī)則）即構(gòu)成知識(shí)庫(kù)大量的知識(shí)描述（事實(shí)或規(guī)則）即構(gòu)成知識(shí)庫(kù)5歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*推理方法推理方法 依據(jù)提依據(jù)提供的事實(shí)，供的事實(shí)，利用知識(shí)庫(kù)，利用知識(shí)庫(kù)，通過(guò)程序運(yùn)通過(guò)程序運(yùn)行（推理），行（推理），獲得結(jié)果；獲得結(jié)果；推理方法：推理方法：正向推理正

7、向推理逆向推理逆向推理6歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*推理方法推理方法逆向推理逆向推理7歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*2. 專(zhuān)家系統(tǒng)（專(zhuān)家系統(tǒng)（expert system） 將專(zhuān)家的判將專(zhuān)家的判斷過(guò)程轉(zhuǎn)變成的斷過(guò)程轉(zhuǎn)變成的智能程序系統(tǒng)；智能程序系統(tǒng)；用戶用戶界面解釋功能知識(shí)獲取專(zhuān)家問(wèn)題狀態(tài)推理機(jī)制知識(shí)庫(kù)8歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*專(zhuān)專(zhuān)家家系系統(tǒng)統(tǒng)知識(shí)表示及編譯程序結(jié)構(gòu)驗(yàn)證化學(xué)環(huán)境模式識(shí)別人機(jī)交互信息 波譜模擬 結(jié)構(gòu)碎片發(fā)生器整體分子拼接實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(MS,NMR,IR)分子式其他信息譜圖-結(jié)構(gòu)相關(guān)表其他約束條件推理數(shù)據(jù)庫(kù)(用戶提供的信息)結(jié)構(gòu)發(fā)生器立體結(jié)構(gòu)發(fā)生器知識(shí)庫(kù)分子張力能計(jì)算13C

8、-NMR譜峰數(shù)結(jié)構(gòu)輸出結(jié)構(gòu)解析結(jié)構(gòu)解析專(zhuān)家系統(tǒng)專(zhuān)家系統(tǒng)流程框圖流程框圖9歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*液相色譜專(zhuān)家系統(tǒng)：液相色譜專(zhuān)家系統(tǒng)：（1）柱系統(tǒng)推薦軟件包）柱系統(tǒng)推薦軟件包 輸入碳數(shù)、基團(tuán)、試樣類(lèi)型等輸入碳數(shù)、基團(tuán)、試樣類(lèi)型等 推薦預(yù)處理方法，色譜分析方法，分離柱，流動(dòng)相，檢推薦預(yù)處理方法，色譜分析方法，分離柱，流動(dòng)相，檢測(cè)器等。測(cè)器等。（2）色譜條件優(yōu)化及離線色譜數(shù)據(jù)計(jì)算軟件包）色譜條件優(yōu)化及離線色譜數(shù)據(jù)計(jì)算軟件包 根據(jù)獲得的原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行條件優(yōu)化后，再次進(jìn)行分析，根據(jù)獲得的原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行條件優(yōu)化后，再次進(jìn)行分析，提供分析報(bào)告。提供分析報(bào)告。 譜圖與數(shù)據(jù)查詢：譜圖的再處理，相關(guān)譜圖查

9、找，計(jì)算，譜圖與數(shù)據(jù)查詢：譜圖的再處理，相關(guān)譜圖查找，計(jì)算，分離條件顯示，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示分離條件顯示，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示10歡迎下載歡迎下載 可修可修改改9、 人的價(jià)值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2022-3-62022-3-6Sunday, March 06, 202210、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2022-3-62022-3-62022-3-63/6/2022 8:05:21 PM11、人總是珍惜為得到。2022-3-62022-3-62022-3-6Mar-226-Mar-2212、人亂于心，不寬余請(qǐng)。2022-3-62022-3-62022-3-6Sunday, March 06, 202

10、213、生氣是拿別人做錯(cuò)的事來(lái)懲罰自己。2022-3-62022-3-62022-3-62022-3-63/6/202214、抱最大的希望，作最大的努力。2022年3月6日星期日2022-3-62022-3-62022-3-615、一個(gè)人炫耀什么，說(shuō)明他內(nèi)心缺少什么。2022年3月2022-3-62022-3-62022-3-63/6/202216、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2022-3-62022-3-6March 6, 202217、一個(gè)人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。2022-3-62022-3-62022-3-62022-3-6*輔助光譜圖解析系統(tǒng)輔助光譜圖解析系統(tǒng)基于譜圖庫(kù)的輔助

11、解析系統(tǒng)基于譜圖庫(kù)的輔助解析系統(tǒng)確定化合物結(jié)構(gòu)：紅外、核磁、質(zhì)譜1969年，斯坦福大學(xué)的DENDRAL系統(tǒng)1976年，PBM系統(tǒng)，美國(guó)Cornall大學(xué)，質(zhì)譜圖解析1977年，SISCOM系統(tǒng)，前聯(lián)邦德國(guó)煤炭研究所，質(zhì)譜圖解析譜圖存儲(chǔ)方法譜圖存儲(chǔ)方法原則：節(jié)省空間，不遺漏信息：原則：節(jié)省空間，不遺漏信息：保存峰數(shù)據(jù)；按波長(zhǎng)取數(shù)據(jù)保存峰數(shù)據(jù)；按波長(zhǎng)取數(shù)據(jù)查詢對(duì)比方法（檢索）查詢對(duì)比方法（檢索）需要考慮儀器誤差（峰位、峰強(qiáng)），判斷相似程度的定量指標(biāo)12歡迎下載歡迎下載 可修可修改改9、 人的價(jià)值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2022-3-62022-3-6Sunday, March 06, 2022

12、10、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2022-3-62022-3-62022-3-63/6/2022 8:05:21 PM11、人總是珍惜為得到。2022-3-62022-3-62022-3-6Mar-226-Mar-2212、人亂于心，不寬余請(qǐng)。2022-3-62022-3-62022-3-6Sunday, March 06, 202213、生氣是拿別人做錯(cuò)的事來(lái)懲罰自己。2022-3-62022-3-62022-3-62022-3-63/6/202214、抱最大的希望，作最大的努力。2022年3月6日星期日2022-3-62022-3-62022-3-615、一個(gè)人炫耀什么，說(shuō)明他內(nèi)心缺少什

13、么。2022年3月2022-3-62022-3-62022-3-63/6/202216、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2022-3-62022-3-6March 6, 202217、一個(gè)人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。2022-3-62022-3-62022-3-62022-3-6*人工智能化合物結(jié)構(gòu)識(shí)別系統(tǒng)人工智能化合物結(jié)構(gòu)識(shí)別系統(tǒng) 模擬專(zhuān)家的思維，將經(jīng)驗(yàn)抽象成一些規(guī)則或數(shù)學(xué)公式模擬專(zhuān)家的思維，將經(jīng)驗(yàn)抽象成一些規(guī)則或數(shù)學(xué)公式Munk 紅外光譜解釋程序：紅外光譜解釋程序： 將基團(tuán)分為將基團(tuán)分為25大類(lèi)，大類(lèi)，159個(gè)分類(lèi)，兼顧峰強(qiáng)和峰形個(gè)分類(lèi)，兼顧峰強(qiáng)和峰形但無(wú)法將結(jié)構(gòu)單元與光譜數(shù)據(jù)之間用數(shù)學(xué)

14、關(guān)系精確描述但無(wú)法將結(jié)構(gòu)單元與光譜數(shù)據(jù)之間用數(shù)學(xué)關(guān)系精確描述Sasaki 的的Chemics-F程序：程序： 將分子結(jié)構(gòu)分成將分子結(jié)構(gòu)分成179個(gè)結(jié)構(gòu)單元，互不重疊，任一分子個(gè)結(jié)構(gòu)單元，互不重疊，任一分子結(jié)構(gòu)都可以由這些基本結(jié)構(gòu)單元組合得到。結(jié)構(gòu)都可以由這些基本結(jié)構(gòu)單元組合得到。14歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*識(shí)別系統(tǒng)流程識(shí)別系統(tǒng)流程紅外核磁獲得結(jié)構(gòu)單元可能結(jié)構(gòu)組合譜圖核對(duì)結(jié)果分子式規(guī)則譜圖庫(kù)15歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*3. 模式識(shí)別模式識(shí)別 模擬人對(duì)客觀環(huán)境的認(rèn)識(shí)。模擬人對(duì)客觀環(huán)境的認(rèn)識(shí)。 事物的性質(zhì)由其特征決定。性質(zhì)相似的物體其特征相似。事物的性質(zhì)由其特征決定。性質(zhì)相似的物體其

15、特征相似。提取特征分類(lèi) 羰基化合物與炔類(lèi)化合物在羰基化合物與炔類(lèi)化合物在1920，3300cm-1都有紅外吸收都有紅外吸收峰。以兩波長(zhǎng)處的吸光度為坐標(biāo)（二維模式空間）作圖，每個(gè)峰。以兩波長(zhǎng)處的吸光度為坐標(biāo)（二維模式空間）作圖，每個(gè)化合物對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)，兩類(lèi)物質(zhì)形成兩個(gè)有界線的子集。由未知化合物對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)，兩類(lèi)物質(zhì)形成兩個(gè)有界線的子集。由未知物的點(diǎn)所在子集，確定所屬類(lèi)，距離最近的點(diǎn)，結(jié)構(gòu)最相似。物的點(diǎn)所在子集，確定所屬類(lèi)，距離最近的點(diǎn)，結(jié)構(gòu)最相似。擴(kuò)展到多維空間，判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性提高。擴(kuò)展到多維空間，判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性提高。自學(xué)習(xí)過(guò)程：自學(xué)習(xí)過(guò)程：訓(xùn)練集，訓(xùn)練集，1/2 含某基團(tuán)，計(jì)算機(jī)找出模式空間差

16、異含某基團(tuán)，計(jì)算機(jī)找出模式空間差異特征選?。禾卣鬟x取：對(duì)分類(lèi)重要的特征。節(jié)省空間，加快查找速度對(duì)分類(lèi)重要的特征。節(jié)省空間，加快查找速度羰基炔類(lèi)16歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*智能化分析儀器智能化分析儀器示意圖示意圖分析儀器熱、光、電新技術(shù)新型材料、電子器件操作分析對(duì)象控制信號(hào)實(shí)施檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)信息數(shù)據(jù)處理方法描述報(bào)告結(jié)果判斷多媒體計(jì)算機(jī)人工智能專(zhuān)家系統(tǒng)最優(yōu)化技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)17歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*二、仿真模擬技術(shù)與虛擬實(shí)驗(yàn)室二、仿真模擬技術(shù)與虛擬實(shí)驗(yàn)室 multimedia simulation of instrument analysis experiment 在仿現(xiàn)實(shí)環(huán)境的界面中

17、，模擬實(shí)際過(guò)程（數(shù)學(xué)建模），在仿現(xiàn)實(shí)環(huán)境的界面中，模擬實(shí)際過(guò)程（數(shù)學(xué)建模），完成特定任務(wù)。完成特定任務(wù)。 采用的技術(shù)采用的技術(shù)：場(chǎng)景設(shè)計(jì)；動(dòng)態(tài)非線形交互；多線程；數(shù)：場(chǎng)景設(shè)計(jì)；動(dòng)態(tài)非線形交互；多線程；數(shù)學(xué)模型；學(xué)模型； 應(yīng)用應(yīng)用：計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，實(shí)驗(yàn)類(lèi)網(wǎng)絡(luò)課程；：計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，實(shí)驗(yàn)類(lèi)網(wǎng)絡(luò)課程； 儀器分析虛擬實(shí)驗(yàn)室；儀器分析虛擬實(shí)驗(yàn)室； 分析化學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室；分析化學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室； 分析化學(xué)虛擬考場(chǎng)。分析化學(xué)虛擬考場(chǎng)。 特點(diǎn)特點(diǎn)：場(chǎng)景化、智能化、高度實(shí)時(shí)交互、非線性；：場(chǎng)景化、智能化、高度實(shí)時(shí)交互、非線性；18歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*虛擬實(shí)驗(yàn)室虛擬實(shí)驗(yàn)室19歡迎下載歡迎下載 可修可

18、修改改*虛擬實(shí)驗(yàn)室虛擬實(shí)驗(yàn)室20歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*虛擬實(shí)驗(yàn)室虛擬實(shí)驗(yàn)室21歡迎下載歡迎下載 可修可修改改*內(nèi)容選擇：內(nèi)容選擇：第一節(jié)第一節(jié) 計(jì)算機(jī)與儀器分析計(jì)算機(jī)與儀器分析computer and instrument analysis第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)據(jù)采集與計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)采集與計(jì)算機(jī)控制computer control and data collection第三節(jié)第三節(jié) 信息處理與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)信息處理與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)information process and technology of date excavate第四節(jié)第四節(jié) 人工智能與仿真模擬人工智能與仿真模擬artificial intelligence and multimedia experiment simulation technology結(jié)束結(jié)束22歡迎下載歡迎下載 可修可修改改9、 人的價(jià)值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2022-3-62022-3-6Sunday, March 06, 202210、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2022-3-62022-3-62022-3-63/6/2022 8:05:22 PM11、人總是珍惜為得到。2022-3-62022-3-62022-3-6Mar-226-Mar-2212、人亂于心，不寬余請(qǐng)。2022-3-62022-3-62022-3-6Sun