人工智能與仿真模擬

其次章

計算機與儀器分析第四節(jié)人工智能與試驗仿真模擬技術(shù)一、人工智能簡介anintroductiontoArtificialintelligence二、儀器分析試驗多媒體仿真模擬multimediasimulationofinstrumentanalysisexperimentcomputerandinstrumentanalysis

artificialintelligenceandmultimedia

experiment

simulationtechnology2023/11/25一、分析化學中的人工智能技術(shù)簡介

aintroductiontoArtificialintelligence

人工智能〔artificialintelligence〕:是指用機器或計算機通過模擬人類的才智行為來解決實際問題的力量。人工智能技術(shù)在化學方面的應(yīng)用：計算機幫助構(gòu)造解析；計算機幫助合成設(shè)計；智能化器；計算機多媒體虛擬試驗室。一般層次：人工智能=學問庫+規(guī)律推理方法；高級層次：具有自學習、自積存力量。2023/11/25化學人工智能的核心問題：〔1〕化學學問的模型化和表示方法〔2〕學問庫的建立與搜尋方法〔3〕推理、演繹、推斷與求解方法〔4〕程序設(shè)計和技術(shù)2023/11/251.學問庫與學問表示方法學問庫：數(shù)據(jù)庫的進展；解決問題的規(guī)章〔具有因果關(guān)系的數(shù)據(jù)〕的分類集合，為推理效勞。推理模式和學問表示方式打算學問庫的數(shù)據(jù)構(gòu)造；學問表示方式：規(guī)律表示模式；過程表示模式；語義網(wǎng)絡(luò)模式；框架表示模式；產(chǎn)生式表示模式。學問表示方式用于學問的計算機識別，編譯程序用于學問庫的內(nèi)、外部表示的轉(zhuǎn)換；2023/11/25規(guī)律表示模式將事有用“命題”和“謂詞”兩種方式表示；命題：“真”、“假”兩種可能的事實；如：P命題“2980cm-1處有吸取”；Q命題“1719cm-1處有吸取”命題可以用規(guī)律關(guān)系詞組合成“復合命題”；P^Q；化合物在兩處均有吸取謂詞：描述實體的性質(zhì)或關(guān)系；如：P(acetone)表示“丙酮在1719cm-1處有吸取”；E(b,c)表示“b=c”；A(Z,X，Y)表示Z=X+Y；學問表述：E(X,Y)^E(Y,Z)→E(X,Z)假設(shè)X=Y且Y=Z，則X=Z〔→為規(guī)律關(guān)系“蘊含”〕大量的學問描述〔事實或規(guī)章〕即構(gòu)成學問庫2023/11/25推理方法依據(jù)供給的事實，利用學問庫，通過程序運行〔推理〕，獲得結(jié)果；推理方法：正向推理逆向推理2023/11/25推理方法逆向推理2023/11/252.專家系統(tǒng)〔expertsystem〕將專家的推斷過程轉(zhuǎn)變成的智能程序系統(tǒng)；用戶用戶界面解釋功能知識獲取專家問題狀態(tài)推理機制知識庫2023/11/25專

家

系

統(tǒng)知識表示及編譯程序結(jié)構(gòu)驗證化學環(huán)境模式識別人機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驗數(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(用戶提供的信息)結(jié)構(gòu)發(fā)生器立體結(jié)構(gòu)發(fā)生器知識庫分子張力能計算13C-NMR譜峰數(shù)結(jié)構(gòu)輸出構(gòu)造解析專家系統(tǒng)流程框圖2023/11/25液相色譜專家系統(tǒng)：〔1〕柱系統(tǒng)推舉軟件包輸入碳數(shù)、基團、試樣類型等推舉預(yù)處理方法，色譜分析方法，分別柱，流淌相，檢測器等。〔2〕色譜條件優(yōu)化及離線色譜數(shù)據(jù)計算軟件包依據(jù)獲得的原始數(shù)據(jù)，進展條件優(yōu)化后，再次進展分析，供給分析報告。譜圖與數(shù)據(jù)查詢：譜圖的再處理，相關(guān)譜圖查找，計算，分別條件顯示，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示2023/11/25幫助光譜圖解析系統(tǒng)

基于譜圖庫的幫助解析系統(tǒng)確定化合物構(gòu)造：紅外、核磁、質(zhì)譜1969年，斯坦福大學的DENDRAL系統(tǒng)1976年，PBM系統(tǒng)，美國Cornall大學，質(zhì)譜圖解析1977年，SISCOM系統(tǒng)，前聯(lián)邦德國煤炭爭論所，質(zhì)譜圖解析譜圖存儲方法原則：節(jié)省空間，不遺漏信息：保存峰數(shù)據(jù)；按波長取數(shù)據(jù)查詢比照方法〔檢索〕需要考慮儀器誤差〔峰位、峰強〕，推斷相像程度的定量指標2023/11/25人工智能化合物構(gòu)造識別系統(tǒng)模擬專家的思維，將閱歷抽象成一些規(guī)章或數(shù)學公式Munk紅外光譜解釋程序：將基團分為25大類，159個分類，兼顧峰強和峰形但無法將構(gòu)造單元與光譜數(shù)據(jù)之間用數(shù)學關(guān)系準確描述Sasaki的Chemics-F程序：將分子構(gòu)造分成179個構(gòu)造單元，互不重疊，任一分子構(gòu)造都可以由這些根本構(gòu)造單元組合得到。2023/11/25識別系統(tǒng)流程紅外核磁獲得結(jié)構(gòu)單元可能結(jié)構(gòu)組合譜圖核對結(jié)果分子式規(guī)則譜圖庫2023/11/253.模式識別模擬人對客觀環(huán)境的生疏。事物的性質(zhì)由其特征打算。性質(zhì)相像的物體其特征相像。提取特征分類羰基化合物與炔類化合物在1920，3300cm-1都有紅外吸取峰。以兩波特長的吸光度為坐標〔二維模式空間〕作圖，每個化合物對應(yīng)一個點，兩類物質(zhì)形成兩個有界限的子集。由未知物的點所在子集，確定所屬類，距離最近的點，構(gòu)造最相像。擴展到多維空間，推斷結(jié)果的準確性提高。自學習過程：訓練集，1/2含某基團，計算機找出模式空間差異特征選?。簩Ψ诸愔匾奶卣鳌９?jié)省空間，加快查找速度羰基炔類2023/11/25智能化器示意圖分析儀器熱、光、電新技術(shù)新型材料、電子器件操作分析對象控制信號實施檢測數(shù)據(jù)庫信息數(shù)據(jù)處理方法描述報告結(jié)果判斷多媒體計算機人工智能專家系統(tǒng)最優(yōu)化技術(shù)自動化技術(shù)2023/11/25二、仿真模擬技術(shù)與虛擬試驗室

multimediasimulationofinstrumentanalysisexperiment在仿現(xiàn)實環(huán)境的界面中，模擬實際過程〔數(shù)學建?！常瓿商囟ㄈ蝿?wù)。承受的技術(shù)：場景設(shè)計；動態(tài)非線形交互；多線程；數(shù)學模型；應(yīng)用：計算機幫助教學，試驗類網(wǎng)絡(luò)課程；儀器分析虛擬試驗室；分析化學網(wǎng)絡(luò)虛擬試驗室；分析化學虛擬考場。特點：場景化、智能化、高度實時交互、非線性；2023/11/25虛擬試驗室2023/11/25虛擬試驗室2023/11/25虛擬試驗室2023/11/25內(nèi)容選擇：第一節(jié)計算機與儀器分析computerandinstrumentanalysis其次節(jié)數(shù)據(jù)采集與計算機掌握computercontrolanddatacollection第三節(jié)信息