基于Julia的参数化设计、函数编程与人工智能

什么是参数化设计?任何一件事物、任何一个系统都是由各部分组合在一起的结果,而各部分又由各种属性组成,为了组合在一起,各部分的属性之间就必须要求满足特定的关系。如果各部分的属性和属性之间的关系确定了,这件事物就确定了。通过确定属性(参数)来设计意见事物的方法,就是参数化设计。

举个例子,杯子由杯盖、杯体两部分组成,杯盖的参数有高度H1,内螺纹型号T1,杯盖外径R1;杯体同样有高度H2,内螺纹型号T2,杯盖外径R2. 为了组合成一个杯子,要求T1=T2,R1=R2.这是参数关系。而参数化设计就是通过确定高度H1,内螺纹型号T1,杯盖外径R1,高度H2,内螺纹型号T2,杯盖外径R2来进行杯子的设计。

函数设计是将一切事物都理解为是由多个变量组成的一个函数。例如上述例子中,一个杯子就是一个函数,变量包括杯体、杯盖的六个变量。对这个函数来讲,有约束条件,就是变量与变量之间的关系。而这种变量与变量之间的关系就是关于这个杯子的知识。由于变量可变,这个函数就表达了很多个杯子,或者说至少是一类杯子。这个函数就可以让用户输入变量的具体值,用户就设计确定了一个杯子。对用户而言,这件事简单又有成就感。而这个函数,加上变量取值输入的界面,就构成了一个参数化设计系统。

Julia作为一个函数编程语言,正好为参数化设计系统提供了一个绝佳的工具。弄清楚自己的研究对象如何实现函数化的表达,这就实现了研究对象的数字化表达。函数化、数字化表达之后,就可以构建参数化设计系统了。

数据挖掘则是一个相反的逆过程,先找出很多个同类事物来,按照其属性,分别记录每个对象的属性取值,准备成一个数据表。然后利用机器学习算法发现属性与属性之间在取值上的关系。通过数据挖掘研究清楚了一类事物,也就可以更容易地设计出来这类事物的参数化设计系统,它本身就是对数据挖掘结果整合集成的一种手段。

 人工智能则是根据系统中一部分的参数自动匹配、自动调节或自动控制另外一部分的参数,从而调节整体系统。这需要依赖关于系统内部参数之间的知识,如果缺少这种知识,就需要先发现这些知识,这就是知识发现的过程,也就是机器学习的过程,或者数据挖掘的过程。

请大家好好体会这篇短文,弄明白了,你就抓住了数字经济系统的实现方法和考虑问题的着手点。这篇文章,不是一篇技术性的文章,而是一种举一反万的思维方式,值得用心。


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