可拓学第一讲：基元建模
人工智能系列白皮书-可拓学
中国人工智能系列白皮书----可拓学目录第1 章可拓学概述 (1)1.1可拓学的学科体系 (1)1.1.1可拓学的定义和定位 (1)1.1.2可拓学的理论体系——可拓论 (1)1.2可拓学的方法体系——可拓创新方法 (3)1.2.1拓展分析方法 (5)1.2.2共轭分析方法 (5)1.2.3可拓变换方法 (5)1.2.4可拓集方法 (5)1.2.5优度评价方法 (6)1.3可拓工程 (6)1.3.1可拓学在人工智能领域的应用 (6)1.3.2可拓学在工程技术领域的应用 (9)1.3.3管理可拓工程 (10)1.3.4可拓学与其他领域的交叉融合 (10)第2 章可拓策略生成方法与系统 (11)2.1 引言 (11)2.2可拓策略生成的一般方法 (12)2.2.1问题的形式化界定方法 (12)2.2.2问题相容性的判断方法 (13)2.2.3问题相关度的计算方法 (13)2.2.4拓展分析方法与共轭分析方法 (13)2.2.5可拓变换及其筛选方法 (14)2.2.6可拓策略的优度评价方法 (15)2.3可拓策略生成系统 (15)2.3.1ESGS 的主要功能模块 (15)2.3.2应用ESGS 求解不相容问题的一般步骤 (18)2.3.3ESGS 的软件架构 (19)2.4ESGS 软件研制情况 (19)2.5结束语 (20)第3 章基于可拓学的数据挖掘研究与应用 (21)3.1 引言 (21)3.2可拓分类知识获取 (22)3.3传导知识获取 (24)3.4基于知识库的可拓知识获取 (24)3.4.1拓展型可拓知识获取 (24)3.4.2从知识库中获取可拓知识的理论基础 (25)3.4.3基于决策树知识的可拓知识获取 (25)3.5智能知识的挖掘算法、技术与管理 (26)3.5.1转化规则挖掘方法 (26)3.5.2基于多目标线性规划的二次挖掘方法 (27)3.5.3智能知识管理系统设计技术 (27)3.5.4知识可拓优化技术 (27)3.6可拓模式识别 (28)3.7可拓神经网络 (29)3.7.1可拓神经网络的基本思想 (30)3.7.2可拓神经网络的类型与算法分析 (30)3.8应用研究成果 (34)3.8.1基于可拓数据挖掘的客户价值获取 (34)3.8.2产品销售问题可拓分类知识挖掘 (34)3.8.3基于变换选择策略的可拓知识挖掘系统 (35)3.8.4客户流失预防与转化策略获取系统 (35)3.8.5可拓建筑策划与设计数据挖掘 (36)3.8.6基于多目标线性规划的二次挖掘方法的应用 (37)3.8.7双权连接可拓神经网络的应用 (37)3.9结束语 (38)第4 章可拓设计 (39)4.1 引言 (39)4.2机械产品的可拓设计理论与方法 (40)4.2.1可拓概念设计 (40)4.2.2可拓配置设计 (41)4.2.3可拓低碳设计 (43)4.2.4可拓绿色设计 (45)4.2.5可拓设计的计算机实现 (47)4.3可拓建筑策划与设计的理论与方法 (47)4.3.1可拓建筑策划的理论与方法 (47)4.3.2可拓建筑设计的理论与方法 (48)4.3.3计算机辅助可拓建筑策划与设计 (50)4.4结束语 (50)第5 章可拓控制 (51)5.1可拓控制的研究背景和意义 (51)5.2可拓控制理论 (52)5.2.1可拓控制的基本概念 (52)5.2.2可拓控制的原理 (55)5.2.3可拓控制器的结构与设计 (55)5.3可拓控制的应用 (57)参考文献 (60)第 1 章可拓学概述1.1可拓学的学科体系1.1.1可拓学的定义和定位可拓学(Extenics)是以形式化的模型，探讨事物拓展的可能性以及开拓创新的规律与方法，并用于解决矛盾问题的科学。
3-AutoCAD Plant 3D 初级培训-Plant 3D三维建模
Plant3D三维建模
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何伟 电话：0731-89927108 手机：18618360073 邮件：wei.he@ 主页：
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总课程目标 熟练使用AutoCAD创建简单建筑模型。 熟练使用P3D结构模块创建简单结构模型。 熟练使用P3D设备模块创建参数化设备和自定义设备。 熟练使用P3D管道模块进行三维配管。
• 注意：对于卧式设备，组件沿水平轴从左至右堆叠。对于立式设备，组件沿 垂直轴从上至下堆叠。封头和半球体只能在设备两端。
设备管嘴
2. 点击“创建”按钮，布置在总平图设备TK-101，左侧中点位置（红X），如下 左图所示：
3. 添加管嘴定义，包括管嘴类型及位置。选择设备TK-101，出现 ，单击 该标识添加管嘴。设置管嘴N-3参数： 管嘴类型：单位in，端点类型FL，压力等级150，Size150，从管嘴列表 选择Nozzle,flanged,6”ND,RF,150,ASME B16.5。 管嘴位置：半径，H=2400，L=200，其他都为0。 4. 修改管嘴定义。按住CTRL键，选择设备TK-101的N2管嘴，出现铅笔标识， 点击该标识修改管嘴。 管嘴类型：N2和N3一样。 管嘴位置：半径，H=600，L=200，其他都为0。
管嘴类型：单位in，端点类型FL，压力等级300，Size150（N2 Size= 100），从管嘴列表选择Nozzle,flanged,6”ND,RF,300,ASME B16.5。 • 建议：先将AutoCAD三维模型中的设备本体转换为P3D设备，然后通过“附 着设备”，将三维模型中设备管嘴到转换后的P3D设备上。这样做便于后期 修改管嘴，而不用重新转换设备。
可拓性模型
等级分类标准，各指标取值均以秦岭淮河以
南人口100万以上的全部城市为准。
物 元 可 拓 模 型 应 用
物 元 可 拓 模 型 应 用
物 确定各评判指标的权重系数 根据上述
元 评判指标及评判物元模型，以AHP法来
可 确定各评判指标的权重，权重值如表2
拓 模
所示。
型
应
用
物 元 可 拓 模 型 应 用
)
Vi Vij
8.17 0.3828 13.17 8.17
物 元 可 拓 模 型 应 用
课堂教学质量评价指标体系
物 元 可 拓 模 型 应 用
物元矩阵和指标权重
物 元 可 拓 模 型 应 用
关联系数矩阵
物 元 可 拓 模 型 应 用
物元可拓方法从事物向外、向内、平行、
变通和组合分解的角度提供了多条变换
物
元 可 拓 模 型
例：选取建城区绿化覆盖率、建城区绿地率、
建城区人均公共绿地面积三大指标为园林绿
化质量的评判因子特征，分别记为C1 ，C2 ， C3，，，将园林绿化质量划分为4个等级，即
应
N01=优、 N02 =良、 N03 =可、 N04 =差。C由
用 来自教学单位、科研单位、园林行业协会、
园林行政管理部门11位专家讨论确定了评判
区间的模： Vi j bij ij 点到区间的距离：
p(Vi ,Vij )
Vi
1 2
(
ij
bij )
1 2 (bij
ij )
p(Vi ,Vpi
)
Vi
1 2
(
pi
b pi )
可拓创新方法介绍
可拓学作为“介于试验与数学之间的一门边缘学科”（诺贝尔奖 获得者 H.A.Simom）与数学、哲学、行为科学有着不可分割的联系。 经过十多年的发展，在理论上，可拓学已初步形成了其特有的理论框 架，但在实际应用当中还鲜为人知，还需要不断的积累、优化是由我国学者蔡文研究员在 1983 年创立的 一门新学科，它以不相容问题为研究中心，去寻求事物矛盾的内在机 制。建立物元模型，通过各种变换去寻求事物的解是物元分析解决不 相容问题的方法。也可以这样理解，他是基于事物的矛盾理论基础来 寻求问题的解的。
可拓学的逻辑细胞为物元，表示为：R=(N, c, v)，N 为事物的 名称，c 为特征，v 为量值。如中国内地的交通系统的物元模型为： R=(中国内地，交通规则，靠右行驶)，假如描述一个事物可以用多个 不同的特征，那么相应就会有多个不同的量值。
定义了物元以后，我们就可以定义物元变换， 所谓物元变换， 就是对物元中的三要素进行相应的变化从而得到新的物元。通过物元 变换可以把不同的物元联系起来形成一个交织在一起的物元的网络。
在给定了物元和物元变换之后，还要对可能的变换和物元进行评 价，这就是由可拓集完成的，所谓可拓集可以写成：A={(x,y)|x∈U,y ∈R}，其中 U 是论域 R 是实数域，y 叫做关联度。按照 y 的大小可以 把论域中的元素分成隶属于 A，不属于 A 和可拓隶属于 A 三种情况。 对所有可能由变换得到的物元集合作为论域，在论域上建立可拓集 合，然后就可以利用可拓学的菱形思维方法进行问题的求解。
可拓学
利用相关网，人们可以找到处理问题时需要的相关事物，从而生成创意
一物存在或一事实现，会导致另一物存在或另一事实现，这种关系叫做蕴含关系。
在出现矛盾问题时，某一个目标无法达到，可以找蕴含它的另一个目标，先实现这个目标，由于蕴含关系，原目标也就能达到。这是生成创意的另一条途径。
负与正：别人不要，我要!
潜与显：为何老停电？物有虚实两部，虚实结合，方成一物
虚部是有价值的，虚部分为主观虚部和客观虚部
诸葛亮用虚部对付司马懿——实是基础，虚可以使用
在一定条件下，实部和虚部可以互相转化
用水把洞变为实部，将老鼠赶出洞外——虚与实转化，可以产生创意
物有软硬两部，软硬结合，方成一物。
杀鬼见血—创造潜化和显化的机会
从被冷落到做左丞相—潜部到处都有，使潜部显化就是创意
未卜先知—预知潜在危险和危机并加以预防，使它潜化也是好创意
为何老停电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三章 生成创意的拓展四法
发散树：不要吊死在一棵树上
相关网：牵一发而动全身
蕴含系：日本人为何能捷足先登
变圆为扁—用物元的变换处理不相容问题
煤灰化冰—用事元的变换处理不相容问题
反收购—用关系元的变换处理不相容问题
处理对立问题有三种方法：
一边倒的方法，只满足一方。
折中调和的方法，你七成我三成。
转换桥方法，各行其道，各得其所。
转换桥方法是双赢或多赢的方法
有的不相容问题，单靠目标或条件的变换无法解决，或者虽能解决但耗时费力，可以使用目标和条件同时变换的方案去处理。
Copula基本原理与模型构建PPT课件
n
ri si n 1
i 1
ri si
◆Gini系数可以扩展到无限样本的情形，并有相应的 Copula函数给出：
1 1
2u 00
v 1
u
v
dCu, v
◆ 在金融风险分析中，更有意义的是随机变量的尾部相 关性，这一特性用Copula函数来处理十分方便。考虑条
件概率PY y | X x，它可以用来讨论金融市场之间或
3.3二元阿基米德Copula函数
①Gumbel Copula函数
CG u, v;
exp
ln
u
1
ln
1
v
cG u, v;
CG
u,
v;
ln
u
ln
v
1
1
uv ln
1
u
ln
1
v
2
ln
1
u
ln
v
1
1
1
生成元
ln
t
1
G 1
UG 2 2
GL 0
3.3二元阿基米德Copula函数 上尾部变化十分敏感
f
x1,
x2 ,,
xn ; θ
cF1 x1; θ1 ,
F2 x2;θ2
,,
Fn xn;θn
;θc
n i1
fi
xi ;θi
这么多参数，怎么办？
5.模型的参数估计
★两阶段极大似然估计法：
感谢您的观看。
金融市场中各类资产之间的相关性。
◆当x,y趋于无穷大或足够大时，PY y | X x 即反映了随
机变量X与Y的尾部相关性。
◆定义：(上尾相关与独立、下尾相关与独立)
可拓学第一讲：基元建模
统称“基元”：可拓学的细胞/语言
对象 特征 量值
1.为什么要形式化？ 便于标准化和计算机化，为以后的拓 展、变换和运算提供了坚实的基础； 2.为什么要有量值？ 为了精细化和数量化； 3.动作和关系也能成对象？ 世界上存在的不仅仅是物，更有变化 （过程）与联系。
定性和 定量相 结合
以“打”、“熊”为关键词写一
对象
特征 量值
衣服，颜色，红色 杯子，材料，玻璃 书，
一维物元
页数，200页 电脑，品牌，联想 …… 对象 特征 量值
可以是数量值， 也可以是非数量值； 可以是不变的， 也可以是变化的。
对物的理解，表现在对该物特征的了解；
对象
特征
量值
等腰三角形
边数
顶点数 内角数 内角和 等边数
3
3 3 180° 2
多维 物元
凡能表示物的性质、功能、行为状态以及
物间的关系等征象的都是物的特征。
一个物必然有 多个特征！
只有掌握了一个物的多个特征， 才可以说有了该物的知识。
古代通缉令 （一维物元）
京东对客户的画像（多维物元）
描述物与物的相互作用
动作、特征和量值3个要素组成了 描述事的基本元
基本特征： 支配对象 施动对象 接受对象 时间 地点 程度 方式 工具 ……
对象 扔
特征 支配对象 施动对象
量值 石头 人
接受对象
方式 地点
狼
打击 野外
描述物与物、物与事、事与事的相互关系
关系： 互相影响 互相作用
常见的关系： 父子 同学 朋友 夫妻 供销 借贷 ……
李国昆
中国发明协会发明方法分会 常务理事 国际萃智协会（MATRIZ） 三级认证
可拓学简介
可拓学简介“可拓学”是以蔡文教授为首的我国学者们创立的新科学。
1983年以蔡文发表首篇论文“可拓集合和不相容问题”标志着可拓学的创立。
可拓学用形式化的模型，研究事物拓展的可能性和开拓创新的规律与方法，并用于处理矛盾问题，解决矛盾，“不行变行”、“不是变是”、“不知变可知”、“矛盾变不矛盾”。
听起来是一门非常神奇的学科啊！一、矛盾问题矛盾问题，是指人们要达到的目标在现有条件下无法实现的问题。
例如，要称一头大象，却只有能称20kg的小称；《三国演义》中的诸葛亮要对付司马懿的10万精兵，却只有5000老弱残兵。
有时候，在同一条件下，要实现两个对立的目标，例如，香港的汽车靠左行驶，大陆的汽车靠右行驶，在遵守双方交通规则的条件下，要想把它们联结成一个大系统，又不会撞车，该怎么办？诸如此类的矛盾非常多，那么这些矛盾有没有规律可循？能不能建立一套理论与方法，去探讨它们，这就是可拓学的出发点。
二、可拓论可拓论包括基元理论、可拓集合理论和可拓逻辑。
1、基元理论基元理论提出了描述事物基本元的“物元”、“事元”和“关系元”，讨论了基元的可拓性和可拓变换规律，研究了定性与定量相结合的可拓模型。
提供了描述事物变化与矛盾转化的形式化语言。
（1）物元定义：把物 N ，特征 c 及关于 c 的量值 v 构成的有序三元组 R=（N，c，v）作为描述物的基本单元，称为一维物元，N，c，v三者称为物元R的三要素，其中c和v构成的二元组M=（c，v）称为物N的特征元。
例如：曹冲称象问题中，R1=（大象A，重量，xkg），R2=（小称B，称量，100kg）。
如何用小称B来称大象的重量呢？可以将物元R1经过物元可拓变换转化为R3=（石块，重量，ykg），那么用一个称量仅有100kg的称来称大象的重量的矛盾问题就解决了。
当然这只是一个极简单的例子。
一个事物有许多特征，所以要完整准确描述事物就有了“n维物元”的概念。
这里就不细介绍了。
（2）事元物与物之间的相互作用称为事，事以事元来描述。
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基本特征： 支配对象 施动对象 接受对象 时间 地点 程度 方式 工具 ……
对象 扔
特征 支配对象 施动对象
量值 石头 人
接受对象
方式 地点
狼
打击 野外
描述物与物、物与事、事与事的相互关系
关系： 互相影响 互相作用
常见的关系： 父子 同学 朋友 夫妻 供销 借贷 ……
对象
特征 量值
衣服，颜色，红色 杯子，材料，玻璃 书，
一维物元
页数，200页 电脑，品牌，联想 …… 对象 特征 量值
可以是数量值， 也可以是非数量值； 可以是不变的， 也可以是变化的。
对物的理解，表现在对该物特征的了解；
对象
特征
量值
等腰三角形
边数
顶点数 内角数 内角和 等边数
李国昆
中国发明协会发明方法分会 常务理事 国际萃智协会（MATRIZ） 三级认证
数学方法
矛盾 问题
蔡文 研究员
研究内容：矛盾问题的智能化处理； 为人类解决矛盾提供新的思想和方法。
可拓学
基元 理论
可拓集
理论
可拓 逻辑
李国昆
性别：男 年龄：40 身高：175cm 体重：90kg 血型： ……
3
3 3 180° 2
多维 物元
பைடு நூலகம்
凡能表示物的性质、功能、行为状态以及
物间的关系等征象的都是物的特征。
一个物必然有 多个特征！
只有掌握了一个物的多个特征， 才可以说有了该物的知识。
古代通缉令 （一维物元）
京东对客户的画像（多维物元）
描述物与物的相互作用
动作、特征和量值3个要素组成了 描述事的基本元
统称“基元”：可拓学的细胞/语言
对象 特征 量值
1.为什么要形式化？ 便于标准化和计算机化，为以后的拓 展、变换和运算提供了坚实的基础； 2.为什么要有量值？ 为了精细化和数量化； 3.动作和关系也能成对象？ 世界上存在的不仅仅是物，更有变化 （过程）与联系。
定性和 定量相 结合
以“打”、“熊”为关键词写一
篇作文； 当我们对“打”建立事元模型， 对“熊”建立物元模型后，写作 的材料就会很丰富。
简称“密码锁图” （一维物元） 简称“水雷图” （多维物元）
起点
敬请期待！
李国昆 联系方式： 微信/QQ:656330575
基本特征及量值： 前项：物1、事1 后项：物2、事2 程度：密切、冷淡、一般…… 维系方式：感情、金钱、血缘…… 联系通道：见面、QQ、微信、微博…… 地点：A、B、…… ……
对象 父子
特征 前项 后项
量值 父 子
程度 维系方式 ……
100 血缘 ……
可拓模型的构成单元