功能模拟方法、黑箱方法.
黑箱·黑箱方法的科学基础·黑箱求解
对 一个确定系统来说 以 已
知输入 及其相应 的拍 出 可 以判 别它 的功能或 行为 构 想出它的 至少是与 它通融 的组织和结 构 达到对 黑箱的了解和 控制
,
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模 拟求解 对 于 某类无 法接近或 不复存在 的黑箱 彼 时彼地 已无 可奈 何 不妨顺 应 其态 以 条 件相 类 环境相 似 功 能相 同为前 提 塑 造一个 替身 或营建一个模 型 然后通 过研 究人为 的替 身或 模 型 解开黑箱奥秘
,
治病 计算机 计算 雷达操 纵 我 们无一不是 将 它 们作为黑箱来处理 的 就是探求黑箱 内幕 我 们也多有使用
。 。
如常常根据上下文 的意义来揣
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乱 但 总 体 原理 和深 层 规律 总 是 那 么 简洁 明 了
。
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测生词 的意 思 , 通过 一 些物理手段 来识别写字 人的年龄段 , 通过 对人的表悄 体态 的观察来辨 别一个人深层 的心理活动等
习 我 们完全 可 以 让黑 箱 思 维从 下意识和 经验
的层次上升为理性 的 自 觉行 为
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如果我 们从万
、
其实 黑箱方法 不仅科学 可行 而 且 有 比 分解方法更具优点 的地方 如果我们仅靠分解
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物所遵 循的相关性 统一性 因果性 简单性 等 准则 出发 则 完全可 以使黑箱 思 维成为一 种科 学的认识 思 维
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统一性 告诉 我们 事物 总是 呈系统形 式存 在 于 和谐 乏 中 同结构 的事物功能相类 功能相 同的事物结构相类 家米 切尔
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闭环控制系统的干扰与反馈.pptx
1
控制论的技术思想和方法：
1.反馈方法 2.功能模拟方法 3.黑箱方法
2
是通过对输出的检测来调整过程，从而 获得更为理想结果的思想和方法。
举例
Байду номын сангаас
手动驾驶汽车
3
设定车的行驶方向
大脑
手 眼睛
方向盘 车的实际行驶方向
根据车的实际方向调整车的实际位置，从而 使车朝预定方向行驶。
4
功能模拟方法
以功能和行为的相似性为基础，用“模型 ”模拟“原型”的功能和行为的方法，就是功 能模拟法。
判断生熟鸡蛋 摇、转、看 生或熟 旋转速度
中医诊断病情
望、闻、问、切 是否健康
气色、舌苔、 脉搏等
B超探测胎儿性别
了解计算机的 基本性能
B型超声波
运行应用 程序
胎儿性别
计算机的 反应
超声图象
计算机基本 性能的好坏
15
控制论的技术思想和方法：
反馈方法
是通过对结果的检测来调整过程从而获得更为理想 结果的思想和方法。
7
驾驶控制系统方框图
设定车的行驶方向
大脑
手
方向盘 车的实际行驶方向
眼睛
手动驾驶
设定车的行驶方向
控制器
执行器 检测装置
自动驾驶
方向盘 车的实际行驶方向
8
判别下列案例是否涉及到功能模拟方法：
会骑自行车的机器人
会拉提琴的机器人
机器人保姆
9
危险环境中要人实现一些特殊操作，但特危险怎么办？
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黑箱方法
功能、行为
模型 （相似性）
原型
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功能模拟方法
比较加热炉温度自动控制系统与手动控制系统，我们发现， 控制器代替人脑实现了温度控制的功能，执行器代替人手实现 了调压的功能，检测装置代替了人眼实现了检测温度值的功能。
常用的功能测试方法
常用的功能测试方法
常用的功能测试方法包括以下几种：
1. 黑盒测试：在功能测试中，测试人员只关注软件的功能和输入输出，而不考虑其内部的实现细节。
测试人员只需了解软件的需求和规格，通过输入不同的数据来检查软件的功能是否按预期工作。
2. 白盒测试：白盒测试是一种基于代码的测试方法，测试人员分析软件的内部结构和代码，编写测试用例来覆盖软件的不同路径和分支，以测试其功能是否正确实现。
3. 边界值测试：边界值测试是一种测试方法，测试人员将输入数据设置在其边界范围的临界值上，以检查软件的功能在边界条件下是否正确处理。
4. 等价类划分：等价类划分是一种测试设计技术，将输入数据划分为多个等价类，每个等价类代表一组具有类似特性和期望行为的输入。
测试人员从每个等价类中选择一个典型输入来进行测试，以验证软件的功能是否在每个等价类上都正确工作。
5. 错误猜测测试：错误猜测测试是一种测试方法，通过猜测软件中可能存在的错误，并设计相应的测试用例来验证这些错误是否存在。
6. 用户场景测试：用户场景测试是一种以用户角度来设计测试用例的方法，测试人员模拟用户的实际使用情况，按照用户的典型使用场景来测试软件的功能是否满足用户的需求。
7. 性能测试：性能测试是一种测试方法，验证软件在不同负载条件下的性能表现，包括响应时间、并发用户数、系统资源利用率等指标。
8. 安全测试：安全测试是一种测试方法，验证软件的安全性，包括数据传输和存储的安全性、用户认证和授权的安全性、漏洞和攻击的安全性等。
测试人员会通过模拟恶意攻击和合法用户的行为来测试软件的安全性。
控制论(Cybernetics)
控制论（Cybernetics）控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学。
它是自动控制、通讯技术、计算机科学、数理逻辑、神经生理学、统计力学、行为科学等多种科学技术相互渗透形成的一门横断性学科。
它研究生物体和机器以及各种不同基质系统的通讯和控制的过程，探讨它们共同具有的信息交换、反馈调节、自组织、自适应的原理和改善系统行为、使系统稳定运行的机制，从而形成了一大套适用于各门科学的概念、模型、原理和方法。
控制论创始人维纳在他的《控制论》一书的副标题上标明，控制论是“关于在动物和机器中控制和通讯的科学”。
控制论一词Cybernetics，来自希腊语，愿意为掌舵术，包含了调节、操纵、管理、指挥、监督等多方面的涵义，维纳以它作为自己创立的一门新学科的名称，正是取它能够避免过分偏于哪一方面，“不能符合这个领域的未来发展”和“纪念关于反馈机构的第一篇重要论文”的意思。
控制论是多门科学综合的产物也是许多科学家共同合作的结晶。
但是，控制论的诞生和发展是与美国数学诺伯特.维纳的名字联系在一起的。
维纳少年时是一位天才的神童，他11岁上大学，学数学，但喜爱物理、无线电、生物和哲学，14岁考进哈佛大学研究生院学动物学，后又去学哲学，18岁时获得了哈佛大学的数理逻辑博士学位。
1913年刚刚毕业的维纳又去欧洲向罗素和希尔伯特这些数学大师们学习数学。
正是多钟学科在他头脑里的汇合，才结出了控制论这颗综合之果。
维纳在1919年研究勒贝格积分时，就从统计物理方面萌发了控制论思想。
第二次世界大战期间，他参加了美国研制防空火力自动控制系统的工作，提出了负反馈概念，应用了功能模拟法，对控制论的诞生起了决定性的作用。
1943年维纳与别格罗和罗森勃吕特合写了《行为、目的和目的论》的论文，从反馈角度研究了目的性行为，找出了神经系统和自动机之间的一致性。
这是第一篇关于控制论的论文。
这时，神经生理学家匹茨和数理逻辑学家合作应用反馈机制制造了一种神经网络模型。
黑箱法
“黑箱法”是指一个系统内部结构不清楚.或恨（根）本无法弄清楚时,从外部输入控制信息,使系统内部发生反应后输出信息,再恨据其输出信息来研究其功能和特性的一种方法。
1945年，控制论创始人N.维纳提出了“封闭盒”概念及其研究途径。
1948年，W.R.阿什比提出了黑箱概念，他说的黑箱就是维纳所说的封闭盒。
所谓“黑箱”，就是指那些既不能打开，又不能从外部直接观察其内部状体的系统，比如人们的大脑只能通过信息的输入输出来确定其结构和参数。
“黑箱”研究方法的出发点在于：自然界中没有孤立的事物，任何事物间都是相互联系，相互作用的。
所以，即使我们不清楚黑箱的内部结构，仅注意到它对于信息刺激如何作出反映，主义到它的输入--输出关系，就可以对它作出研究。
黑箱法从综合的角度为人们提供了一条认识事物的重要途径，尤其对某些内部结构比较复杂的系统，对迄今为止人们的力量尚不能分解的系统，黑箱理论提供的研究方法是非常有效的黑箱概念黑箱亦称“黑盒”或“黑匣”。
它是指内部构造还不清楚，由于条件的限制，只能通过外部观测和试验去认识其功能和特性的系统。
例如人的大脑、地球、密封的仪器等，都可以看作是黑箱。
我们把外部对黑箱的影响称为黑箱的输入，把黑箱对外部的反应称为黑箱的输出。
黑箱方法，也称“黑箱系统辨识法”。
通过观测外部输入黑箱的信息和黑箱输出的信息的变化关系，来探索黑箱的内部构造和机理的方法。
“黑箱”指内部构造和机理不能直接观察的事物或系统。
黑箱方法注重整体和功能，兼有抽象方法和模型方法的特征。
所谓黑箱方法，就是通过考察系统的输入、输出及其动态过程，而不通过直接考察其内部结构，来定量或定性地认识系统的功能特性、行为方式，以及探索其内部结构和机理的一种控制论认识方法。
黑箱方法，就是在不打开黑箱的情况下，只是通过外部观测、试验，找出输入和输出的关系，并由此来研究黑箱的功能和特性，探索其构造和机理的一种科学方法。
黑箱方法的出发点??“黑箱”的研究方法的出发点在于：自然界中没有孤立的事物，任何事物间都是相互联系，相互作用的，所以，即使我们不清楚“黑箱”的内部结构，仅注意到它对于信息刺激作出如何的反应，注意到它的输入—输出关系，就可对它作出研究。
常用的系统科学方法
常用的系统科学方法
常用的系统科学方法包括：
1. 信息方法：它可以将不同领域的对象运动过程抽象为信息变换的过程。
这种方法通过正确应用信息来消除消息中的不确定性，帮助我们处理各种问题。
2. 反馈方法：通过获取并处理系统的信息反馈来进行控制，是系统科学中的重要方法。
3. 控制方法：对系统的输入和输出进行控制，使系统达到预定的目标，是系统科学中重要的手段。
4. 系统分析方法：用于评估和分析系统行为，涉及对系统的结构和功能的理解以及预测未来发展。
5. 系统模拟方法：使用模型模拟系统的行为，有助于理解和预测系统在真实环境中的表现。
6. 系统决策方法：根据系统分析结果进行决策，确定最佳行动方案。
7. 综合评判方法：在考虑多个因素和标准时，这种方法可以提供全面、客观的评价。
8. 动态规划方法：用于优化系统在动态环境中的表现，通过将问题分解为更小的子问题来找到最优解。
9. 分解-协调方法：将复杂的大问题分解为更小、更易于处理的部分，然后
分别解决这些部分，最后将这些解决方案协调起来以解决整个问题。
10. 黑箱方法：当某些系统或过程无法直接观察或理解时，可以使用这种方法。
它侧重于系统的输入和输出，并试图通过这些信息来理解系统的内部工作原理。
11. 功能模拟方法：这种方法通过模拟系统的功能来理解系统的行为，而不是试图复制系统的每一个细节。
以上是常用的系统科学方法，每种方法都有其独特的优点和适用范围。
在实际应用中，可以根据问题的性质和需求选择合适的方法。
稿件修改的综合法名词解释
1.名词解释有痕迹修改对于文档改动的内容，相信你的领导也有跟你沟通。
如果改动的地方不是特别多，我们可以选择挨个看修改过的地方，然后斟酌是否是接受修改还是维持原样。
具体操作是在修改的地方点右键，出现菜单，有“接受修订”和“拒绝修订”的选项，选择“接受修订”代表接受修改者的修改，“拒绝修订”代表维持原样，不接受修改。
将手游修改过的地方都查阅确认完毕，才算OK。
如果文档改动的内容非常多，而一般都是以领导的意见为主，那我建议我们不挨个看修改的地方，直接去除修改痕迹，把修改过后的文档显示出来。
然后再将文档从头到尾检查一遍，看是否符合领导的意思、思路。
一步去除修改痕迹，将修改后的文档显示出来，即将状态显示为“最终状态”。
2.黑箱理论的名词解释所谓“黑箱”，就是指那些既不能打开，又不能从外部直接观察其内部状态的系统，比如人们的大脑只能通过信息的输入输出来确定其结构和参数。
“黑箱方法”从综合的角度为人们提供了一条认识事物的重要途径，尤其对某些内部结构比较复杂的系统，对迄今为止人们的力量尚不能分解的系统，黑箱理论提供的研究方法是非常有效的。
黑箱理论的前身几千年前的中国传统中医药理论是“黑箱”理论的翻版。
两者的科学结合将促进中国传统医药学的现代化和“黑箱”理论的进一步发展。
黑箱理论的实践证明实践证明，物质具有系统属性，我们科学研究的对象，都可以把它看成是一个由基本要素组成的动态系统。
在这个系统内外，不仅存在着信息传递、交换，还有对信息的处理和控制。
同行为功能模拟法一样，系统整体优化法也是信息分析综合法的一个重要的发展和实用化。
在对任何系统进行信息分析和综合时，一方面要抓住功能的相似，另一方面则要抓住系统的整体优化法，是信息分析综合法的两个实施法则。
只有遵循这两个法则，才能作出最优的信息分析与综合。
3.名词解释公文稿本（简答）公文“稿本”是指同一公文在撰写、审核、印制过程中形成的在内容、形式、作用上有所不同的文稿、文本。
人工智能的方法主要涉
人工智能的方法主要涉1、功能模拟法，符号主义学派也可称为功能模拟学派。
他们认为:智能活动的理论基础是物理符号系统,认知的基元是符号,认知过程是符号模式的操作处理过程。
功能模拟法是人工智能最早和应用最广泛的研究方法。
功能模拟法以符号处理为核心对人脑功能进行模拟。
本方法根据人脑的心理模型,把问题或知识表示为某种逻辑结构,运用符号演算,实现表示、推理和学习等功能,从宏观上模拟人脑思维,实现人工智能功能。
功能模拟法已取得许多重要的研究成果,如定理证明、自动推理、专家系统、自动程序设计和机器博弈等。
功能模拟法一般采用显示知识库和推理机来处理问题,因而它能够模拟人脑的逻辑思维,便于实现人脑的高级认知功能。
功能模拟法虽能模拟人脑的高级智能,但也存在不足之处。
在用符号表示知识的念时,其有效性很大程度上取决于符号表示的正确性和准确性。
当把这些知识概念转换成推理机构能够处理的符号时,将可能丢失一些重要信息。
此外,功能模拟难于对含有噪声的信息、不确定性信息和不完全性信息进行处理。
这些情况表明,单一使用符号主义的功能模拟法是不可能解决人工智能的所有问题的。
2、结构模拟法，联结主义学派也可称为结构模拟学派。
他们认为:思维的基元不是符号而是神经元,认知过程也不是符号处理过程。
他们提出对人脑从结构上进行模拟,即根据人脑的生理结构和工作机理来模拟人脑的智能,属于非符号处理范畴。
由于大脑的生理结构和工作机理还远未搞清,因而现在只能对人脑的局部进行模拟或进行近似模拟。
人脑是由极其大量的神经细胞构成的神经网络。
结构模拟法通过人脑神经网络、神经元之间的连接以及在神经元间的并行处理,实现对人脑智能的模拟。
与功能模拟法不同,结构模拟法是基于人脑的生理模型,通过数值计算从微观上模拟人脑,实现人工智能。
本方法通过对神经网络的训练进行学习,获得知识并用于解决问题。
结构模拟法已在模式识别和图像信息压缩领域获得成功应用。
结构模拟法也有缺点,它不适合模拟人的逻辑思维过程,而且受大规模人工神经网络制造的制约,尚不能满足人脑完全模拟的要求。
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旋转快 旋转慢
熟 生 熟 生
方法2：当鸡蛋旋转起来 立即停止了转动 时，用手轻轻地在旋转着 的鸡蛋上面按一下，然后 仍然摇晃不停，继续转上几圈才停止转动 把手拿开
1.黑箱方法可以判断鸡蛋的生、熟。 2.黑箱方法提供了一种不必打开黑箱就可以研究其 内部结构和功能的方法。
西瓜含有大量水分及多种人体所 需的矿物质。我们去买时怎么挑选。
思考？ 在生活中，有时我们需要认识 的对象的内部无法打开或不便打开， 这时我们应该采取什么方法？ 可以通过观测和考察它的输入 与输出的关系来推测其内部的特 性和功能。
2、黑箱方法 通过对系统的输入与输出的关系 的研究推断系统内部结构及其功能的 方法 。
通过观测黑箱外部的输入信息(外 界对黑箱的影响)和输出信息(黑箱对 外界的反应)研究和认识其功能、特性、 结构、机理。
看纹路、掂重量、 西瓜 弹声音…… 黑箱
西瓜的 生熟
瓜蒂
1、目测法： 果皮坚硬光亮，花纹清晰、果实脐部和果蒂向 内收缩、凹陷，果柄上的绒毛大部分脱落，这些 都可作为西瓜成熟的标志。
2、拍打法：
敲打或指弹瓜面时，若发出砰、砰、砰的低浊 音多为熟瓜； 相反，若发出咚、咚、咚坚实音的，则多属 生瓜。
西瓜生熟Байду номын сангаас
看、听、拍
生或熟
黑箱
思考？ 黑箱方法能否破坏我们研究的对象？
中医诊病
病人
望、闻、听、切 开药、打针、治疗
黑箱
你能举出黑箱方法在生活中应 用的案例吗？ （完成课堂练习5、）
黑箱方法应用的 例子 中医看病
选购电视机 买西瓜
输入
望、闻、听、切 图像、声音、外壳 看瓜形、瓜色， 听瓜声、测弹性
输出
了解情况
给定温度
+
实际温度
-
人工恒温箱控制系统方框图
给定温度
+
恒温箱
-
实际温度
热电偶 自动恒温箱控制系统方框图
我们发现：两者的控制器、执行 器及检测装置的具体结构不同，但两 者在功能和行为是相似的，都能实现 恒温箱的恒温控制。 功能模拟方法 以功能和行为的相似性为基础，用 模型模拟原型的功能和行为的方法。
功能模拟方法、黑箱方法
手动驾驶汽车
“斯坦利”无人自动驾驶汽车
设定车的行驶方向
大脑
手
方向盘
车的实际行驶方向
眼睛
手动驾驶
调整功能
控制的功能
设定车的行驶方向 控制器
检测的功能
执行器 检测装置 方向盘 车的实际行驶方向
自动驾驶
1、功能模拟方法
请用方框图,对比人工恒温箱控制系 统与自动恒温箱控制系统的方框图。 （完成课堂练习1、）
你能列举功能模拟法的案例吗？ （完成课堂练习2）
飞机模仿飞鸟
卡斯帕罗夫VS“深篮”
1997年5月11日 计算机具有与人脑类似的逻辑判断功能， 能模拟棋手的思维与人下棋
阅读(P115)功能模拟法的提出。 探究：功能模拟方法对技术设计有何 意义？（完成课堂练习3、） 可以通过模拟，进行技术设计， 从而使有些不易实现的技术设计得 以设计成功。 功能模拟方法是一种整体性研 究方法，功能模拟法为仿生学、人 工智能、价值工程提供了科学方法。
如何判别鸡蛋的生、熟？（完成课堂练习4、） 《判断鸡蛋的生、熟》技术试验报告
班级： 组序： 组员： 记录： 时间：
黑箱法判别鸡蛋生熟
摇、转、看
鸡蛋
生或熟
黑 箱
《判断鸡蛋的生、熟》技术试验报告
班级： 组序： 组员： 记录： 时间：
判断鸡蛋的生、熟 鸡蛋
方法1：用同样的力， 使鸡蛋在桌子上转 动.
需要了解的情况
对病情作出判断
清晰度、散热的 电视好坏 情况 颜色深、声音脆， 好瓜 弹性好 计算机的反应 钢的性能情况 分析脑电波的反 应 计算机的基本性能 钢的硬度 视觉的传 递
观察计算机 运行应用程序 的基本性能 测定钢材的硬度 技术试 验 图像 研究人脑
课堂小结
功能模拟方法 以功能和行为的相似性为基础， 用模型模拟原型的功能和行为的方 法。 黑箱方法 把将要研究的系统作为黑箱， 通过对系统输入与输出关系的研 究，进而推断系统内部结构及其 功能的方法。