定性推理方法 (2009 年度畅销榜NO.54300 )

定性推理是人工智能学科的一种推理方法，是通过对(物理)系统的结构、行为、功能及它们之间的因果性关系进行研究，以探索人类常识(定性)推理机制为目的，从而有效地完成各项求解任务的一种跨领域的推理方法体系。本书详细而系统地介绍了定性推理的发展历史及当前的主要研究方向，讨论了定性推理的基本方法，阐述了有关定性代数、定性仿真方法，定性因果推理和定性空间推理等，最后给出了几个应用实例。\r\n\r\n 本书可以作为大专院校计算机及信息技术等专业研究生的教材，也可供从事人工智能、机器学习、数据挖掘等领域的研究工作的科研人员参考。\r\n
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第一章 定性推理概述 \r\n\r\n 1. 1 什么是定性推理 \r\n\r\n 1. 1. 1 定性推理的出现 \r\n\r\n 1. 1. 2 定性推理的定义 \r\n\r\n 1. 1. 3 定性和定量的关系 \r\n\r\n 1. 2 定性推理的系统构成. 基本要素和任务 \r\n\r\n 1. 2. 1 定性系统的构成 \r\n\r\n 1. 2. 2 定性推理的基本要素 \r\n\r\n 1. 2. 3 定性推理的任务 \r\n\r\n 1. 3 定性推理的分类及主要工作 \r\n\r\n 1. 3. 1 按论域是否连续划分 \r\n\r\n 1. 3. 2 按定性变化的时空特性划分 \r\n\r\n 1. 4 当前发展趋向 \r\n\r\n 1. 4. 1 对定性推理的错误认识 \r\n\r\n 1. 4. 2 发展趋向 \r\n\r\n 1. 5 最新进展 \r\n\r\n 1. 5. 1 基本理论进展 \r\n\r\n 1. 5. 2 应用进展 \r\n\r\n 1. 5. 3 进一步研究工作 \r\n\r\n 第二章 定性推理的基本方法 \r\n\r\n 2. 1 de Kleer的Envision方法 \r\n\r\n 2. 1. 1 量空间和定性演算 \r\n\r\n 2. 1. 2 用定性演算进行推理 \r\n\r\n 2. 1. 3 系统表示 \r\n\r\n 2, 1. 4 行为预测 \r\n\r\n 2. 2 Forbus的定性进程理论 \r\n\r\n 2. 2. 1 对象和进程的表示 \r\n\r\n 2. 2. 2 量空间 \r\n\r\n 2. 2. 3 行为预测 \r\n\r\n 2. 2. 4 定量定性知识结合 \r\n\r\n 2. 2. 5 动作处理 \r\n\r\n 2. 3 Kuipers的QSIM \r\n\r\n 2. 3. 1 量空间和状态转换 \r\n\r\n 2. 3. 2 QSIM算法 \r\n\r\n 2. 3. 3 上抛球运动的定性模拟例 \r\n\r\n 2. 3. 4 QPC \r\n\r\n 2. 4 1 Iwasaki和Simon的因果顺序法 \r\n\r\n 2. 4. 1 因果顺序方法的提出 \r\n\r\n 2. 4. 2 因果顺序方法是基本方法 \r\n\r\n 2. 4. 3 当前进展和进一步研究工作 \r\n\r\n 第三章 定性代数 \r\n\r\n 3. 1 定性代数方法 \r\n\r\n 3. 1. 1 量级推理代数 \r\n\r\n 3. 1. 2 Williams的混合定性代数 \r\n\r\n 3. 1. 3 Wong和Yao的优先关系方法 \r\n\r\n 3. 2 一种定性代数的形式框架 \r\n\r\n 3. 2. 1 形式框架FAQA \r\n\r\n 3. 2. 2 定性混合结构 \r\n\r\n 3. 2. 3 举例 \r\n\r\n 3. 2. 4 小结 \r\n\r\n 3. 3 基于代数的定性推理方法 \r\n\r\n 3. 3. 1 定性化方法 \r\n\r\n 3. 3. 2 定性代数空间 \r\n\r\n 3. 3. 3 定性关系空间 \r\n\r\n 3. 3. 4 定性关系代数空间 \r\n\r\n 3. 3. 5 定性模空间 \r\n\r\n 3. 4 基于范畴的定性模型 \r\n\r\n 3. 4. 1 定性范畴 \r\n\r\n 3, 4. 2 定性建模方法 \r\n\r\n 3. 4. 3 定量到定性的变换方法 \r\n\r\n 3. 4. 4 定性代数范畴与建模 \r\n\r\n 3, 4. 5 定性联系范畴与建模 \r\n\r\n 3. 4. 6 定性与定量结合范畴与建模 \r\n\r\n 第四章 定性仿真方法 \r\n\r\n 4. 1 基本方法 \r\n\r\n 4. 1. 1 定性过滤 \r\n\r\n 4. 1. 2 定性定量相结合 \r\n\r\n 4. 1. 3 其他定性仿真方法 \r\n\r\n 4. 2 基于比较的一种定性仿真方法 \r\n\r\n 4. 2. 1 概念定义 \r\n\r\n 4. 2. 2 比较仿真 \r\n\r\n 4. 2. 3 CQSIM工作流程 \r\n\r\n 4. 2. 4 小结 \r\n\r\n 4. 3 定性仿真的一种归并方法 \r\n\r\n 4. 3. 1 多个推理分支以及虚假行为的产生 \r\n\r\n 4. 3. 2 问题的提出 \r\n\r\n 4. 3. 3 归并方法 \r\n\r\n 4. 3. 4 小结 \r\n\r\n 第五章 定性因果推理 \r\n\r\n 5. 1 基本方法 \r\n\r\n 5. 2 因果语义结构表示法 \r\n\r\n 5. 2. 1 有限表因果分析法 \r\n\r\n 5. 2. 2 因果语义结构 \r\n\r\n 5. 3 因果关系中的冲突处理 \r\n\r\n 5. 3. 1 问题描述 \r\n\r\n 5. 3. 2 因果关系图 \r\n\r\n 5. 3. 3 因果推理 \r\n\r\n 5. 3. 4 动态增量分析 \r\n\r\n 5. 4 因果推理的一种形式框架 \r\n\r\n 5. 4. 1 确定性因果关系 \r\n\r\n 5. 4. 2 因果推理 \r\n\r\n 5. 4. 3 因果推理系统CRSC \r\n\r\n 5. 5 随机环境下的因果推理 \r\n\r\n 5. 5. 1 静态结构因果分析 \r\n\r\n 5. 5. 2 平衡结构因果顺序分析 \r\n\r\n 5. 5. 3 因果网络推理举例 \r\n\r\n 5. 5. 4 平衡结构下因果效用分析 \r\n\r\n 5. 5. 5 动态系统下因果分析 \r\n\r\n 5. 6 基于分层因果关系的定性推理方法 \r\n\r\n 5. 6. 1 因果关系的获取 \r\n\r\n 5. 6. 2 一种因果决定关系图的构造方法 \r\n\r\n 5. 6. 3 因果决定关系图的转换方法 \r\n\r\n 5. 6. 4 分层因果关系上的定性推理(LCQR) \r\n\r\n 5. 6. 5 小结 \r\n\r\n 第六章 拓扑与形状 \r\n\r\n 6. 1 基本方法 \r\n\r\n 6. 1. 1 公理化方法 \r\n\r\n 6. 1. 2 代数方法 \r\n\r\n 6. 1. 3 几何约束满足方法 \r\n\r\n 6. 1. 4 基于模型的推理方法 \r\n\r\n 6. 2 分层逼近方法 \r\n\r\n 6. 2. 1 基本原则 \r\n\r\n 6. 2. 2 定性表示 \r\n\r\n 6. 2. 3 推理方法 \r\n\r\n 6. 3 拓扑推理 \r\n\r\n 6. 3. 1 拓扑关系的闭球模型 \r\n\r\n 6. 3. 2 拓扑推理的分层逼近方法 \r\n\r\n 6. 3. 3 小结 \r\n\r\n 6. 4 形状 \r\n\r\n 6. 4. 1 准分形形状的定性表示 \r\n\r\n 6. 4. 2 自然准分形的形状建模 \r\n\r\n 6. 4. 3 讨论 \r\n\r\n 6. 4. 4 小结 \r\n\r\n 6. 5 Voronoi图式 \r\n\r\n 6. 5. 1 基本Voronoi图式 \r\n\r\n 6. 5. 2 广义Voronoi图式 \r\n\r\n 6. 6 平面形状的定性表示 \r\n\r\n 6. 6. 1 关于定性表示 \r\n\r\n 6. 6. 2 基本概念 \r\n\r\n 6. 7 层次Voronoi骨架构造算法 \r\n\r\n 6. 8 定性Voronoi骨架 \r\n\r\n 6. 9 平面形状的定性逼近 \r\n\r\n 6. 9. 1 定性Voronoi骨架的化简 \r\n\r\n 6. 9. 2 定性Voronoi骨架的标识 \r\n\r\n 6. 10 布置的定性表示和处理 \r\n\r\n 第七章 应用 \r\n\r\n 7. 1 基于示例的定性定量混合系统 \r\n\r\n 7. 1. 1 引言 \r\n\r\n 7. 1. 2 定量和定性建模 \r\n\r\n 7. 1. 3 基于示例的定性推理 \r\n\r\n 7. 1. 4 定性与定量相结合与建模 \r\n\r\n 7. 1. 5 经济分析预测示例 \r\n\r\n 7. 2 CQSIM方法的应用 \r\n\r\n 7. 2. 1 选择观察标准, 实现一致部分的比较 \r\n\r\n 7. 2. 2 多个偏差共同作用的比较仿真 \r\n\r\n 7. 2. 3 行为拓扑变化 \r\n\r\n 7. 3 归并方法举例 \r\n\r\n 参考文献 \r\n
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第一台电子计算机诞生于20世纪40年代. 到目前为止, 计算机的发展已远远超出了其创始者的想象. 计算机的处理能力越来越强, 应用面越来越广, 应用领域也从单纯科学计算渗透到社会生活的方方面面：从工业. 国防. 医疗. 教育. 娱乐直至人们的日常活, 计算机的影响可谓无处不在. 计算机之所以能取得上述地位并成为全球最具活力的产业, 原因在于其高速的计算能力. 庞大的存储能力以及友好灵活的用户界面. 而这些新技术及其应用有赖研究人员多年不懈的努力. 学术研究是应用研究的基础, 也是技术发展的动力.

自1992年起, 清华大学出版社与广西科学技术出版社为促进我国计算机科学技术与产业的发展, 推动计算机科技著作的出版, 设立了“计算机学术著作出版基金”, 并将资助出版的著作列为中国计算机学会的学术著作丛书. 时至今日, 本套丛书已出版学术专著近50种, 产生了很好的社会影响, 有的专著具有很高的学术水平, 有的则奠定了一类学术研究的基础. 中国计算机学会一直将学术著作的出版作为学会的一项主要工作. 本届理事会将秉承这一传统, 继续大力支持本套丛书的出版, 鼓励科技工作者写出更多的优秀学术著作, 多出好书, 多出精品, 为提高我国的知识创新和技术创新能力, 促进计算机科学技术的发展和进步做出更大的贡献.

中国计算机学会

2002年6月14日

定性推理(qualitative reasoning)是人工智能学科的一种推理方法, 源于对物理系统的行为进行定性(或定性定量相结合)推理, 所以也称为定性物理. 这种方法也属于常识推理范畴, 常常能给出物理过程的简化描述和令人满意的解释, 已得到人工智能界的重视.

1977年, Reiter发表了第一篇定性推理的论文. 1984年, 《Artificial Intelligence》杂志出版了定性推理的专辑(一), 刊载了de Kleer, Forbus和Kuipers等人关于定性推理奠基性的文章. 1991年, 该杂志又出版了定性推理专辑(二), 标志着定性推理分支走向了成熟.

在这样的背景下, 著者从1989年起, 在国内开展了定性推理方法的研究, 在拓扑定性推理. 定性代数. 定性仿真和因果推理方面做出了一定的成绩. 本书是集体研究成果的汇集, 是我们研究工作的总结. 参与研究工作的有廖士中. 巩昌平和顾宇红博士, 以及李孝光. 陈见. 蔡勇. 赵永. 王锵. 毛军和薛冬白等硕士. 本书由李毅博士整理出初稿, 后由廖士中博士整理完稿.

在我国计算机学术界著名学者陆汝钤先生的支持下, 本书获得清华大学出版社计算机学术著作出版基金的资助, 在此向陆汝钤先生和清华大学出版社深表谢意.

书中一些观点和见解定会有不少不准确甚至不当之处, 请读者批评指正.

石纯一

2001. 12于清华园