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第1章 绪论 1

1．1 工程设计概述 1

1．1．1 工程设计的概念 1

1．1．2 设计的重要性 3

1．1．3 设计的本质 4

1．1．4 设计的分类 5

1．2 人工智能的产生与发展 6

1．2．1 人工智能的产生背景 6

1．2．2 人工智能的历史回顾 7

1．2．3 人工智能的研究途径 8

1．3 专家系统的结构、特点及分类 12

1．3．1 专家系统的结构及工作原理 12

1．3．2 专家系统的特点 15

1．3．3 专家系统的分类 18

1．4 设计型专家系统 18

1．4．1 设计型专家系统的特点 18

1．4．2 设计型专家系统的结构 19

1．4．3 智能CAD 22

1．5 本书的体系结构 23

第2章 知识表示 25

2．1 概述 25

2．1．1 知识的定义 25

2．1．2 知识的描述形式 26

2．1．3 知识的表示方法 27

2．2 谓词逻辑 28

2．2．1 原子公式 28

2．2．2 复合谓词公式 29

2．2．3 量化 30

2．2．4 合式公式的递归定义及等价性 30

2．2．5 子句 31

2．2．6 Horn子句 35

2．2．7 小结 35

2．3 产生式规则 36

2．3．1 产生式规则的三要素 36

2．3．2 产生式规则的知识结构 37

2．3．3 产生式系统的构成 38

2．3．4 产生式规则的特点及适于表示的问题领域 39

2．3．5 产生式规则的不足 39

2．4 语义网络 40

2．4．1 语义网络的概念 40

2．4．2 语义网络的结构 40

2．4．3 语义网络的特点 43

2．5 框架 43

2．5．1 框架理论 43

2．5．2 框架结构 43

2．5．3 框架的计算机实现 45

2．6 面向对象的知识表示方法 47

2．6．1 设计知识类型及表达要求 47

2．6．2 面向对象的方法学 48

2．6．3 OOKR的基本结构 49

2．6．4 OOKR的应用领域 51

第3章 知识利用 53

3．1 概述 53

3．2 知识推理 55

3．2．1 关于推理机的基本要求 55

3．2．2 推理方法与控制策略 55

3．2．3 推理费用与控制费用的关系 56

3．3 推理方法 57

3．3．1 推理方法分类 57

3．3．2 归纳推理 57

3．4 不精确推理 59

3．4．1 概述 59

3．4．2 不精确推理模型的基本结构 59

3．4．3 确定性理论 61

3．4．4 主观Bayse方法 64

3．4．5 证据理论 68

3．4．6 可能性理论 73

3．4．7 四种不精确推理模型的比较 75

3．5 非单调推理 75

3．6 推理策略 77

3．6．1 正向推理 77

3．6．2 正向推理的一种C语言实现方案 78

3．6．3 反向推理 80

3．6．4 反向推理的一种C语言实现方案 81

3．6．5 混合推理 82

3．7 搜索策略 84

3．7．1 问题的状态空间表示法及归约 84

3．7．2 状态空间的搜索策略 86

3．7．3 搜索的效率 97

第4章 基于神经网络的知识处理技术 99

4．1 概述 99

4．2 神经网络基本原理 100

4．2．1 人工神经网络的原型 100

4．2．2 神经元结构模型 101

4．2．3 网络连接形式 103

4．2．4 学习算法 104

4．3 符号系统与神经网络的结合 106

4．3．1 符号系统与神经网络的互补性 106

4．3．2 符号系统与神经网络的结合途径 107

4．3．3 符号系统与神经网络的综合 107

4．3．4 应用实例 112

4．4 机器学习 114

4．4．1 概述 114

4．4．2 机器学习的基本模型 114

4．4．3 机器学习的基本类型 115

4．5 知识获取 116

4．5．1 概述 116

4．5．2 人工知识获取 117

第5章 智能设计的基本概念和研究内容 121

5．1 智能工程的产生与发展 121

5．1．1 工业自动化的4个阶段 121

5．1．2 智能工程的提出 123

5．1．3 智能工程与人工智能 124

5．1．4 智能工程与专家系统技术 126

5．1．5 智能工程是适于工业决策自动化的技术 126

5．2 智能设计的产生、形成与发展 127

5．2．1 智能设计的初级阶段——设计型专家系统 127

5．2．2 面向CIM技术的智能设计——人机智能化设计系统 128

5．2．3 智能设计与智能工程 131

5．3 智能设计研究的主要内容和基本问题 132

5．3．1 建立设计知识模型——建模 133

5．3．2 智能设计软件系统的研究与开发 133

5．4 开发智能设计系统的几种途径 138

第6章 智能设计建模理论与方法 140

6．1 通用设计理论及建模框架 141

6．1．1 设计概念 141

6．1．2 设计理论研究、发展的现状 141

6．1．3 通用设计理论 142

6．1．4 介绍一种建模方法——CIM-OSA 143

6．2 设计过程的动态模型及基于模型的规划 146

6．2．1 引言 146

6．2．2 系统动态模型及其规划方法的现状 147

6．2．3 设计过程的动态模型 149

6．2．4 设计过程规划的策略 152

6．2．5 设计结构矩阵的规划方法 154

6．3 设计过程的控制及实现方法 161

6．3．1 引言 161

6．3．2 基于Petri网的控制模型 162

6．3．3 递阶控制模型的建立 165

6．3．4 应用研究 171

6．3．5 小结 175

6．4 方案设计模型 175

6．4．1 方案设计的基本思想 176

6．4．2 方案设计的有关概念 177

6．4．3 一种方案设计模型——QUINT 178

6．5 创造性设计模型及实例 180

6．5．1 问题的提出 180

6．5．2 颜氏创造性机构设计的方法学 181

6．5．3 创造性机构设计实例 182

6．6 设计对象模型 188

6．6．1 传统的设计对象模型 188

6．6．2 集成产品定义模型 188

6．7 结束语 190

第7章 设计决策 191

7．1 关于设计决策的分析说明 191

7．2 再设计结构 192

7．3 评价方法 194

7．3．1 简单评价法 194

7．3．2 模糊评价法 196

7．3．3 层次分析法 199

7．4 智能设计系统中的评价子系统 202

第8章 智能设计系统开发工具DEST 205

8．1 概述 205

8．2 DEST的总体结构 206

8．3 DEST的基本知识表示方法 208

8．3．1 概述 208

8．3．2 设计对象的表达 209

8．3．3 复杂对象的构成 209

8．4 DEST的面向对象的知识表示语言 212

8．4．1 DEST的框架表示语言 212

8．4．2 DEST的方法表示语言 215

8．4．3 DEST的产生式规则 218

8．4．4 DEST的数据类型和变量定义 219

8．4．5 DEST的内部函数定义 220

8．5 DEST的推理机制 220

8．5．1 框架推理 220

8．5．2 产生式规则推理 223

8．5．3 方法推理 223

8．5．4 元推理机 226

8．6 DEST中基于实例的设计 227

8．6．1 基于实例的推理与设计 228

8．6．2 DEST中基于实例设计的基本结构与推理机制 229

8．6．3 实例的表示与组织 232

8．6．4 实例的相似性 233

第9章 智能设计系统的建造与应用实例 236

9．1 引言 236

9．2 智能设计系统的建造 237

9．2．1 需求分析 238

9．2．2 知识获取 240

9．2．3 知识模型的建立 241

9．2．4 形成原型系统 242

9．2．5 系统修正与扩展 243

9．2．6 投入实用 243

9．2．7 系统维护 243

9．3 应用实例之一——钻削类组合机床夹具智能设计系统 244

9．3．1 ZZJCAD的主要功能 244

9．3．2 组合机床夹具零部件模块化设计 247

9．3．3 知识库设计 250

9．3．4 ZZJCAD的其他模块 254

9．4 应用实例之二——重型数控机床模块化设计智能支持系统 256

9．4．1 HMMDISS系统概述 256

9．4．2 HMMDISS系统设计的基本原则 257

9．4．3 HMMDISS的总体结构 257

9．4．4 HMMDISS的实例应用结果 259

9．5 应用实例之三——相控阵雷达系统方案设计决策支持系统 263

9．5．1 PRDSS的主要功能 263

9．5．2 知识模型与求解模型的建立 264

9．5．3 分析模型的建立 267

9．5．4 一个PRDSS的运行实例 268

第10章 展望 271

10．1 引言 271

10．2 并行设计 271

10．2．1 并行设计的描述模型 272

10．2．2 并行设计的认知模型 274

10．2．3 并行设计的处方模型 275

10．2．4 集成化智能CACD系统的组成与结构 277

10．2．5 结论 278

10．3 分形设计 278

10．3．1 设计对象的分形结构是其复杂性之源 278

10．3．2 设计思维的混沌机制是其创造性之源 280

10．3．3 设计实施的嵌套模式是其有效性之源 281

10．3．4 结论 283

10．4 结束语 284

附录A 用C语言建立一个通用专家系统 286

A．1 专家系统如何工作 286

A．1．1 知识库 286

A．1．2 推理机 286

A．2 通用专家系统的建立 287

A．2．1 编写推理机程序需遵循的原则 287

A．2．2 知识库的结构 288

A．2．3 知识库的填充 289

A．2．4 推理机的实现 290

A．2．5 知识库文件的存取 298

A．3 运行实例 298

附录B DEST使用指南 300

B．1 DEST简介 300

B．1．1 DEST的结构 300

B．1．2 DEST的主要功能 301

B．1．3 DEST的文件名约定 301

B．2 DEST的安装与运行 302

B．2．1 DEST的运行环境 302

B．2．2 DEST的主要文件 302

B．2．3 DEST的安装与运行 302

B．3 DEST的集成开发环境 303

B．3．1 DEST的主界面 303

B．3．2 DEST的主菜单 303

B．3．3 文件管理 304

B．3．4 文本编辑 306

B．3．5 知识库编译 308

B．3．6 推理 310

B．3．7 窗口管理 314

B．3．8 帮助 316

附录C 附盘文件清单 317

主要参考文献 319