11数字地球(2009)

18.1数字地球的核心技术8.2数字地球的前沿技术8.3数字地球的应用示范工程第八章数字地球的核心技术及示范工程√28.2数字地球的前沿技术•数字神经系统•网络生活方式•数字地球的进化机制研究•地学智能体技术3√数字神经系统①数字神经系统的提出②数字神经系统的含义与特点③网络的“生命”现象与DNS④数字地球的神经系统⑤矿山数字神经系统4①数字神经系统的提出•随着计算机科学、计算技术和网络技术的迅猛发展，BillGates等人提出了新的研究方向：数字神经网络、网络行为、及系统进化机制等新的概念。•数字地球具有自组织、自适应和自我调控、自我发展的特征。5宽带网络技术BillGates6《未来时速——数字神经系统和商务思维》内容是讨论如何用计算机技术和因特网信息技术帮助实现商业目标。7Itwasoneofthebest-sellersontheNewYorkTimeslist.NewYorkTimes《纽约时报》是美国有声望的报纸，该报重视国内、国际重要的新闻报道，是外交官、学者和政府的权威读物。8•美国《商业周刊》1999年8月发表一篇文章，称21世纪地球将盖上一层“电子皮肤”。它将利用数亿个智能传感器和软件及Internet布满全球加上数十亿个数字宠物、电子感觉器官，组成“遥测纤维”。9◇DNS最早由美国Microsoft公司提出。◇数字神经系统是建立在数字化基础上的一种基础构架。◇DNS指利用相互连接的计算机网络和集成的软件创造新的协作方式，加快信息流通和保证准确性，以确保能作出快速、正确的决策。②数字神经系统的含义10◇数字神经系统是一种管理组织的新模式。◇它为真实世界里的过程控制提供真实有价值的信息，使组织能感知所处的环境，迅速察觉竞争者的挑战与客户的需求，作出快速、及时的反应。◇数字神经系统是一种高效的信息流的集成。数字神经系统—从企业的角度11通讯自动化系统（CA)MA（管理自动化）建筑物自动化系统(BA)办公自动化系统（OA)设备管理自动化系统（传统BA)楼宇管理系统(BMS)PABX无线中继系统多功能会议室PA系统消防系统多媒体应用系统管理应用系统CATV(电视系统）OA系统运行软硬件平台卫星通讯系统WAN接入计算机网络系统一卡通安保系统视频点播系统视频会议系统视频广播系统电梯冷热源新风照明变配电给排水防盗系统车库管理巡更门禁电视监控周边报警出入口控制医疗管理图书管理消费考勤综合布线系统、机房、UPS智能建筑基础上汽数字神经（中枢）系统图例：通讯接口网络接口综合布线12上汽数字神经（中枢）系统•依托数字神经系统，实现办公自动化，迈向管理信息的全面E化。•依托数字神经系统，促进企业实施ERP，加快集团信息化步伐。•依托数字神经系统，实施CRM项目，增强客户满意度与忠诚度。13数据仓库数据挖掘市场分析EIS报告决策支持警告服务销售数据库客户控制中心客户控制中心•电话•CTI•e-Mail•Web-WAP─GPRS─PDA•服务Log•英里数log服务原始数据收集快速反应客户忠诚度数据仓库数据仓库….修理DealerAS400渠道管理服务备用部分Call-4-Help保险….MarketingPlusMyCarCall-4-HelpM-Travel销售力量公司入口marketplaceAIAI市场NowCRM项目14数字神经系统的特点•智能化。•集成化。•开放性。•动态性。15•从网络的拓扑结构和信息交互方式来看，都与人类的神经系统相类似。•网络系统与人脑神经系统在解决事物问题的过程也有类似之处。③网络的“生命”现象与数字神经网络16◇数字地球存在神经系统的功能，数字地球的神经系统类似于人类的神经系统。◇数字地球的神经系统就是利用多媒体、高速计算机、通信网络、WebGIS和集成的软件及地球数据共同组成新的协作方式，加快地球信息快速准确的流通和确保决策的正确性。④数字地球的神经系统17DNS的数字信息流通•通过电子邮件交换信息。•研究在线资料，及时获取信息。•让知识工人进行高级思维。•构建数字反馈系统。•利用数字传输来结束中间商业角色。•利用数字设备帮助解决自身的问题。18⑤矿山数字神经系统矿山信息的流通是矿山企业运行的重要因素。建立有效的信息集成机制及有机的数字神经系统,实现矿山企业的信息集成,为生产、经营、决策提供信息支持，使决策者从系统的角度把握矿山运行的状况,作出有效的管理决策。矿山数字神经系统实现矿山信息在矿山企业运作过程中的快速交换和准确流通。19√矿山神经系统的构成•基础数据层•环境集成层•工艺集成层•业务集成层20基础数据层•基础数据层中,包含工程、生产、经营、管理等反映生产运行、管理过程中发生的各种信息,从各个方面揭示企业生产经营的整体情况。这些信息构成了企业运行的基础数据,用不同的方式反映企业的不同状况。21•环境集成层、工艺集成层和业务集成层是基础数据的不同集成视图,表明矿山企业生产经营的业务过程、生产流程和地理分布等3个主要的角度，从这3个角度能够比较全面地了解企业的运行状况。•在3级信息集成视图基础上,矿山数字神经系统提供一个开放的软件系统结构。22矿山神经系统结构23矿山数字神经系统•环境集成层通过地理信息将实时发生的环境监测信息和生产运转状况信息进行集成,从地理分布视图的角度揭示生产系统的状况。•工艺集成层主要从生产流程视图的角度集成各种与生产环节有关的信息,以生产工艺流程信息为主线,将生产运转状况、工程信息、生产信息等有关的数据连接在一起,以便快速准确地指挥生产。•业务集成层体现的是从业务过程的视图角度共享企业全面信息,使各个业务过程能够得到全面、准确、一致的信息支持,从而提高企业的运作敏捷性和柔性,提高企业对市场和内部变化的反应速度。248.2数字地球的前沿技术•数字神经系统•网络生活方式•数字地球的进化机制研究•地学智能体技术25网络生活方式•BillGates指出：计算机与Internet相接是未来社会的重要生产和生活工具。•“网络生活方式”和“网络工作方式”统称为“数字网络行为”。•数字地球的网络行为是指人类社会通过网络开展的大多数行为，包括资源、环境、社会和经济的行为。26中国互联网络网民上网途径：用户上网地点中国互联网络信息中心于2005年7月21日发布第16次中国互联网络发展状况统计报告。本次调查显示，中国上网用户总数突破1亿，达1.03亿人。27互联网热点数据分析：网民对互联网的态度(1)互联网的正面、积极作用得到认可超过2/3的用户认为互联网对学习、工作、生活、娱乐等方面的帮助均是非常大或比较大。(2)网民对互联网满意度的变化，表明网民的上网习惯和心理日趋成熟(3)网民最反感网络病毒用户对互联网最反感的方面28中国网民年龄分布18岁以下18～24岁25～30岁31～35岁36～40岁41～50岁51～60岁60岁以上15.8%37.7%17.4%10.4%7.3%7.4%3.0%1.0%29网络上的人际关系网络沟通无极限：（1）网络交往超越了空间（辈分、年龄、职业、地位、相貌、肤色），提供了平等交往、广泛联络、自由活动的平台（2）网络交往中，可以突破专业限制，随时找到学习资源和指导者。(3)突破现实中的交往角色限制，自由选择交往对象，在网上找到志趣相投的朋友。30网络交往——一把锋利的双刃剑优势（1）使大容量的信息得以快速传播，为我们提供了便捷的条件（2）不仅包括相熟朋友之间的交流沟通，也包括陌生人之间的交往。（3）以健康的心态把网络作为生活的补充，我们就能享受网络交往的益处。弊端（1）容易沉迷网络荒废学业，以及发生诱惑欺诈的事情（2）网络交往对象特点：虚拟性、间接性、隐蔽性。网络交往环境容易受污染，我们既可能成为被污染环境的受害者，也可能在无意间参与其中。（3）有部分青少年学生最容易上瘾两面性318.2数字地球的前沿技术•数字神经系统•网络生活方式•数字地球的进化机制研究•地学智能体技术32√数字地球的进化机制研究•数字地球是复杂的进化系统，不仅地球在不断的变化和进化，人们对地球的认识也不断地在进化。•优化数字地球技术系统的结构是逐步完成的，属于进化的过程。•数字地球是以Geo-Agent集合为群体的进化系统。33•数字地球作为信息系统，也有自适应、自组织和自相似的系统特征，以及自变异、自发展和自进化的特征。这种进化的结构，是在一定的过程中产生的。•数字地球是由无数的、由高速计算机通信网络相连接的、分布于全球范围的Web或ComGIS，它们具有多样性的特征，构成了复杂的数字地球群体。它们之间进行了信息的交换、互操作、互运算，不断进行更新、淘汰和产生新结构，如同生命群体的进化。34按数字神经系统的观点•数字地球是Geo-Agents适应性计算机网络。•数字地球是Geo-Agents知识发现系统。从结构来看从行为来看358.2数字地球的前沿技术•数字神经系统•网络生活方式•数字地球的进化机制研究•地学智能体技术36•Agent的概念由Minsky在其1986年出版的《思维的社会》一书中提出。•Minsky认为社会中的某些个体经过协商之后可求得问题的解，这些个体就是Agent。他还认为Agent应具有社会交互性和智能性。从此，Agent的概念便被引入人工智能和计算机领域，并迅速成为研究热点。Agent的提出37Agent的相关定义Agent是一类在特定环境下能感知环境，并能自治地运行以代表其设计者或使用者实现一系列目标的计算实体或程序。多Agent系统是由多个Agent组成的系统，它在Agent理论的基础上重点研究Agent的互操作性以及Agent间的协商和协作等问题。基于Agent的系统(Agent-Basedsystem，简称ABS)是指使用了Agent思想或技术的系统。38Agent的基本特性(1)自主性亦称自治性，即能够在没有人或别的Agent的干预下，主动地自发地控制自身的行为和内部状态，并且还有自己的目标或意图。(2)反应性即能够感知环境，并通过行为改变环境。(3)适应性即能根据目标、环境等的要求和制约作出行动计划，并根据环境变化，修改目标和计划。(4)社会性即多个Agent在同一环境中协同工作。39Agent的类型•从Agent理论模型角度来看，Agent可分为反应型、思考型（或认知型）和两者复合型。从特性来看，Agent可分为反应式Agent、BDI型Agent、社会Agent、演化Agent和人格化Agent几种类型：•(1)反应式Agent。•能够对环境主动进行监视，并能做出必要的反应。反应式Agent最典型的应用是机器人，特别是Brookes类型的机器昆虫。40•(2)BDI型Agent•即有信念（Belief，即知识）、愿望（Desire，即任务）和意图（Intention，即为实现愿望而想做的事情）的Agent。它也被称为理性Agent。这是目前关于Agent的研究中最典型的智能型Agent，或自治Agent。BDIAgent的典型应用是在Internet网上为主人收集信息的软件Agent。高级智能机器人也是BDIAgent。41•(3)社会Agent•处在由多个Agent构成的一个Agent社会中的Agent。各Agent有时有共同的利益（共同完成一项任务），有时利益互相矛盾（争夺一项任务）。因此，这类Agent的功能包括协作和竞争。办公自动化Agent是协作的典型例子，多个运输（或电信）公司Agent争夺任务承包权是竞争的典型例子。42•(4)演化Agent•具有学习和提高自己能力的Agent。单个Agent可以在同环境的交互中总结经验教训，提高自己的能力。但更多的学习是在多Agent系统，即社会Agent之间进行的。模拟生物社会（如蜜蜂和蚂蚁）的多Agent系统是演化Agent的典型例子。•(5)人格化Agent•不但有思想，而且有情感的Agent。这类Agent研究得比较少，但是有发展前景。在故事理解研究中的故事人物Agent是典型的人格化Agent。43思考型Agent结构模型示意图其它Agent通信内部状态规化