论辩系统的动态性及其研究进展
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辩证法的论证与论辩性外层辩证法是一种论证和论辩的方法论,它强调在辩论和论证过程中,要全面考虑问题的各种方面和矛盾关系。
辩证法不仅仅关注事物的单一面,而是要求我们从对立面和矛盾中寻求真理,从而达到对问题的更加全面和深入的认识。
在辩证法的论证中,有几个关键的要素需要注意。
首先,辩证法的论证需要关注矛盾的存在。
矛盾是辩证法的核心概念之一,它意味着事物内部的对立和冲突。
在论证过程中,我们需要明确并分析问题中的矛盾,找出不同观点或立场之间的对立和冲突,并通过比较和分析,寻求解决问题的办法。
其次,辩证法的论证需要注重对立面的平衡。
在辩证法中,对立面是相互依存的,不能只关注其中一方。
因此,在论证过程中,我们需要充分考虑对立面的观点和证据,并努力找到一个平衡的立场或解决方案,以解决矛盾。
第三,辩证法的论证需要注重整体性的思考。
辩证法认为事物是由各个方面和要素组成的,而不是孤立存在的。
因此,在论证中,我们应该把问题放在更广阔的背景下考虑,思考问题的整体性和系统性,以获得更全面准确的结论。
最后,辩证法的论证需要强调实践的重要性。
辩证法强调理论和实践的紧密联系,认为只有通过实践才能验证和完善理论。
因此,在论证过程中,我们应该结合实际情况,提出可行的解决方案,并通过实践来验证和修正自己的观点和结论。
综上所述,辩证法的论证和论辩性在于其注重矛盾的存在、对立面的平衡、整体性的思考和实践的重要性。
通过运用辩证法的思维方式和方法,我们可以更全面深入地认识问题,找到解决问题的办法,并将理论与实践相结合,推动问题的解决和社会的发展。
此外,辩证法的论证和论辩性还包含以下几个方面:1. 辩证法的论证注重对事物的历史性和发展性的考虑。
辩证法认为事物是处于不断变化和发展的过程中的,因此在论证中,我们需要考虑问题的历史背景和演变过程,了解问题的发展动态,并从中得出结论。
2. 辩证法的论证需要注重对社会实践和群众利益的关注。
辩证法强调人民群众是历史的创造者,社会变革的主体。
综述与评论 化工自动化及仪表,2005,32(4):1~7 Contr ol and I nstru ments in Che m ical I ndustry 动态系统故障诊断技术的研究与发展郑小霞,钱 锋(华东理工大学自动化研究所,上海200237) 摘要: 故障诊断技术经过几十年的迅速发展,已经出现了基于不同原理的众多方法,如基于解析模型的方法、基于信号处理的方法以及基于知识的方法。
近年来,故障诊断技术又应用了多种新的理论和方法,如小波变换、主元分析法、支持向量机、分形等。
在综合大量文献的基础上,系统地总结了国内外动态系统故障诊断技术的研究现状,介绍了近几年出现的一些新的故障诊断方法的特点和局限性,给出了一些典型的应用实例。
最后对这一领域的发展趋势进行了探讨。
关键词: 动态系统;故障诊断;解析模型;信号处理;神经网络;专家系统 中图分类号:TP277 文献标识码:A 文章编号:100023932(2005)(04)200012071 引 言动态系统故障检测与诊断技术(F DD)是一门应用型边缘学科,涉及现代控制理论、计算机工程、信号处理、数理统计、模式识别、人工智能及相应的应用学科。
所谓故障诊断,就是利用被诊断系统的各种状态信息和已有的各种知识,进行信息的综合处理,最终得到关于系统运行和故障状况的综合评价的过程。
故障诊断技术经过几十年的迅速发展,已经出现了基于不同原理的众多方法。
对于解析冗余的方法,按照德国Frank教授的观点,可分为三类:基于解析模型的方法、基于信号处理的方法以及基于知识的方法。
近年来,故障诊断技术又应用了多种新的理论和方法,如小波变换、主元分析、支持向量机、分形等。
2 基于解析模型的故障诊断方法所谓基于解析模型的故障诊断,就是通过将被诊断对象的可测信息和由模型表达的系统先验信息进行比较,从而产生残差,并对残差进行分析和处理而实现故障诊断的技术[1]。
当可以建立比较准确的被控过程的数学模型时,基于解析模型的方法是首选的方法。
动态系统理论和复杂性科学的研究动态系统理论和复杂性科学是当代科学研究的热门领域,这两个学科的研究涵盖了生物、物理、社会、计算机等多个学科领域。
动态系统理论是研究动态系统的行为和演变规律的数学理论,而复杂性科学则侧重于复杂系统的研究,可以说动态系统理论是复杂性科学中的一个重要分支。
动态系统指的是随着时间推移而变化的系统,这些系统可以是物理、生物、经济、社会系统等。
而动态系统理论研究的是系统的状态随着时间的推移而演变的规律,这个演变可以是线性的,也可以是非线性的,可以是周期性的,也可以是混沌的。
总的来说,动态系统理论研究的是系统的稳定性和不稳定性,以及系统演化的方式和规律。
与动态系统理论密切相关的是“复杂性科学”。
复杂性科学是一个跨学科的领域,研究的是由许多部分组成、相互作用和反馈的系统。
所谓“复杂系统”,指的是由多个独立部分组成的系统,每个部分都可以影响系统的整体性质。
简单地说,“复杂性科学”是通过研究系统内部的多样性、相互作用和反馈,从而解释系统整体表现的学科。
动态系统理论和复杂性科学的应用领域非常广泛,包括生物学、物理学、社会学、经济学和计算机科学等多个学科。
例如,在生物学中,动态系统理论可以用于研究神经元之间的信号传递、生物进化和人类行为等复杂系统;在物理学中,动态系统理论可以用于研究弱混沌现象和非线性动力学等领域;在经济学和社会科学中,动态系统理论可以用于对市场、物流和人口等复杂系统的分析和预测等。
不仅如此,动态系统理论与复杂性科学也具有非常广泛的应用前景。
对于提高人类社会的运行效率和质量,促进人类社会可持续发展,这两个学科都有重要的作用和意义。
总的来说,动态系统理论和复杂性科学虽然是两个独立的学科,但是它们有许多的交叉点和融合处,这两个学科的发展都可以为人类社会的发展和进步做出重要的贡献。
未来的研究方向可以是这两个学科的相互融合和深入应用。
例如,在信息技术领域,智能算法可以把动态系统理论和复杂性科学中的方法结合起来,为大数据、物联网等领域提供更强大的理论支持;在医疗领域,结合动态系统理论和复杂性科学的方法可以加速疾病诊断和治疗的进程,从而让患者能够更快地得到帮助。
生态系统的动态与演化研究随着环境污染和气候变化的严重加剧,人类对生态系统的研究和保护已经迫在眉睫。
生态系统是由不同生物种类及其周围环境共同组成的,成为生物圈的基本单位。
在这个复杂的系统中,动物和植物之间相互作用,形成了一个以食物链为主的有机体系,千丝万缕的联系构成了生态系统的动态演变。
生态系统的动态演变是指生态系统在长期演化中所经历的各种变化,包括物种数量、生物组成、生态位、物种密度等。
动态演变的过程是非线性复杂的,决定了系统的稳定性和可持续性,并且也直接影响到物种适应力和生存状况。
而在不同的环境中,生态系统的动态演变具有显著的差异,例如在极端环境下,生物种群数量有可能会大幅度减少,生态位和特有的适应能力也会发生巨大变化。
因此,研究生态系统的动态演变过程和规律,不仅可以为环境保护提供理论支持,也能够寻找到适应不同环境的物种,促进生态系统的生态保护和修复。
随着科技的不断进步,越来越多的研究者对生态系统的动态演变进行了深入研究。
例如,生态学家们通过研究物种丰度和物种多样性来探索不同生态系统的长期演变规律。
近期,随着高通量基因测序技术的发展,研究人员可以更准确地描述物种组成和演变进程,发现了很多以往未知的物种关系和演化趋势。
同时,随着大数据技术和机器学习的广泛应用,研究人员可以模拟和预测生态系统的动态演变,探索不同干扰因素对生态系统的影响程度和发生机制,同时也能够制定有效的环境保护策略。
例如,模拟生态演变的分布式模型可以揭示物种互动的复杂性和系统稳定性,有助于预测生态系统的演变趋势,并提出可行的生态保护措施。
除了宏观层面的动态演变研究,生态系统的微观结构也对整个系统演变起着至关重要的作用。
例如,土壤微生物和地下水中的微生物与植物之间的相互作用在生态系统中具有重要地位,研究微生物的演化和交互可以更全面的理解生态系统中的物质循环和能量转换过程。
总之,生态系统的动态演变是一个全面而复杂的过程,需要全社会的共同努力来推进科学研究,提高人们对生态保护的认识和意识,促进人类和自然环境的和谐发展。
探究动态系统的行为特性与应用动态系统是指一类随时间变化而变化的系统,它们通常由一组变量组成,这些变量的值随时间变化而变化。
动态系统在物理学、生物学、社会科学等领域都有着广泛的应用,它们的行为特性也非常有趣。
本文将探讨动态系统的行为特性及其应用。
一、混沌现象混沌现象是指某些动态系统呈现出无序、不可预测的特性,即使微小的初值变化也会导致系统的行为大为改变。
混沌现象首先被发现和研究的是洛伦兹吸引子(Lorenz attractor)。
这个系统由三个微分方程组成,用来描述流体力学中的空气流动,三个变量分别代表空气流动的三个方向,其中一个变量在一定条件下呈现出混沌现象。
洛伦兹吸引子是一种形态独特、非周期且无规律的曲线,它的形状像一只蝴蝶,被称为“蝴蝶效应”。
混沌现象的出现与系统的敏感依赖性密切相关。
一个微小的起始条件变化,可能会引起整个系统的行为发生变化,从而导致系统呈现出无序、混沌的行为。
混沌现象在天气预报、金融市场等领域有着广泛的应用。
由于混沌现象导致的不可预测性,天气模拟和金融预测都面临着巨大的挑战。
二、自适应控制动态系统的自适应控制是一种基于反馈的控制方法,它可以自动地根据外部环境的变化调整系统的控制参数,从而满足系统的控制需求。
自适应控制的主要原理是在系统中加入一些估计器,估计器可以根据系统的输入和输出来估计系统的状态,并相应地调整系统的控制参数。
自适应控制广泛应用于工业生产和控制领域。
例如,自适应控制可以用于调节机器人手臂的控制参数,使机器人手臂可以适应不同形状和环境的物体,实现精准的抓取和放置操作。
自适应控制还可以应用于电力系统、交通运输等领域,帮助系统实现高效、安全、稳定的运行。
三、网络动态系统网络动态系统是由多个相互连接的动态系统组成的复杂系统,这些动态系统可以是物理系统、生物系统、社会系统等。
网络动态系统的行为特性不仅受到每个动态系统的内部特性影响,还受到动态系统之间的相互作用和嵌入关系的影响。
生态系统的稳态与动态研究从生态学的角度来看,我们所处的这个世界是由数以亿计的生物和其所依存的非生物环境组成的。
而整个生态系统的稳态和动态研究,则是研究生态学的重要方向之一。
生态系统的稳态,指的是其系统内的各种生物种群及其所处的环境因素的相互作用,呈现出稳定且不断变化的状态。
这一稳态是由生态系统内在的自适应机制所维持的,具有较高的韧性和适应性。
而生态系统的动态,指的是生态系统内部的各种生物种群及其所处环境因子之间的相互作用,呈现出不断变化的趋势,通常包括生物多样性的演替、物种的迁移、环境的变迁等。
在不同的时间尺度上,生态系统的动态表现形式也分别不同。
生态系统的稳态和动态研究是一项涉及跨学科、综合性较强的研究任务。
它涉及生态学、地理学、气象学、地质学等多个学科,并结合了数学模型、统计分析、实地调研等多种研究方法与技术。
生态系统不仅是一个动态平衡的有机体,更是一个集众多生物和非生物因素为一体的复杂系统,存在着相互依存、相互制约的关系链,探究生态系统内部的这种复杂关系,以及建立模型,了解其稳态和动态是生态学学科研究中非常关键的方面。
在稳态和动态的研究之中,生态系统的时空尺度的选择十分重要。
不同尺度的研究内容,所要解决的问题和方法,也各有不同。
通常,生态系统的研究时间尺度可以分为长时间尺度和短时间尺度,空间尺度可以分为局部和全球尺度。
长时间尺度的生态研究,可以探究环境变化对生物群落、生态系统的演化和响应;而短时间尺度的研究,则可以探究物种间相互作用,以及环境信号对生态系统的响应。
生态学家们通常采用数学建模的方法来模拟生态系统的稳态和动态。
模型可以根据不同环境因素的动态变化,如气候、土壤水分、营养盐、植被等,来预测生态系统的变化趋势。
同时,模型也可以根据生物群落内物种间相互作用的强弱、生物多样性的多寡等,来预测物种在不同环境下的演替和分布状况。
这些模型可以为生态系统的管理和保护提供科学依据,预测环境变化对生态系统的冲击,以及为实现可持续性发展提供指导。
系统动态学的规则与性质系统动态学是一个以系统模型和模拟为核心方法的复杂性科学。
它是一种理论性的研究,主要研究复杂系统和问题,包括自然和社会系统,主要是为了探索和解释系统的动力学(dynamics)行为。
系统动态学的研究不仅涉及动态性(dynamicity),而且还强调以时间序列的方式思考。
系统动态学建立在一些基本理论及概念之上,如枯燥研究(drift)、平衡反馈(equilibrium feedback)、动态稳态(dynamic equilibrium)等,这些理论和概念有助于描述、理解和预测复杂系统的行为。
为了帮助人们解释系统间的关系,系统动态学借助图形分析技术展示了动态流程,从而能够分析出系统的发展过程,探究系统的行为过程及风险等。
系统动态学可以用来研究广泛的社会系统,比如科技创新系统、社会政治经济制度等。
科技创新系统是指研发系统,比如研发团队、研发技术、科技政策和创新模式等。
研究表明,科技创新系统的发展涉及多个因素,且系统内部及周边环境的变化会对系统产生重大影响。
系统动态学可以帮助研究者从结构、动态和绩效的角度分析问题,从而更加深入地理解创新系统的运作机制和影响系统发展的因素。
系统动态学同样可以用于社会政治经济制度的研究和分析。
例如,在制定低碳发展政策时,可以利用系统动态学的模型,预测减排政策对经济系统的影响。
系统动态学可以提供定量分析,为政府制定减排政策提供科学依据,以落实低碳发展策略。
此外,系统动态学也有助于改善资源管理问题,如,为了避免水资源的过度开发,可以利用系统动态学建立模型仿真,研究各种可能的影响因素,从而制定合理有效的资源管理方案。
总之,系统动态学是一个复杂性科学,它是由一系列基本理论及概念构成的,可以用来研究多种自然和社会系统。
它既可以用来研究科技创新系统,也可以用来分析社会政治经济制度,也可以用来改善资源管理问题。
因此,系统动态学的研究及其应用具有重要的现实意义。
动态系统的理论与应用动态系统这一概念源于数学,它通常用于描述一个物理系统,它的状态随时间不断地发生变化。
动态系统的应用领域广泛,涵盖了从天文学到生物学的各个领域。
下面将介绍一些动态系统的基本理论和在不同领域中的应用。
基本理论第一种类型的动态系统是线性动态系统。
它可以在恒定的速率下进行,而且两个初始条件的组合只会得到一个结果。
比如说,一架飞机以一个特定的速度向前飞行,只要保持对飞机的维护和燃料供应,这个速度就可以一直维持下去。
第二种类型的动态系统是非线性动态系统。
它的特征是随时间不断变化,一点点的变化最终会导致非常大的结果,而且同一初始条件的不同组合可能会得到不同的结果。
比如说,一个人的寿命就是一个非线性动态系统,它的寿命年龄随着时间不断变化,而不是以一个恒定的速率进行。
动态系统的基本理论包括各种方程、定理和不变量。
方程在描述动态系统中的状态变化方面起着关键作用。
而定理和不变量是用于证明动态系统中的某些性质的方法。
应用领域天文学:动态系统的一项基本应用是用于描述天体的运动。
通过对天体的位置和速度进行建模,科学家可以预测和观察太阳系中的行星,卫星和彗星的运动。
气象学:在气象学领域,动态系统用于建模大气环流和预测气候变化。
例如,使用差分方程模拟气象模型,来模拟复杂的天气模式,以便更好地预测强烈的风暴和极端天气条件。
生物学:通过理解动态系统的原理,科学家可以更好地理解生物系统的运作方式。
例如,它们可以使用非线性动态系统来研究脑细胞之间的信息传输,并开发更好的神经疾病治疗方法。
物理学:动态系统用于建立关于物理系统的模型。
例如,在探索量子力学方面,科学家使用量子动力学和薛定谔方程来描述微观粒子的运动。
总结动态系统的理论和应用涵盖了众多领域,从宇宙到生物系统。
通过使用动态系统的数学工具和技术,我们可以更好地了解这些系统的行为和功能,并在实践中进行更好地掌控。
虽然我们远远没有完全理解动态系统,但我们对其基础有了更好地理解,这意味着我们可以进一步挖掘其在日常生活中以及科学研究中所起到的作用。
动态系统的研究与应用动态系统是数学和物理学的重要分支,主要研究随时间变化的物理系统和数学模型。
它的理论和应用广泛存在于各个领域,如天文学、生物学、经济学、力学等。
本文将介绍动态系统的研究和应用。
一、动态系统的基本概念1. 相空间相空间指的是描述动态系统演化的n维实数空间,在该空间中每个点的坐标都表示着动态系统的状态。
相空间是动态系统研究的基础,通过在相空间中的轨迹,可以揭示出系统随时间变化的规律。
2. 状态与状态方程状态是指动态系统任意时刻的状态,通常用一组实数来描述。
状态方程则是将状态随时间变化的规律表示为一个方程。
如经典力学中的牛顿运动方程,就是一种状态方程。
3. 相图和相流相图是在相空间中绘制的,用于展示动态系统在连续时间下演化的图形。
相图的轨迹就是相流,相流可以呈现出系统的规律性。
4. 不变量和混沌性动态系统中的不变量指的是不随时间变化而保持不变的量。
混沌性是动态系统的一种特性,其具有高度的灵敏性和不可预测性,对于系统的控制和预测都造成了困难。
二、动态系统的应用1. 天体运动天体运动是动态系统在天文学领域中的应用。
天体间的引力作用可用牛顿运动方程来描述,从而得到天体的运动轨迹。
通过对天体运动的研究,可以揭示出行星、卫星等天体的运动规律,为太空探索提供了重要的理论依据。
2. 生物学生物学中的动态系统主要应用于神经元、细胞等的运动过程的描述,以及生命周期等过程的分析。
通过研究动态系统的模型,可以揭示生物系统中的各种规律和现象,从而为生物学研究提供了重要的工具。
3. 经济学动态系统在经济学中的应用主要体现在宏观经济模型的建立和分析中。
动态系统可以用来描述国民经济的发展规律,通过对系统的建模和模拟,可以揭露出经济发展的趋势和规律。
4. 工程领域动态系统在工程领域中的应用主要体现在控制与优化等方面。
通过建立动态系统的数学模型,可以对系统进行分析和优化,从而实现对系统的有效控制和优化。
三、结论动态系统是一门重要的科学分支,它的研究和应用涉及到众多领域,具有广泛的实际应用价值。
动态系统理论探索复杂系统行为规律在当代科学研究中,复杂系统的行为规律一直是一个具有挑战性的问题。
尽管复杂系统的定义各不相同,但它们通常由大量相互作用的组成部分所组成,这些组成部分可以是人、动物、植物,或者是其他物理、化学、生物等类型的元素。
复杂系统以其难以预测、随机性以及出乎意料的行为而闻名,因此对其行为规律的深入理解变得非常重要。
动态系统理论为我们理解和探索复杂系统行为规律提供了有力的工具和框架。
动态系统是指随着时间的推移而演变的系统,它以某种方式对外部刺激作出反应。
在这种系统中,我们将重点研究相互依赖、互相影响的变量之间的关系,并试图找到它们之间的模式和规律。
动态系统理论的核心思想是,复杂系统的行为可以由几个基本的规律来描述和解释。
其中最著名的规律之一是“蝴蝶效应”。
蝴蝶效应的概念源于混沌理论,它指的是一个微小的初始条件的微小变化可能会产生无法预测的结果。
例如,一只蝴蝶在巴西挥动翅膀可能会在美国引发一场龙卷风。
蝴蝶效应的存在使得复杂系统的预测变得困难,因为微小的变化可能会对系统的未来演变产生巨大的影响。
除了蝴蝶效应之外,动态系统理论还包括其他一些重要的规律,如演化规律和吸引子理论。
演化规律描述了系统在时间上如何演化和变化。
它强调了系统的历史和过程对于预测和理解系统行为的重要性。
吸引子理论则关注系统的稳定态和不变态。
吸引子是系统演化的稳定态,可以看作是系统在特定条件下的“吸引力点”。
吸引子可以是点、线、平面或更高维的结构,其形状和性质决定了系统的行为模式。
通过研究这些规律,我们可以深入理解复杂系统的行为模式和演变规律。
这对于我们预测和解释一系列现象和现实世界中的问题非常重要。
例如,在环境科学领域,我们可以利用动态系统理论来研究气候变化、生态系统动态以及物种的扩散和灭绝。
在经济学领域,动态系统理论可以帮助我们理解市场波动、经济周期和金融风险。
在社会科学领域,我们可以运用动态系统理论来研究人类行为、社会网络和群体动态等问题。
控制论与动态系统理论复杂系统行为预测与分析方法摘要:复杂系统由于其高度交互和非线性性质,其行为常常难以预测和理解。
然而,控制论和动态系统理论提供了一些方法,可以帮助我们预测和分析复杂系统的行为。
本文将介绍和探讨控制论和动态系统理论在复杂系统行为预测与分析方面的方法和应用。
首先,我们将简要介绍控制论和动态系统理论的基本概念和原理。
然后,我们将介绍一些常用的复杂系统行为预测与分析方法,包括系统辨识、状态空间建模、非线性动力学分析和网络分析等。
最后,我们将讨论这些方法的优缺点,并提出未来研究的方向。
1. 引言复杂系统是由许多相互关联的组成部分组成的系统,其行为常常是不可预测的。
这些系统可以是物理系统、生物系统、社会系统等。
控制论是研究如何使系统输出受到期望输入控制的一门学科,而动态系统理论研究系统随时间变化的行为。
这两个理论提供了一些方法可以用来预测和分析复杂系统的行为,使我们能够更好地理解和控制这些系统。
2. 控制论基本概念和原理控制论的核心是设计和实现一个控制器,使系统输出受到期望输入的控制。
控制器通过对系统的状态进行测量,并根据测量结果调整输入,以达到控制目标。
控制论的基本概念包括反馈、控制器、系统模型和控制指标等。
其中,反馈是指将系统输出作为系统输入的一部分,用于调整控制输入。
控制器是一个算法或系统,用于生成控制输入。
系统模型是描述系统行为的数学模型。
控制指标是用来衡量系统性能的指标,如系统稳定性、误差等。
3. 动态系统理论基本概念和原理动态系统理论研究系统随时间变化的行为。
动态系统可以是线性的或非线性的,可以是离散的或连续的。
动态系统理论的基本概念包括状态、状态空间和相图等。
状态是描述系统在某一时刻的完全信息。
状态空间是由所有可能状态组成的空间。
相图是在状态空间中描述系统行为的图形表示。
动态系统理论还提供了一些重要的工具和方法,如系统辨识、状态空间建模、非线性动力学分析和网络分析等。
4. 复杂系统行为预测与分析方法4.1 系统辨识系统辨识是利用系统观测数据来建立数学模型的方法。
生态系统的演变和动态变化研究生态系统在生物学和生态学领域里一直被广泛研究。
生态系统是地球上最基础的生物和环境组成部分,是由生物群体、生物群落和生物共同作用所形成的一个自然系统。
它是由能耐受演变和动态变化的生物和非生物有机组成而来的并在不同时间的周期性演化过程中发生时时刻刻的变迁。
生态系统的演变和动态变化是一个长期的研究过程。
在过去的几十年里,遍布全球的生态系统被大量的研究所涉及,基于这些研究,对其动态变化和演变有了更深入和更为系统的认识。
通过对生态系统的研究,我们可以深入了解环境污染、生态平衡、物种的数量、生态系统的稳定性、以及在气候变化时的生态系统的深刻变化等等。
另外,在对生态系统的演变和动态变化的研究过程中,我们能够了解到什么是全球危机和生态问题的重要性。
这些研究也促进了我们在生态系统保护和环保措施上的实践和改进。
近年来,随着气候变化问题的日益加深,生态系统的保护和管理成为了全球的热门话题。
生态系统管理不仅仅体现在政治和法律层面,还需要提高公众对环境的意识和重视水平,并且鼓励公众积极参与到生态系统保护中来。
生态系统的持续发展依赖于人们对于生态系统的认知和发现新的方法和技术以及保护策略的实践。
对于生态系统的动态变化和演变研究的过程中,不可避免地出现了一些挑战和困难。
其中最重要的挑战之一是感知和理解生态系统的复杂性和极大的变化范围。
生态系统具有极高的复杂性,涉及到很多不同的生物,系统学习和系统思考是非常重要的。
更进一步地说,生态学家们需要应对越来越复杂的环境变化还有需要面对着多样化的新物种。
在这个复杂的环境里,科学家们需要利用人工智能和大数据技术等先进技术和方法来提高研究的效率,以更加深入地了解生态系统。
例如,人工智能可以为生态学家们提供更精确、更实质性的信息,同时也可以在新物种的出现时提前做好保护工作,从而加强生态系统的保护和管理。
此外,伴随着生态问题的日益严重和全球危机的加剧,生态系统的演变和动态变化研究也需要与其它领域的交流与合作,以促进环境保护事业的进展。
动态系统理论与自由意志的辩论自由意志在人类思想中一直是一个备受争议的话题。
许多哲学家、心理学家和神经科学家一直在探究人类行为背后的动机和因素,以确定我们是否真正拥有自由意志。
与此同时,动态系统理论在科学界逐渐受到关注,尤其是在研究复杂系统和非线性动力学方面。
这两个领域的结合,即动态系统理论和自由意志的辩论,引发了广泛的讨论和学术争论。
动态系统理论是一种系统性的框架,用于研究复杂系统。
它认为事物不是孤立存在的,而是与周围环境相互作用而演化。
根据动态系统理论,系统的未来状态是系统自身的初始状态和外部因素的函数,但不受任何外界因素的直接控制。
这种理论批判了因果论,认为决定论无法解释所有事件的发生。
自由意志的概念难以界定,但它通常涉及对行动的选择和行为的责任感。
自由意志的支持者认为,人类是自主的决策者,能够独立思考和做出选择。
然而,一些学者将自由意志视为心理学的一个幻觉,他们认为我们的决定和行为都是基于大脑活动和环境的强大影响力。
对于动态系统理论与自由意志的辩论,一些学者认为这两个概念是可以融合的。
他们认为自由意志是动态系统理论的应用,通过不断的交互和反馈,个体的行为和决策会随时间演化。
在这种观点下,自由意志不是面对外部因素的选择,而是个体与环境互动的一种结果。
另一方面,也有学者认为动态系统理论与自由意志之间存在冲突。
他们认为,动态系统理论起源于物理学和数学,与自由意志的主观体验相去甚远。
根据这种观点,自由意志是超越了生物和物理力量的一种现象,它无法通过动态系统理论的数学模型来解释。
然而,这个辩论也引发了对自由意志的重新审视。
动态系统理论的研究表明,个体的行为受到许多因素的影响,包括大脑结构、基因、环境因素等。
这使得一些人质疑我们对自由意志的信念。
他们认为个体的选择和行为可能是预定的,而不是由自身决定的。
无论如何,动态系统理论与自由意志的辩论提醒我们要慎重对待这些复杂的概念。
虽然我们可能无法最终回答这个问题,但这种辩论促使我们去思考自己的决策、行为和责任。
动态平衡力学的应用和研究进展在物理学的广袤领域中,动态平衡力学宛如一颗璀璨的明珠,其应用广泛且研究不断深入,为我们理解和解决诸多实际问题提供了坚实的理论基础。
动态平衡力学,简单来说,就是研究物体在运动过程中达到平衡状态的条件和规律。
这种平衡并非静止不变的,而是在不断变化的条件下保持相对稳定的状态。
在工程领域,动态平衡力学发挥着至关重要的作用。
以机械工程为例,汽车发动机中的活塞运动就是一个典型的动态平衡问题。
活塞在往复运动过程中,需要克服各种力的作用,如惯性力、摩擦力和气体压力等。
为了确保发动机的平稳运行,减少振动和噪音,工程师们必须精确计算和设计活塞的运动轨迹、重量分布以及与其他部件的配合关系,以实现动态平衡。
在航空航天领域,动态平衡力学更是不可或缺。
飞机在飞行过程中,机翼会受到气流的冲击,产生复杂的受力情况。
为了保证飞机的稳定性和操控性,机翼的形状和结构设计必须考虑动态平衡的因素。
此外,航天器在太空中的姿态调整和轨道控制也离不开动态平衡力学的原理。
动态平衡力学在体育领域也有着出色的应用。
例如,体操运动员在进行高难度的旋转动作时,需要巧妙地控制身体各部分的运动,以达到动态平衡,从而完成优美而准确的动作。
同样,在田径项目中,运动员的跑步姿势和步伐频率的调整,也是为了在动态中保持身体的平衡,提高运动效率。
在医学领域,动态平衡力学的应用为康复治疗和疾病诊断提供了新的思路和方法。
人体的运动系统,如骨骼、肌肉和关节,在日常活动中始终处于动态平衡状态。
当出现损伤或疾病时,这种平衡被打破。
通过对患者运动状态的分析,运用动态平衡力学的原理,可以制定出更有效的康复训练方案,帮助患者恢复正常的运动功能。
在研究进展方面,随着计算机技术和数值模拟方法的飞速发展,科学家们能够更加精确地模拟和分析复杂的动态平衡问题。
这使得我们对动态平衡的理解不再局限于简单的模型和理论,而是能够深入研究微观和宏观尺度上的各种复杂系统。
例如,在材料科学中,研究人员利用先进的模拟技术,探究纳米材料在受力情况下的动态平衡特性,为开发新型高性能材料提供了理论依据。
动态系统理论视域下的中国外语教育:反思与展望1. 引言1.1 引言动态系统理论(Dynamic Systems Theory,简称DST)是一种将外语学习视为复杂、动态系统的理论框架,强调个体在学习过程中的持续变化和发展。
在中国外语教育领域,传统的教学模式往往注重知识传授和机械训练,很少关注学习者个体差异和认知发展的动态变化。
借鉴动态系统理论的视角来反思中国外语教育的现状显得尤为重要。
本文旨在从动态系统理论的角度出发,探讨中国外语教育的现状、问题及未来发展方向。
我们将介绍动态系统理论及其在外语学习领域的应用情况。
接着,我们将对中国外语教育中存在的问题进行分析,包括对传统教学模式的挑战、学习者个体差异的忽视以及教师角色的重新定义等方面。
我们将展望未来,提出一些以动态系统理论为指导的外语教育改革建议,希望能够为中国外语教育的进步和发展提供一些启示和借鉴。
在这个变革的时代,借助动态系统理论的视角重新审视外语教育,或许能够为我们打开一扇全新的思考之门。
2. 正文2.1 动态系统理论视域下的中国外语教育动态系统理论(Dynamic Systems Theory,DST)作为一种新兴的认知理论,对于外语教育领域具有重要的指导意义。
在中国外语教育实践中,动态系统理论视角的引入可以为外语教育研究和实践提供新的思路和方法。
首先,动态系统理论强调学习者与环境之间的相互作用与影响。
在中国外语教育实践中,教师可以通过创造丰富多样的语言输入环境,激发学生的语言学习兴趣,并帮助他们更好地运用语言知识。
同时,学习者在日常生活中的语言使用过程中也可以不断地从实际交际中获得语言输入,促进语言习得的过程。
其次,动态系统理论注重个体差异性和发展过程。
在中国外语教育实践中,教师应该充分关注学生的个体差异,设计多样化的教学活动,促进学生在语言学习过程中的个体成长和发展。
同时,教师也需要不断反思和调整自己的教学策略,以适应学生的发展变化和需求。
动态系统辨识导论与应用动态系统辨识导论与应用什么是动态系统辨识?动态系统辨识是一种将观测数据与数学模型结合的方法,旨在通过统计分析和计算模拟来揭示系统的内在特性和行为。
通过辨识系统的动态特性和参数,我们可以更好地理解和掌握所研究的系统,进而进行预测、控制和优化的应用。
应用领域工业控制动态系统辨识在工业控制领域有着广泛的应用。
通过对工业过程中的传感器数据进行辨识,可以建立准确的数学模型,从而实现对工业过程的控制和优化。
例如,在化工工艺控制中,通过对反应控制器传感器数据的辨识,可以建立准确的反应动态模型,从而优化反应控制参数,提高反应过程的效率和安全性。
经济系统建模动态系统辨识在经济学中也有着重要的应用。
通过对经济变量的观测数据进行辨识,可以建立经济系统的数学模型,用于预测和分析经济变量的走势。
例如,在宏观经济领域,通过对国家经济指标的辨识,可以建立宏观经济系统的动态模型,用于预测和制定经济政策。
生物医学动态系统辨识在生物医学领域也有着广泛的应用。
通过对生物体内传感器数据的辨识,可以建立生物体的动态模型,用于分析和预测生物体的生理过程。
例如,在心脏病研究中,通过对心电图传感器数据的辨识,可以建立心脏的动态模型,从而提供心脏病的早期预警和诊断方法。
环境监测动态系统辨识在环境监测领域也有着重要的应用。
通过对环境传感器数据的辨识,可以建立环境系统的动态模型,用于监测和预测环境变化。
例如,在气象预测中,通过对气象传感器数据的辨识,可以建立气象系统的动态模型,用于准确预测未来的天气变化。
总结动态系统辨识在工业控制、经济学、生物医学和环境监测等领域都有着重要的应用。
通过对观测数据的辨识,可以建立准确的数学模型,从而实现对系统的控制、预测和优化。
动态系统辨识的研究和应用不仅能够推动科学的发展,也有着广阔的应用前景。
交通运输动态系统辨识在交通运输领域也有着广泛的应用。
通过对交通传感器数据的辨识,可以建立交通系统的动态模型,用于优化交通流量和减少拥堵。
动态系统识别方法及其应用研究动态系统是指由一组随时间变化的变量及其相互作用组成的系统。
它在现代科学中被广泛应用,在物理学、化学、生物学、经济学、社会学等领域都有应用。
通常情况下,动态系统具有非线性、混沌、多样性等特征,这些特征对于非常规的物理现象的研究非常重要。
但是,由于动态系统复杂的非线性特征,如何对其行为进行识别成为一个非常具有挑战性的科学问题。
为了解决这个问题,科学家们提出了许多动态系统识别方法。
基本的方法包括统计方法、时间序列分析、非线性动态系统分析、模型推断、神经网络、机器学习等。
本文将讨论这些方法并探讨它们在现实世界中的应用。
一、统计方法在动态系统的识别中,统计方法是最常用的方法之一。
统计方法通过收集大量的数据并对其进行分析、分类、回归、预测等,来揭示系统的内在规律。
其中,最常用的统计方法包括:时间序列、自相关函数、趋势分析、回归分析、贝叶斯网络等。
时间序列是一种最简单的统计方法,它假定时间的连续性和序列中数据的随机性。
它可以用来分析数据的趋势、季节性等特征。
自相关函数是另一种基本的统计方法,用来描述一个变量与自身的相关性,它可以用来描述数据的平稳性和相关性。
趋势分析是在一定时间内,对某个事件发展的趋势进行分析和预测。
它包括线性趋势分析和非线性趋势分析两种方法。
线性趋势分析是根据线性回归模型,通过检查数据均值是否为它的时间序列,检查是否存在趋势关系。
非线性趋势分析可以通过分析趋势的规律性,预测趋势的发展。
回归分析是用来分析变量之间的关系。
它可以帮助我们预测未来的事件。
贝叶斯网络是一种概率图,用于描述变量之间的条件依赖关系。
它可以用来推断变量之间的关系以及对未来事件的预测。
二、非线性动态系统分析非线性动态系统分析是针对动态系统复杂的非线性特征而提出的方法。
它通过描述系统的相互作用以及通过时间演化而产生的系统行为来揭示系统的基本特征。
非线性动态系统分析的基本方法包括:混沌分析、奇异性分析、分岔理论、Poincaré图、周期分析等。
中医学的动态思维论文中医学的动态思维论文辨证论治是中医理论体系的特点之一,是运用中医理论整体地、动态地、个性化地来观察分析疾病、治疗处理疾病的原则和方法,包含着完整的极其丰富的知识和经验,以其临床上的实用性、灵活性、技巧性,充分显示了个体化治疗的特征,成为中医药学中临床医学的灵魂。
而动态思维是人们追踪事物变化的思维方式,是一种运动的、调整性的和不断择优化的思维。
其根本特点是变动性和协调性,即根据不断变化的环境、条件来改变自己的思维程序、思维方向,对事物进行调整、控制,从而达到优化的思维目标¨J。
形成于战国至秦汉时期的中医学理论体系,由于受到古代哲学思想的深刻影响,因此借鉴并使用了中国古代哲学中的很多观念与思维方法,诸如阴阳、五行、精气学说,整体、恒动等思维特点,用以阐释人体的生命活动规律以及健康与疾病等医学问题,构建了自身独特的医学理论体系。
中医学的动态思维方法就是古代传统哲学整体恒动观念在中医学中的具体应用与体现。
中医学理论体系中的动态思维方法是指在研究分析人体生命的产生、生命过程的维系、疾病发生发展的机理及诊治等问题时,应当运用宏观、恒动发展的思维方法,而不是局限、静止僵化的思维方法。
受到中国古代哲学元气论自然观和阴阳五行学说的影响,中医首先认识到宇宙是一个不断运动的自组织调节平衡体系,宇宙中的'任何事物之间都有内在的、必然的联系,既相互依存又相互影响,即任何事物发展都有一个运动着的有始有终的过程,均与其周围环境发生着一定的物质联系,都不可能孤立地存在。
中医学对动态思维的认识肇始于《黄帝内经》,在《内经》中处处闪耀着动态思维的亮点。
《素问六微旨大论》云:“夫物之生从于化,物之极由乎变,变化之相薄,成败之所由也。
故气有往复,用有迟速,四者之有,而化而变,风之来也”;“成败倚伏生乎动,动而不已,则变作矣。
”而《素问天元纪大论》指出:“物生谓之化,物极谓之变,阴阳不测谓之神,神用无方谓之圣”。
软件学报ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@Journal of Software,2012,23(11):2871−2884 [doi: 10.3724/SP.J.1001.2012.04302] +86-10-62562563 ©中国科学院软件研究所版权所有. Tel/Fax:∗论辩系统的动态性及其研究进展廖备水1,2+1(浙江大学语言与认知研究中心,浙江杭州 310028)2(浙江大学哲学系,浙江杭州 310028)Dynamics of Argumentation Systems and Its Research DevelopmentLIAO Bei-Shui1,2+1(Center for the Study of Language and Cognition, Zhejiang University, Hangzhou 310028, China)2(Department of Philosophy, Zhejiang University, Hangzhou 310028, China)+ Corresponding author: E-mail: baiseliao@, /beishuiLiao BS. Dynamics of argumentation systems and its research development. Journal of Software, 2012,23(11):2871−2884 (in Chinese). /1000-9825/4302.htmAbstract: Argumentation systems are a kind of non-monotonic formalisms, capable of supporting the reasoningand decision-making of individual agents, and the effective interactions among multiple agents. Since theknowledge, observations of an individual agent and the interacting process of different agents are dynamic invarious argumentation systems, the changing of arguments and attacks is pervasive. As a new research area, theconcepts, theories and methods related to dynamic of argumentation systems are far from mature. After introducingthe basic working mechanism of argumentation systems, this paper presents two research directions of dynamics ofargumentation systems (i.e., forward dynamics and backward dynamics) and discusses some open problems to beresolved. According to these problems, the paper briefly reviews the existing theories and methods, and analyzestheir properties and shortcomings.Key words: argumentation system; non-monotonic reasoning; agent and multi-agent system; dynamics;knowledge-based system摘要: 论辩系统是一种非单调形式体系,能够支持个体Agent的推理决策和多Agent之间的有效交互.由于个体Agent的知识、观察信息和资源的动态性以及多Agent交互过程的动态性,在各类论辩系统中,论证及其攻击关系的动态性是普遍存在的.作为一个新的研究领域,有关论辩系统动态性的概念、理论和方法远未成熟.在介绍论辩系统相关概念的基础上,阐明论辩系统动态性的两个主要研究方向(正向动态性和逆向动态性),并讨论需要解决的开放性问题.围绕这些问题,简要回顾现有的理论和方法,并分析其特点和不足.关键词: 论辩系统;非单调推理;Agent与多Agent系统;动态性;基于知识的系统中图法分类号: TP181文献标识码: A∗基金项目: 国家自然科学基金(61175058, 60773177); 国家重点基础研究发展计划(973)(2012CB316400); 浙江省自然科学基金(Y1100036)收稿时间:2012-06-10; 修改时间: 2012-08-12; 定稿时间: 2012-08-212872 Journal of Software软件学报 V ol.23, No.11, November 2012随着Agent被越来越多地应用于开放、动态的环境中,如何使它们能够根据动态的、不完全的、不确定的、不一致的知识和信息进行正确而高效的推理,已经成为Agent研究领域的热点问题[1−7].首先,在动态环境中, Agent通过感知获得的信息经常是不确定的、不准确的、片面的[4,8];其次,Agent在参与协作的过程中,经常存在内部动机(愿望)与外部动机(义务、规范等)之间的冲突[2,5,6];再次,Agent所依赖的资源的动态性使得Agent 在进行规划时要考虑动作的可行性以及动作之间的冲突关系[9].上述知识的动态性、不完全性、不确定性和不一致性,使得Agent的推理过程经常表现出非单调性,即,当新的知识加入系统时,先前得出的结论可以被推翻.此外,Agent之间在进行协商、对话和说服时,需要处理各种冲突,以解决争议、形成共识、实现协作.因此,如何使Agent具有非单调的推理能力并且能够在开放的环境中实现相互之间的有效交互和协同工作,是当前Agent 研究领域的一个非常重要的方向[2].目前,国内外已经出现了多种基于非单调理论的Agent模型,如基于可废止逻辑的Agent[10]、基于缺省逻辑的Agent[11]以及基于论辩理论的Agent[4,5,12]等.其中,基于论辩理论的Agent研究是当前的热点[13,14],其根本原因在于:1) 论辩理论(argumentation theory)可以用于形式化各类非单调推理(不仅可以用于刻画个体Agent的内部推理,如信念修正、慎思、手段-目的推理和决策等[13−16],而且可以用于阐明多Agent交互时的推理模式,如协商、对话和说服等[13]),比传统非单调推理形式体系(如缺省逻辑、自认识逻辑、限定推理等)具有更强的通用性.2) 论辩理论更加贴近于人类的推理模式,易于对各种应用进行建模.3) 论辩系统具有日益成熟的语义模型(论辩语义)[17]和计算模型[18−21],因此具有较好的可实现性.基于上述原因,进一步深入研究论辩系统的理论、方法和实现技术,对于推动论辩理论在Agent领域中的应用具有非常重要的意义.目前,对论辩系统的研究主要分为两个方面:静态的和动态的.论辩系统的静态方面主要研究在某个给定时间点论辩系统的语义[17,22]、证明理论、算法[18−21,23,24]和计算复杂性[25,26]等;论辩系统的动态方面则主要研究在不同时间点论辩系统在结构和语义上的变化,以及相应的算法和计算复杂性分析.在过去的十几年时间里,论辩系统静态方面的研究已经比较成熟(参见文献[13]),而对论辩系统动态方面的研究却在很大程度上被忽视了∗∗.事实上,由于Agent的知识、观察信息、资源和环境等均是不断变化的,在包括信念修正[6,27−31]、慎思[3,32−35]、决策[15,36−39]和协商[40−46]等在内的各类论辩系统中,论证及其攻击关系的动态变化是普遍存在的.这里,让我们举几个例子.文献[28,29]中阐明了一个系统,该系统中实例化的论辩框架基于动态变化的观察信息.所以在每个时间点,当观察信息发生变化时,论证及其攻击关系也会相应地发生变化.在文献[6,47]中,当一个论辩系统收到新的解释时,一些硬性规则被转换成可废止规则,从而引起论证及其攻击关系发生变化.在文献[2,35]中,由于观察信息和推理规则的动态性,用于产生信念、目标和意图的论辩框架是动态的;在文献[43,44]中,基于论辩的协商(简称ABN)Agent以不完全、不确定和不一致的信息进行推理.每个Agent的理论(作为一个论辩系统)可以在一个协商对话的过程中演化,即,如果一个Agent收到来自另一个Agent的论证(argument),它会将新的论证加入自己的理论中,进而在原有的论证和新加入的论证之间可能产生冲突.在文献[48]中,当来自不同Agent的一组论辩系统合并时(在各论辩系统进行一系列扩张以后),各个论辩系统的论证和攻击关系将相应地发生变化.综上所述,由于动态性是论辩系统的基本特性,如何实现该特性是研究各种不同论辩系统时所面临的核心问题之一.由于这个原因,有关论辩系统动态性的研究在最近两三年来受到了越来越多的关注,并出现了一些重要的研究成果[28−31,38,47,49−55].然而作为一个新的领域,有关论辩系统动态性的概念、理论和方法仍然是零星的和分散的.为了促进论辩系统动态性这一重要研究领域的发展,本文在介绍论辩系统基本工作机制的基础上,通过分析和归类,阐明论辩系统动态性的两个主要研究方向(正向动态性和逆向动态性)并讨论需要解决的开放性问题.围绕这些问题,我们简要回顾现有的理论和方法并分析它们的特点和不足.∗∗例如,Dunne在文献[25](原文第102页)中指出:“… the treatment of algorithms and complexity issues relating to determining argument status in dynamically changing environments has been somewhat neglected”.廖备水:论辩系统的动态性及其研究进展28731 论辩系统的基本工作机制这一节我们简要介绍论辩系统的基本工作机制及相关概念.论辩(argumentation)的概念可以追溯到亚里士多德的《论题篇》和《辨谬篇》,意指倾向于实践的、应用的逻辑.自20世纪60年代以来,论辩推理在很长一段时间里属于非形式逻辑领域的研究范畴.直到1995年,Dung 开创性地把论辩推理与非单调推理及逻辑编程紧密联系起来,使得论辩理论(及其应用)迅速发展成为人工智能领域的热点研究方向之一[13].在一个论辩系统中,推理知识和观察信息由特定的逻辑语言来表达.这些推理知识和观察信息在运行中被实例化.一组实例化的推理知识集合和观察信息(事实)集合构成一个可废止理论(defeasible theory).根据可废止理论,论辩系统通过构造论证、比较论证(确定论证之间的冲突关系及其优越关系)和评估论证(决定论证的状态:接受、拒绝或未确定)来实现推理,并通过识别结论,最终得到推理结果(如图1所示).可废止理论论辩框架论证的构造和比较推理知识观察信息实例化论证评估论证的外延结论识别结论的外延Fig.1 Basic working mechanism of an argumentation system图1 论辩系统的基本工作机制接下来,分别从知识的表示、论证的构造、论证的比较、论证的评估和结论的识别这5个方面来介绍论辩系统的上述工作机制.1.1 知识的表示在各种论辩系统中,不完全的、不一致的知识可以由不同的语言(如基于规则的语言[2,4]、基于假设的语言[6]等)来表示.考虑到在多数应用系统中(如法律推理、多Agent协商、规范系统以及个体Agent决策等),知识可以自然地表示为各种不同的规则.在下文中,我们将以基于规则的表示语言为例∗∗∗.在基于规则的系统中,知识一般分为3类:事实(fact)、硬性规则(strict rule)和可废止规则(defeasible rule).事实是不可辩驳的陈述(为简单起见,一般将观察信息当成事实);硬性规则用于表示确凿的知识,即如果前提是不可辩驳的,那么结论也是,例如,“企鹅是鸟”;可废止规则用于表示不确定的知识,例如,“典型地,鸟会飞”,意指一般情况下鸟会飞,除非存在例外情况.除了上述3类规则以外,在有些系统中,还包括另外一类规则,即废止者(defeater)[56].它不可以推导出任何结论,但可以阻碍其他规则得出结论(即破坏其他相关规则的可应用性).规则由前提(身体)、箭头符号(→,⇒和↝分别表示硬性规则、可废止规则和废止者)和结论(头)组成,其中,前提是一组文字的集合,头是一个文字[1].在这里,文字是一个原子公式,或一个原子公式的非(若p是一个原子公式,那么“p的非”表示为“¬p”).规则之间允许存在冲突.通过规则之间的优越关系(明确指定,或根据知识的具体性来确定)可以解决部分知识冲突.由事实、硬性规则和可废止规则构成的知识集合(有时还包含废止者集合以及显式表示的规则之间的优越关系集合)通常称为一个可废止理论[56]或可废止逻辑程序(defeasible logic program)[57].形式化地,我们把一个可废止理论表示为一个三元组D=(F,R,;).其中,F是一组事实集合,R是一组规则结合,;⊆R×R是规则上的优越关∗∗∗论辩系统的知识表示方法和论证的构造方法与所使用的底层逻辑有关,且目前在相关概念上尚不统一.考虑到本节的目的是为了引入论辩系统的基本概念,我们仅以一种基于可废止逻辑的方法作为例示.2874 Journal of Software 软件学报 V ol.23, No.11, November 2012系集合(为简便起见,两条规则之间的优越关系也用;表示,如用r 1;r 2表示r 1优越于r 2).在可废止理论中,R 中的 每条规则都是不含变量的,称为基规则(grounded rule).基规则是由模式规则(带变量的规则)实例化而来的.在一 个论辩系统中,模式规则的集合记作R ,而模式规则之间的优越关系集合记作 .我们把二元组K =(R , )称为一个论辩系统的推理知识.当Agent 的推理知识K =(R , )及观察信息(即事实集合F )发生变化时,相应的可废止理论D =(F ,R ,;)也随之 发生变化.例1:设在一个Agent(记作Ag 1)的知识库中有一组模式规则集合:R 1={“共和党的人通常不是和平主义者”, “教友会的人通常是和平主义者”,“生活在芝加哥的人通常拥有枪支”,“和平主义者应该遵循非暴力原则”, “对于遵循非暴力原则的人来说,即使他生活在芝加哥,也不能由此推出他拥有枪支的结论”}.形式化地,可以把这些规则表示为:• r 1: republican (X )⇒¬pacifist (X );• r 2: quaker (X )⇒pacifist (X );• r 3: lives _in _chicago (X )⇒has _a _gun (X );• r 4: pacifist (X )⇒nonviolence (X );• r 5: lives _in _chicago (X ), nonviolence (X )↝¬has _a _gun (X ).R 1之间的优越关系集合 1={r 5 r 3}.假设在时间点t 1,Ag 1接收到两条信息:“尼克松是教友会的人”(quaker (nixon ))和“尼克松生活在芝加哥” (lives _in _chicago (nixon )).于是,Ag 1得到一个可废止理论D 1=(F 1,R 1,;1).其中,• F 1={quaker (nixon ),lives _in _chicago (nixon )};• R 1={(r 2,1:quaker (nixon )⇒pacifist (nixon )),(r 3,1:lives _in _chicago (nixon )⇒has _a _gun (nixon )),(r 4,1:pacifist (ni xon )⇒nonviolence (nixon )),(r 5,1:lives _in _chicago (nixon ),nonviolence (nixon )↝¬has _a _gun (nixon ))};• ;1={r 5,1;r 3,1}.假设在时间点t 2,Ag 1接收到另外一条信息:“尼克松是共和党的人”(republican (nixon )).这时,Ag 1的可废止理论变为1111(,,)F R ′′′′=;D .其中, • 1F ′=F 1∪{republican (nixon )};• 1R ′=R 1∪{(r 1,1:republican (nixon )⇒¬pacifist (nixon ))}; • 1′;=;1={r 5,1;r 3,1}.在例1中,当观察信息发生变化时,可废止理论也发生变化;同样,当Agent 的推理知识发生更新时,相应的可废止理论也会随之更新(具体例子详见文献[2]).1.2 论证的构造给定一个可废止理论D =(F ,R ,;),由D 构造而来的每个论证可以表示为一个二元组α=(H ,h ),其中,H ⊆F ∪R , 是一组规则和文字集合;h 是结论(表示为一个文字).一般地,论证α=(H ,h )必须满足如下3个条件:1) 由H 可推导出h ;2) 不存在H ′⊂H ,使得由H ′可推导出h ;3) H 是无冲突的.我们把H 中结论为h 的规则称为顶层规则.根据论证中所使用知识的不同,可以把论证分为3类:硬性论证、可废止论证和废止者论证.• α=(H ,h )是一个硬性论证,当且仅当H 中不包含可废止规则和废止者;• α=(H ,h )是一个可废止论证,当且仅当H 中包含可废止规则,但不包含废止者;廖备水:论辩系统的动态性及其研究进展2875• α=(H ,h )是一个废止者论证,当且仅当H 的顶层规则是废止者,而其他部分不包含废止者. 之所以要求废止者只能充当一个论证的顶层规则,是由于废止者不能用于推导出任何结论,而只能用于阻碍其他规则得出结论.因此,对于一个废止者论证(H ,h ),其结论h 不能作为输出.在本文中,我们把由可废止理论D =(F ,R ,;)构造而来的所有论证的集合记作Arg (D ).显然,随着可废止理论D 的变更,由该理论构造而来的论证集合Arg (D )也是动态变化的.例2:根据可废止理论D 1,可建立论证集合Arg (D 1)={α1,α2,α3,α4,α5,α6},其中,• α1=({quaker (nixon )},quaker (nixon ));• α2=({lives _in _chicago (nixon )},lives _in _chicago (nixon ));• α3=({quaker (nixon ),(r 2,1:quaker (nixon )⇒pacifist (nixon ))},pacifist (nixon ));• α4=({quaker (nixon ),(r 2,1:quaker (nixon )⇒pacifist (nixon )),(r 4,1:pacifist (nixon )⇒nonviolence (nixon ))},nonviolence (nixon ));• α5=({lives _in _chicago (nixon ),(r 3,1:lives _in _chicago (nixon )⇒has _a _gun (nixon ))},has _a _gun (nixon ));• α6=({quaker (nixon ),lives _in _chicago (nixon ),(r 2,1:quaker (nixon )⇒pacifist (nixon )),(r 4,1:pacifist (nixon )⇒nonviolence (nixon )),(r 5,1:lives _in _chicago (nixon ),nonviolence (nixon ))↝¬has _a _gun (nixon )}),¬has _a _gun (nixon )).根据可废止理论1′D ,可建立另外两个论证:• α7=({republican (nixon )},republican (nixon ));• α8=({republican (nixon ),(r 1,1:republican (nixon )⇒¬pacifist (nixon ))},¬pacifist (nixon )).在前面所构建的论证中,α1,α2和α7是硬性论证;α6是废止者论证;其他的都是可废止论证.1.3 论证的比较论证之间的关系主要包括两类:子论证关系和攻击关系.给定两个论证α=(H ,h )和α′=(H ′,h ′),如果H ⊆H ′,那么α是α′的子论证;如果H ⊂H ′,那么α是α′的真子论证(proper subargument).例如,在例2中,α1是α3的真子论证,α3是α4的真子论证.攻击关系可以分为反驳(rebutting)和底切(undercutting).给定两个论证α1=(H 1,h 1)和α2=(H 2,h 2),如果h 1是h 2的非(即h 1与h 2互补),那么α1反驳α2(反之亦然);如果存在α2的一个子论证α,使得α1反驳α,那么α1底切α2.如果论证α1与α2相互反驳,但α1优越于α2(论证之间的优越关系由相关规则之间的优越关系确定,具体可参考文献[57]),那么我们说α1是α2的真击败者(proper defeater);反之,如果两个论证之间无优越关系,则二者皆为阻碍攻击者(blocking defeater).在本文中,把由可废止理论D =(F ,R ,;)构造而来的所有论证之间的攻击关系集合记作Att (D ).显然,随着可废止理论D 的变更,由该理论构造而来的论证之间的攻击关系集合Att (D )也是动态变化的.例3:根据例2所构建的8个论证,我们可辨别出如下攻击关系:• α6与α5相互反驳,但因为α6优越于α5(因为r 5,1;r 3,1),所以α6真击败α5,记作(α6,α5);• α3与α8相互反驳,记作(α3,α8)和(α8,α3);• α8底切α6,记作(α8,α6);• α8底切α4,记作(α8,α4).由例1~例3可知:Att (D 1)={(α6,α5)},Att (1′D )={(α6,α5),(α3,α8),(α8,α3),(α8,α6),(α8,α4)}.1.4 论证的评估给定一个可废止理论D =(F ,R ,;),通过论证的构造和比较,得到一组论证集合Arg (D )和一组攻击关系集合Att (D )⊆Arg (D )×Arg (D ).我们把由Arg (D )和Att (D )组成的二元组称为一个论辩框架,记作AF =(Arg (D ),Att (D )).例4:根据例1~例3,我们可以得到两个论辩框架(如图2所示):• AF 1=(Arg (D 1),Att (D 1));2876Journal of Software 软件学报 V ol.23, No.11, November 2012• 111((),()).AF Arg Att ′′′=D DFig.2 Argumentation frameworks and their evolution图2 论辩框架及其演化例4显示,在不同的时间点,论辩框架随着底层可废止理论的变化而变化(新的论证和相应的攻击关系被加入系统).在一个论辩框架中,论证评估的目的就是根据特定的评价标准确定各个论证的状态以及各个论证的动态演化情况.由于论辩框架中各个论证的状态通常互相关联,经过论证评估,我们选出的是那些被认为满足特定评价标准的集体可接受的论证子集.在这里,一组集体可接受的论证子集被称为该论辩框架的一个外延(extension),而在特定评价标准下得到的一组外延集合被称为该论辩框架的辩论语义.目前,对于一组论证集合是否为集体可接受的,其评价标准通常包括无冲突的、可防御的、怀疑的、轻信的等等.给定一个论辩框架 AF =(Arg (D ),Att (D ))和一组论证集合B ⊆Arg (D ),我们说,B 是无冲突的,当且仅B 中不存在两个相互冲突的论证;B 可以防御一个论证γ∈Arg (D ),当且仅当对于攻击γ的任意论证ξ,集合B 中总是存在一个攻击ξ的论证;B 是一个完全外延(complete extension),当且仅当每个得到B 防御的论证都在B 中;B 是一个优先外延(preferred extension),当且仅当B 是最大的完全外延(即满足轻信的评价标准);B 是一个基外延(grounded extension),当且仅当B 是最小的完全外延(即满足怀疑的评价标准);B 是一个稳定外延(stable extension),当且仅当B 是一个优先外延,且它攻击A 中不属于B 的所有论证.除了上述基于外延的论证评估方法以外,在现有的文献中,还存在一些其他方法用于评估论证,如基于辩证树(dialectical tree)的方法[28]、基于论证标签的方法[20]等.例5:根据例4,在时间点t 2,论辩框架111((),())AF Arg Att ′′′=D D 在不同的评价标准下有如下外延:• {α1,α2,α7},{α1,α2,α5,α7,α8}和{α1,α2,α3,α4,α6,α7}是AF 1的完全外延;• {α1,α2,α5,α7,α8}和{α1,α2,α3,α4,α6,α7}既是AF 1的优先外延,又是AF 1的稳定外延;• {α1,α2,α7}是AF 1的基外延.例6:除了在特定时间点对论辩框架中的各个论证的状态进行评估以外,我们还可以观察在不同时间点一 个论辩框架中的论证状态的演化情况.例如在时间点t 1和t 2,Ag 1的论辩框架从AF 1变化为1AF ′.相应地,论辩框架 中的某些论证的状态也发生变化.例如,在时间点t 1,AF 1中的α6是怀疑可接受的,α5是在所有外延下均被拒绝的; 在时间点t 2,1AF ′中α5和α6的状态均变为轻信可接受的.1.5 结论的识别根据论证评估的结果(论辩语义),可得知各个论证及其所支持的结论的状态.然而,由于在一些评价标准下一个论辩框架可能有多个外延(例5),因此我们区分3种论证状态(相应地,3种结论状态):• 一个论证(及其所支持的结论)在某种语义下是怀疑可接受的(skeptically accepted),当且仅当该论证在每一个外延中;• 一个论证(及其所支持的结论)在某种语义下是轻信可接受的(credulously accepted),当且仅当存在一个外延,使得该论证在这个外延中;• 一个论证(及其所支持的结论)在某种语义下是被拒绝的(rejected),当且仅当不存在一个外延,使得该论证在这个外延中.例7:根据例5,在时间点t 2,在完全语义下,α1,α2和α7是怀疑可接受的;α3,α4,α5,α6和α8是轻信可接受的.因此,α1 α2α3 α4(1) AF 1 (2) AF 1′α1α7α1(a) AF 1(b)1AF ′ 71 α2 α3 4廖备水:论辩系统的动态性及其研究进展 2877由α1,α2和α7支持的结论(“尼克松是教友会的人”、“尼克松生活在芝加哥”和“尼克松是共和党的人”)是怀疑可接受的;而由α3,α4,α5,α6和α8支持的结论(“尼克松是和平主义者”、“尼克松遵循非暴力原则”、“尼克松拥有枪支”、“尼克松不拥有枪支”或“尼克松不是和平主义者”)是轻信可接受的.2 论辩系统动态性的两个主要研究方向由上一节的介绍可知,在一个论辩系统中,由于底层知识和观察信息的动态性,相应的可废止理论、论辩框架以及论辩框架中各个论证及其所支持的结论的状态也是动态变化的(在本文中,我们称其为论辩系统的正向动态性).另一方面,在一些情况下(如信念修正、目标产生以及Agent 之间的协商和说服等),我们希望某些信念、目标或观点成为可接受的.因此,我们需要修改论辩框架的组成和结构,使得那些支持所期望的主张、目标或观点的论证的状态成为可接受的.进一步地,我们需要通过修改底层的推理知识或通过获取新的观察信息来产生新的可废止理论,并使其对应于论辩框架的变化.在本文中,我们将后面这种情况称为论辩系统的逆向动态性.2.1 论辩系统的正向动态性如图3所示,论辩系统的正向动态性主要包括如下3个过程:首先,由于在一个论辩系统中,可废止理论D =(F ,R ,;)是由推理知识K =(R , )和观察信息F 经实例化后得到的,因此当推理知识K 和/或观察信息F 发生变化时,可废止理论D 随之发生变化(如例1).推理知识的变化可能来 自于不同的原因,例如,在Agent 信念方面,推理知识代表者Agent 对世界的认识.因此,推理知识的改变意味着Agent 信念发生变化,包括信念的扩充、收缩和修正;在Agent 动机方面,推理知识代表着Agent 的内部动机知识以及与外部Agent 的协作知识(如协作合同以及管理策略等).因此,推理知识的变化意味着Agent 的行为模式、协作关系以及社会义务等发生改变;在Agent 行动方面,推理知识代表着Agent 的手段-目的关系.因此,推理知识的变化代表着Agent 的行为、可用资源和动作偏好等发生变化.其次,随着底层可废止理论D =(F ,R ,;)的变化,所构造的论证集合Arg (D )及其攻击关系集合Att (D )也会随 之变化,即论辩框架发生了变化(如例2和例3).最后,由于论辩框架的变化,在一定评价标准下,论辩系统中某些论证及其所支持的结论的状态也会随之变化(如例6和例7). 可废止理论变化论辩框架变化论证的状态变化信念、目标、观点等的变化观察信息变化推理知识变化Fig.3 Forward changing of an argumentation system图3 论辩系统的正向动态性从上述分析可知,论辩系统的正向动态性从过程上看并不复杂.然而为了实现论辩系统的动态性,我们需要解决如下开放性问题:(1) 如何把底层知识和观察信息的动态性与论辩框架的动态性关联起来?(2) 如何高效地求解论辩框架的语义演化?对于问题(1),如果每当推理知识和/或观察信息发生变化时,我们都需要重新获得可废止理论,并重新构造和比较论证,那么事实上我们在做许多重复性的工作.因此,我们需要研究高效的机制来实现上述关联,即当系统的推理知识和/或观察信息发生变化时,能够用尽可能小的开支(计算时间及计算空间的开支)来完成论辩框架的更新.问题(2)同样涉及到计算效率的问题.根据文献[25],许多辩论系统的语义计算不存在多项式时间的算法.我2878 Journal of Software 软件学报 V ol.23, No.11, November 2012们知道,由于论辩系统中的推理是非单调的,当论证及其攻击关系发生改变时,我们不得不考虑现有的各 个论证的状态是否发生了改变.例如,根据例6的说明可知,当Ag 1的论辩框架从AF 1变化为1AF ′时,我们需要检 查AF 1中的每个论证的状态是否发生了改变.显然,如果为了得知一个论辩系统中各个论证的状态演化情况而计算当前论辩框架的外延,那么不仅计算的难度大,而且效率低.2.2 论辩系统的逆向动态性与正向动态性不同,论辩系统的逆向动态性(图4)是由Agent 所期望的结论(如期望的信念、目标或观点等)驱动的.例如,当一个Agent 收到一条新的由某个论证支持的信息时,如果该论证与其他论证发生冲突,同时又期望这条信息被接受,那么可能需要删除现有论辩框架中的某些论证,并相应地修改推理知识,以达到目标.又如,当一个Agent 与其他Agent 进行协商时,如果希望某些论证被接受(或拒绝),则该Agent 需要从可用的论证中选择某些论证,并把它们连同攻击关系加入到现有论辩框架中,以达到目的.论辩系统的逆向动态性也可以分解为如下3个过程:首先,由期望的信念、目标或观点得到期望的论证状态(如在特定的论辩语义下是可接受的).这里的论证是论辩框架中已经存在的,或是新添加的.其次,根据期望的论证状态,Agent 通过改变论辩框架的组成和结构(如果可能),使得该论证的状态成为所期望的.最后,根据更新后的论辩框架,通过修正推理知识或通过获取新的观察信息来改变底层的可废止理论. 期望的论证状态论辩框架变化可废止理论变化期望的信念、目标、观点等推理知识变化观察信息变化Fig.4 Backward changing of an argumentation system图4 论辩系统的逆向动态性为了实现论辩系统的逆向动态性,我们需要解决如下开放性问题:(3) 如何根据期望的论证状态,对现有论辩框架进行修正或扩充?(4) 如何根据修正或扩充后的论辩框架,通过修改推理知识或获取新的观察信息来改变底层的可废止理论,使得从这个新的可废止理论可以映射到新的论辩框架?对于问题(3),我们区分下面两种情况:一种情况是Agent 希望在可用的论证集合中选择适当的论证,并把它们加入系统,使得特定论证的状态达到预期的.在这种情况下,如果采用穷尽的方法来尝试每一种可能的添加,那么将带来系统的计算复杂性问题和计算效率问题(类似于前面的问题(2)).因此,如何高效地选择待添加的论证和/或攻击关系是一个需要解决的挑战性问题.另一种情况与信念修正有关,即当Agent 收到一个论证时,它希望该论证的状态是可接受的.在这种情况下,需要从现有论证中选择一些论证,并把它们从系统中删除.对于问题(4),当要求从系统中删除某些论证时,需要删除部分推理知识.然而,推理知识的删除一方面会造成有用知识的丢失,另一方面可能对其他相关的论证造成影响.因此,如何合理而高效地选择待删除的推理知识是解决该问题的难点.3 研究进展沿着上述两个主要研究方向,最近三四年来,国内外学者在论辩系统动态性研究领域已经取得了一些重要成果[28−32,38,47,49−55].这些成果在一定程度上解决了上述问题,具体表现为以下几个方面:。