《基於三維場計算和多值邏輯的模擬計算研究》是依託北京理工大學，由潘峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於三維場計算和多值邏輯的模擬計算研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：潘峰
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題的研究是由模擬場計算、多值邏輯和群智慧型方法三者共同構成的新型計算系統。以基於模擬場計算和多值邏輯的新型模擬計算模型uEAC為研究對象。在uEAC二維模擬場計算假設的先期研究基礎上，本課題通過建立基於三維模擬場的uEAC的計算模型，分別對三維模擬場的物理和數學模型、導電介質各異性和多值邏輯等內容展開研究，突破了原有二維假設的局限性，為uEAC的研究和開發供了重要的基礎。進一步開發了在模擬場分別為二維和三維情況下的模擬計算機的原型電路和仿真模型，以及輔助開發的軟體環境，以便於在採用uEAC求解典型問題的過程中結合群智慧型等最佳化方法，完成對uEAC套用的最佳化設計。通過對模擬場計算+多值邏輯模擬計算機結構的認知模型研究，結合複雜科學和認知科學的理論框架，更深層次的探索模擬計算的演化規律和基於群智慧型認知模型的智慧型本質，從而對模擬計算機和群智慧型方法湧現性行為進行分析和解釋。
結題摘要
本課題所研究的由場計算、多值邏輯和群智慧型最佳化方法三者共同構成的模擬場計算模型是一種新型的非傳統計算系統。課題以基於電場的模擬場計算基本模型“微擴展模擬計算機uEAC”作為研究對象，深入研究了單個uEAC單元和多uEAC陣列的計算模型、特性分析和套用、最佳化設計方法等，提出了基於磁場的場計算MFC模型，分別開發了多種仿真器和uEAC軟硬體系統。主要完成了： 基於導電薄膜的電阻特性，建立了單個標準uEAC單元的數學模型,並分析了其非線性分類器的對稱性、平移特性和斜率不變性等特點和局限性。進而提出了4種uEAC單元輸出反饋模型的改進形式。 結合智慧型最佳化方法，對標準uEAC單元和具有輸出反饋的uEAC單元在求解二值異或和三值異或等典型模式分類問題分別在仿真器和實際電路上進行了實驗，驗證了其有效性。進一步，提出了基於梯度的最佳化方法，來對uEAC最佳化設計，從而構建自適應uEAC單元控制器。 在設計“uEAC+PSO”的套用最佳化設計結構的同時，對uEAC設計中的主要最佳化方法進行了研究。深入的分析了粒子群最佳化方法的算法模型，完成了標準PSO算法的馬爾科夫鏈分析，證明了PSO不具有全局收斂性。 針對單個uEAC單元的局限性，提出了uEAC直接級聯和uEAC相乘級聯兩種前向多uEAC陣列級聯模型。對兩種前向模型的映射特性進行了分析，對UCI測試數據集進行了分類實驗，以及作為自適應控制器進行了實驗驗證。 為提高多uEAC陣列性能，分別研究了靜態和動態多uEAC反饋陣列。通過最佳化設計靜態多uEAC反饋陣列的參數，設計完成了其自適應控制實驗。進而,提出了基於PSO的對動態多uEAC反饋陣列拓撲結構和阻值矩陣的綜合最佳化方法。由此設計的uEAC陣列具有特殊的拓撲結構和強大的計算能力，對某導引頭伺服系統控制器的仿真實驗，驗證了其有效性。 針對導電薄膜材料電阻特性模型的局限性，提出了MFC模型，建立了其數學模型和有限元模型，並證明MFC為一個二次分類器。通過UCI測試數據集驗證了其性能的優越性，以及在較少訓練樣本條件下，能達到較高分類準確度的特點。 基於Pspice、Ansys和Matlab等軟體平台，採用Perl，C#，Java和M語言等程式設計語言，設計了uEAC單元、uEAC陣列和MFC模型仿真器。完成了uEAC單元原型電路的系統構建、軟硬體設計、系統測試，導電薄膜性能測試等工作。
