人工智能导论论文精品(七篇)
时间：2022-09-19 14:35:24
序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇人工智能导论论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。
篇(1)
>> 引入深度学习的人工智能类课程 中西合璧的人工智能课程双语教学模式 可调戏的人工智能 生活中的人工智能 不断超越的人工智能 逐渐靠近的人工智能 正在落地的人工智能 2035年的人工智能 航天类专业“人工智能”课程的教学探索 林业院校人工智能课程教学的思考 人工智能导论课程的兴趣教学法 人工智能概论课程的教学思考 “人工智能”课程教学的实践与探索 游戏开发应用中的“人工智能”课程教学方法探讨 人工智能的应用研究 人工智能的日常应用 人工智能的应用和发展 浅析电气自动化控制中的人工智能应用 分析继电保护中的人工智能技术及其应用 电气自动化控制中的人工智能应用分析 常见问题解答 当前所在位置：l)。在情境创设时,教师根据学生特点提出了多种应用需求,例如化妆品销售咨询等。学生利用该工具,兴趣盎然地开发了自己的小型专家系统,不仅理解了专家系统的特点、作用、运行方式等,还具有强烈的成就感。
2.2面向研究的情境创设
苏霍姆林斯基认为,研究型教学法应该充分体现学生的主体地位,激励、引导和帮助学生去主动发现问题、分析问题和解决问题,激发学生学习的内在兴趣和成就动机[4]。人工智能课程中包含了大量的前沿问题,研究型课题比比皆是,如何平衡这些研究课题与兴趣、实用的关系,是教学设计中重点考虑的内容。
下面以“规划”中的路径规划内容为例,详细分析以研究为导向的情境创设过程。表2给出了整个教学设计。
综合几次研究课题完成情况,班级中有1/3的学生通过广泛查阅资料和多次与教师讨论,提交了质量尚可的标准格式论文,并因此获得了学院的科研学分。除此之外,教师还组织这部分具备一定科研潜力的学生参加科研项目,进一步磨练科研技能,极大提高了学生的学习兴趣和能力。
3DBR驱动的教学过程
人工智能课程各单元内容相对独立,难以形成统一的联系,怎样验证各单元的学习效果?从提出问题到任务解决,每个单元的学习通常要跨越几节课甚至几周,怎样在此期间保持学生的兴趣和关注?
DBR是情境设计、实施、评价、再设计、理论形成等环节多次迭代循环的过程,柯林斯称之为“不断进步的修正”(Progressive Refinement),以检测设计的价值。因此,评价是教学过程中非常重要的一环。本课程教学主要做好两个环节,以驱动整个教学过程的推进。
1) 实践环节。
通常的实践环节是课程结束后固定时间的实际任务,而本课程的实践却贯穿整个教学过程,是单元教学、教师、学生之间的粘合剂。实践包括应用型实践和研究型实践,一般在每个单元教学开始,提出问题后,实践任务就被布置下去,例如前面所述的“黑白棋”、“路径规划算法研究”等。学生接受任务后,带着问题搜索解决途径,在此期间需要教师提供方法指导及答疑(既可固定时间,也可通过E-mail等形式)。及时地交流,特别是针对实际问题的交流,不仅有效率,而且便于教师及时调整教学设计。
2) 教学评价。
除了课程考核以外,每个教学单元结束时都有反馈和评价环节。评价方式包括单元测试、编写软件测试、研讨会等。具体采用何种形式,要根据前一阶段的反馈信息决定。这些来自学生反馈信息包括前一阶段学习的接受情况、兴趣点、其他课业繁忙情况等。在学期的不同时间点采用合适的评价方式,有助于加强学习刺激,总结和发现教学设计中的问题,及时调整。
通过上述两个环节的推动,精心设计的教学内容得以顺利实施并被学生欣然接受。2/3的学生在整个学期教学中都保持了积极的态度和充分的关注度,确实感受到人工智能的魅力,并能够从技术角度看待人工智能,消除了未学或初学时的神秘感。
4教学实施效果分析
1) 正效果分析。
中原工学院计算机学院作为普通工科院校,以培养实用型人才为主,人工智能并非主干课程,学生重视程度不足。两年来,经过教师与学生的共同努力,教学改革成果逐步体现。人工智能类学生人数从过去的5%上升到15%,科研论文数量从1%上升到20%。有20%的学生接触过或正在从事人工智能类项目的研究与开发,考研选择人工智能科目的学生比例从0上升到15%,考研成功人数占毕业生总人数的20%。
人工智能教学中采用的应用型与研究型情境创设,不仅促进了学生理解接受知识,而且锻炼提高了学生独立分析、解决问题及开发能力。学习也不再局限于课堂,而是拓展到图书馆、互联网等更广阔的空间。学生在学习期间保持了高度的关注,充分发挥了主动性和主体意识,为持续发展奠定了良好的基础。
2) 不足分析。
DBR的方法论能够促使教师在教学过程中不断完善教学设计,融合先进的教学理论及工具,逐步加深学习的理解和设计的提升,切实提高教学效果。然而,仍然存在一些DBR无法解决或完善的问题。具体表现在:
(1) 缺乏合适的教材。目前大多数教材的示例以解答式或推证式为主,设计型或实际项目案例较少。
(2) 投入时间限制。尽管上述教学设计和教学过程都经过精心准备与实施,但是要取得好的成效,还需要教师和学生都投入大量时间交流、研究或开发。而学生课业繁忙造成了实施的瓶颈。
这些不足制约了上述教学方法的实际实施效果,需要今后不断改进。
5小结
本文针对普通工科院校学生特点,将DBR研究成果应用于人工智能课程。教学效果表明,精心设计的应用型与研究型情境有助于维持学生长时间的关注度、主动性和兴趣;强调基于评价的修正使教学过程可调节,学生的学习效果更可靠。希望本文研究能够对人工智能教学及学生培养起到一定的参考作用,下一阶段的主要工作是进行适合的教材建设。
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DBR Utilized Teaching Method for Artificial Intelligence
WANG Lu, LU Xiao-xia
(School of Computer, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, China)
篇(2)
摘要：本文结合“计算机科学导论”课程双语教学的实践，探讨了双语教学在计算机本科生教学中四年不断线的必要性和意义，分析了对双语教学的效果怀疑的内在原因，提出了实施计算机双语教学不断线的课程体系。
关键词：双语教学；计算机科学导论；国际化；课程体系
中图分类号：G642
文献标识码：B
1引言
近年来，双语教学在全国各高等院校开展得如火如荼，同时也积累了一定的经验。然而，我国高校双语教学的开展也存在着很多问题，甚至有些学校对双语教学的效果产生怀疑。本文结合“计算机科学导论”(以下简称“导论”)双语教学的实践，探讨构建计算机双语教学的课程体系的必要性和意义，提出构建计算机双语教学课程体系的设想。
2目前双语教学的三种模式
严武军将双语教学划分为简单渗透型、穿插型和全外语讲授型三种模式，但他并未研究教材和授课语言在双语教学中的作用。实践证明，合适的教材是双语教学实现最佳效果的一个重要因素。因此，我们根据教材和授课语言，将目前高校中的双语教学分为以下三种模式：
中文教材，英文课件，英文授课。这种模式类似于上述的简单渗透型。国内培养的教师容易采用这种双语教学模式，他们用英语和PowerPoint等软件做出课件，在讲课时注重概念的解释。但这种教学很难将目前国际上的学科进展和知识更新有机地结合起来。
英文教材，英文课件，中英文混合授课。这种模式类似于上述的穿插型模式。在英语国家有一定工作和学习经历的教师往往采用这种形式，使学生一步进入英语和汉语混合的教学环境，也弥补了现实中全英语授课学生听不懂的缺陷。但这种双语教学不利于学生用英语理解专业知识能力的有效提高。
英文教材，英文课件，英文授课。这种模式类似于上述的全外语讲授型双语教学模式。在英语国家学习和工作多年然后回国的学者容易采用这种双语教学模式，他们甚至将自己在国外使用的英文教材和讲稿直接应用到国内的双语教学中。在这种模式下，学生一步到位进入英语的教学环境，但由于中文在大学校园里占统治地位，学生遇到一点学习困难，听不懂、学不会，便会开始抱怨。这可能也是双语教学在有些高校难以为继的一个原因。
应该指出，不管是严武军的双语教学模式还是我们提出的模式都忽略了互联网上的信息资源对双语教学的影响。实际上，在“导论”的双语教学中，我们充分利用了互联网上的信息资源来制作英文课件，将国际上“导论”的有关最新进展有机地加入到课件和双语教学中，并深深体会到充分利用网络上的信息资源将真正缩短我们在教学上与英语国家的差距。
3双语教学的若干问题及探讨
首先，学生听不懂是一种正常现象，但学生必须听下去。实际上，双语教学课程的开设不仅要求教师更多地投入，对学生也有同样的要求。这种投入首先要求学生有充足的时间。大一属于从高中到大学的过渡阶段，一般所开课程相对较少，学生课余时间比较宽裕；同时这一时期学生考级、考研、就业的压力较小，相对于高年级学生有更多的精力可以投入到双语教学课程的学习之中。
另一突出的问题是双语教学因人而设，教学计划制定时并没有把双语教学纳入统一的系统发展中，虽然丁学钧等研究了计算机专业双语教学系统模式，并做了一定的实践。因此，在这种因人而设的双语教学中，学生不能系统地用双语学习计算机科学和技术学科的相关知识，高校也不能真正有效地建立双语教学的教师队伍。正是如此，近两年双语教学正在我们校级教学改革项目的申请中逐渐消失，这也可看作人们对双语教学效果怀疑的直接后果。同时，这也可看作是没有建立计算机双语教学体系的直接后果。
第三个突出的问题是原版教材和中文教材的关系。既然是双语，那么就应该合理地同时使用原版教材和中文教材，使二者互为辅助和补充。例如，在“导论”的双语教学中，我们以中文教材的内容体系作为选择英文教材和通过互联网选取国际上最新的教学资源的基础，参考了10本原版或影印版英文教材和1本中文教材。实际上，目前我国双语教学教材的建设还没有形成一个完整的体系，部分课程的教材还处于探索阶段。实践证明，没有完整的计算机双语教学的课程体系的建立，我国双语教学教材的建设也就很难形成一个完整的体系。
4构建计算机双语教学课程体系的必要性和重要性
改革开放以来，我国的计算机业得到了惊人的发展。但也不得不承认，计算机的技术和知识基本上来自以英文为载体的媒介(含书籍)，我们的教材基本上是对这些媒介内容的加工和处理。同时，计算机专业的本科生在学学英语时，很少接触大量的专业词汇。例如，我们的一些一年级计算机专业学生不知道“Object-oriented programming”，虽然他们已学了C++ 程序设计语言。而且，大部分编程软件都是用英语编写的，这给学生更好的利用软件带来一定的困难。因此，及时实施计算机双语教学，以便让学生直接学习当代以英文为载体的计算机技术和知识是必要的。
英语在计算机专业中的学习和应用是一个渐进过程，学生不可能通过一门课程的双语教学就能达到“能够阅读本课程所涉及的的专业知识与技能的英语文献资料，而且能够用英语口语和书面的形式，采用符合国际惯例的方式处理和交流与本课程有关的专业事务和信息”。从这一点来看，有必要建立计算机双语教学课程体系，将双语教学课程从一入学开始安排，然后每个学期逐渐展开，以形成一个初期打基础、间接动力推动到后期高层次、直接兴趣推动的连贯的、完善的双语教学体系。
张萍等老师对生物系和物理系实施的双语教学的调查表明，连续两个学期开设双语教学课程的学生的进步显著。赵艳红和邵定宏在探讨计算机专业课程双语教学时也注意到计算机专业双语教学应具有连贯性，贯穿于学生的整个受教育过程，并建议“可以有计划有选择地从大学一年级开始，每学期开设一到两门采用双语教学的专业基础课程。低年级双语教学的重点放在英文教材的使用上，逐步实行课堂中英文讲授。专业课鼓励教师学生采用英文教材，双语教学课程中逐步增加全英文讲授比例”。他们也建议程序的开发环境应是英文的操作界面，尽可能不使用汉化后的开发工具。
5建设计算机双语教学课程体系的构想
科学合理的双语教学课程体系是成功实施双语教学和培养“面向世界”人才的根本保障，也是建立一支高质量的双语教学师资队伍的必要条件，它还是建设双语教学教材完整体系的必要前提。因此，讨论如何科学合理的建设计算机双语教学课程体系对于发展我国高校的计算机双语教学是很有意义的。
一般来讲，科学合理的双语教学课程体系必须考虑其与计算机本专业其他课程的关联性和衔接性，同时又要避免学科内容的无效重复，不能像计算机专业外语那样。具体来说，计算机双语教学课程体系首先应贯彻教育部2001年《关于加强高等学校本科教学工作，提高教学质量的若干意见》中关于双语教学的精神。这一文件颁布已七年了，计算机双语教学的课程应达到所开课程的10％。这意味着计算机双语教学课程体系至少包含4门计算机课程的双语教学，如果在计算机本科生的四年的教学计划中，每年能够至少开设一门计算机课程的双语教学，就基本上实现了“双语教学不断线”的思想。
目前大多计算机教学课程体系由公共必修课、专业必修课、专业选修课和公共选修课组成。因此，计算机专业双语教学课程体系应涵盖专业必修课和专业选修课。而且，双语教学课程应覆盖本科生大学四年的每个学年，我们的计算机双语课程教学体系至少应包括在一年级开设的“计算机科学导论”，在二年级开设的一门程序设计语言，例如“Java 程序设计”，在三年级开设的“软件工程”和在四年级开设的“人工智能”。其中两门是必修课，两门是选修课。
选择上述课程作为计算机教学课程体系的一部分，不仅吸收了国内同行的双语教学经验，而且基于下列考虑：
(1) 凡是国内教材与国外英文原版教材具有较高内容一致性的课程；或者，课程所用的国内教材基本上是国外英文原版教材的子集，均可较容易地用于双语教学。“Java程序设计”、“软件工程”和“人工智能”属于这种情况。
(2) “计算机科学导论”是计算机本科生一年级的入门性课程，计算机专业的双语教学应从这里开始。如果说计算机的学习应该“从娃娃开始”，那么计算机专业的双语教学应该从“导论”开始。
(3) 我们已成功地实施了“计算机科学导论”和“Java程序设计”的双语教学。本文的第一作者曾实施“人工智能”的双语教学。
我们还将实施“软件工程”的双语教学，因为“软件工程”双语教学的成功将有利于学生提高他们用双语直接了解掌握最新软件工程的原理、思想、技术和方法的能力，改善他们在软件开发中的合作和团队精神，促进我国软件工业的国际化。
同时，我们的计算机双语教学课程体系还包括“算法和数据结构”和“数据库系统原理”两门课程，使之达到“用双语授课课程课时达到该课程课时的50%以上”， 因此，我们的计算机双语教学课程体系就包括了高等学校计算机科学专业方向15门核心课程中的6门课程。
最后，我们将在本科生的四年级开设三门双语教学选修课程“电子商务”、“数据挖掘和数据仓库”和“Web智能和工程”，学生可选修其中一门。同时我们要求学生在做毕业论文时必须阅读和引用1～2本英文著作，2～3篇英文期刊论文，3～5篇国际会议论文集论文。这可看作是为学生将来用英语发表研究成果所做的必要训练。
6结束语
本文探讨了目前双语教学的三种模式，讨论与构建双语教学课程体系有关的若干问题，研究构建计算机双语教学的课程体系的必要性和重要性，并探讨了如何建设计算机双语教学的课程体系。建立完善的计算机双语教学的课程体系仍然是一个长期而困难的教育目标，也是一个巨大而复杂的教学系统工程，在实现这一目标的过程中，还有无数的问题等待解决。我们应加大引进所需原版教材的种类，更需建立一支能够实施计算机双语教学课程体系的高质量教师队伍。
7致谢
本文得到河北师范大学校第八批教学改革项目的部分支持。作者衷心感谢河北师范大学的支持。没有他们的支持和帮助，“计算机科学导论”的双语教学就不能在河北师范大学顺利实施。本文中的某些思想、方法和策略就不可能浮现。
参考文献
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篇(3)
关键词： 地方高校 数学与应用数学 应用型人才培养
地方性高校肩负着为地方经济建设和社会发展培养应用型人才的重任，是我国大学的主要群体，其人才培养模式明显区别于重点大学的研究型人才培养模式.属于教学型的地方性高校，应以市场为导向，根据地方和行业人才的需求，根据学校自身的条件，形成有自己特色的应用型人才培养模式.邵阳学院数学与应用数学专业在传统数学教育专业的基础上，结合社会发展和高等教育改革的需要，在人才培养目标与模式的制定和实现等方面进行了一系列的探索和实践.
1.数学与应用数学专业现状分析
邵阳学院数学与应用数学专业最初的专业定位是为邵阳地区乃至湖南省中小学的基础数学教育培养合格的数学教师.然而，随着中小学教师队伍的日渐饱和与独生子女政策导致的初等教育学生生源减少，师范生的就业压力逐渐增大.此外，随着社会的不断进步和发展，用人单位对学生的综合素质提出了更高的要求.传统的数学教学模式落后，教育思维单一，教师创新意识不强，只重视数学理论知识的传授，忽略实践教学环节，导致学生的学习目标不明确，实践能力和解决问题能力较差，不能满足市场对应用型人才的需求.
2.制定与时俱进的人才培养目标和模式
2.1人才培养目标.
培养掌握数学科学的基本理论和基本方法，具有运用数学知识和使用计算机解决实际问题的能力；能在科技、教育、经济和金融等部门从事研究和教学工作，在生产、经营及管理部门从事实际应用、开发研究和管理工作，适应区域经济和社会发展需要的基础实、素质高、能力强、适应快的创新型和技能型的应用人才.
2.2人才培养模式.
基于培养目标定位，构建了“一个主体、两个辅助、三个方向、四种能力”的人才培养模式，即以数学类专业课程为主体，计算机科学技术和智能优化方法为两个辅助，分为数学教育、金融数学和考研深造三个培养方向，注重学生的专业能力、应用能力、科研能力和创新能力的发展.
3.人才培养模式的实践
3.1深化课程体系改革，创新课程教学模式.
根据专业定位和社会需求，对课程体系构建了“四个平台，四个模块”，四个平台是通识教育平台、学科教育平台、专业教育平台、实践教育平台；四个模块是专业基础课程模块、专业主干课程模块、专业选修课程模块和能力拓展课程模块.其中实践教育平台通过校内实验室和中小学校、企业、政府部门等实习实训基地培养学生的实践创新能力；专业基础和专业主干两个课程模块涵盖教育部数学与应用数学专业目录中规定的核心课程；专业选修课程模块分三个培养方向，数学教育方向开设中学数学教材教法、数学史、竞赛数学、中学数学课件制作等课程，金融数学方向开设运筹学、数学模型、最优化方法、金融学、保险精算等课程，考研深造方向开设泛函分析、拓扑学、数学分析选讲、高等代数选讲等课程；能力拓展课程模块开设MATLAB语言及其应用、面向对象程序设计、数据通讯与网络、人工智能等课程.
在创新课程教学模式方面，灵活运用多媒体等多种教学手段讲授基本理论知识；及时把教研成果和学科最新发展成果引入教学，使学生了解本学科国内外的发展动态，提升学生的学术素养；构建案例教学体系，实行案例分析、建模、优化求解的案例教学模式，结合课程实验和课程设计，培养学生的创新思维及分析问题和解决问题的能力；准备课件、案例库、试题库等网络资源，开展网络互动教学模式，有效调动学生的学习积极性，促进学生积极思考，巩固课堂所学知识.
3.2加强数学建模能力培养，提高学生综合素质.
通过多种渠道加强对学生数学建模能力的培养，首先在课程教学中引入案例教学模式，贯穿数学建模的思想方法，布置与建模有关的课程小论文，并鼓励有兴趣的学生加入教师的相关科研项目，激发他们的创造性思维；其次成立数学建模协会，定期进行培训和课外辅导答疑，将往届的数学建模竞赛题以作业的形式布置给学生完成，积极组织学生参加全国大学生数学建模大赛；最后是加强硬件建设，近年来，在学院的支持下，本专业配置了一个拥有120台电脑的专用机房，为师生上机训练和数学建模比赛提供了极大便利.
3.3突出实践教学，注重学生的师范技能培训.
通过课程实验、课程设计、数学建模竞赛、教师技能比武、参与教师科研项目、教育见习、实习、毕业实习等多种途径，培养学生的实践创新能力.建立包括邵阳市四中、六中、十中、十一中等学校在内的教育见习、实习基地及银行、企业、政府部门在内的毕业实习基地.在课程设置上，以学生的认知规律为基础，变单一的集中实习为循序渐进、形式多样的系列实习，具体安排如表一.
3.4加强学生毕业论文的指导，引导论文选题与社会实践相结合.
重视学生毕业论文的指导工作，严把两道关：选题关、开题关.加强毕业论文题目的应用型，可以将学生的毕业论文更多地和教师的应用型科研项目结合起来，使指导教师的指导更专业，学生科研的方向更明确；鼓励学生选择数学建模方向的题目或者将毕业论文和实习、社会实践等相结合.
4.结语
地方高校数学类应用型人才的培养，应结合自身特点和社会需求确立人才培养模式，将课程体系的优化、教学模式的改革和实践教学内容的组织贯穿于教学的每个环节，这样有利于培养适应地方和行业人才需求，服务于地方经济的应用技术型数学人才.
参考文献：
[1]马晓燕，国忠金，孙利.地方本科院校应用型人才分类培养模式的研究与实践――以泰山学院数学与应用数学专业为例[J].齐鲁师范学院学报，2014，29（6）：12-15.
篇(4)
关键词 计算构建哲学
1 引言
计算学科的飞速发展，改变着人们的生活、工作、学习和交流方式。计算意味着什么？计算学科意味着什么？这些都成为哲学工作者和从事计算机研究、开发的人员必须面对的重大的元问题。建构计算学科根本问题的理论框架，形成计算学科的元理论――计算学科中的哲学问题就成为当务之急。“计算学科中的哲学问题”的提出是在计算机日益成为人们生活重要组成部分时，从哲学的层面对计算机文化现象与计算学科的重新定位和反思。
2 计算学科中的哲学问题提出的客观依据
2.1 计算学科的发展要求从哲学高度对计算学科进行理论阐释
计算学科包括算法理论、分析、设计、效率、实现和应用的系统的研究。全部计算学科的基本问题是，什么能（有效地）自动进行，什么不能（有效地）自动进行，它来源于对数理逻辑、计算模型、算法理论、自动计算机器的研究，形成于20世纪30年代后期。经过几十年的发展，计算学科业已形成了一个庞大的知识体系。主要体现在三大层面：
（1）计算学科的应用层。它包括人工智能应用与系统，信息、管理与决策系统，移动计算、计算可视化、科学计算等计算机应用的各个方向。
（2）计算学科的专业基础层。它是为应用层提供技术和环境的一个层面，包括软件开发方法学、计算机网络与通信技术、程序设计科学、计算机体系结构和电子计算机系统基础。
（3）计算学科的基础层。它包括计算的数学理论、高等逻辑等内容。
还有支撑这三个层面的理工科基础科目，包括物理学（主要是电子技术科学）和基础数学（含离散数学）等。
从计算学科这一庞大知识体系中不难发现，它欠缺计算学科中的哲学问题支撑。计算学科的进一步发展需要从哲学层面对计算学科中的根本问题、重大问题进行理论阐述、分析和评价。因而提出计算学科中的哲学问题就成为计算学科发展的必然趋势。
2.2 计算教育的现状催化计算学科中的哲学问题
ACM和IEEE/CS是美国在计算教育研究领域最有影响的组织。在1989年ACM提交的《Computing as a Discipline》报告中，它不仅第一次规定了计算学科的定义，回答了计算学科中长期以来一直争论的一些问题，更重要的在于它为计算教育创建了一个“新的思想方法”（a new way of thinking），这种“新的思想方法”是对计算教育科学几十年来的概括和总结，也是美国ACM和IEEE/CS联合发表的《Computing Curricula 1991》报告（简称CC91）以及《Computing Curricula 2001》报告（简称CC2001）的基本指导思想，其实这种“新的思想方法”的实质就是计算学科中的哲学问题的内容。
在国内是结合我国的实际情况进行研究，以ACM和IEEE/CS的报告为依据进行分析研究的。中国计算机学会教育委员会和全国高等学校计算机教育研究会组织了“Computing as a Discipline”以及“CC91”的系列研讨活动，对CC2001进行跟踪研究，并分别推出中国“计算机学科教学计划1993”和《中国计算机科学与技术学科教程2002》，提出和完善了具有哲学性质的核心概念的思想。
然而，所有这一切关于计算学科的研究还停留在计算学科方法论层面，没有进一步站在哲学的高度，从新的视角，实现计算机和哲学的有机结合。
3 构建计算学科中哲学问题的现实意义
3.1 计算学科中的哲学问题有助于计算学科的发展
（1）计算学科中的哲学问题有助于确立正确的思想原则，把握正确的研究方向
计算学科中的哲学问题及其方法论是在科学哲学和一般科学技术方法论的指导下建立的，它直接面对和服务于计算学科的认识过程，使人们对计算学科的认识逻辑化、程序化、理性化和具体化，它有助于我们在计算学科的研究中确立正确的思想原则，把握正确的研究方向。
（2）计算学科中的哲学问题有助于计算学科的建设和人才培养
学科建设和培养高素质人才，是一个永恒的话题。计算学科中的哲学问题有助于解决这个问题。计算学科中的哲学问题从学科的核心概念、学科的形态、学科的根本问题、学科的方法等方面出发，深刻地揭示了计算学科的本质，提升对计算学科的认识，从而有助于计算学科的建设。计算学科中的哲学问题对培养计算专业人才也有重要作用。它可以提高抽象思维能力和逻辑思维能力，培养发现问题、解决问题的素质，掌握正确的思维方法，加速其成才。
3.2 计算学科中的哲学问题提供一种独特的研究领域和创新方法
（1）计算学科中的哲学问题代表一个独立的研究领域
计算方法、概念、工具和技术已经开发出来了，而且在许多哲学领域得到了应用，这才是它的迷人之所在。再就是以模型为基础的科学哲学、科学哲学的计算方法论等以阐释科学知识的方法论为目的的领域；最后还有成为当今社会的“显学”的计算伦理学、人工伦理学等哲学问题。
（2）计算学科中的哲学问题能为哲学话题提供一种创新的方法
计算正在改变着哲学家理解那些哲学基础和概念的方式，计算学科中的哲学问题也为哲学提供了令人难以置信的丰富观念，为哲学探究准备新颖的主题、方法和模式提供新的哲学范式，为传统的哲学活动带来了新的机遇和挑战。
4 构建计算学科中哲学问题的基本框架
4.1 计算学科中哲学问题的定义
计算学科中的哲学问题，是个很古老的话题，但在思想史上，成为独立的研究领域却是非常晚的事。计算学科中的哲学问题是从哲学高度对计算学科的重要问题、根本问题进行理论分析、阐释和评价的。它像数学哲学一样，是一种元理论方法。它具有哲学方法论的批判功能。因而计算学科中的哲学问题可以定义为批判性研究的哲学领域，它涉及到计算的概念、本质和基本原理以及对计算学科方法论的提炼和应用，目的是为计算学科的概念基础提供系统论证，从而建立新的理论框架。
4.2 计算学科中哲学问题的基本框架
它包括四个层次和七大方面。
（1）四个层次
①寻求统一计算理论，是计算学科中哲学问题研究纲领的“硬核”。其基本问题就是对计算本质进行反思；同时对计算学科的发展和应用进行分析、解释和评价，重点关注计算学科发展的未来走向。
②创新。其主要目的是为各种计算理论提供哲学方法。创新是计算学科中的哲学最具特色的，也是使计算学科中的哲学问题得以在哲学殿堂确立地位的关键所在。
③体系。利用计算的概念、方法、工具和技术来对传统和新的问题进行建模、阐释和提供解决方案，为上述创新目标的各个分支提炼理论分析框架。
④方法论。这一目标属于传统的科学哲学，它以创新为基础，对计算学科及其相关学科中的概念、方法和理论进行系统梳理，为其提供元理论分析框架。
（2）七大方面
计算学科中的哲学问题除四大层次外，还应包括以下七大方面。
①计算学科的本质探讨。包括：计算是不是一门学科？学科的本质是什么，学科的根本问题是什么？核心是什么？等等。
②计算学科的思维方式。使用计算机解决问题的过程基本上是模拟人类大脑解题的过程，因此有必要分析人类是如何解决问题的，以及在解决问题的过程中人类是如何进行思维活动的。
③计算学科的基本问题、重大问题和未来走向。基本问题是反映计算学科本质的，能对计算学科各分支领域中的核心问题所具有的共性进行高度概括。重大问题是计算学科中的重要的理论模型的瓶颈问题及其未来走向。
④计算学科的创新及其素质要求。计算学科的创新，就是要围绕计算学科的基本问题、重大问题、走向问题、热点问题以及阻障问题进行理性分析、深入探讨和哲学评价，以期推动计算学科的可持续发展。由此就提出对从事计算职业人员的素质要求的研究。
⑤计算学科的方法论分析。计算学科方法论是关于计算领域认识和实践过程中的一般方法的含义、性质、特点、内在联系和变化发展的系统研究。
⑥计算学科的价值原则、伦理原则。价值原则和伦理原则是指对从事计算职业的人员的价值观要求以及道德规范的研究。
⑦计算学科重大成果的哲学分析。如人工智能的哲学问题，现实世界与虚拟空间的哲学问题，语言与知识、信息与内容、形式语言和超文本理论的哲学问题等。
5 小结
计算学科中哲学问题的重点是计算学科的本质探讨，如寻求统一的计算理论，对计算本质的理论反思等。计算学科中的哲学问题的难点是创新，是利用计算的概念、方法、工具和技术来对传统和新的问题进行建模、阐释和提供解决方案，为上述创新目标的各个分支提炼理论分析框架以及计算学科发展中的重大问题的哲学分析等。（本文获“2005年全国青年教师计算机教育优秀论文评比”三等奖）
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17郭玉刚，范辉.论计算学科方法论的作用及构建. 山东工商学院学报，2004，3
篇(5)
1.计算机本科专业教学改革趋势及其启示——兼谈华中科技大学计算机科学与技术学院的教改经验
2.计算机本科应用型人才专业能力培养
3.计算机本科专业科研实践学期的教学设计与评价
4.中美计算机本科教育的比较与思考
5.计算机本科专业的交互设计方向课程设置问题
6.计算机本科专业学生软件系统设计能力的培养与实践
7.财经类高等学校计算机本科专业人才培养模式的探索
8.地方本科院校计算机应用型人才培养模式探讨
9.计算机本科教育的实践教学模式研究
10.从硕士研究生入学统考看高校计算机本科专业基础课教学
11.应用型计算机本科中离散数学课程目标定位与课程改革的探讨
12.对综合性大学计算机本科专业培养目标的思考
13.贵州少数民族地区高校计算机本科专业考试评价体系的构建——以兴义民族师范学院为例
14.基于CDIO模式的计算机本科专业人才培养模式
15.关于计算机本科教育的思考
16.计算机本科专业学生学习现状调查与解决对策
17.面向计算机本科专业的嵌入式方向教学体系的研究
18.中国计算机本科专业发展战略研究报告
19.应用技术型本科课程体系改革刍议——计算机科学与技术／计算机网络应用专业
20.应用型计算机本科专业课程体系的研究
21.工科高等学校计算机本科专业课程体系重构的探索
22.校企合作培养计算机本科应用型人才的实践研究
23.财经类高等学校计算机本科专业课程体系重构的探索
24.计算机本科人才程序设计能力培养研究
25.计算机本科教育引入微软院校IT课程的思考
26.应用型计算机本科人才的数学素养培养研究
27.计算机本科专业人才培养方案改革的研究与探索
28.高校计算机本科专业C语言课程教改探析
29.应用型计算机本科教育课程体系的研究与探索
30.南洋理工大学计算机本科教育介绍
31.计算机本科双语教学中情感因素的作用
32.与学校学科特长相融合的计算机本科人才培养模式研究
33.以技术应用能力培养为核心的计算机本科教学模式探讨
34.计算机本科人才创新实践能力的培养
35.基于大类招生的地方普通大学计算机本科专业教学改革研究
36.试论我国计算机专业本科教育现状及发展
37.以合作教育提升计算机本科学生就业能力的思考
38.计算机本科应用型人才的培养在C语言程序设计中的体现
39.地方性应用型高校计算机本科专业课程体系设置研究
40.计算机本科专业软件实习工厂的构建研究
41.虚拟实验室环境下计算机本科专业应用型人才培养研究
42.计算机本科专业课程考核改革的现状与对策
43.普通高校计算机本科专业实践教学改革研究
44.计算机本科应用型人才培养模式研究
45.计算机专业本科教育改革的研究
46.计算机本科专业开设网络控制实验的研究
47.应用型计算机本科职业人才培养体系构建研究
48.地方高校计算机本科人才创新实践能力培养模式的探索
49.本科计算机教育中数理逻辑课程改革浅析
50.计算机本科专业人才培养方案的研究与实践
51.从校企合作的角度研究应用型计算机本科人才的培养模式
52.计算机本科毕业论文写作框架的设计
53.中美高校本科计算机教育之比较
54.应用型计算机类本科专业的教育与学生就业特征分析与对策——以江苏理工学院计算机类专业为例
55.与时俱进的计算机本科教育
56.计算机本科电子商务课程启发实践式教学方法
57.非计算机本科专业计算机程序设计课程的改革思考
58.工程应用型本科计算机教育模式与实践
59.地方院校计算机本科人才创新实践能力培养的一种有效模式
60.应用型本科高校计算机专业教材建设若干问题的研究
61.财经类高等学校计算机本科专业课程体系重构的探索
62.基于课程地图的计算机专业本科培养方案的制订
63.地方本科院校计算机类专业发展的思考
64.应用型本科计算机网络教学改革的研究与实践
65.基于CDIO培养模式在计算机本科学生实践教学中的改革研究
66.计算机本科专业《人工智能》课程教学探讨
67.高校本科阶段计算机专业“3+1”人才培养模式探析——以江苏技术师范学院为例
68.我校计算机本科教学中的难点与对策
69.计算机本科专业软件实习工厂的实践与效果分析
70.将并行计算纳入本科教育 深化计算机学科创新人才培养
71.以评促建 提高计算机本科课程建设质量——以《计算机导论》课程为例
72.应用型本科计算机专业模块化教学课程体系建设的实践
73.新升本科院校计算机专业实践教学改革研究——以就业为导向
74.应用型本科高校《计算机网络》课程的教学改革探索
75.本科毕业论文实践中的计算机应用现状与指导
76.美国高校计算机工程本科课程设置特色分析
77.以竞赛为驱动的应用型本科高校计算机人才培养模式探究
78.应用型本科高校计算机网络实验室的建设
79.基于应用型人才培养的计算机本科专业实习实训管理模式研究
80.基于Web的虚拟仿真器在《计算机体系结构》本科教学中的应用
81.应用型本科计算机基础教学改革探索
82.计算机实践教学在新建本科院校中的应对策略
83.高职本科计算机专业人才培养模式构建
84.基于教学质量国家标准的本科计算机类专业应用型人才培养思考
85.应用型本科计算机网络教学平台构建研究
86.新建本科院校计算机基础教学评价体系研究
87.关于高校计算机课程体系改革及本科教学的思考
88.认知风格对英语阅读及写作的影响——以计算机本科二年级学生为例
89.计算机本科教育的“华尔兹”
90.本科计算机公共基础课程教学改革研究
91.高校计算机辅助审计本科教学探讨
92.应用型本科院校计算机实验教学改革探索
93.计算机应用型本科人才程序设计能力培养
94.地方本科高校计算机科学与技术专业应用型转型发展的思考——以新乡学院计算机与信息工程学院为例
95.计算机实践教学在新建本科院校中的应对策略
96.基于应用型人才培养为导向的计算机本科课程体系设置的探讨
97.应用型本科院校计算机课程双语教学探讨
98.应用型本科院校计算机导论课程教学方法研究
99.计算机专业本科毕业设计的探讨
100.应用型本科计算机图形学教学改革初探
101.一流计算机学科必须是一流本科教育
102.关于本科院校计算机教学中学生创新能力培养的几点认识
103.应用型本科计算机组成原理实验教学改革
104.非计算机专业本科学生计算机教学的研究
105.应用型本科院校计算机公共课程体系研究与实践
106.敏捷开发模式在本科计算机科学与技术专业教学中的应用探索
107.高职设置四年制技术本科的研究与探索——以长职院计算机网络技术专业为例
108.大学本科开设计算机视觉课程教学的探讨
109.应用型本科院校计算机专业双语教学中的“羊群效应”及规避策略——以《计算机科学导论》双语教学为例
110.教育转型视角下民办本科院校计算机课程多元化教学模式的研究与实践
111.计算机本科职业化教育引进与校企合作机制研究
112.应用性本科计算机专业设置与培养方案的改革
113.新建本科院校计算机实验教学中心建设初探
114.应用型本科涉农院校计算机教师能力提升研究与实践——以河南牧业经济学院为例
115.财经类本科院校中高职计算机专业师资队伍建设研究
116.新升本科院校计算机公共课面临的问题及对策
117.应用型IT人才培养下的计算机本科课程体系设置的研究
118.二类本科院校计算机专业人才培养的质量保证
119.就业导向下的本科院校计算机专业教育创新模式探索
120.新建本科院校公共计算机课程体系构建及实践
121.应用型本科土木专业计算机绘图教学实验
篇(6)
【关键词】智能电网 新能源 原动力 智能电网技术
1 背景
随着传统能源的枯竭和环境的恶化，全世界逐步达成共识，要大力开发新技术，使用清洁能源。各种能源最终以电能的形式被人们使用，电力行业对于节能减排至关重要。同时人们开始思考如何提高大电网的安全性稳定性并使电网具有坚强和自愈的特性。智能电网是21世纪重大科技创新和发展趋势，相比于传统电网，智能电网可以提高电网效率，提高能源安全，改善电能质量，提高电网的稳定性与安全性，完善电力市场，促进社会经济发展，实现低碳环保可持续发展。与此同时，现代通信、信息、计算机、微电子和电力电子技术的迅速发展并引入电网应用，为电网自动化提供了有力工具。
2 智能电网的概念和特点
2.1 智能电网的概念
智能电网不是一个单独的设备、应用、系统或网络，甚至不是一个单独的理念。对于什么是智能电网这个问题，学术上没有一个统一的定义。美国能源部和电力公司普遍遵循一个主题：智能电网利用通信技术和信息技术来优化从供应者到消费者的电力传输和配电。图1所示为智能电网的基本概念。
天津大学余贻鑫认为：智能电网是自动的和广泛分布的能量交换网络，它具有电力和信息双向流动的特点，同时它能够监测从发电厂到用户电器之间的所有元件，它将分布式计算和提供实时信息的通信的优越性用于电网，并使之能够维持设备层面上即时的供需平衡。
2.2 智能电网的特点
目前国际上对智能电网的特点基本达成共识，即自愈、安全、兼容、交互、协调、高效、优质集成等。
2.2.1 坚强和智能是现代智能电网发展的本质
坚强意味着电网具有很强的安全性，稳定性，有极强的抵御风险的能力。智能意味着高度自动化和自愈能力。
2.2.2 自愈
对电网的运行状态进行连续的在线自我评估，并采取预防性的控制手段，消除故障隐患；故障发生时，在没有或少量人工干预下，能够快速隔离故障、自我恢复。
2.2.3 互动
使电力供应商与消费者建立实时信息联系，及时向用户通知电价、停电消息以及其他一些服务信息，而用户也可以将自己的用电计划及时反馈给供应商，平衡供需关系，有力于电网稳定性。同时通过市场交易激励电力市场主体参与电网安全管理，提升电力系统的安全运行水平。
2.2.4 优质电能供应
用户对电能质量越来越重视。智能电网可以根据不同的电力价格提供不同等级的电能。随着电力电子技术、测控技术和通信技术的发展，智能电网可以实现电能质量问题的快速诊断和解决方案，对于线路故障等故障引起的质量波动，它的高级组件可以使用最新的超导、储能、电力电子等方面的研究成果提高电能质量。
2.2.5 兼容各种发电和储能系统
智能电网不仅可以兼容大规模集中式的电厂，还将兼容不断增多的分布式能源（DER）。分布式能源包括分布式电源和储能。表1显示了分布式发电与传统发电单元的关键差异。
2.2.6 活跃市场
智能电网对电力市场有推进作用。智能电网实现了用户与供电商“双向通信”和“双向电力传输”，使普通用户参与进电力市场，甚至有部分用户可实现自给自足。智能电网为实时电力市场提供完善的技术，发电侧与用户的互动性增强，电网的运行效率更高。可以吸引更多的电力市场参与者，分散市场风险，使电力生产、输送、销售等环节更高效，更公平。同时消费者通过与生产商的“双向通信”可以获得实时电价，制定用电计划并反馈给供电商，使电力市场价格更合理。
3 智能电网的驱动因素
建设智能电网的价值和效益是综合的，如图2所示，主要包括以下方面：
（1）改善系统可靠性。
（2）改善电网可信赖性。
（3）改善电网运行的经济性。
（4）改善电网运营效率。
3.1能源需求不断增加
全世界正面对着人口不断增加和不可再生能源不断递减的严峻挑战。目前的传统能源只够维持几十年到200年之间，图3所示为不断减少的能源。能源是经济社会发展的保证，从国家层面上讲，必须提高能源利用效率，走能源更安全，环境更友好的道路。新世纪以来电能成为越来越重要的能源，中国电能占终端能源消费的比重每提高1个百分点，单位GDP能耗可下降4%。我们必须处理好可靠的能源供给、环境的可持续发展以及经济的不断发展之间的矛盾。智能电网可以实现安全、高效、清洁的能源目标。
3.2 电网复杂度越来越高
随着电力系统的范围和复杂度的不断增加，各个电力系统之间的互连也更加迫切。为了降低大规模电力系统发生故障的可能性，对电网的安全性，稳定性提出了新的更高的要求，要求用更加智能化的电力系统来满足不断发展的电力需求。2003年美国东北地区大停电引起全世界的关注，这场停电给该区域造成了约60亿美元的损失。这场停电充分反映了大规模电网的脆弱性。智能电网通过实时采集数据，经过数据优化分析完成自我诊断，采取预防性控制，极大的保证电力的可靠运行。
3.3 电力用户的需要
电力用户对电网的可靠性和电能质量提出越来越高的要求。建设智能电网后，电网可靠性和电能质量将会有很大的提高。智能电网的高可靠性不仅可以减小未来停电事故发生的频率，还能使电网从事故中更快的恢复。
3.4 分布式能源（DER）的接入
智能电网将允许不同类型的发电及储能系统接入电网，分布式发电（DER）有利于高效的连接发电侧和用户侧，使双方同时参与电力系统的优化运行，同时可以摆脱对单一能源的依赖，提高电网可靠性。风能和太阳能是目前大力发展的清洁能源，它们具有间歇性，无法预测。大规模风电和太阳发电的接入给电网安全稳定运行带来极大的挑战，也极大的制约了它们的并网。智能电网技术可提高电网管理大规模间接性可再生能源发电的能力，对间歇性能源发电的峰和谷作出即刻的反应，从而吸纳更多的可再生能源。
4 构建智能电网的技术体系
智能电网主要由4部分构成：高级量测体系（AMI）；高级配电体系（ADO）；高级输电体系（ATO）；高级资产管理（AAM）。智能电网4个部分之间是密切相关的，表现在以下方面：
（1） AMI同用户建立通信联系提供带时标的系统信息。
（2）ADO使用AMI的通信收集配电信息改善配电运行。
（3） ATO使用ADO信息改善输电系统运行和管理输电阻塞，使用AMI让用户能够访问市场。
（4） AAM使用AMI，ADO和ATO的信息与控制改善运行效率和资产使用。综合文献，图4表示了智能电网技术组成。
4.1 高级量测体系（AMI）
智能电网按一定顺序建设可以降低成本，减小难度。一般把AMI视为实现智能电网的第一步。AMI不是一个独立的技术体系，它包括家庭网络系统，智能表计，本地通信网络，连接电力公司数据中心的通信网络，表计数据管理系统和数据集成平台。智能表计可将耗能情况和电网实时信息传给本地用户，电力公司利用AMI的历史数据和实时数据来帮助优化电网运行。AMI通过网络将电网、用户、电商联成一个整体，是用户直接参与到电力市场的同时，也将大力提高电力企业的运行机制。
4.2 高级配电体系（ADO）
通常110kV及以下电力网络属于配电网络，配电网络直接面向用电用户，是保证电网运行稳定，电能质量和提高运行效率的关键环节。我国要实现智能电网的要求，智能配电要重点研究。ADO的技术组成主要包括：高级配电自动化、智能通用变压器、DER运行、微网运行和需求响应。ATO具有自愈和不间断供电功能；将设备进行可视化管理，为运行人员调度决策提供技术支持；实现与用户的双向互动；实施状态检修与在线监测，延长设备寿命。
4.3 高级输电体系（ATO）
ATO强调阻塞管理和降低大规模停运的风险，通过新型电力电子装置和超导研发装置研发实现优化电力系统的运行参数或网络参数，提高交流电力系统线路的输电能力。其技术组成主要有：（1）变电站自动化；（2）输电的地理信息系统；（3）广域量测系统；（4）高速信息处理；（5）高级保护与控制；（6）模拟、仿真和可视化工具；（7）高级的输电网络元件，如电力电子(灵活交流输电，固态开关等)、先进的导体和超导装置；（8）先进的区域电网运行。
4.4 高级资产管理（AAM）
AAM是智能电网主要技术之一，功能包括优化资产使用运行、输配电网规、基于条件的维修、工程设计与建造、顾客服务、工作与资产管理及模拟仿真。实现AAM需要在系统中装设大量可以提供系统参数和设备“健康”状况的高级传感器。AAM的应用使电力资产时刻处于最佳工作状态，从而对电力资产的优化和科学管理起到积极作用。
5 智能电网的关键技术
实现智能电网，需要研发和应用一系列技术。综合文献，这些技术可以被归纳为以下5个关键技术领域：
（1）集成通信。
（2）传感与测量
（3）高级电力设施
（4）高级控制方法
（5）决策支持。
5.1 集成通信
集成通信技术是5个关键技术中的基础，也是整个智能电网所必须的。集成通信技术包括：（1）电力宽频通信。（2）无线通信技术。（3）其它通信技术。
5.2 传感与测量
5.2.1 智能电表
智能电表既可以收集，检测信息，又可以作为连接供电侧和用电侧的桥梁。在智能电网架构下，要求智能电表具有实时计量的功能，以提供带时标的电量信息，为电网高效节能管理提供了有用的实时信息，同时也要求它具有双向通信的功能
5.2.2 广域测量系统（WAMS）
广域测量系统是由基于全球定位系统（GPS）的同步相量测量装置PMU 群及其通信系统组成。它可以动态地测量和计算电力系统的运行状态相量和发电机功角。
5.2.3 电网设备的在线监测
该技术包括电气量以及非电气量的监测。采用先进的传感器通过对以上各状态量的监视，可完成电网设备的在线诊断，为实施电网设备的状态检修和管理提供必要的信息。
5.3 高级电力设施
高级电力设施在电网中起着非常重要的作用，可以实现更高输电容量、更优系统稳定性和电能质量、增强电力效率和实时的系统诊断。高级电力设施主要包括：（1）电力电子装置；（2）超导装置；（3）分布式发电及储能装置；（4）电网友好型装置等。
5.4 高级控制方法
现代控制理论、优化理论和人工智能技术在控制领域的综合应用形成了先进的控制技术。高级控制方法是用来分析、诊断和预测智能电网状况的装置和算法，并决策和采取合适正确的动作去排除、缓解或者避免电力短缺和电能质量问题。
5.5 决策支持
很多情况下，给予管理人员思考的时间是很少的。管理人员需要实时的电力设备信息和工具来快速做出决定。决策支持系统可识别和确定电网中的实时问题及发展趋势，然后运用知识库和科学推理方法进行分析，以提出解决问题和决策支持的方案，并将相应的系统情况、多种选择以及每种选择的可行性等展示给运行人员。
6 结语
智能电网在世界范围内尚属于新生事物，不同国家具有不同的现实情况和关注焦点，因而发展的重点也有所不同。但智能电网在世界范围内已成为电网发展的总趋势，同传统电网相比智能电网具有更宽广的安全稳定分析与控制，可以利用的信息更多更准确。它可以保证电力系统高安全、高可靠、高质量、高效率和电力价格合理，提高国家的能源安全和环境保护。
我国智能电网的发展应立足于国情需要，制定一个适合中国国情的目标，以便少走弯路，尽快实现智能电网的目标。欧美国家将重点放在发展智能配电网上，而我国在重视ATO的同时，也应对AMI、ADO和AAM予以足够的重视。考虑到新能源发电的特点及其发展远景, 我国也应该把新能源的利用作为我国智能电网发展的重心。
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作者简介
李昂（1994-），男，山东省菏泽市人。现就读于四川大学大学电气信息学院。专业为电气工程及其自动化。
赵彦一（1993-），男，辽宁省鞍山市人。现就读于四川大学大学电气信息学院。专业为电气工程及其自动化。
刘博文（1992-），男，北京市人。现就读于四川大学大学电气信息学院。专业为电气工程及其自动化。
篇(7)
认知科学目前的理论困境和实践困难就在于它业已形成的图灵意义下的算法概念只能模拟认知和智能活动中的显序部分、形成构成论的原子抽象，或者按我们的说法叫经典的“结构信息”，它不能完全解释人类心智活动的内在机制及其体现出的灵活性、选择性和自涌现性。
吴学谋的泛系理论不是简单地依靠逻辑和图灵机算法，而是把结构信息作为要素的集合与关系的集合（交换信息：五互八筹）构成的复杂大系统来模拟人类智能，以冲破目前所做的只求系统的局部一致性的狭隘途径；而王德奎探索用三旋生物、物理的途径和黄展骥的放弃逻辑的人工手段寻求大逻辑的自然机制，以及周礼全先生在语境和隐涵等概念的基础上提出了运用自然语言进行成功交际的图式（《逻辑--正确思维和成功交际的理论》），都反映了中国学者们力图解决认知科学的深层问题的阶段性成果。我们相信，沿着这一系列探索，结合近年来人工生命、进化计算某领域的新成果，将会产生认知科学新的研究纲领。
关键词：认知科学 可能世界 交换信息 新的研究纲领（信息范型）
一、引论：历史之谜
20世纪的逻辑学家根据莱布尼茨的“可能世界”观念，再进一步严格化、精确化，建立起完整的模态逻辑语义理论--可能世界语义学。使我们可以从多元的角度去看待和探讨逻辑问题，也包括我们可以从认知的角度去探讨逻辑问题并建立各种认知逻辑系统。
与上述过程极为相似的是，十七世纪的哲学家莱布尼茨在三百年前用两个记号0和1的二进制算术来评注和阐述中国古代伏羲图的意义过程中，终于发现“六十四卦图中的64个六爻排列恰好与从0到63的二进制数字一一对应。这一发现使他异常兴奋，立即用法文修改和补充1679年的文章手稿，并将这一法文文稿送交法国科学院院报。”（朱伯--主编的《国际易学研究》第5辑第201页）在某种意义上，莱布尼茨是把易图的“可能世界”严格化，精确化了。但他如何把卦变图和爻变图演变成二进制算术、在走向符号化的同时，又不得不丢失易图的生生之易却是很少为人深究的。
董光璧先生在《易学与科技》的“易卦分类原理”中指出：“易图中的两仪、四象、八卦……就是阴爻和阳爻两个元素的无限重集的排列数。”（第85页）这里对卦变图所蕴含的卦变理论，早被莱布尼茨所揭示：“令人惊奇之处，是这种用0和1进行的算术竟然包含着一个叫做伏羲的古代的国王和哲人所作的线段的奥秘……中国人丢失了卦或伏羲的线形的意义或许已经有一千多年了；他们对（卦）作了诸多评注，却找到了我不知道离得多远的意义。最后它的真正解释竟然是从欧洲人那里来的。事情是这样的：大约两年多前，我写信告诉了当时住在北京的著名法国耶苏会士、尊敬的白晋神父，我的用0和1的计算方法，他立即就看出这便是解开伏羲图的钥匙。于是，他于1701年11月14日写信给我，并给我寄来了这位哲学君王的伟大图形，一直到64；这使人对我们的解释的真理性毫无怀疑余地，以至于可以说，这位神父借助于我们告诉他的解开了伏羲之谜。因为这些图形或许是世界上最古老的科学丰碑，经过这么长时间后，又重新找回它们的意义，确是显得稀奇无比。”（转引自朱伯--主编，《国际易学研究》第5辑，第205页）
但为什么被外国学者视为稀世瑰宝的卦变图，却为我国古代的一些学者视之为臆说呢？明董守谕说：“变卦之例，杂而不一者，各持师说也。愚之言变必欲与卦辞相符，此非愚臆也。”（董守谕，《卦变考略》卷上，第660页）清胡渭认为“李、邵为先天之学”，“既失《参同》之旨，又非《彖传》之意。”（胡渭，《易图明辨》卷九，第778页）。其实，董、胡的看法是透露了承接莱布尼茨思想而建立起来的现代认知逻辑系统固有弊端的征兆。
1、莱氏用0和1 的计算方法是否解开了伏羲图的钥匙。
伏羲图形作为世界上最古老的科学丰碑，如果仅仅是六十四卦图的数字结构，或者说“二元算术”（后人称二进制数字）即数字是用0和1两个基本符号组合去表示任意数字的方法，更具体说，它是满2进1的数系。那么它流传中国几千年也就不会成为众经之首。转贴于
2、六十四卦可用来表征六十四种可能出现的事或物。
古代中国，人们用它去预测自己在生产活动与生活中将要发生的事情。从数学的概率论观点说，如果64卦代表对预测事物可能出现的64个答案，而每卦又有6爻，这就又出现了六类不同答案，按照概率独立事件出现的概率公式知，预测的命中概率应为1／64或1／64×6 = 1／384，这是近代概率论的数学理论。
3、中国宋代邵雍曾对八卦顺序进行量化：“乾七子，兑六子，离五子，震四子，巽三子，坎二子，艮一子，坤全阴，故无子。”这一八卦量化顺序，表明邵氏已给出了十进制与二进制的转换方法，但没有达到莱氏的显化阶段，更无法像莱氏那样应用于计算机的设计，今天的高速电子计算机，以及各种自动化控制系统、机器人、人工智能理论，也许人们只想到莱氏的“可能世界”，但却忘记了这也是间接应用和发展了《易经》中八卦进位原理。
4、莱氏解开伏羲图的钥匙，只打开了一个数字化的现实世界，却留下了可能世界的历史困惑。其实《易经》之精华还在于“道”和“阴阳”对立变化的道理。应该把《易经》看成是发现并应用相对现象与相对原理的一部古老巨著——应将六十四卦作相对表示。西方科技与精神文明中间之所以鸿沟日益加大，不能相称，无非是缺乏相对之理，走极性思维所致。“按八卦阴阳（隐显）之律动，即可与数位值同步作无限之延伸，（这里的数位值指的是位数排列）。然，阴（黑）阳（白）隐显之设定，本随心象而论，任取其一为显，则无穷大等于无限小，且太极八卦本属对应之零壹同位！可析可分，可背可向，可来可去，故单一逻辑，可获得最高旁通率！宇宙时、空??无无之数，因切割而兼寓‘有、无’，此一来去自如之逻辑壁合率，称零壹同位。”（陈子斌：《文明的生产力——河洛八卦开创新时代的新智慧》）。
这种去极性的相对观，使卦变图的卦变理论成为组合创新生生不息的源泉，但历史如果没有让人类经历一次数字化的现实世界，我们是不会向可能世界再作艰难的历险的。（参见邓球柏：爻变与卦变，组合创新《哲学研究》2003第2期）可能世界一旦以某种形式的现实世界出现时，就使我们重演历史的困惑。
二、正论：质疑与突破之路
莱布尼茨的数理逻辑设想，是构建一种理想化的“通用语言”和“通用数学”，把所有的推理都化归为计算，让所有推理的错误都成为计算的错误，以至最后可以通过计算解决各种争论的问题，经过弗雷格、罗素等几代人的努力，直到哥德尔证明一阶谓词演算的完全性时，终于建立了“一阶逻辑”的经典逻辑，部分地实现了莱布尼茨的理想。这种逻辑明显地是以二值原则（即没有任何命题不具有真假值）和实质蕴涵为假定的，而多值逻辑除了取真、假二值之外，还可取许多其他的值，由此，量子逻辑、模糊逻辑等都放弃了二值原则；模态逻辑则以其违反人们的常识的直觉用其它蕴涵取代了实质蕴涵。这些新的逻辑学分支就形成了与经典逻辑有别的非经典逻辑。
从语义学角度看，公理化、形式化系统的解释经历了从现实世界模型到可能世界模型的演变。现实世界模型亦称单世界假定，是指把形式系统内的一切符号和公式都解释为现实世界中的对象以及关于这些对象的命题，并认为我们能够在形式系统中适当地谈论其存在的一切都必定存在于现实世界的某处，只不过所关注的是这个世界的更为抽象和一般的方面或特性。可能世界模型亦称多世界假定，是指形式系统的解释框架除现实世界外，还有多个不同的可能世界，逻辑真理并不只与现实世界相关，而是与所有的可能世界相关，逻辑真就是在所有的可能世界中都真。
伴随着语义思考从现实世界模型到可能世界模型的发展，逻辑研究的重心也经历了从语形学（证明论）到语义学（模型论）的变化。
这在洪定国教授最近的论文（见参考文献6）中有哲学的升华。他认为：古往今来，破碎性的人类意识产生破碎性的人类实在，——尽管这种实在又对象化的以心理的、生理的、文化的和物质的形式集蓄于每个人的大脑和一切非生命的人造物之中。从现代物理学来看，现实世界是由分离而独立存在的粒子构成的。这种观念充其量是一种只在一定有限领域内近似有效的抽象。由各种可能世界生成的整个宇宙，必须被理解为一个单一的不能分割的整体，在这个整体中分析（分析为独立存在的部分）不具有基本的地位。转贴于
故洪定国教授总结玻姆的观点是：任何一个显析序结构（我们称之为结构信息）总是相对的，暂时的，它迟早会消解于隐缠序的背景（我们又称其为交换信息的背景为广义信息范型）之中；在更深、更广袤的层面上这无限的实在又会拓展出新的显析序结构来，如此无穷。如此着眼，凡由破碎性的显析观念去解决带整体性的问题总是要碰壁的。
如果说持传统观念的思想家、科学家所代表的总是破碎性的人类意识（或曰：极性思维，它只代表部分群体的利益，或对于事物深层整体性线索的无知或不敏感）在试图解决已表面化的种种冲突（包括人与自然的冲突）面前，老是不能吸取碰壁的教训，那么认知科学的现状是否把莱布尼茨的严格化、精确化思想推至极限，重演着——试图由破碎性的观念去解决带整体性的问题呢？这是值得人们深思的。
三、余论：哲学的反思
莱布尼茨在发表《关于只用两个记号0和1 的二进制算术的阐述和古代伏羲图的意义的评注》（1703年5月5日）之前，已建立了自己的哲学体系：两种实体学说。
这一学说自1686年他在《形而上学论》和致阿尔诺的信里明确提出“有形实体”（“substance corporelle”）的概念就正式出现。
而在1689年就在关于腊尔夫.库德华斯的《真正理智体系》的读书笔记中曾思考过“单子”概念的物质性。至迟也在1695年莱氏就在自己的严格哲学的意义上使用了“单子”这一术语，并明确宣布“单子”亦即“实在的单元”。我们不能因此而把突出“物体哲学”的莱布尼茨同所谓信守“单子主义”的晚年莱布尼茨对立。
正是他发表“古代伏羲图意义”这一年——1703年，9月致阿尔诺的一封信的“边注”上，他提出两种物质学说的。莱氏在这封信中区分了三种意义的物质：（1）“作为有形团块本身的物质”；（2）“次级物质”（3）“原初的被动的力”即“原初物质”。其中，第一种“物质”，是笛卡尔的，后两种则是莱氏自己的。
而在1703年6月20日致沃尔德的信中提出著名的“实体结构”（五层面）的解释框架，关键是提出“单子”即简单实体（第三层面）同“有形实体”（第五层面）的区别与关联，后来一直坚持，实体有“简单实体”和“复合实体”（“有形实体”）两种。
这里莱氏的“次级物质”学说，便自然地充当了他的“物体哲学”或“现象主义”与他的“实体哲学”或“单子主义”相互关联的“中介”。“中介”功能表现在：“有形实体”既是“有形”的实体，又是有形“实体”：由于是“有形”实体，便势必同具有部分析可分的有广延的作为“现象”而存在的“物体”有内在关联；由于是有形“实体”，便又势必同“绝对没有部分”的，没有广延的作为“本体”而存在的“构成事物的绝对的最初本原”的“单元”即“单子”或“简单实体”有内在关联。
看来，莱氏的两种实体学说，实质上是五层次的实体结构的两个层面，我们不能把“现象主义”（“物体哲学”）和单子主义（“实体哲学”）这不同层次的东西放到一个层次来，只要不从平面思想来看莱氏的两种实体学说，就必然会得出这样的结论：他的简单实体或单子关涉的是他的实体学说的逻辑的和本质的层次，而他的有形实体关涉的则是他的实体学说的现实的、现象的层次。（参见：段德智、李文潮：试论莱布尼茨的现象主义与单子主义的内在关联《哲学研究》2002.9）
纵观西方哲学史，尽管有一系列转换以摆脱认知困境，如：西方的实证主义、分析哲学通过维持格斯坦、哥德尔作了逻辑到哲学的转换，西方欧陆的现象学，存在主义经海德格尔开始了从现象学的“认识论”到存在的广义“本体论”的转换，而库恩晚期科学哲学的认知范式又从现象学回到了心理学，无论西方哲学整体有多么复杂的层次，源头都在莱布尼茨的两种实体学说——归根在于难以完成从实体到关系的大转换。这种未完成转换过程的哲学阻碍了认知科学的发展，因此，认知科学的突破，无疑还需要一场哲学的大革命！
四、出路 ：拔动生命和宇宙的琴弦
认知科学不是清谈，正如能生娃娃并不一定就能干；因为人类与动物不同，还讲人伦，能生娃娃，但并不文明。与此相似，认知科学也存在球面与环面的界面，这是依据高能物理的空间破裂和拓扑学的环面与球面不同伦，发展出的三旋理论才揭示的。三旋理论在国内外率先提出：面旋、体旋、线旋、转座子、类圈体等概念群，并以相关数学模型为支撑，对现今自然科学前沿、宇观—宏观—微观世界的众多科学难题给予了统一的“三旋”解，并且还将其创新概念引伸、应用于认知科学和科技哲学等领域；其成果超越了当代物理学最前沿——超旋理论探索的视野，其科学思路给予了人们以深刻的启示。它的成功最根本之处在于其是一种新的、合理的、“能—形结合”的方法，它使传统的欧氏几何和拓扑学的方法有机地结合了起来，从而使它较欧几里德几何学更明确地回答了物质基本的空间存在形式和运动方式，弥补了自毕达哥拉斯时代以来研究物质世界所忽视了的物质“最基本的运动方式”的缺陷，这更符合唯物辩证法的基本观点。现举两个拨动生命和宇宙琴弦的例子来说明：
1.在量子计算机与双螺旋结构的三旋联系中，它提出量子计算机是借助类圈体的三旋转动及“受控非门”的操作，从而为中国科学家的量子点研究拓开了思路。莱布尼茨认识中国古代易学64种卦爻的二进制方法，是将认知己科学引上物化的道路，因此有后来以0和1计数的电子计算机（电脑）的出现。但0和1的二相性，仅是2的倍数方法，这太线性太不平凡了。这是认知科学处在球面阶段的特征。因为取类似球体为相，只有正、反转两个自旋和轴向朝上朝下等两个单共轭编码。然而取类似圈态为相，就有62种自旋，并有单共轭、双共轭、多共轭编码，这为制造量子计算机打开了大门。因为一个类圈体的量子位可同时以0和1的状态存在，构成类似电脑0与0、0与1、1与0、1与1等4种不同状态，但量子位不需像电脑里那样移动，而是这四种尝试只用一步就能打开。联系DNA双螺旋演示链的弧波模拟，从而为生命是计算进行了重新的解读。
2.弦理论的振动模式，在三旋理论的质量谱计算公式里，相应为模数、基角和参数。这是把量子力学和相对论中的波函数、几率、量子隧道、不停歇的真空能量涨落、空间和时间的融合、同时性的相对性、时空结构的弯曲、黑洞、大爆炸等等，用一组方程式归总起来的。有些中国学者困惑，他们讲类圈体的自旋不止面旋、体旋、线旋这三种，瞎说《理论力学》教材的进动、章动、定点转动、定轴转动等等都是类圈体的自旋，真像的人不知道有道德和文明。当然不要以为仅是中国学者是这样，像西方搞量子计算机理论的专家Neil Gershenfeld也没有把类圈体和类球体自旋的进动分辨清楚。因为球面认知科学，从莱布尼茨到图灵，到哥德尔，到盖尔曼、霍兰、霍金、威滕，虽然取得了长足的进展，但并不是不能打破西方科学的话语权，例如整体与破碎，沿袭西方的中国学者认为这是两个不同的概念，其实从拓扑学上讲，这种整体破碎为部分的东西，如仍是相似整体的球面，并没有实质性的区别。易学的阴阳、泛系、序构，并不是球面的特色，而更多是误入。宏观中的进化与熵增正是一种不确定性。球面更多可能世界；不确定性更多与环面相联，单值与多值都能统一在环线赛博空间中，所以盼当代认知科学早日丢掉球面的头盔，戴上新认知的光环。
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