第10章智能計算機與智能化網(wǎng)絡(luò)

10.1智能計算機

10.2智能化網(wǎng)絡(luò)

延伸學(xué)習(xí)導(dǎo)引

10.1智能計算機10.1.1智能硬件平臺和智能操作系統(tǒng)智能硬件平臺：指直接支持智能系統(tǒng)開發(fā)和運行的智能硬件設(shè)備。智能操作系統(tǒng)：指以智能計算機硬件為基礎(chǔ)，能實現(xiàn)計算機硬軟件資源的智能管理與調(diào)度，具有智能接口，并能支撐外層的智能應(yīng)用程序的新一代操作系統(tǒng)。

10.1.2人工智能芯片

用于機器學(xué)習(xí)以提升程序運行效率的人工智能專用芯片就是一般所稱的人工智能芯片。人工智能芯片現(xiàn)在已經(jīng)是AI領(lǐng)域的一個新的熱點。

從原理來看，目前所推出的AI芯片有，GPU（GraphicsProcessingUnit）、FPGA（FieldProgrammableGateArray，現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）和TPU（TensorProcessingUnit）等幾種架構(gòu)類型。10.1.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機，類腦芯片

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機也稱神經(jīng)計算機，是指由大量類似神經(jīng)元的基本處理單元相互連接所構(gòu)成，具有分布存儲和并行處理能力及自組織方式，能模擬人腦神經(jīng)信息處理功能的計算機系統(tǒng)。根據(jù)所用基本器件的不同，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機又可分為三種類型，即基于超大規(guī)模集成電路的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機、基于光處理器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機和基于分子處理器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機。但受當(dāng)前物質(zhì)條件和技術(shù)水平的限制，神經(jīng)計算機分全硬件和軟件模擬兩條途徑來實現(xiàn)。

類腦芯片（Brain-InspiredChip）10.1.4智能計算機發(fā)展展望試圖突破馮·諾依曼機的框架，開發(fā)、研制新一代計算機?；诓煌挠嬎阍?，提出了許多新型計算機的構(gòu)想。其中的生物計算機、分子計算機、光學(xué)計算機、量子計算機等等，已經(jīng)取得了初步的成果或不小的進展。

10.2智能化網(wǎng)絡(luò)10.2.1智能網(wǎng)

1.智能網(wǎng)的定義

按照CCITT對智能網(wǎng)的定義，智能網(wǎng)可描述為：在原有通信網(wǎng)絡(luò)（即交換與傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）基礎(chǔ)上，為快速、方便、經(jīng)濟、靈活地提供電信新業(yè)務(wù)（或稱增值業(yè)務(wù)）而設(shè)置的一種附加網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。智能網(wǎng)的簡單原理如圖10-2所示。可以看出，智能網(wǎng)是建立在基礎(chǔ)通信網(wǎng)之上，為各種具體電信業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一服務(wù)的一個平臺。圖10-2智能網(wǎng)原理簡圖

2.智能網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

3.智能網(wǎng)的特點

功能分離，集中控制

模塊編程，組合配置

4.智能網(wǎng)的意義

①可方便、快速、經(jīng)濟地生成新的電信業(yè)務(wù)（網(wǎng)）

②可適應(yīng)多種新業(yè)務(wù)的需要

③可實現(xiàn)客戶自己管理業(yè)務(wù)

5.智能網(wǎng)的發(fā)展10.2.2智能Web

1.語義Web的基本概念語義Web是進一步將（文檔中的）知識（數(shù)據(jù)）互聯(lián)（或者說將文檔變成機器可讀的知識結(jié)構(gòu)（元數(shù)據(jù)））而形成的一種數(shù)據(jù)Web。其目的是讓計算機能夠自己“理解”網(wǎng)頁中有關(guān)的內(nèi)容和用戶意圖，并能沿著數(shù)據(jù)鏈接進行一定的推理和判斷，以便更好地為用戶提供各種智能化信息服務(wù)。就是說，語義Web是傳統(tǒng)文檔Web的擴展和升級，是一種智能型Web。

2.語義Web的體系結(jié)構(gòu)

3.語義Web的關(guān)鍵技術(shù)

XML（Extensible

Markup

Language）是精簡的SGML（標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言；

RDF（ResourceDescriptionFramework）是資源描述框架，它是一種描述信息資源的語言，其目標(biāo)是建立一種供多種元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)共存的框架；

Ontology（本體）一詞源于哲學(xué)領(lǐng)域，在計算機科學(xué)領(lǐng)域，其核心意思是指一種模型，用于描述由一套對象類型（概念或者說類）、屬性以及關(guān)系所構(gòu)成的世界。10.2.3網(wǎng)絡(luò)的智能化管理與控制

1.在管理功能中引入智能技術(shù)

配置管理中，可以用人工智能中自動規(guī)劃與配置技術(shù)實現(xiàn)優(yōu)化配置，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。

故障管理中，可建立故障診斷專家系統(tǒng)。

性能管理中，性能分析可以采用知識庫和專家系統(tǒng)技術(shù)提高其水平和速度。

安全管理中，入侵檢測中可使用多種智能技術(shù)。

2.在管理方法中引入智能技術(shù)

3.智能網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

(1)處理不確定性問題的能力(2)協(xié)作能力(3)應(yīng)變能力(4)解釋和推理能力(5)記憶和學(xué)習(xí)能力10.2.4網(wǎng)上信息的智能化檢索

1.搜索引擎（SearchEngine）

2.智能搜索引擎

智能搜索引擎的主要有以下研究課題：

(1)信息搜集方面主要是智能搜索算法。

(2)信息組織方面，又可分為以下幾種：

①信息分類技術(shù)

②基于內(nèi)容的自動索引技術(shù)

③理解式自動文摘技術(shù)

(3)信息檢索方面有模糊檢索、概念檢索、自然語言

檢索等。3.基于Agent的網(wǎng)上信息搜索

設(shè)計一種網(wǎng)上信息查詢Agent

建立基于Agent的搜索引擎4.基于知識圖譜的語義搜索

基于知識圖譜的搜索引擎從語義層面理解用戶意圖，沿著知識圖譜進行搜索和推理，因而能夠給用戶提供更準(zhǔn)確的期望信息，而且還可以提供相關(guān)信息。5.網(wǎng)頁排序技術(shù)

PageRank算法：將一個網(wǎng)頁與其他網(wǎng)頁的連接多寡作為該網(wǎng)頁的權(quán)重，然后對檢索到的網(wǎng)頁計算權(quán)值并按權(quán)值大小進行排序。10.2.5推薦系統(tǒng)推薦系統(tǒng)一般由用戶資料、物品資料、分析建模、用戶模型、物品模型、推薦算法等模塊組成，其邏輯關(guān)系如圖中箭頭所示。用戶資料包括顯式的注冊、表格、問卷以及隱式的上網(wǎng)記錄、瀏覽記錄、行為日志等。物品（items）是廣義的，包括出現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上的各種各樣、包羅萬象的商品、資訊、服務(wù)等。分析建模就是利用數(shù)據(jù)挖掘和機器學(xué)習(xí)等技術(shù)從用戶資料和物品資料中發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的特征和類型，從而建立用戶和物品的基本模型；在此基礎(chǔ)上進而發(fā)現(xiàn)用戶與用戶、物品與物品、用戶與物品之間（在用戶偏好意義下）的關(guān)聯(lián)。多種推薦算法：

協(xié)同過濾推薦（CollaborativeFilteringRecommendation）

基于內(nèi)容的推薦（Content-basedRecommendation）

基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的推薦（AssociationRule-basedRecommendation）

基于效用的推薦（Utility-basedRecommendation）

基于知識的推薦（Knowledge-basedRecommendation）