[笔记]关于软计算与仿生计算
来源:互联网 发布:网络上滚刀什么意思 编辑:程序博客网 时间:2024/05/03 21:13
仿生学是“从生物界发现机理来解决人类技术问题上的一门综合性交叉学科”。近几十年来,仿生学获得了极大发展,已从“早期的模仿生物形态和简单的功能,逐渐深入到模仿生物复杂器官的功能和过程”。
仿生学有诸多分支:仿生结构与力学、仿生材料、仿生功能器件、仿生机械(如仿生机器人),仿生化学等。最近,学界提出了一个新的分支,仿生计算。部分学者还将仿生计算细分为“仿生过程计算——如模拟进化计算等”,“仿生结构计算——如人工神经网络、DNA计算等”,“仿生行为计算——如模糊逻辑与模糊推理等。”想让,软计算的大多数方法都输入仿生计算。
值得高度关注的是,与仿生学的其他分支相比,仿生计算的“仿生性”相去甚远。简言之,仿生算法在如下方面名不符实:
(1)环境。可以说,仿生计算与自然界或生物界被模拟的物质所处的环境差别殊异。仿生算法往往是计算机环境下的映射空间,而真实自然环境几乎与之不存在任何可比性。反观一些仿生学的其他分支,诸如仿生机器人、仿生材料等,则与真实自然环境很接近,升值身临其境(如要是战斗机同飞鸟一般遨游于蓝天;仿生水下机器人则与鱼类一样深处水下;电子犬则与动物犬共同置身于待检测气味的环境,如手术室、仓库、汽油库等)。因此,仿生计算在本质不同环境下进行功能模仿,其合理性和科学性值得高度怀疑。
(2)目标。许多仿生计算的目标是优化,而生物界生长繁衍的首要目标是适应性生存。因此在目标上,仿生计算与生物是有重大差异的。以优化为目标的仿生计算借鉴或效仿以适应性生存为目标的生物界,至少在问题求解的效率上可能大打折扣,以为优化对于生物而言可能只是一个次要目标。更可怕的是有的时候在问题求解质量上也乏善可陈。
比之于仿生计算,仿生学中的许多其他分支则在目标层次上一致得多。如部分隐声飞机就是模拟猫头鹰作无声飞行的原理以显示有效避免空气摩擦来完成捕杀过程;雷达波监视仪则模拟了夜蛾为适应蝙蝠超声波探测之特性儿应运而生的相应结构以求生的现象。可以说,这些分支与其被模拟物在目标层次上高度一致,因此仿生意义十分明显。
(3)方法论。就方法论而言,将仿生计算定位于模拟生物界的计算方法值得商榷。事实上,仿生计算更多采用的是类比和借用的方法:类比生物界的某些过程,借用生物界术语。而实质上,两者并无太多相似处。将优化过程(或决策过程)是为某些生物学过程如进化,是主观上想象,而实现过程和具体操作上两者皆貌不合而神离;而借用生物学术语,这是在上述不真实类比下主观想象的语言重演。另外,许多仿生计算依据的生物学基础陈旧或存在大的争议。
鉴于此,在放生程度上,仿生计算实不至,因为名难归。作者认为,软计算中的一些方法距离仿生关山万重,实在难以冠以仿生计算之名。目前情况下,采用“受自然界启发的计算”来代替仿生计算这一术语似乎更有科学性。最后,必须指出:虽然现状不能令人满意且前路多艰,对仿生计算的探索却应该继续下去。
摘自:《软计算》D.K.Pratihar著
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