粒计算三元论-UniversityofReginaComputerScienceDepartment.PDF

姚一豫, 粒计算三元论, in: 张燕平, 罗 斌, 姚一豫, 苗夺谦, 王国胤, 张 铃, 张 钹 (编著), 《商空间与粒 计算 — 结构化问题求解理论与方法》， 北京: 科学出版社, 2010, 115-143. 1/32 粒计算三元论 姚一豫 （Yiyu Yao ） 1．引言 粒计算是近期备受关注的研究领域之一[1-16] 。有关粒计算的基本概念模型及国 内外必威体育精装版研究动态，在苗夺谦等人所编辑的 《粒计算：过去、现在与展望》[17] 中有 详细的探讨，涵盖了商空间理论、粒计算模型、信息与知识粒度、粒推理、信息论 与粒计算、粗糙集与粒计算、粒计算与数据挖掘等内容。总体而言，粒计算的研究 在过去十年已经取得了令人鼓舞的成果，特别是中国学者对此起了很大的推动作用 [18-37] 。 同时，我们也应看到目前粒计算研究的不足之处。粒计算研究的主要工作仅停 留在对现有结果的重新述及解释。比如，粒计算研究的主要成果与粗糙集、模糊 集、聚类分析、概念学习及数据分析的结果非常相似，我们往往并不能看出粒计算 自己的独特理论及方法，这使得不少学者怀疑粒计算作为一个学科存在的价值及其 前途。另一部分的研究工作侧重于将其它学科的思想及方法引入到计算机学科，从 而建立一个新的信息处理模式。比如，认知心理学的结果可以用来支持粒计算研究 并启示新的方法。但该方向现有的研究还局限在概念层上的讨论，我们还没有看到 令人振奋的具体结果。 粒计算的研究具有继承和创新双重性[15] 。粒化思想及分层处理方法在很多学科 已有广泛应用，从这一点来讲，粒计算的研究有其旧的一面。另一方面，粒计算又 有几个新的特征。首先，粒计算是一种粒化的思维方式及方法论，而粒化思想存在 于各个学科中，只有将各个学科的粒计算思想进行有效地整理、抽象及结合，我们 才能获得更高一层的、系统的、与具体学科知识无关的粒计算原理。借助于粒、层、 序这些与专业知识相对独立的概念，粒计算可以供一个述方法论的通用语言， 使得更多的人能够更有效地应用粒计算原理去解决各种各样的问题。再有，粒计算 是一种新的信息处理模式，这种模式是粒化及分层思想在机器问题求解中的具体实 现。粒化信息处理接近人类信息处理，其过程可能更容易理解。因而，粒计算研究 对于人类问题求解和机器问题求解都占有重要的地位。 本章的主要目的是介绍粒计算三元论的主要思想及结果[13-15,38-45] 。通过哲学、 方法论和信息处理三个侧面的讨论，我们希望对粒计算有一个整体的、高层次上的 认识。通过对不同学科中的方法与策略进行整理、综合与归纳，我们希望在粒计算 框架下对它们赋予新的意义。通过对现有结果的重新解释与组合，我们希望建立一 个新的研究领域。 姚一豫, 粒计算三元论, in: 张燕平, 罗 斌, 姚一豫, 苗夺谦, 王国胤, 张 铃, 张 钹 (编著), 《商空间与粒 计算 — 结构化问题求解理论与方法》， 北京: 科学出版社, 2010, 115-143. 2/32 2．粒计算研究的思考 为了粒计算研究的发展，我们必须思考一些基本问题。在本节中，我们讨论粒 计算的认知学基础，粒计算研究的目标，以及粒计算研究的核心问题。 2.1 粒计算的认知学基础 粒计算研究人类启示的问题求解理论及方法[45] ，这要求我们首先考虑一下其认 知学与心理学基础。从很大程度上讲，认知学及心理学[46,47] 的很多结果为粒计算 供了依据和支持。在分类、概念形成、语言处理、知识处理、认知过程等许多方面， 我们都能看到粒计算的基本元素，即多粒度、多层次的表示及处理。 分类与概念 分类与聚类是人类认识的基本活动之一[46-48] 。通过对感知信息及经验的组织与 分类，我们可以将相似的东西看作为一体，从而不至于迷失在大量的细节中[48] 。分 类的结果导致概念的形成。概念的经典解释有两个部分，其一是概念的内涵，即所 有该概念例子共有的特征；其二是概念的外延，即该概念所述的所有对象[49-55] 。 对于一个概念，我们可以对其命名[56] 。概念名字，内涵和外延可以看作一个符号三 [54,57] 角形 （the meaning triangle ） 的顶点。一个概念由一个符号或词