主要讲建模仿真与人工智能，那我们看一下这个，在我们现在自然科学里面包括我们的一些社会科学里面，我们都会用到建模仿真与人工智能，我们看这些技术到底是什么样的情况，它的发展技术的一些要点，怎么样去做这些工作，对吧，然后我最后会把这个建模仿真和人工智能用在我的一个智能人工呼吸床医疗项目的一个应用，去讲一下，那么我也是来自计算机信息工程学院，个人简介副教授，讲的课程是智能控制，计算机控制系统还有微机原理及接口技术，主要的研究方向是智能医疗还有智能水环境，那么优势的一些技术是，智能控制系统设计还有软件编程，那么这次报告的内容有，一共分为四块，一个是数学建模技术，然后还有一个计算机仿真技术，人工智能技术还有科研项目的案例分析，我们最后通过科学项目我们把这几个技术看看到底是真真的用的时候怎么去用它，那么这个数学建模技术，我们看一下我们几个方面，一个是数学模型与数学建模，还有数学模型的分类，还有数学建模的方法与步骤，这个数学建模我们平常会经常性的会跟这个东西打交道，特别是我们工科的研究生，对吧，我们经常性会打交道，我们从本科的开始，我们可能就已经认识它，我们有数学建模大赛，那么这个数学建模，我们为什么叫建模，我们可以思考一个问题，就是说我们的神舟飞船我们要上天，那么上天我们肯定会考虑一个问题，就是说我们没有一个太空的环境，我们的神舟飞船在天上都能安全的稳定的运行，那为什么呢？我们没有任何环境的测试情况下，我能不能保证我的飞船的稳定安全运行，那么肯定说明我们之前做了很多工作，那么工作必须要模拟一个我们太空的环境，那么我们可能就需要有这么一个环境，去年我们国家有一个宇航员，去了俄罗斯，他说要去火星，对吧，要去火星，然后有一组的人员在俄罗斯的一个仿真的实验环境里面去做实验，对吧，好像是五个月，一直没出来，那么这个环境就是我们需要通过数学建模，通过仿真去搭建这么一个环境，一个类似于太空的一个环境，这样的话，我们宇航员在我们环境里面去工作生活一段时间，他要真上了火星的话，他要能够很好的适应那个环境，所以我们做的数学建模是很重要的，在我们现在科学领域里面都是很重要。

我们看一下数学模型与数学建模这两个概念，那么假如数学建模，我们这里面有一个原型模型和实物模型，还有几个模型的概念，原型是指人们在现实世界里关心、研究或者从事生产、管理的实际对象，这是我们的原型就是我们实际自然界的一个实际的情况，那么模型，模型是为了一定的目的，对客观事物的一部分特性，属性进行简化、抽象、提炼出来的原型的替代物，那么这里面我们是要强调就是一个它是对我们客观事物的一部分特性，一部分特性进行提取，数学建模可以这么讲，你没有办法说把一个事物百分之百的展现出来，你展现不了，因为自然界的事物非常的复杂，我们只能把一部分的特性、属性展现出来，那么还有一个就是实物模型，那么这个实物模型我们经常会见到，对吧，它是把原型尺寸按比例缩小，或者放大，供展览或玩耍的这些实物，对吧，例如玩具飞机、昆虫标本、建筑模型包括车模，对吧，这都是我们的实物模型，那么这个实物模型，我们一般不会做科学研究，那么物理模型我们可能就会把它做科学研究了，是为了测试原型的物理及动力学特性，根据相似形原理对原型构造的模型。它主要追求物理性能的一致，比如我们的航模飞机、实验模型等。那么这些模型可能它就真正的能去飞行，能去执行，能去实现我所要模拟的对象的一部分特性，我一直在强调一个概念，叫一部分的特性，还有一个叫符号模型，符号模型是在一些约束和假定条件下面，借助于专门的符号、线条，按一定形式组合起来对原型的描述。符号，这是一个很简单的模型，比如还有后面有分子结构图、电路图、地图等，那么模型集中反映了原型中人们需要的那一部分特性，这句话大家需要理解，模型集中反映了原型中人们需要的那一部分特性，是一部分，那么既然说到一部分，如果大家有基础的话，我们知道这里面我们肯定会有约束条件，你们又学过优化控制，我们就肯定有约束条件，在一定的约束条件下，我们去做一个模型的建模，在有一些约束条件，说明你有一些的特性你就没有去展示，可能他根本就模拟不出来。 所以数学模型一直是一个很理想化的，相对理想化的一个东西，它不完全跟我们的实际系统想一致，数学模型是为了一定的目的根据原型内在的规律和本质属性，通过必要的简化假设，然后运用适当的数学工具，而作的抽象、简化的数学结构，这就是我们说的数学模型，数学模型我们经常会用，我们在科研里面经常用，我们会建一个模，建一个模之后呢，然后我们去做一下仿真，后面我们会讲到仿真，一会我们去讲呼吸床的时候我们怎么样去建它的模型，那么数学模型呢，我们这里面主要是它是一个抽象的模拟，它是现实世界的一个简化而又本质的描述，一定是本质的，简化了但是不能把本质丢掉，如果你把本职丢掉的话，那这个模型就没有意义，根本东西，因为你现在想模拟它的，就是模拟它的根本性的东西，你把本质丢掉那不行，所以我们必须要深刻的挖掘它的本质的东西，然后你才能建立数学模型，那么数学模型主要的有三个功能，解释、判断、预测，我们可以用数学模型来解释某些客观现象及发生的原因，这是我们经常做的，我们根据一些，我们所知道的一些属性，我们去建立这个数学模型，尽量把它建的跟我们的实际模型一样，最后我们可以通过很多很多的一个测试实验去发现一些本质的规律，去解释一些问题，这是我们的数学模型，第一个功能解释，那么第二个是判断，我们用来判断原来知识，认识的可靠性，我们有一些模型经常性，我们通过一些样本数据，我们去训练这个模型，那么模型我们可以去做一些我们预想到的一些输入的输出，那么这些输入输出，通过输出我们就可以判断你之前的假想或者之前的一些认识是不是正确，那么这个是我们模型会这么做的，还有一个是我们用的最多的功能，就是预测，用来预测事物未来的发展规律，预测我们天气预报，我们天气预报里面肯定有一个模型，为什么天气预报的预报呢，是因为有这个模型，你输入当前的一些数据，然后他能出来一个未来几天的预报，预报的一个情况，那么数学建模，我们看一下数学建模，建立数学模型的全过程，包括问题的表述、求解、解释、检验，这几部分，表述、求解、解释、检验，我们这个数学建模，也是利用我们的数学方法解决我们实际问题的一种实践，那么他通过抽象、简化、假设、引进变量等处理过程，将我们实际问题有数学方式表达，建立我们的数学模型，那么数学建模也是我们创造性的一个思维活动，我们要建立一个数学模型，不是很简单的一个事情，我们很多的科研人员可能要建立一个数学模型可能真正的需要好几年的时间才能建立起一个数学模型，那么数学模型的分类我们看一下，对我们数学模型我们一般分类，很多的概念我们可能都听过，我们按照对实际问题的了解的一个深入程度，我们可以把我们数学模型分为，白箱模型、灰箱、黑箱模型，对吧，如果有一定功课基础的同学，你会知道这个数学模型白箱、灰箱、黑箱，主要是根据你对实际问题的了解，对吧，如果你一点都不了解，那我们就应该是什么箱呢？我们应该

最后，我们做数学模型的最后目的还是要回到我们的现实世界，为我们现实的生活工作去服务，刚才我们讲的是数学建模，那么建完数学模型之后，我们不能建完数学模型就没用了，就搁那了，不是，我们后续必须要做一个仿真，因为仿真你才能够通过数学模型找到一些规律，或者是判断一些事情，或者是预测一些东西，我们做数学模型，我们看一下计算机仿真技术，我们看一下它有仿真的概念，然后仿真的三个要素，还有我们计算机仿真的一般步骤，我们说一下应用和发展简介，仿真一词是译自英文的SIMULATION，有关它的定义有多种说法，一种目前比较流行的定义就是说，仿真是通过对系统模型的试验去研究一个存在的或设计中的系统，存在的或设计中的系统，我刚才讲了神舟五号神舟六号神舟七号我们的神舟飞船，它可能出于设计之中，那设计之中你见解模型去测试它， 我测试我发现这个东西不对呀，你上了天空了可能太空环境你满足不了，那怎么办，我现在去把我的实际的设计我要去从新修正它，系统仿真那么系统仿真是一门建立在相似理论，控制理论和系统科学和计算机基础上的综合性和实验性学科，它设计到多学科领域的知识与经验，那么系统仿真那应该是比我们的仿真更大一些，那么是从系统的角度上面去讲，如果说现在一个整个的飞机，我们可以对整个飞机系统我们进行一个仿真，我们可以测试这个飞机的性能在天空中的一个性能，这样更好的为我们去制造飞机，提高飞机的性能服务，那么讲到仿真我们必须要提到计算机，如果没有计算机我们肯定就没有仿真，这是肯定的，计算机你才有仿真，你不可能说你现在建立一个数学模型，你就用人去算那个样本的计算样本，你计算不了，你没有那么大的能力，我们因为有计算机我们才有仿真，那么我们借助计算机我们用系统的数学模型对我们真实系统或者设想系统进行实验的一门综合信息技术，当然有同学会讲说我仿真也可以用我实际的物理模型去仿真，那是另外一个概念，对吧，我们说的是数学模型的，数学模型的一个仿真，我们计算机仿真也被称为我们陈述性的仿真，对吧，跟物理模型没有关系，它把一些相关的内在的规律数学化，然后放在计算机里面去运行，它是一种通过建立与实际系统相符合的一个数学模型，在运用计算机进行仿真运行以达到研究系统的目的，我们可以去相像我们的人工神经网络，我们人工神经网络会，经过很多很多步的一个误差的计算，然后最后达到一个仿真的一个结果，那么计算机仿真我们包括三个要素，真实系统，数学模型和计算机，任何一个要素你都不能少，那我们看一下对我们这个系统里面，我们最真实的系统，我们真实的系统我们这里面可以对系统进行分析，我们建立一个模型建立，然后建立我们的数学模型，建立我们数学模型呢，我们这时候然后通过我们的仿真模型的建立给我们计算机，实际的数学模型到计算机必须有一个仿真模型的建立，这是肯定的，否则你计算机怎么去建怎么去仿真呢，你数学模型建立是大的公式，而计算机就必须要去仿真它，你得编程，如果你24：36你也得去搭建那个仿真结构图，那么仿真，仿真实验反馈到我们的真实系统里面，看一看我们真实系统，他的一个情况，验证一下。