量子决策中干涉效应的不确定建模和处理研究

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huxiaoshenshan2010
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
决策是运用科学的理论与方法对人类思维进行建模,是人工智能中非常关键的研究内容。传统的决策理论是在概率的基础上建立的,使其具有处理随机不确定性的能力。目前,在对人脑思维研究的相关心理、认知实验表明,经典的概率论不能有效地处理决策过程中的不确定信息。因此,研究学者尝试用量子理论来解释和模拟人类的思维决策,并建立了量子决策的相关模型。Bohr曾提出人类的心理决策过程同量子现象类似的基本观点,甚至明确地指出量子理论可以作为解决与人类思维过程相对应问题的数学工具。量子决策模型中的核心内容是干涉效应,并可以解释经典决策理论失效的现象。而干涉效应产生的根本原因是决策过程中的不确定信息,因此本文主要探讨了量子决策中干涉效应的不确定建模和处理研究,包括以下几个方面:(1)决策系统的状态每时每刻都在变化,在某个时刻进行测量或者询问时,系统会处于确定的状态。但是在这个时刻之前,系统中各个状态并不是单独存在的而可能是多种状态共存的。因此采用量子理论中的概率幅对不确定信息进行表示和建模,提出了基于概率幅的动态马尔可夫决策模型。假设系统的初始状态没有任何信息输入,具有最大的不确定性。因此根据香农熵分布,从而可以确定初始状态的振幅分布。并且根据先验信息和薛定谔方程建立转移矩阵,将演化时间考虑进状态转移的过程中,得到下一时刻系统的概率幅分布。最后将提出的新模型应用于分类决策实验中,对干涉效应进行定量预测,并且用贝叶斯信息准则对新模型的性能进行分析。本文用量子理论中的概率幅来描述人类决策过程中的不确定信息,为完善决策理论提供了一个新思路。(2)考虑到决策过程中信息的模糊不确定性,采用了直觉模糊集从隶属度和非隶属度的角度对不确定信息进行建模,提出了直觉模糊集马尔可夫决策模型,并对决策过程中的干涉效应进行定量预测。根据最大香浓熵分布,确定了系统在初始状态的概率分布。利用逆运算操作,提出了直觉模糊数的生成方法得到了初始状态以及t1时刻各个状态的直觉模糊数。依赖于先验信息和Kolmogorov方程确定了决策过程随时间演化的转移矩阵,从而获得了t2时刻状态的直觉模糊数。并且利用分类决策实验来验证所提方法的有效性。直觉模糊马尔可夫决策模型不仅提供了生成直觉模糊数的方法,也为解释经典概率论的悖论提供了一个新的思路。(3)考虑了信息的随机性以及命题的不完整性,利用Dempster-Shafer证据理论中的信度函数,模拟决策过程中隐藏的状态或者无法用概率描述的信息。本章提出了基于信度函数的马尔可夫决策模型,对决策过程中的干涉效应进行定量预测。首先根据证据理论的幂集空间,扩大了事件的辨识框架。并根据最大信度熵分布,确定了初始状态的信度函数。根据已知信息和Kolmogorov公式,并考虑决策中的隐藏变量,建立了决策过程的转移矩阵。从而得到最终时刻不同状态的信度函数,然后,根据决策者的不同偏好,确定了信度函数转换概率的权重。最后,通过分类决策实验来解释新模型的有效性。该模型通过模拟了决策过程中的一些隐藏状态,扩大了事件的辨识框架,为理解决策过程中的不确定信息以及不同状态随时间演化的运行规律,提供了更为全面的借鉴和参考。(4)量子理论中的干涉效应被用来解释经典决策理论失效的原因,因此如何合理地计算干涉效应有助于完善决策模型。本章从最小函数和不确定性角度出发,提出了动态干涉效应的计算方法。首先,利用效用函数和Prelec II权重函数对决策过程中效用值和权重进行转换,避免高估或者低估事件的信息。根据事件的新期望效用概率,对事件进行排序,从而确定事件是增强干涉或者减弱干涉。另外,当决策过程中的事件处于确定状态的时候,干涉效应并不存在,因此利用最小函数对干涉效应的计算进行约束。不确定信息是干涉效应产生的根本原因,因此将决策过程中的不确定性考虑进tanh函数,从而避免干涉效应出现过大的现象。最后,用认知决策和囚徒困境的实验结果对干涉效应的计算方法进行了解释说明。(5)为了进一步研究干涉效应在不确定决策中的应用,提出了基于量子决策理论的证据推理模型,并将其用来解决多属性决策问题。首先根据Dempster融合规则,得到了不同备选方案关于评估等级的信度函数,并确定了理想解的信度函数。其次,根据备选方案和理想解的距离以及已知的信度函数,确定了权重函数的参数δ和γ。然后,根据权重函数和效用函数,得到了不同备选方案的期望效用分布。通过对量子决策理论数学模型的分析,可以看出吸引因子(由干涉效应产生的)主要发生在两两备选方案ej和ek之间,因此用逻辑函数对不同备选方案的差异性进行分析,得到不同备选方案的逻辑概率。结合最小函数和不确定性,提出了N个备选方案的总吸引因子的计算方法。根据奇偶性确定各个备选方案的吸引因子,最终得到不同备选方案的概率分布。本文提出的新模型一方面丰富了量子决策理论的应用研究,另一方面也对现实世界中很多难以决策的具体问题提供了一个新的思路和研究方向。
其他文献
储能介质作为脉冲储能电容器的关键材料成为该领域研究重点之一。随着脉冲储能电容器向着小型化、片式化发展,新型高能高压介质材料的研究成为必然。Sr0.7Bi0.2TiO3(SBT)是一种类线性弛豫铁电体,其较低的剩余极化强度(Pr),适中的抗电强度(Breakdown Strength,BDS)以及较高的储能效率(η)非常适合用于脉冲储能介质材料。然而,SBT的最大极化强度(Pmax)相对较低,限制了
学位
近年来,随着移动通讯工具以及电气化交通工具的广泛应用,具有高能量密度和快速充放电速率的电化学储能器件引起了各界的广泛关注。在众多的能源储存器件中,超级电容器由于具有高功率密度、优异的循环稳定性及良好的倍率性能被人们认为是极具前景的一种电化学储能器件之一。目前,商用超级电容器中的电极材料主要是活性碳。然而,活性碳电极只能产生双电层电容,它的比电容通常小于300 F g–1,这严重限制了超级电容器在需
学位
过氧化氢(H2O2)作为公认的环境友好型氧化剂,由于其反应过程中不产生除水以外的副产物,因此在化学合成、医疗消毒、污水处理、半导体清洁、纸浆漂白等领域得到广泛的应用。此外,H2O2具有储存方便、操作安全、氧化电位高等优点,亦可作为燃料电池中理想的氧化剂和可靠的能源载体。基于蒽醌工艺合成H2O2存在能耗高、有机污染大和步骤繁琐以及高浓度产物不利于运输和储存等问题,利用氢氧混合气直接合成H2O2的生产
学位
随着无线通信业务的迅猛发展,射频前端往往具备同时处理多种通信标准信号的能力,此时需要在前端集成多个收发链路,并部署相应的滤波器、多工器和天线。这就造成了射频前端体积增大、链路损耗增加、寄生耦合复杂化等一系列问题。本文从改善通信系统整体性能的角度出发,将射频前端一些无源器件的功能集成到天线上,在提升天线功能性的同时,减小射频前端的体积、降低天线连接处的寄生耦合干扰以及提升系统通信容量。本文研究了具有
学位
振动环形硅微陀螺作为一种二维轴对称结构的固体波动陀螺,脱胎于三维结构的半球谐振陀螺,在沿承半球谐振陀螺高精度、高可靠、长寿命、抗过载等特征的同时,能够与目前主流的MEMS加工工艺兼容,因而具有更优的CSWa P(Cost,Size,Weight and Power),拥有广阔的应用前景。目前,振动环形陀螺已成为国内外MEMS陀螺的研究热点之一。力平衡方式(闭环检测)是目前MEMS哥氏振动陀螺静态性
学位
报纸
遥操作机器人不仅能够延伸人类的活动和感知范围,还可以在危险恶劣的环境中代替人类完成作业任务,因此已经被广泛地运用于航天、远程医疗、有害材料处理和军事等领域,并且具有广阔的发展前景。然而伴随着较远的操控距离,通讯时延成为一个无法避免的突出问题,它不仅会降低遥操作系统的操作性能,甚至还会导致系统的不稳定。因此,时延环境下的遥操作控制研究是一项具有重要意义的研究课题。目前已有的相关研究更注重于保证遥操作
学位
为了适应碳达峰、碳中和大趋势的演进以及整个能源结构全球化、电动化、共享化和智能化的转型,以锂离子电池(Lithium Ion Batteries,LIBs)和氢燃料电池(Hydrogen Fuel Cell,HFC)为代表的终端解决方案逐渐成为市场主流。但是单一方案面临无法同时满足高能量密度与高功率密度的需求,以至于这些短板仍然限制了其推广应用。因此,开发高性能、长寿命的电极材料和器件系统成为目前
学位
随着人类科技生活的不断发展,能源的消耗以及对生态环境造成的危害逐渐成为人类所面临的困境。人类对能源的需求与传统化石能源消耗带来的环境问题形成冲突。因此,越来越多的科学家致力于开发探索新型的可再生能源。光电化学电池制氢是其中一个最具前景的途径,它将太阳能直接转换成能量密度高、清洁高效、便于存储运输的氢气。光电化学电池体系通过光电阳极的半导体材料在受到光激发后生成电子空穴对,电子在偏压下转移到对电极分
学位
分裂可行性问题作为一种重要的反问题模型,广泛应用于图像处理、强度调节放射治疗、信号恢复和电力生产等现实问题中。基于不动点理论和最优化理论的背景下,分裂可行性问题得到广泛研究并产生出许多重要的分裂问题模型。本论文在无限维Hilbert空间框架下研究分裂可行性问题、分裂公共不动点问题和分裂单调变分包含问题。以现有算法和理论为基础,从算法结构、收敛性分析和参数约束条件方面提出了高效实用的算法逼近研究问题
学位