人工智能与实验仿真模拟技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二章 计算机与仪器分析,第四节,人工智能与实验仿真模拟技术,一、人工智能简介,an introduction to Artificial intelligence,二、仪器分析实验多媒体仿真模拟,multimedia simulation of instrument analysis experiment,computer and instrument analysis,artificial intelligence and multimedia,experiment,simulation technology,2026/10/24,一、分析化学中的人工智能技术简介,a introduction to Artificial intelligence,人工智能,（,artificial intelligence,）:,是指用机器或计算机通过模拟人类的智慧行为来解决实际问题的能力。,人工智能技术在化学方面的应用：,计算机辅助结构解析；计算机辅助合成设计；智能化分析仪器；计算机多媒体虚拟实验室。,一般层次：,人工智能=知识库+逻辑推理方法；,高级层次：,具有自学习、自积累能力。,2026/10/24,化学人工智能的核心问题：,（1）化学知识的模型化和表示方法,（2）知识库的建立与搜索方法,（3）推理、演绎、判断与求解方法,（4）程序设计和技术,2026/10/24,1.知识库与知识表示方法,知识库,：,数据库的发展；解决问题的规则（具有因果关系的数据）的分类集合，为推理服务。,推理模式和知识表示方式决定知识库的数据结构；,知识表示方式,：,逻辑表示模式；过程表示模式；语义网络模式；框架表示模式；产生式表示模式。,知识表示方式用于知识的计算机识别，编译程序用于知识库的内、外部表示的转换；,2026/10/24,推理方法,依据提供的事实，利用知识库，通过程序运行（推理），获得结果；,推理方法：,正向推理,逆向推理,2026/10/24,推理方法,逆向推理,2026/10/24,2.专家系统（,expert system,）,将专家的判断过程转变成的智能程序系统；,用户,用户界面,解释功能,知识获取,专家,问题状态,推理机制,知识库,2026/10/24,液相色谱专家系统：,（1）柱系统推荐软件包,输入碳数、基团、试样类型等,推荐预处理方法，色谱分析方法，分离柱，流动相，检测器等。,（2）色谱条件优化及离线色谱数据计算软件包,根据获得的原始数据，进行条件优化后，再次进行分析，提供分析报告。,谱图与数据查询：谱图的再处理，相关谱图查找，计算，分离条件显示，相关数据显示,2026/10/24,辅助光谱图解析系统,基于谱图库的辅助解析系统,确定化合物结构：红外、核磁、质谱,1969年，斯坦福大学的,DENDRAL,系统,1976,年，,PBM,系统，美国,Cornall,大学，质谱图解析,1977,年，,SISCOM,系统，前联邦德国煤炭研究所，质谱图解析,谱图存储方法,原则：节省空间，不遗漏信息：,保存峰数据；按波长取数据,查询对比方法（检索）,需要考虑仪器误差（峰位、峰强），判断相似程度的定量指标,2026/10/24,识别系统流程,红外,核磁,获得结构单元,可能结构组合,谱图核对,结果,分子式,规则,谱图库,2026/10/24,智能化分析仪器示意图,分析仪器,热、光、电新技术,新型材料、电子器件,操作,分,析,对,象,控制,信号,实,施,检,测,数据库,信息,数,据,处,理,方法,描述,报,告,结,果,判断,多媒体计算机,人工智能,专家系统,最优化技术,自动化技术,2026/10/24,二、仿真模拟技术与虚拟实验室,multimedia simulation of instrument analysis experiment,在仿现实环境的界面中，模拟实际过程（数学建模），完成特定任务。,采用的技术,：场景设计；动态非线形交互；多线程；数学模型；,应用,：计算机辅助教学，实验类网络课程；,仪器分析虚拟实验室；,分析化学网络虚拟实验室；,分析化学虚拟考场。,特点,：场景化、智能化、高度实时交互、非线性；,2026/10/24,虚拟实验室,2026/10/24,虚拟实验室,2026/10/24,内容选择：,第一节 计算机与仪器分析,computer and instrument analysis,第二节 数据采集与计算机控制,computer control and data collection,第三节 信息处理与数据挖掘技术,information process and technology of date,excavate,第四节 人工智能与仿真模拟,artificial intelligence and,multimedia,experiment,simulation technology,结束,2026/10/24,第二章 计算机与仪器分析,一、计算机对仪器分析发展的促进作用,improve to development of instruments analysis,二、计算机在仪器分析中的应用,application of computer in instruments analysis,三、网络中的仪器分析资源,resource of instruments analysis in internet,第一节 计算机与仪器分析,computer and instrument analysis,computer and instrument analysis,2026/10/24,一、计算机对仪器分析发展的促进作用,the effect of computer on instrument analysis,1.促进仪器分析自动化,计算机已经成为分析仪器的重要组成部分，色谱自动进样器，色谱工作站；电化学工作站。,2.促进新分析仪器出现,现代分析仪器是建立在计算机基础之上，如傅里叶变换红外；联用仪器；二极管阵列检测器（三维显示）；生物芯片技术等。,2026/10/24,二、计算机在仪器分析中的应用技术,application of computer in instrument analysis,1.计算机数据采集与控制,计算机：数字符号；,分析仪器：模拟信号(电压或电流),Digital-Analog Converter （DAC）,作用：将数字信号转变成模拟量。实现计算机控制。,Analog-Digital Converter （ADC）,作用：将模拟量转变成数字信号。实现数据连续采集。,计算机,接口,分析仪器,接口(信号转换),2026/10/24,2.计算机分析仪器工作站,2026/10/24,色谱工作站,2026/10/24,工作站,2026/10/24,3.专家系统与人工智能,(1)液相色谱专家系统,柱系统推荐软件包;色谱条件优化及离线色谱数据计算软件包;,(2)基于谱图库的辅助解析系统,Munk,红外光谱解释程序;,Sasaki,的,Chemics-F,程序;,(3)模式识别,本页内容详见本章第四节,2026/10/24,