灰色系統(tǒng)理論在皮革中的應(yīng)用前景
2010/7/3 9:00:32
灰色系統(tǒng)理論(GreySystemTheory)是我國(guó)著名學(xué)者鄧聚龍教授于1982年創(chuàng)立的一門(mén)新興橫斷學(xué)科。它以“部分信息已知,部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對(duì)象,并依據(jù)信息覆蓋,通過(guò)序列生成尋求現(xiàn)實(shí)規(guī)律,其特點(diǎn)是“少數(shù)據(jù)建模”,主要通過(guò)對(duì)“部分”已知信息的生成、開(kāi)發(fā),提取有價(jià)值的信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行行為的正確認(rèn)識(shí)和有效控制?；疑到y(tǒng)理論的貧信息不確定性系統(tǒng)的普遍存在,決定了這一新理論具有十分廣闊的發(fā)展前景[1]。
短短20多年的時(shí)間,灰色系統(tǒng)理論不僅在理論上迅速發(fā)展,日臻完善,而且在社會(huì)科學(xué),自然科學(xué)領(lǐng)域系統(tǒng)地分析、建模、預(yù)測(cè)、決策中得到了日益廣泛和深入的應(yīng)用,取得了一系列重大成果。本文介紹了灰色系統(tǒng)理論的概念、原理、主要內(nèi)容及其應(yīng)用的新研究進(jìn)展,結(jié)合本文作者所在實(shí)驗(yàn)室所做的研究工作,初步討論和展望了灰色系統(tǒng)理論在皮革科學(xué)研究與皮革工業(yè)中的應(yīng)用前景。
1灰色系統(tǒng)理論
1.1灰色系統(tǒng)理論的基本概念
灰色系統(tǒng)用顏色的深淺形容信息的明確程度,即用“黑”表示信息未知,用“白”表示信息完全明確,用“灰”表示部分信息明確、部分信息不明確。相應(yīng)地,信息完全明確的系統(tǒng)稱(chēng)為“白色系統(tǒng)”,信息未知的系統(tǒng)稱(chēng)為“黑色系統(tǒng)”,部分信息明確、部分信息不明確的系統(tǒng)稱(chēng)為“灰色系統(tǒng)”?；疑到y(tǒng)的建模思想,就是將一個(gè)不甚明確的、整體信息不足的灰色系統(tǒng),從結(jié)構(gòu)上、模型上、關(guān)系上,使之由灰變白。
1.2灰色系統(tǒng)理論的主要內(nèi)容及基本原理
灰色系統(tǒng)理論經(jīng)過(guò)二十余年的發(fā)展,已基本建立起一門(mén)新興而且系統(tǒng)的學(xué)科結(jié)構(gòu)體系。其主要內(nèi)容包括以灰色朦朧集為基礎(chǔ)的理論體系,以灰色關(guān)聯(lián)空間為依托的分析體系,以灰色序列生成為基礎(chǔ)的方法體系,以灰色建模(GM)為核心的模型體系,以系統(tǒng)分析、評(píng)估、建模、預(yù)測(cè)、決策、控制、優(yōu)化為主體的技術(shù)體系。
在灰色系統(tǒng)理論創(chuàng)立和發(fā)展的過(guò)程中,鄧聚龍教授發(fā)現(xiàn)并提煉出灰色系統(tǒng)的差異信息原理(“差異”是信息,凡信息必有差異)、解的非唯一性原理(信息不完全,不確定的解是非唯一的)、少信息原理(灰色系統(tǒng)理論的特點(diǎn)是充分開(kāi)發(fā)利用已占有的“少信息”)、認(rèn)知根據(jù)原理(信息是認(rèn)知的根據(jù))、新信息優(yōu)先原理(新信息對(duì)認(rèn)知的作用大于老信息)、灰性不滅原理(“信息不完全”(灰)是絕對(duì)的)等一系列具有十分深刻的哲學(xué)內(nèi)涵的基本原理。
1.3灰色關(guān)聯(lián)分析
一般的抽象系統(tǒng),如社會(huì)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)等都包含有許多種因素,多種因素共同作用的結(jié)果決定了系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。人們常常希望知道在眾多的因素中,哪些是主要因素,哪些是次要因素哪些因素對(duì)系統(tǒng)發(fā)展影響大,哪些因素對(duì)系統(tǒng)發(fā)展影響小;哪些因素對(duì)系統(tǒng)發(fā)展起推動(dòng)作用需強(qiáng)化發(fā)展,哪些因素對(duì)系統(tǒng)發(fā)展起阻礙作用需加以抑制……。這些都是系統(tǒng)分析中人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。比如糧食生產(chǎn)系統(tǒng),我們希望提高糧食總產(chǎn)量,而影響糧食總產(chǎn)量的因素是多方面的,播種面積、水利、肥料、土壤、種子、勞力、氣候、耕作技術(shù)和政策環(huán)境等都會(huì)影響到糧食的產(chǎn)量。為了實(shí)現(xiàn)少投入多產(chǎn)出,并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益就必須進(jìn)行系統(tǒng)分析。
傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的回歸分析、方差分析、主成分分析等都是用來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)分析的方法。這些方法都有下述不足之處:
(1)要求有大量數(shù)據(jù),否則難以找出統(tǒng)計(jì)規(guī)律。
(2)要求樣本服從某個(gè)典型的概率分布,要求各因素?cái)?shù)據(jù)與系統(tǒng)特征數(shù)據(jù)之間呈線性關(guān)系且各因素之間彼此無(wú)關(guān)。這種要求往往難以滿(mǎn)足。
(3)計(jì)算量大,一般要靠計(jì)算機(jī)幫助。
(4)可能出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不符的現(xiàn)象,導(dǎo)致系統(tǒng)的關(guān)系和規(guī)律遭到歪曲和顛倒。
灰色關(guān)聯(lián)分析方法彌補(bǔ)了采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法作系統(tǒng)分析所導(dǎo)致的缺憾。它對(duì)樣本量的多少和樣本有無(wú)規(guī)律都同樣適用,而且計(jì)算量小,十分方便,更不會(huì)出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不符的情況?；疑P(guān)聯(lián)分析的基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來(lái)判斷其聯(lián)系是否緊密。曲線越接近,相應(yīng)序列之間的關(guān)聯(lián)度就越大,反之就越小。對(duì)一個(gè)抽象的系統(tǒng)或現(xiàn)象進(jìn)行分析,首先要選準(zhǔn)反映系統(tǒng)行為特征的數(shù)據(jù)序列,一般稱(chēng)為找系統(tǒng)行為的映射量,用映射量來(lái)間接地表征系統(tǒng)行為。有了系統(tǒng)行為特征數(shù)據(jù)和相關(guān)因素的數(shù)據(jù),即可作出各個(gè)序列的圖形,從直觀上進(jìn)行分析。
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