賈文琦

摘要：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是在模仿人腦處理問題的過程中發(fā)展起來的一種新型智能信息處理理論，通過對人腦的形象思維、聯(lián)想記憶等進(jìn)行模仿和抽象以實現(xiàn)與人腦相似的學(xué)習(xí)、識別、記憶等信息處理能力。由于它的非線性、并行處理、自適應(yīng)、自組織等特性，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中，智能建筑也不例外。本文將介紹一下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，再介紹其在智能建筑中應(yīng)用的幾個方面。

關(guān)鍵詞：智能建筑；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；學(xué)習(xí)；圖像識別；空調(diào)系統(tǒng)控制；

一、 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)介紹

大腦是人類最性感的器官，在大腦中大約有860億神經(jīng)元細(xì)胞，它們之間互相連接，傳遞著大小不同、頻率不同的電信號來傳遞信息，就像分布式計算機網(wǎng)絡(luò)，但比其復(fù)雜性要高上很多個數(shù)量級。多虧了他們，我們?nèi)祟悡碛谐錾慕鉀Q各種問題，如非線性問題、并行問題、自適應(yīng)問題。我們的記憶、判斷與情感都是這些問題的具象化，我們每一天都使用我們的大腦去解決這些看上去簡單，實則困難的問題。

當(dāng)腦科學(xué)家揭示了人腦工作的本質(zhì)時，就有人大膽提出“用計算機來模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)而解決問題”。在認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、腦科學(xué)、心理學(xué)、信息學(xué)還有數(shù)學(xué)的孕育下，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就此誕生了。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是一種有向圖，它具有有向圖具有的一切要素：節(jié)點，有向弧。只不過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)把節(jié)點稱為神經(jīng)元，而有向弧稱為連接神經(jīng)元的神經(jīng)。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有用就有用在模式識別上，這也是它與人類智能具有相似性的原因所在。對于判斷一個動物是貓還是狗，對于人類很簡單，但對于計算機來說難上加難，但如果借用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，再給其大量的數(shù)據(jù)來加以訓(xùn)練，計算機的判斷可能比人類還要準(zhǔn)確。

我們首先要從需要判斷的事物找出一些可以數(shù)字化的特征值（如叫聲頻率，顏色波長分布，體重身高。），然后大致設(shè)計好神經(jīng)架構(gòu)（合適的層數(shù)），給出一個初始權(quán)重值分配（任意給），然后把剛剛數(shù)字化的特征輸入到計算機里，如果計算機判斷錯誤，那就告訴它，它會重溯其判斷過程的邏輯網(wǎng)絡(luò)，改變每一個特征值權(quán)重的大小，然后我們再次給它樣本來判斷。學(xué)習(xí)樣本量越大，其判斷的精度越高。其實，這種訓(xùn)練和我們剛出生時是一樣的，我們并不知道“汪汪”叫的就是狗，“喵喵”叫的就是貓，也并不知道貓也可能是黑色的，狗也可能是純白色的，經(jīng)過很多次父母的教導(dǎo)，才能慢慢明白顏色的權(quán)重太小，還是聲音最靠譜，起碼在真實世界這個學(xué)習(xí)樣本中，我們沒見過有“汪汪”叫的貓呢。

二、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在智能建筑中的應(yīng)用

要管理好一幢現(xiàn)代化建筑，使其可靠、安全、協(xié)調(diào)、經(jīng)濟(jì)地運行，這就對建筑設(shè)備自動控制水平、控制設(shè)備功能、快速效應(yīng)的能力和運行管理水平提出了更高的要求，而具有學(xué)習(xí)與自適應(yīng)能力的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為一切都提供了可能。

1. 圖像識別

受安全保護(hù)的建筑可以通過人臉識別辨識試圖進(jìn)入者的身份。人臉識別系統(tǒng)可用于企業(yè)、住宅安全和管理。如人臉識別門禁考勤系統(tǒng)，人臉識別防盜門等。

我們將該建筑允許的進(jìn)入者的大量圖片作為學(xué)習(xí)樣本，讓人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過自適應(yīng)地學(xué)習(xí)去調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)各處權(quán)重，學(xué)習(xí)完成后，將其算法植入設(shè)備中，該設(shè)備投入使用。

與傳統(tǒng)的身份鑒定方式相比，人臉識別是的最大特點就是更具保密性，

它可以一秒時間內(nèi)識別多次，并且不會使人察覺到。這種操作隱蔽性強的特點很重要，它不會引起進(jìn)入者的反感與抵觸。

2.空調(diào)系統(tǒng)自控

傳統(tǒng)空調(diào)的溫度控制是多回路PID控制，采用偏差的比例、積分和微分的純線性組合構(gòu)成的控制量去控制系統(tǒng)，對非線性的輸入響應(yīng)較差，對線性輸入響應(yīng)也較差，這表明它不能及時地根據(jù)室內(nèi)溫度變化，及時調(diào)整工作狀態(tài)，且壓縮機的開與停也對壓縮機的壽命減少。

后來，人們采用模糊控制算法，克服了上述PID的一些弊端，這種在模糊控制算法下的控制系統(tǒng)采用if…then…型的模糊控制規(guī)則組成控制器，實現(xiàn)專家控制，所謂專家控制就是指把操作對象的動作規(guī)范化。

模糊控制算法雖然克服了傳統(tǒng)PID控制方法的缺陷，但它還是不夠智能、不夠人性化：它沒有明確的控制結(jié)構(gòu)，它所依賴的控制規(guī)則是人們對受控過程認(rèn)識的歸納下控制經(jīng)驗的總結(jié)，隸屬函數(shù)與控制規(guī)則已經(jīng)被人固定，人的經(jīng)驗的準(zhǔn)確性直接影響到空調(diào)控制系統(tǒng)的效果，不適合被控過程的變化，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生突變，又或是儀器儀表受到磨損，它無法自我調(diào)整，自我改變，它只能一條路走到黑，缺乏自學(xué)習(xí)與自調(diào)整能力，嚴(yán)重影響了控制的效果。

所以呢，對于這個變化多端的真實世界，就要用變化多端的算法來描述，

非線性時變得人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)首當(dāng)其沖，計算機學(xué)家將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊算法結(jié)合起來，達(dá)到了理想的效果。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法下的空調(diào)展望：

在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法下，空調(diào)系統(tǒng)將會更加智能，讓我們大膽地想象一下吧！

每個人都有一個關(guān)鍵的傳感器，傳感器與移動設(shè)備如手機連接，每個人的身體狀態(tài)都會傳輸給手機，而手機也會將身體狀態(tài)與這個人的社交軟件的大量信息傳到互聯(lián)網(wǎng)上與空調(diào)系統(tǒng)共享，空調(diào)系統(tǒng)會綜合每一個進(jìn)入該房間的人的身體狀態(tài)與社交信息分析來的冷熱傾向、個人喜好、文化、政治立場來制定運行策略，甚至可以根據(jù)你身體的一些小毛病來在空調(diào)箱中來調(diào)配氧氣濃度、治愈氣體濃度來幫助你身體的康復(fù)，如果你想要一個能夠促進(jìn)你思考的環(huán)境，也可以通過移動設(shè)備來指揮空調(diào)，空調(diào)會按照已有的數(shù)據(jù)庫來更改空氣狀態(tài)創(chuàng)造出最適合你思考的氣象參數(shù)，如果你想快速的睡個懶覺也可以，空調(diào)會在空調(diào)箱中自動加入微量催眠氣體。

如果有足夠多的傳感器與小型風(fēng)口，空調(diào)也可以幫你在你家中制造出你想要的風(fēng)速場，讓污染物多的地方形成渦流，不會逃逸到其他地方，讓你工作的地方風(fēng)速稍大一些，保持你的頭腦清醒，讓你睡覺的地方風(fēng)小一些，防止你中風(fēng)，在廁所門前形成一道風(fēng)墻，防止臭味進(jìn)入廚房。

空調(diào)，將會越來越像我們的朋友。

三、 結(jié)語

智能建筑的時代先進(jìn)的算法將會使得機器與人的界限越來越模糊，智能化建筑的時代已經(jīng)到來。

先進(jìn)的算法與普及的互聯(lián)網(wǎng)使得線上生活和線下生活的界限已經(jīng)模糊，這種界限也許會最終消失。人類與智能機器之間的關(guān)系將為我們的社會生活帶來新的圖景和問題，也許，在未來，人類與智能機器將不再是對立的概念，也許隨著科技的發(fā)展，我們也會意識到，人也是一種高度智能化的機器吧。endprint