基于自信息熵的直觉模糊决策系统的属性约简

针对在直觉模糊集中,利用下近似构建的约简只考虑了下近似而忽略了上近似,从而导致一些信息丢失的问题,基于直觉模糊集的上、下近似提出了3种熵度量,并将其应用于直觉模糊决策信息系统的约简之中。在直觉模糊决策信息系统上定义用于描述直觉模糊关系的3种不确定性度量,分别为平均决策指数、平均安全决策指数以及平均风险决策指数,并在此基础上依次提出了条件信息熵、条件粗糙熵和自信息熵,基于自信息熵给出了相应的约简定义以及属性约简算法。在多个数据集上的实验表明,所提出的属性约简算法与其他算法相比,约简结果更具有优越性以及鲁棒性。

基于尺度效应曲线及信息熵的延河流域适宜DEM分辨率判定

[目的]确定黄土高原小流域地貌水文研究需要下的适宜DEM分辨率,探究尺度效应曲线和信息熵方法适用度,并为判定适宜分辨率提供新视角和新途径。[方法]以黄土丘陵沟壑区的延河流域为研究区,利用ArcGIS对原分辨率DEM进行重采样,获取多组不同分辨率DEM,并提取相应尺度下地形属性值,绘制两种不同的尺度效应曲线(“平均坡度-分辨率”和“局部方差均值-分辨率”曲线),并引入信息熵和互信息熵,结合实际地形,对适宜DEM分辨率进行了判别。[结果](1)在地形复杂的延河流域,基于不同判定方法所获结果有所不同,而局部方差均值、信息熵及互信息熵所获适宜分辨率结果相近。(2)采用不同地形属性判别适宜分辨率结果有所不同,剖面曲率和平面曲率所获适宜分辨率较为相近(局部方差均值结果为15~20 m,信息熵和互信息熵结果均为15 m),坡度较曲率所获适宜分辨率差异更大(局部方差均值结果为20~35 m,信息熵和互信息熵结果均为20 m)。[结论]局部方差均值和信息熵均适用于该地区的DEM分辨率判定,延河流域适宜DEM分辨率为15~20 m。

挑流泄洪雾化的水滴联合信息熵数学模型

当挑流水舌高速冲击下游水面时,在下游空间会形成大量的运动水滴,如何确定这些水滴粒径的分布已成为一个重要的科学问题。气象上各类降雨滴谱常用Gamma分布来拟合,在泄洪雾化水滴粒径分布的建模中,也多采用Gamma分布来模拟其滴谱分布,但是这种方法缺乏物理意义,而且计算的精度不高。为克服Gamma分布的不足,基于最大熵增方法,提出了一种在非平衡开放体系下的水滴宏观和微观的联合信息熵分布模型,并建立误差函数的方法对模型参数进行求解。计算结果表明,本文构建的联合分布模型的计算结果与实验数据吻合最好,在不同工况下,联合模型计算结果比Gamma、传统最大熵分布计算的结果决定系数分别高3.5%、25.3%,均方根误差分别低72.4%、79%。在不同的工况下,液滴平均直径之间存在等成正比关系,为泄洪雾化粒径分布的预测提供了理论基础。

形式背景上基于矩阵信息熵的矩阵熵约简

概念格的属性约简是知识表示和数据处理的一种有力工具,已被成功应用到多个领域,寻求高效快速的属性约简算法仍然是概念格理论的主要研究热点.从信息熵和布尔矩阵的角度研究形式背景的属性约简,提出属性约简的新方法.首先,在形式背景上定义矩阵信息熵、矩阵条件熵、矩阵联合熵和矩阵互信息熵,研究它们的性质和相互之间的关系.接着,在形式背景上提出基于矩阵信息熵的矩阵熵协调集和矩阵熵约简的定义,给出了属性的重要性度量,利用矩阵信息熵刻画核心属性、相对必要属性和不必要属性的属性特征,再给出获取矩阵熵约简的方法和算法.最后,利用UCI数据集进行测试,验证了基于矩阵信息熵的矩阵熵约简算法的有效性.通过对比实验,证明该算法具有更加高效的约简性能且适用于大数据样本.

基于信息熵的关键链缓冲区大小计算模型

基于信息熵理论综合考虑工序安全时间、接力复杂度、技术复杂度、资源紧张度、人为复杂度和项目外因影响度对缓冲区大小的影响,提出一种基于工序熵、资源熵、人为熵和外因熵的关键链缓冲区大小计算模型。首先,引入信息熵理论,衡量工序、资源、人为及项目外部因素的不确定性对缓冲区大小的影响;其次,使用蒙特卡洛模拟以Beta(B) PERT分布确定工序安全时间;最后,为规避非关键链上的汇入缓冲延误关键链工序,将剩余缓冲提取至项目缓冲,进而计算项目缓冲区。经实例验证,该模型可合理增加项目缓冲,有效降低工期风险。

基于信息熵的明密文识别算法

明密文识别是密码分析和密码监管的基础,由此提出了一种基于信息熵的明密文识别算法。采用N-截断熵计算置信区间,通过输入待检测文件,就可以判断该文件是否加密。经实验测试,该算法准确率达到99%,可以应用在任何需要判断明密文的场景中。

基于作战环和联合信息熵的体系作战效能评估方法

针对信息化条件下体系作战效能评估难的问题,首先借鉴作战环的建模思想将各作战要素抽象为节点,要素之间的关系抽象为信息链路边和对抗行动边,构建作战网络模型;然后基于信息熵量化节点和信息链路边的不确定性,基于联合熵量化对抗行动边的不确定性,在此基础上给出了体系作战效能评估的具体流程;最后以战斗机突防作战体系为例进行分析,验证了提出方法的可行性和合理性。

信息熵在水污染物总量区域公平分配中的应用

在考虑排污权的公平准则的基础上,通过综合考虑区域的经济、自然等客观因素,构建了以加权信息熵最大化为目标的规划模型。该模型应用熵值法得到上述各因素的指标的权重,并通过计算单位化指标负荷污染物量的信息熵,进而得到总信息熵。通过设定合理的运算规则和约束条件,制定出基于公平性的水污染物总量的区域初始分配方案。将模型应用于天津市的水污染物分配计算,结果表明:天津市东丽区、汉沽区和中心城区是水污染物重点削减区域,其次是塘沽区和宁河县。应用结果表明,本文方法可以定量化地反映多种公平准则,进而得到公平可行的分配方案。

基于信息熵的大型电力系统元件脆弱性评估

现代大规模电力系统面临着多种不确定性因素,它们给系统带来的扰动已成为系统安全运行的主要威胁之一。针对这一问题,提出一种大型电力系统元件脆弱性评估的新方法:在改进信息熵的基础上,结合含风电电力系统的灵敏度分析及支路容量裕度,研究节点扰动功率安全转移的分布信息,建立衡量节点抗扰动能力的节点脆弱性评估指标;在此基础上,通过补偿法将支路开断转化成两端节点的虚拟注入功率扰动,并采用熵权法将其与节点脆弱性评估结果相结合,提出支路脆弱性综合评估方法。通过IEEE 300节点系统算例,验证了方法的快速有效性,同时分析了影响系统关键元件脆弱性的因素,为电力系统中的误差控制和运行管理提供了参考。

结构信息熵与极大熵原理

文中首先从数学上证明了由结构应变能描述的信息熵是定义在凸集上的凸函数；又以静定杆系结构为对象，论证并讨论了极大熵原理。最后通过对静定与静不定杆系结构的数值模拟，揭示了结构的熵函数与杆系截面积之间的关系。

基于信息熵的给水管网系统可靠性分析

基于信息熵提出路径熵的概念,分别建立实际路径熵、最大路径熵及相对路径熵计算模型;指出路径熵量度水流对路径选择的不确定性,最大熵反映系统潜在的最大可靠性,相对路径熵量度实际工况下系统实现其最佳潜力的能力,反映系统的可靠性.实际管网分析结果表明,系统的相对路径熵值越趋近于1,系统水力性能越好,可靠性越大.合理地改善管网结构,可增大系统相对路径熵,提高系统可靠性.

基于信息熵的复杂机械系统非线性特征提取方法研究

复杂机械系统运行状态和特征参量往往具有较强的非线性和耦合性,运用信息熵定量评价方法实现系统状态参量的非线性特征提取。针对单一信号非线性特征提取问题,将小波包分解和奇异谱熵相结合,提出了多分辨率奇异谱熵模型,可实现信号不同频带内奇异特性的定量描述;针对多变量耦合复杂机械系统,建立了联合复杂度信息熵和信息传递指数模型,可分别描述多变量关联特征和信息传递特性。仿真实验验证了研究方法的有效性。

基于信息熵的城市生态系统演化分析

基于耗散结构理论和城市复合生态系统理论,构建了城市生态系统演化分析的指标体系,建立了评估城市生态系统演化的量化模型.采用基于信息熵的分析方法,可获得城市生态系统演化评估的年份信息熵和指标信息熵:采用年份信息熵计算城市系统的支持型输入熵、压力型输出压力熵、氧化型代谢熵和还原型代谢熵,分析系统的有序以及复杂性;采用指标信息熵可确定各个指标的权重,再结合各个指标的归一化值,得到综合评估得分值,作为评估城市可持续发展水平的指数值,确定系统的发展度和协调度.以宁波市为例,应用量化模型纵向评价了1996—2003年城市可持续发展进程.评价结果表明:宁波城市生态系统的健康、有序水平不断提高,协调能力不断增强,系统活力有待改善.1996—2003年,宁波城市生态系统的熵流、熵产生、总熵均呈现出下降趋势,城市发展目标逐渐明确、有序度不断增强;宁波城市生态系统熵流的发展度和协调度不断提高,表现为由较强的社会经济压力向较强的自然生态支持力转变;宁波城市生态系统熵产生的发展度呈先增后减的趋势,表明城市系统代谢功能不稳定,其协调度呈现出振荡趋势,经历了氧化型代谢还原型代谢氧化型代谢的转变.

基于近似精度和条件信息熵的粗糙集不确定性度量方法

基于粗糙集理论的基本不确定性度量方法能够度量知识的不确定大小,却不能区分集合粒度划分大小,利用知识的信息熵,并结合粗糙集精度,定义了一种粗糙熵,用于度量粗糙集中的不确定性.证明了该粗糙熵随着划分粒度的变小而单调增加的性质.新的粗糙熵不仅能度量粗糙集的不确定区域大小而且可以度量划分的大小.算例证明了该方法的有效性.

测量数据的信息熵与测量误差熵研究

以Shannon信息论为基础,详细分析了测量过程的物理机制和被测量与测量结果的映射关系,建立被测量、测量误差和测量结果的信息论数学模型。研究了用信息集合和信息熵模型表征测量数据不确定度、被测量值和测量结果的方法,以及被测量信息熵、测量误差熵和测量结果信息熵的内涵、相互关系和求解方法。并推导了典型分布下传统的不确定度理论中的不确定度、置信系数与测量信息论中信息熵的数学关系,为从传统不确定度理论到测量信息论的数据处理方法过渡做了一些前期预研。

基于信息熵理论的模糊综合评价方法及其在棉花区试中的应用

为提高对区域试验参试品种评价的科学性和合理性,采用模糊数学和信息熵理论,提出了作物品种模糊熵权综合评价方法。该法利用作物品种区试的综合性状指标,建立相应的评价指标矩阵,然后借助信息论中的熵权理论,利用各评价指标的变异程度计算权重,实现品种的综合评价。最后结合棉花区试资料,介绍了该法的应用,验证了其可行性和有效性。

信息熵辨析与熵的泛化

介绍了熵的基本定义、特性以及熵概念从建立到泛化的发展过程,论述了信息熵、玻尔兹曼熵和克劳修斯熵之间的关系,对信息熵、信息量与负熵等容易混淆的传统信息论观念的区别与联系作了必要的澄清。通过对熵泛化的实践与理论基础的探讨,揭示熵理论在科学综合发展中的重要意义。

小波信息熵在输水管道泄漏检测技术中的应用

应用美国物理声学公司(PAC)WSα压电陶瓷(PZT)传感器对PE水管管道泄漏振动信号进行了实验,测试了不同孔径、不同的水压下的管壁泄漏振动信号,并测试了环境振动对管壁引起的扰动特性,通过数据分析获得了泄漏信号的标准差,近似熵(AE),小波信息熵(WIE)以及信号的功率谱等测试结果,最终得到干扰信号与泄漏信号在近似熵的表征下两者无法明显区别,在使用小波信息熵的表征下,分离度显著提升,泄漏信号相比于跺脚信号具有更高的小波信息熵等一系列结论。

地磁场K变化的信息熵

K指数作为最常用的一种地磁活动指数,它描述的是地磁场不规则变化的扰动程度,因此,地磁场的不规则变化又称为K变化.K指数虽已有70多年的历史,并在世界范围内被普遍接受,然而,它只能反映扰动的幅度,无法反映扰动的次数,只标定扰动幅度最大的分量,无法给出地磁场三分量扰动的总体描述,同时,K指数的标定还与坐标选择有关.从信息科学的角度来说,K指数存在以上缺陷,是因为它无法表征地磁场扰动的全部信息,而信息量的多少一般用信息熵的大小来衡量.基于这一思想,本文根据北京地磁台1997年记录的地磁场分钟观测值,计算了地磁场K变化的各种信息熵.计算结果表明:K指数最多包含熵为3.9486的信息,而地磁场的总信息熵为9.6903,这样便从定量的角度,给出了对K指数缺陷更本质的认识.根据本文的计算,地磁场三分量所包含的信息量远远大于任何一个分量,将这一结果应用于急始型磁暴的早期自动识别,提高了10%的识别率.同时,信息熵的计算与坐标的选取无关,这就克服了K指数标定与坐标相关的缺陷,从长远来说,可以设计一种新的"熵指数"来改进K指数.

基于信息熵的时频参数优化及内燃机轴承磨损监测

时频分析是单分量调频信号的最优分析工具,但是对于多分量线性调频信号存在比较严重干扰项的影响。为了抑制时频分布交叉项干扰,同时保持一定的时频聚集性,采用时频信息熵优化的方法,对时频分布中的参数进行了优化,给出了参数选择范围,仿真试验表明,该方法提高了时频分布中分辨率。研究结果应用于内燃机轴承磨损状态监测中,提取了故障特征,揭示了内燃机状态变化。