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人工智能技术在数字地球中的应用论文

人工智能技术在数字地球中的应用论文

人工智能和数字地球是计算机科学及信息科学发展中的重要领

域。本文简述了人工智能的概念及其在计算机上的实现方式，并提出

了人工智能技术在数字地球发展中几个方面的应用，最后总结了人工

智能技术为数字地球的发展带来的好处。

1前言

1998年，美国副总统阿尔.戈尔在加利福尼亚科学中心作的演讲

中提出了“数字地球”这一新概念，并对其作了比较全面和通俗的说明

[1]。演讲中戈尔总统给出数字地球可能的无比广阔的应用前景，人们

可以通过数字地球技术指导仿真外交，打击和监测犯罪，保护生态多

样性，预测气候变化，增加作物产量等。

在数字地球中非常重要的一点是如何使海量的地理空间数据变

得有意义，即让它们能过被人们所理解。但是，在面对这些海量的数

据时，我们处理的手段却是有限的。而且这些数据都是由计算机来处

理的，在面对大量数据中的无用数据时，计算机是很难将其识别出来

的。所以我们需要让计算机具有人类一样的智慧，将这些数据进行有

效的处理。如今，人工智能技术在数字地球中有着广泛的应用。通过

这一技术，人们可以高效的处理和分析这些海量数据。

2人工智能的实现方式

人工智能在计算机上有两种不同的实现方式。一种是采用传统的

1

编码技术，使系统呈现智能的效果，而不考虑所用的方法是否与人或

动物机体所用的方法相同。另一种是模拟法(modelingapproach)，它

要求实现方法也和人或动物机体所用的方法相同或相似。模拟法有两

种实现的算法：遗传算法和神经网络算法。

遗传算法借鉴生物进化论，将要解决的问题模拟成一个生物体，

通过复制、交叉、突变等操作产生下一代解空间[3]，并通过适应函数

度来淘汰那些不良的个体，这样迭代进化几代之后就很有可能得到适

应度函数值较高的个体。遗传算法通常用在求解问题最优解的情况下，

如函数优化、组合优化等。

神经网络算法通过模拟人或动物的神经网络传递和处理信息的`

行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型[4]。使用神经网

络算法使系统具有像人一样学习的特征。初始时，系统模块跟初生婴

儿一样什么也不懂，而且会经常犯错，但是它可用通过学习，从错误

中吸取教训，下一次运行时就可能改正。

3人工智能技术在数字地球中的应用

人工智能能够使我们的计算机具有人能解决问题的能力，使得计

算机工作起来更加的高效。而且通过人工智能的学习机制，降低其出

错的几率。人工智能在数字地球中可以有以下几个方面的应用：

3.1智能导航

当前我们主要使用GPS技术来做定位和导航的。但是GPS只能

在室外及卫星信号不被遮挡或反射的地方才能使用。因此，在室内、

茂密的树木覆盖处和高层建筑地下GPS就很难使用了[5]。

2

使用人工智能技术进行智能导航，当不能获得GPS卫星信号时，

系统会智能的使用基于通信基站定位、互联网定位等来提供导航。同

时，人工智能系统还可以实现最优路径规划，周边信息搜索等功能。

3.2智能的人机交互

数字地球的建设依赖于互联网、虚拟现实等技术，但是现在我们

能做的仅仅是通过这些技术将我们所获得的海量数据展现在人们面

前。而显示信息的形式主要是以浏览器、虚拟头盔等，这些工具存在

着不能与人友好交互的问题。我们通常是通过人肢体来交互，而不能

像现实生活中人们通过对话的形式交互。

3.3专家系统

计算机较人强的地方在于它的计算速度快，将计算机的高运算速

度和人的智慧集成起来构成专家系统。专家系统使用人类专家推理的

模型来处理现实世界中需要专家作出解释的复杂问题，并得出与专家

相同的结论[6]。

在气象预测中，我们要处理大量的气象数据。使用传统的计算机

处理方式，我们还要对计算机的处理结果做大量的分析。但是通过专

家系统，不仅给出处理的数据结果，还可以给出分析的结果，以便研

究人员辅助研究使用。这样可以减少大量的人力耗费。

总结

戈尔总统所提出的数字地球，不仅仅是数字化的地球，其未来的

发展跟应该是