自然辯證法課程論文-自然辯證法和模式識別

1、<p><b>　　自然辯證法課程論文</b></p><p>　　論文名稱： 自然辯證法和模式識別 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　老

2、 師： </p><p>　　所在院系： 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 計算機科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　E-mail： </p><p><b>　　摘要</

3、b></p><p>　　自然辯證法，原本是19世紀中葉由恩格斯在概括和總結(jié)自然科學(xué)最新成果的基礎(chǔ)上創(chuàng)立的一種自然哲學(xué)理論。是人類自然觀、自然科學(xué)方法論和科學(xué)技術(shù)觀發(fā)展中的劃時代變革。而模式識別是人工智能的一部分，在未來是信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的時代，模式識別將得到更大的發(fā)展，具有廣闊的應(yīng)用前景，必將成為改變?nèi)藗兩?、工作與思維的大變革。</p><p>　　本文主要闡述了模式識別中

4、的自然辯證法問題。首先介紹了自然辯證法和模式識別；之后，結(jié)合自然辯證法的觀點闡述了模式識別中的哲學(xué)問題，說明了模式識別中體現(xiàn)的辯證法思想，用自然辯證法關(guān)于量變到質(zhì)變的原理去指導(dǎo)模式識別的研究并促進其健康發(fā)展；最后指出模式識別的發(fā)展離不開辯證法的指導(dǎo)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：自然辯證法；計算機學(xué)科；模式識別</p><p>　　自然辯證法與科學(xué)實踐</p><p&g

5、t;<b>　　自然辯證法</b></p><p>　　自然辯證法，是19世紀中葉由恩格斯在概括和總結(jié)自然科學(xué)最新成果的基礎(chǔ)上創(chuàng)立的一種自然哲學(xué)理論。是馬克思主義的自然觀和自然科學(xué)觀的反映。體現(xiàn)馬克思主義哲學(xué)的世界觀、認識論、方法論的統(tǒng)一，是馬克思主義哲學(xué)的一個組成部分。自然辯證法研究的內(nèi)容主要有兩大方面：一是自然觀，即對自然界辯證法的研究；一是自然科學(xué)觀，即對自然科學(xué)辯證法的研究。<

6、/p><p>　　自然觀是人們對自然界的總體看法和根本觀點。其中包括物質(zhì)觀、運動觀、時空觀、信息觀、系統(tǒng)觀、規(guī)律觀以及自然發(fā)展史和自然界各種運動形態(tài)的劃分、聯(lián)系、交錯、轉(zhuǎn)化等等。這就要求探討辯證法的基本規(guī)律和范疇，把辯證唯物主義自然觀提高到同自然科學(xué)的新發(fā)展、新思想相適應(yīng)的現(xiàn)代水平。</p><p>　　自然科學(xué)觀主要從馬克思主義認識論、方法論方面研究自然科學(xué)認識過程、認識方法和自然科學(xué)認識發(fā)

7、展的規(guī)律。從馬克思主義社會歷史觀方面研究作為社會現(xiàn)象之一的自然科學(xué)在社會中發(fā)展和發(fā)揮作用的規(guī)律。</p><p>　　自然辯證法科學(xué)地解決了人與自然的關(guān)系問題，以現(xiàn)代全新的自然觀作為思想基礎(chǔ)內(nèi)在地蘊涵了一種新的科學(xué)的發(fā)展觀，學(xué)習(xí)和運用自然辯證法將有助于我們搞清科學(xué)和哲學(xué)的關(guān)系，從而更加清楚地認識科學(xué)的本質(zhì)和發(fā)展規(guī)律，更加全面的觀察思考問題。</p><p>　　自然辯證法與科學(xué)實踐<

8、/p><p>　　自然科學(xué)本質(zhì)上是實驗的科學(xué), 科學(xué)認識活動是感性實踐和理性建構(gòu)的統(tǒng)一。恩格斯說:“單憑觀察所得的經(jīng)驗, 是決不能充分證明必然性的”。在科學(xué)實驗沒有產(chǎn)生以前, 自然科學(xué)研究只能停留在自然哲學(xué)的思辨水平上, 難以深入系統(tǒng)地認識自然對象的本質(zhì), 科學(xué)活動只是表現(xiàn)為一種理性活動。科學(xué)實驗的產(chǎn)生是近代科學(xué)的起點, 而科學(xué)儀器是科學(xué)實驗的物質(zhì)手段。科學(xué)活動和技術(shù)活動是統(tǒng)一的,理論活動和實驗活動難以區(qū)分。科學(xué)不僅

9、表現(xiàn)為一種理性活動, 同時也是一種實踐形式, 在當代科學(xué)認識體系中, 既存在一個相對自主發(fā)展的理論研究綱領(lǐng), 同時還存在一個同樣也是相對自主發(fā)展的實驗研究綱領(lǐng) 。就是說, 科學(xué)實驗既受理論的指導(dǎo), 又具有相對的獨立性, 理論和實驗之間是相互作用共同進化的。因此, 對科學(xué)的理解中, 要對科學(xué)理論和科學(xué)實驗給予同等重視。</p><p>　　自然辯證法的科學(xué)觀和方法論, 不僅要重視對科學(xué)理性方法、科學(xué)價值觀的研究,

10、還應(yīng)該重視對科學(xué)實驗、科學(xué)活動的結(jié)構(gòu)及運作機理的研究, 把科學(xué)實踐的觀點引入到內(nèi)容體系中去, 加強重視對科學(xué)實踐方法論的研究。</p><p><b>　　模式識別</b></p><p>　　2.1 模式識別簡介</p><p>　　模式識別（英語：Pattern Recognition），就是通過計算機用數(shù)學(xué)技術(shù)方法來研究模式的自動處理和判

11、讀。我們把環(huán)境與客體統(tǒng)稱為“模式”。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，人類有可能研究復(fù)雜的信息處理過程。信息處理過程的一個重要形式是生命體對環(huán)境及客體的識別。</p><p>　　人們在觀察事物或現(xiàn)象的時候，常常要尋找它與其他事物或現(xiàn)象的不同之處，并根據(jù)一定的目的把各個相似的但又不完全相同的事物或現(xiàn)象組成一類。人腦的這種思維能力就構(gòu)成了“模式”的概念。為了強調(diào)從一些個別的事物或現(xiàn)象推斷出事物或現(xiàn)象的總體，我們把這樣一些個別的

12、事物或現(xiàn)象叫作各個模式。也有的學(xué)者認為應(yīng)該把整個的類別叫作模式，這樣的“模式”是一種抽象化的概念。</p><p>　　模式識別是人類的一項基本智能，在日常生活中，人們經(jīng)常在進行“模式識別”。隨著20世紀40年代計算機的出現(xiàn)以及50年代人工智能的興起，人們當然也希望能用計算機來代替或擴展人類的部分腦力勞動。(計算機)模式識別在20世紀60年代初迅速發(fā)展并成為一門新學(xué)科。模式識別是指對表征事物或現(xiàn)象的各種形式的(數(shù)

13、值的、文字的和邏輯關(guān)系的)信息進行處理和分析，以對事物或現(xiàn)象進行描述、辨認、分類和解釋的過程，是信息科學(xué)和人工智能的重要組成部分。</p><p>　　2.2 模式識別的研究進展</p><p>　　早期的模式識別研究著重在數(shù)學(xué)方法上。20世紀50年代末，F(xiàn)．羅森布拉特提出了一種簡化的模擬人腦進行識別的數(shù)學(xué)模型——感知器，初步實現(xiàn)了通過給定類別的各個樣本對識別系統(tǒng)進行訓(xùn)練，使系統(tǒng)在學(xué)習(xí)完畢

14、后具有對其他未知類別的模式進行正確分類的能力。1957年，周紹康提出用統(tǒng)計決策理論方法求解模式識別問題，促進了從50年代末開始的模式識別研究工作的迅速發(fā)展。1962年，R．納拉西曼提出了一種基于基元關(guān)系的句法識別方法。付京孫(K．S． Fu）在笮的理論及應(yīng)用兩方^行了系統(tǒng)的卓有成效的研究，并于1974年出版了一本專著《句法模式識別及其應(yīng)用》。1982年和1984年，J．荷甫菲爾德發(fā)表了兩篇重要論文，深刻揭示出人工神經(jīng)元，網(wǎng)路所具有的聯(lián)想

15、存儲和計算能力，進一步推動了模式識別的研究工作，短短幾年在很多應(yīng)用方面就取得了顯著成果，從而形成了模式識別的人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)方法的新的學(xué)科方向。</p><p>　　模式識別研究主要集中在兩方面，一是研究生物體(包括人)是如何感知對象的，屬于認識科學(xué)的范疇，二是在給定的任務(wù)下，如何用計算機實現(xiàn)模式識別的理論和方法。前者是生理學(xué)家、心理學(xué)家、生物學(xué)家和神經(jīng)生理學(xué)家的研究內(nèi)容，后者通過數(shù)學(xué)家、信息學(xué)專家和計算機科學(xué)工作

16、者近幾十年來的努力，已經(jīng)取得了系統(tǒng)的研究成果。</p><p>　　由于模式識別具有廣泛的應(yīng)用價值和發(fā)展?jié)摿Γ虼文Ｊ阶R別受到了人們極大的重視。尤其是隨著現(xiàn)今的計算機及其外部硬件環(huán)境的不斷提高, 科技不斷發(fā)展，從事模式識別的研究的人員也越來越多。因此在國內(nèi)外都有許多政府機構(gòu)、公司、大學(xué)、研究所等正在致力于此領(lǐng)域的研究當中。目前模式識別已經(jīng)在天氣預(yù)報、衛(wèi)星航空圖片解釋、工業(yè)產(chǎn)品檢測、字符識別、語音識別、指

17、紋識別、醫(yī)學(xué)圖像分析、數(shù)字水印技術(shù)等許多方面得到了成功的應(yīng)用。</p><p>　　模式識別從20世紀20年代發(fā)展至今，人們的一種普遍看法是不存在對所有模式識別問題都適用的單一模型和解決識別問題的單一技術(shù)，我們在現(xiàn)擁有的只是一個工具袋，所要做的是結(jié)合具體問題把統(tǒng)計的和句法的識別結(jié)合起來，把統(tǒng)計模式識別或句法模式識別與人工智能中的啟發(fā)式搜索結(jié)合起來，把統(tǒng)計模式識別或句法模式識別與支持向量機的機器學(xué)習(xí)結(jié)合起來，把人工

18、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)與各種已有技術(shù)以及人工智能中的專家系統(tǒng)、不確定推理方法結(jié)合起來，深入掌握各種工具的效能和應(yīng)有的可能性，互相取長補短，開創(chuàng)模式識別應(yīng)用的新局面。</p><p>　　2.3 模式識別研究方法</p><p>　　決策理論方法又稱統(tǒng)計方法，是發(fā)展較早也比較成熟的一種方法。被識別對象首先數(shù)字化，變換為適于計算機處理的數(shù)字信息。一個模式常常要用很大的信息量來表示。許多模式識別系統(tǒng)在數(shù)字化

19、環(huán)節(jié)之后還進行預(yù)處理，用于除去混入的干擾信息并減少某些變形和失真。隨后是進行特征抽取，即從數(shù)字化后或預(yù)處理后的輸入模式中抽取一組特征。</p><p>　　句法方法又稱結(jié)構(gòu)方法或語言學(xué)方法。其基本思想是把一個模式描述為較簡單的子模式的組合，子模式又可描述為更簡單的子模式的組合，最終得到一個樹形的結(jié)構(gòu)描述，在底層的最簡單的子模式稱為模式基元。在句法方法中選取基元的問題相當于在決策理論方法中選取特征的問題。</

20、p><p>　　統(tǒng)計模式識別的基本原理是：有相似性的樣本在模式空間中互相接近，并形成“集團”，即“物以類聚”。 在統(tǒng)計模式識別中，貝葉斯決策規(guī)則從理論上解決了最優(yōu)分類器的設(shè)計問題，但其實施卻必須首先解決更困難的概率密度估計問題。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接從觀測數(shù)據(jù)(訓(xùn)練樣本)學(xué)習(xí)，是更簡便有效的方法，因而獲得了廣泛的應(yīng)用，但它是一種啟發(fā)式技術(shù)，缺乏指定工程實踐的堅實理論基礎(chǔ)。</p><p>　　2.4

21、 模式識別的發(fā)展趨勢</p><p>　　模式識別技術(shù)是人工智能的基礎(chǔ)技術(shù)，21世紀是智能化、信息化、計算化、網(wǎng)絡(luò)化的世紀，在這個以數(shù)字計算為特征的世紀里，作為人工智能技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科的模式識別技術(shù)，必將獲得巨大的發(fā)展空間。在國際上，各大權(quán)威研究機構(gòu)，各大公司都紛紛開始將模式識別技術(shù)作為公司的戰(zhàn)略研發(fā)重點加以重視。</p><p>　　語音識別技術(shù)正逐步成為信息技術(shù)中人機接口的關(guān)鍵技術(shù)，語音技

22、術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為一個具有競爭性的新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。中國互聯(lián)網(wǎng)中心的市場預(yù)測：未來5年，中文語音技術(shù)領(lǐng)域?qū)谐^400億人民幣的市場容量，然后每年以超過30%的速度增長。</p><p>　　生物認證技術(shù)本世紀最受關(guān)注的安全認證技術(shù)，它的發(fā)展是大勢所趨。人們愿意忘掉所有的密碼、扔掉所有的磁卡，憑借自身的唯一性來標識身份與保密。國際數(shù)據(jù)集團（IDC）預(yù)測：作為未來的必然發(fā)展方向的移動電子商務(wù)基礎(chǔ)核心技術(shù)的生物識別技術(shù)

23、在未來10年的時間里將達到100億美元的市場規(guī)模。</p><p>　　數(shù)字水印技術(shù)是90年代以來才在國際上開始發(fā)展起來的最具發(fā)展?jié)摿εc優(yōu)勢的數(shù)字媒體版權(quán)保護技術(shù)。IDC預(yù)測，數(shù)字水印技術(shù)在未來的5年內(nèi)全球市場容量超過80億美元。</p><p>　　模式識別中的自然辯證法</p><p><b>　　3.1科學(xué)技術(shù)哲學(xué)</b></p&g

24、t;<p>　　自然辯證法所研究的對象已經(jīng)不完全是純粹的科學(xué)技術(shù)，而擴展到了科學(xué)技術(shù)與社會的相互關(guān)系上。 這是因為，一方面，由于 20 世紀中葉以來新的科學(xué)技術(shù)革命促進了 科學(xué)技術(shù)日益社會化，作為人與自然的中介的科學(xué)技術(shù)已不單純是認識和改造自然的工具， 而成了社會中的科學(xué)技術(shù)。</p><p>　　科學(xué)哲學(xué)。 是對科學(xué)的哲學(xué)反思。 它以（自然）科學(xué)為研究對象，通過科學(xué)的本質(zhì)、 目的、結(jié)構(gòu)、功能、方法

25、、標準、概念、定律和理論的哲學(xué)審視，探討科學(xué)的認識論和方法論， 揭示科學(xué)發(fā)展的機制和圖景，基本內(nèi)容涉及科學(xué)的本質(zhì)特征、科學(xué)與非科學(xué)的劃界、科學(xué)與偽科學(xué)的分界、科學(xué)發(fā)現(xiàn)與證明的邏輯、科學(xué)檢驗與評價、科學(xué)進步與科學(xué)合理性、科學(xué)發(fā)展的模式以及自然科學(xué)前沿的哲學(xué)問題。</p><p>　　技術(shù)哲學(xué)。 以技術(shù)為研究對象，是對技術(shù)的哲學(xué)思考，主要從人與自然的關(guān)系、人工自然的角度研究技術(shù)的本質(zhì)和特征，分析技術(shù)的組成要素和各要素

26、之間的結(jié)構(gòu)，揭示技術(shù)進步的內(nèi)在機制，探討技術(shù)發(fā)明、技術(shù)創(chuàng)新的方法論問題，闡明發(fā)明創(chuàng)造、工程設(shè)計、技術(shù)試驗的一般特點。</p><p>　　3.2模式識別與自然辯證法</p><p>　　模式識別作為人工智能的一個重要分支，從理論探討到實際應(yīng)用，產(chǎn)生了非常豐碩的理論結(jié)果和并在許多地方得到了實際應(yīng)用。一門學(xué)科的發(fā)展最終將會產(chǎn)生一系列該學(xué)科獨到的思想，這些思想影響著人們的思維方式，價值觀，并最終

27、豐富于哲學(xué)思維。</p><p><b>　　物理世界和自由意識</b></p><p>　　模式識別從發(fā)展到現(xiàn)在，得到應(yīng)用的產(chǎn)品都是決定性系統(tǒng)。決定性系統(tǒng)是指一個模式刺激在同一時刻只能讓該系統(tǒng)產(chǎn)生同一反應(yīng)。哪怕是一個不斷學(xué)習(xí)的模式識別機器，在停止學(xué)習(xí)的時刻，也是一個決定性系統(tǒng)。其優(yōu)勢僅僅在于可以根據(jù)時間的發(fā)展不斷地自身進行提高而已。但是人類的自由意識卻并不是一個決定

28、性系統(tǒng)。同一個刺激對同一個人，在同一時刻引起該人的反應(yīng)卻并不一定相同。</p><p><b>　　工具主義與模式識別</b></p><p>　　盡管以目前的決定性計算機無法設(shè)計出具有真正意識的機器出來，但是這并不妨礙我們對模式識別進行理論上的研究和應(yīng)用上的創(chuàng)造。其中的原因就在于工具主義這個影響極為深遠的科學(xué)思想，這個思想被牛頓發(fā)揚光大。</p>&l

29、t;p>　　人們總是在不斷地認識自然、改造自然。在此過程中，必然會發(fā)現(xiàn)各種問題，對其產(chǎn)生種種困惑與懷疑，進而進行科學(xué)探索，以期能加以解決，一部科學(xué)發(fā)展的歷史就是科學(xué)家們不斷地提出科學(xué)問題有不斷地解決問題的歷史，只要存在著人與自然的矛盾，就會形成科學(xué)問題，舊的問題解決了，新的問題又在孕育之中，引導(dǎo)著科學(xué)家不斷進行探索，人類的認識就會不斷走向深入，這部歷史也就會不斷地寫下去。</p><p><b>

30、　　結(jié)語</b></p><p>　　模式識別是指對表征事物或現(xiàn)象的各種形式的信息進行處理和分析，以對事物或現(xiàn)象進行描述、辨認、分類和解釋的過程，它是信息科學(xué)和人工智能的重要組成部分。智能終端，智能手機、智能電視等產(chǎn)品的應(yīng)用開發(fā)。這些都離不開模式識別，而且目前的模式識別技術(shù)還不夠成熟，有待于更進一步的研究，在今后的社會需求和科學(xué)研究中，模式識別將會有更加廣闊的舞臺。</p><p&

31、gt;　　對于我們身處這個行業(yè)的計算機人員來說，做好準備，迎接這個時代的來臨！</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　首先感謝程妍老師，程妍老師生動的講解和精煉的內(nèi)容使我受益匪淺，不僅培養(yǎng)了理我以自然辨證法的觀點去分析我的專業(yè)問題，還使我對以后的工作和生活有了更深刻的認識。另外要感謝本文所參考的文獻的作者和相關(guān)網(wǎng)站。最后還要感謝在我寫論文過程中

32、提供無私幫助的人們。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　恩格斯. 自然辯證法[M]. 人民出版社，1971.</p><p>　　曾國屏. 科學(xué)技術(shù)進步與自然辯證法的發(fā)展[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版)，2004年第1期.</p><p>　　史海成，王春艷，張媛媛. 淺談模式識別

33、;[J]. 今日科苑，2007年22期.</p><p>　　邊肇祺，張學(xué)工. 模式識別(第二版)[M]. 北京清華大學(xué)出版社，1999.12.</p><p>　　李弼程，邵美珍，黃潔. 模式識別原理與應(yīng)用[M]. 西安電子科技大學(xué)出版社，2008.2.</p><p>　　陳其榮. 當代自然辯證法的新范式：科學(xué)技術(shù)哲學(xué)[J]. 華南理工大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2