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人工智能技術在數字地球中的應用論文
人工智能和數字地球是計算機科學及信息科學發展中的重要領域。本文簡述了人工智能的概念及其在計算機上的實現方式，并提出了人工智能技術在數字地球發展中幾個方面的應用，最后總結了人工智能技術為數字地球的發展帶來的好處。
1 前言
1998年，美國副總統阿爾.戈爾在加利福尼亞科學中心作的演講中提出了“數字地球”這一新概念，并對其作了比較全面和通俗的說明[1]。演講中戈爾總統給出數字地球可能的無比廣闊的應用前景，人們可以通過數字地球技術指導仿真外交，打擊和監測犯罪，保護生態多樣性，預測氣候變化，增加作物產量等。
在數字地球中非常重要的一點是如何使海量的地理空間數據變得有意義，即讓它們能過被人們所理解。但是，在面對這些海量的數據時，我們處理的手段卻是有限的。而且這些數據都是由計算機來處理的，在面對大量數據中的無用數據時，計算機是很難將其識別出來的。所以我們需要讓計算機具有人類一樣的智慧，將這些數據進行有效的處理。如今，人工智能技術在數字地球中有著廣泛的應用。通過這一技術，人們可以高效的處理和分析這些海量數據。
2人工智能的實現方式
人工智能在計算機上有兩種不同的實現方式。一種是采用傳統的編碼技術，使系統呈現智能的效果，而不考慮所用的方法是否與人或動物機體所用的方法相同。另一種是模擬法(modeling approach)，它要求實現方法也和人或動物機體所用的方法相同或相似。模擬法有兩種實現的算法：遺傳算法和神經網絡算法。
遺傳算法借鑒生物進化論，將要解決的問題模擬成一個生物體，通過復制、交叉、突變等操作產生下一代解空間[3]，并通過適應函數度來淘汰那些不良的個體，這樣迭代進化幾代之后就很有可能得到適應度函數值較高的個體。遺傳算法通常用在求解問題最優解的情況下，如函數優化、組合優化等。
神經網絡算法通過模擬人或動物的神經網絡傳遞和處理信息的行為特征，進行分布式并行信息處理的算法數學模型[4]。使用神經網絡算法使系統具有像人一樣學習的特征。初始時，系統模塊跟初生嬰兒一樣什么也不懂，而且會經常犯錯，但是它可用通過學習，從錯誤中吸取教訓，下一次運行時就可能改正。
3人工智能技術在數字地球中的應用
人工智能能夠使我們的計算機具有人能解決問題的能力，使得計算機工作起來更加的高效。而且通過人工智能的學習機制，降低其出錯的幾率。人工智能在數字地球中可以有以下幾個方面的應用：
3.1智能導航
當前我們主要使用GPS技術來做定位和導航的。但是GPS只能在室外及衛星信號不被遮擋或反射的地方才能使用。因此，在室內、茂密的樹木覆蓋處和高層建筑地下GPS就很難使用了[5]。
使用人工智能技術進行智能導航，當不能獲得GPS衛星信號時，系統會智能的使用基于通信基站定位、互聯網定位等來提供導航。同時，人工智能系統還可以實現最優路徑規劃，周邊信息搜索等功能。
3.2智能的人機交互
數字地球的建設依賴于互聯網、虛擬現實等技術，但是現在我們能做的僅僅是通過這些技術將我們所獲得的海量數據展現在人們面前。而顯示信息的形式主要是以瀏覽器、虛擬頭盔等，這些工具存在著不能與人友好交互的問題。我們通常是通過人肢體來交互，而不能像現實生活中人們通過對話的形式交互。
3.3 專家系統
計算機較人強的地方在于它的計算速度快，將計算機的高運算速度和人的智慧集成起來構成專家系統。專家系統使用人類專家推理的模型來處理現實世界中需要專家作出解釋的復雜問題，并得出與專家相同的結論[6]。
在氣象預測中，我們要處理大量的氣象數據。使用傳統的計算機處理方式，我們還要對計算機的處理結果做大量的分析。但是通過專家系統，不僅給出處理的數據結果，還可以給出分析的結果，以便研究人員輔助研究使用。這樣可以減少大量的人力耗費。
總結
戈爾總統所提出的數字地球，不僅僅是數字化的地球，其未來的發展跟應該是在數字化的基礎之上的智慧地球，正如2008年IBM所提出的“智慧地球”。未來，電子設備將會更加智能化，人機交互將會更友好化。
同時在面對海量的地理空間數據時，使用人工智能技術可以拓寬我們隊這些數據的處理能力。加快數據的處理速度、精確性等。通過智能搜索，可以快速精準的找到我們所需要的信息。就像google公司所做的智能周邊搜索一樣，當人們走在城市街道上的時候，系統可以搜索并顯示周邊我們感興趣的一些商店、景觀、飯店等信息。并且人工智能技術還能提供智能導航、人機自然語言交互、專家系統等。未來人工智能技術將在數字地球的發展中起到更大的作用。
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