定 價(jià):69 元
叢書名:一流本科專業(yè)一流本科課程建設(shè)系列教材
- 作者:趙陽等
- 出版時(shí)間:2023/11/1
- ISBN:9787111737704
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TK018
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書主要包含四部分內(nèi)容,側(cè)重于從能源領(lǐng)域工程實(shí)際和科學(xué)研究的需求角度出發(fā),闡述用人工智能大數(shù)據(jù)方法解決能源系統(tǒng)問題的知識(shí)和方法論。第一部分介紹能源系統(tǒng)信息采集中常見數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)預(yù)處理方法,包括適用于能源系統(tǒng)的異常值識(shí)別、缺失值處理、數(shù)據(jù)規(guī)范化、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及分割方法等;第二部分介紹無監(jiān)督學(xué)習(xí)方法及其在能源系統(tǒng)工程中的典型應(yīng)用,包括聚類分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘和知識(shí)后挖掘方法;第三部分介紹監(jiān)督學(xué)習(xí)方法及其在能源系統(tǒng)預(yù)測(cè)建模中的應(yīng)用要點(diǎn),包括特征工程、算法選擇、模型優(yōu)化和模型解讀方法;第四部分介紹能源系統(tǒng)優(yōu)化方法,主要從評(píng)價(jià)指標(biāo)、建模方法和優(yōu)化算法等方面講述能源系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和運(yùn)行階段的優(yōu)化思路及案例。
本書可作為高等院校能源系統(tǒng)工程和人工環(huán)境工程等專業(yè)與人工智能領(lǐng)域相結(jié)合的跨學(xué)科專業(yè)教材,也可以作為工程技術(shù)人員和管理人員的參考讀物。
前 言
能源系統(tǒng)是當(dāng)今人類文明發(fā)展的基礎(chǔ),小到千家萬戶照明、供暖和制冷需求,大到區(qū)域供熱乃至跨區(qū)域跨國家的能源生產(chǎn)、傳輸和分配,涉及人類社會(huì)的方方面面。隨著人類工業(yè)文明進(jìn)入信息化智能化階段,日新月異的信息化技術(shù)和自動(dòng)化工具在能源領(lǐng)域正在大規(guī)模普及。日積月累采集的大量乃至海量實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù),為深入理解系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律、識(shí)別系統(tǒng)存在的問題和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。人工智能大數(shù)據(jù)方法為能源系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)和管理等方面的進(jìn)步提供了新的工具和方法論,乃至有望進(jìn)一步改變能源系統(tǒng)領(lǐng)域傳統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)化范式。
在當(dāng)前工科培養(yǎng)體系下,能源領(lǐng)域人才培養(yǎng)偏重工程技術(shù),人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)偏重?cái)?shù)據(jù)算法。亟須在知識(shí)層面、方法論及思維層面上貫通兩個(gè)領(lǐng)域,培養(yǎng)出具有交叉學(xué)科知識(shí)背景和解決問題能力的跨學(xué)科復(fù)合型專業(yè)人才。本書十分注重對(duì)學(xué)生學(xué)科交叉思維的培養(yǎng),側(cè)重于從能源領(lǐng)域需求的視角去理解人工智能算法。本書以生活中常見能源場(chǎng)景為入口,弱化對(duì)讀者的能源理論知識(shí)的需求,并以經(jīng)典人工智能算法為抓手,強(qiáng)化對(duì)交叉學(xué)科思維的培養(yǎng)。書中少量標(biāo)“*”部分為選修內(nèi)容。
本書由清華大學(xué)李先庭教授主審,浙江大學(xué)竺可楨學(xué)院智慧能源班俞自濤教授和能源工程學(xué)院張學(xué)軍教授為本書統(tǒng)籌規(guī)劃和編撰提供了寶貴建議和支持。具體編寫分工如下:趙陽編寫第3章、第5章,以及第1章部分內(nèi)容,范成編寫第2章、第4章,以及第1章部分內(nèi)容,顏承初、剛文杰主要負(fù)責(zé)書中的應(yīng)用案例。本書各章節(jié)編寫還得到了部分能源領(lǐng)域?qū)<覍W(xué)者的大力支持:劉猛和楊斌為第2章內(nèi)容提供了寶貴建議,章超波和丁研參與了第3章的完善,嚴(yán)珂、唐瑞和王慧龍參與了第4章的修改完善,魯潔參與了第5章的完善,趙英汝為第5章提供了部分應(yīng)用案例。本書的順利完成也受益于浙江大學(xué)章文愷、馬鵬岳、鄧孟秋、張譯文、王子豪、孫嘉偉、王嘉茜、賀佳寧,以及深圳大學(xué)李雪清、劉奕辰、劉旭媛、陳美玲、何煒麟、雷宇田、馬媛媛、吳澤彬、吳秋婷、張璐等同學(xué)的支持與幫助。在此一并表示感謝!
本書涉及兩個(gè)領(lǐng)域交叉,由于編者自身學(xué)識(shí)水平有限,書中難免出現(xiàn)疏漏和不足之處,懇請(qǐng)讀者不吝賜教,以促進(jìn)本書的完善。
目 錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 能源系統(tǒng)工程與人工智能 1
1.2 人工智能發(fā)展歷程 2
1.3 本書的內(nèi)容結(jié)構(gòu) 3
思考與練習(xí) 4
第2章 數(shù)據(jù)預(yù)處理方法 5
2.1 能源系統(tǒng)中的數(shù)據(jù) 5
2.1.1 能源系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)常見格式及
特點(diǎn) 5
2.1.2 能源系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式 6
2.1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理的必要性 6
2.2 能源系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)清洗方法 7
2.2.1 常見的缺失值處理方法 7
2.2.2 常見的異常值識(shí)別方法 10
2.3 能源系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)降維方法 13
2.3.1 樣本維度的降維 14
2.3.2 變量維度的降維 14
2.4 能源系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)規(guī)范化方法 15
2.5 能源系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法 17
2.5.1 連續(xù)數(shù)值型-類別型變量轉(zhuǎn)換
方法 17
2.5.2 類別型-連續(xù)數(shù)值型變量轉(zhuǎn)換
方法 18
2.6 能源系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分割方法* 18
思考與練習(xí) 21
第3章 無監(jiān)督學(xué)習(xí)方法 22
3.1 總論 22
3.1.1 能源領(lǐng)域無監(jiān)督學(xué)習(xí)方法概述 22
3.1.2 典型能源應(yīng)用場(chǎng)景 23
3.1.3 無監(jiān)督學(xué)習(xí)的一般流程 24
3.2 基于聚類的無監(jiān)督學(xué)習(xí) 24
3.2.1 引言 24
3.2.2 基本概念 25
3.2.3 基于原型的聚類 38
3.2.4 基于密度的聚類 42
3.2.5 基于層次的聚類 46
3.2.6 課外閱讀 51
3.3 基于關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的無監(jiān)督學(xué)習(xí) 51
3.3.1 引言 51
3.3.2 基本概念 51
3.3.3 Apriori算法 54
3.3.4 頻繁模式增長(zhǎng)算法 61
3.3.5 課外閱讀 73
3.4 知識(shí)后挖掘 73
3.4.1 引言 73
3.4.2 聚類后挖掘 74
3.4.3 關(guān)聯(lián)規(guī)則后挖掘 83
3.4.4 課外閱讀 84
3.5 總結(jié)與展望 85
思考與練習(xí) 85
參考文獻(xiàn) 86
第4章 監(jiān)督學(xué)習(xí)方法 87
4.1 總論 87
4.1.1 監(jiān)督學(xué)習(xí)基礎(chǔ)概念 87
4.1.2 典型能源應(yīng)用場(chǎng)景 88
4.1.3 基于監(jiān)督學(xué)習(xí)的預(yù)測(cè)建模流程 91
4.2 特征工程 92
4.2.1 引言 92
4.2.2 特征篩選方法 92
4.2.3 特征構(gòu)建方法 100
4.3 模型選擇與優(yōu)化 102
4.3.1 引言 102
4.3.2 模型選擇 103
4.3.3 模型原理 106
4.3.4 模型優(yōu)化 122
4.4 模型評(píng)價(jià)方法 132
4.4.1 引言 132
4.4.2 回歸模型評(píng)價(jià)指標(biāo) 132
4.4.3 分類模型評(píng)價(jià)指標(biāo) 134
4.4.4 課外閱讀 137
4.5 模型解讀 138
4.5.1 引言 138
4.5.2 模型專用解讀方法 139
4.5.3 模型通用解讀方法 142
4.6 總結(jié)與展望 158
思考與練習(xí) 159
參考文獻(xiàn) 159
第5章 優(yōu)化方法 161
5.1 總論 161
5.1.1 能源領(lǐng)域優(yōu)化方法概述 161
5.1.2 典型能源應(yīng)用場(chǎng)景 162
5.1.3 優(yōu)化方法的一般流程 162
5.2 能源系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo) 163
5.2.1 引言 163
5.2.2 能源效益指標(biāo) 164
5.2.3 經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo) 166
5.2.4 環(huán)境效益指標(biāo) 169
5.2.5 電網(wǎng)互動(dòng)性指標(biāo) 171
5.2.6 綜合效益指標(biāo) 173
5.2.7 課外閱讀 174
5.3 能源系統(tǒng)建模方法 174
5.3.1 引言 174
5.3.2 建模方法 174
5.3.3 示例分析:綜合能源系統(tǒng)建模 177
5.3.4 示例分析:建筑能源系統(tǒng)建模 179
5.3.5 課外閱讀 184
5.4 能源系統(tǒng)優(yōu)化方法 184
5.4.1 引言 184
5.4.2 優(yōu)化問題 184
5.4.3 數(shù)學(xué)規(guī)劃算法 186
5.4.4 啟發(fā)式優(yōu)化算法 200
5.4.5 多目標(biāo)優(yōu)化算法 207
5.4.6 課外閱讀 216
5.5 總結(jié)與展望 216
思考與練習(xí) 217
參考文獻(xiàn) 217