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工程知识粒度化技术及其应用研究

赵昌葆  
【摘要】: 知识的价值早已被人们认识,尤其在解决工程领域问题中起着不可替代的作用。知识工程除了知识获取瓶颈外,缺乏对复杂问题求解用到的大范围异类知识的有效组织与表示方法,致使其处理的问题规模有限。本文结合应用广泛、求解困难的工程问题对工程知识进行了研究。 解决一个复杂问题需用到若干不同的知识,它们通过问题求解中知识的运用发生联系,解决一类问题的知识自然地结合在一起,构成了知识系统。本文基于知识的系统本质,将知识系统的静态结构和动态行为作为知识系统的两个方面,建立了知识的表示与组织、获取与进化以及运用与管理的相关概念、性质与方法,形成了完整的知识系统描述体系。 复杂问题的求解很难一步完成,往往需要将求解过程划分为若干阶段,各阶段依次构成递进关系,求解过程规划以及求解知识组织,都以构成递进关系的环节为基础。本文分析了问题求解与知识运用之间的关系,将问题求解中具有递进关系的单元作为知识系统的层次。问题求解中起作用的是知识中蕴涵的因果联系,它是知识的核心。知识中蕴涵的因果联系涉及诸多因素,对这些因素的认识程度的不同,体现为因素的不同表示形式,一则知识将具有不同形式的诸多因素逻辑上联结在一起,像是因素聚合的知识颗粒。因果联系涵盖的范围可以由知识颗粒的大小来比拟,即知识粒度。 本文剖析了知识的粒度特性,给出了知识粒度的定义、性质与表示方法,将知识统一表示为知识前件、知识后件及二者之间的映射,知识前件与知识后件由不同的成分——要素、属性和约束来描述;提出了层次规划、粒度选择与解的生成三个求解策略,引入了基于匹配度、支持度及语义距离的知识检索方法,将知识推理与约束满足的方法结合起来完成解的生成与评价,并给出了约束调整规则和求解回溯方法,从而建立了基于粒度知识的综合求解方法;提出了基于任务分析的粒度知识获取方法,以及“知识数据增长—知识成分变化—知识粒度变化—知识层次调整”四个层级的粒度知识进化机制;揭示了粒度知识包含信息的分形特点,提出了粒度知识的分形编码方法,以简码和全码关联的方法准确而简洁地表示知识。 作为示例与验证,本文以工艺设计为例,阐述了粒度技术在工艺设计中的应用,介绍了西飞工艺知识库系统,反映了本文的核心思想,验证了其效果。


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