智能知识管理系统规范专家的研究与开发pdf

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  智能知识管理系统“规范专家”的研究与开发 中国船级社上海规范研究所上海200135袁望靖赵工凡 摘要 知识管理的可以运用集体的智慧,进行知识的管理、共享、学习和再利用,本文通过智能知识管理 系统“规范专家”的研究,阐述了智能知识管理系统“规范专家”的开发过程与创建“船舶规范”知识 库采取的技术措施。本文还介绍了“规范专家”软件的应用功能与技术特点。 关键词:知识管理知识库智能规范 1 前言 船舶在设计、建造时都要遵循国际组织、主管当局和船级社制订的公约、规范、规则、 指南及法规的要求(这里统称为规范)。不同的船舶在不同的前提下需满足的条款亦不一样, 由于这些文件名目繁多、数量庞大、相互关系复杂,且时效性强。造船师们从这些“条款的 海洋”中,根据自己的需求完整地、准确地查找出相应的条款会有一定的困难。 “规范专家”是一个智能知识管理系统,他应用了专家们的智慧,将他们对规范的理解, 把有关的文本、条款建立成规范知识库。通过智能推理机,将船舶设计、建造与营运的整个 生命周期,按设计、造船、航运、检验等人员的思维和专家们的经验,由推理机梳理成条款 树,用户通过浏览软件,完整、准确地检索到所关心的船应该满足的各种规范文件和条款。 2 规范知识库的建立 “规范专家”的知识库(KnowledgeBase)总体结构及应用流程如图l所示。 图l“规范专家”的总体结构 2.1基于面向对象的关系数据库创建知识管理系统 “规范专家”采用了基于面向对象的关系数据库作为的知识库的组成部分。用数据表 格式的规范条款,应用数据库管理系统来协助规范知识的管理,建立了知识管理系统 (KnowledgeManagementSystem)。 2.2知识的获取 各种规范公约的内容虽然在出版物中是以篇、章、节、条、款、附件、附录、附则等来排 列与组织的。但对于用户来说这种规律是不够用的,“规范专家”用资深专家对规范的理解以 及他们的应用经验进行归纳、解释、整合,对规范内容进行了完整、详尽的梳理。得到了细 化后的规范条款,以及与其相应的调用规则。并以一定的规律编排,导入后建立了规范知识 库。 2.3知识的表示 规范知识的表示就是将规范知识进行符号化和形式化,这就需设计出一套各种数据结构 的方法,他能适合于规范知识的表示。这样就可以将已获取的规范知识用计算机内部代码的 形式进行合理的描述,而且以适当的手段给予存储。 我们采用了树状层次结构来描述规范知识。整个规范知识的表示是一颗“参天大树”。图2 为这颗树的示意图: 图2树状层次结构描述的规范知识 这种知识的表示方式有效的表达了基于规范知识规律的知识推理,可使专家们对规范知识 的理解充分地表达了出来。 2.4知识的管理 2.4.1知识项的更新 为了方便地建立或添加、删除、修改及检查知识库中的知识项,开发了知识项变更工具软 件,如图3所示。 图3知识项处理软件 153 2.4.2 知识库的完整性 “规范专家”知识库的完整性有两层意思: 其一是知识库的构架覆盖了全部检验内容,而且梳理准确、分支合理、表述精确、引用规 范条款精炼。这是需由资深专家在建库时以及知识项更新时精心策划、严格把关的。 其二是面向用户的知识表示应准确无误。这需软件人员通过各种手段,将资深专家的“规 范知识树”准确地转化成数据库,这是一个繁琐而细致的工作。“规范知识树”中有上万个节 点,每个节点不仅有标志性描述,还带有一个与各种船舶参数相关的节点参数表,每个“规 范知识树枝的末梢”可拥有一个或几个条款,也就是一个或几个条款原文。这个庞大的知识 库要做到准确无误,也是需要相关人员选用科学的设计、合理的手段、精心制作而完成的。 2.4.3知识库的安全性 知识库的安全性就是避免知识库中的内容被泄漏、恶意破坏及误更改。“规范专家”的知 识库是借助数据库带有的安全机制,保护知识库的安全。 2.4.4知识库的实时性 知识库的实时性是指将规范的实时有效与“规范专家”知识库尽量同步。定期将知识库升 级,使其跟上规范、公约更新的步伐。 3 推理机 3.1基于树状结构的推理原理 “规范专家”中基于树状结构的推理原理可用下述多元函数来描述: t(Xi.Xe,X3,X6Xs,X6,Xz,Xs,X9,X10)_tree(i) f 。 式中: XJ。安放龙骨日期肋、重大改建日期 勋:船长 勋:载重线:船旗勋:船型Xto:附加标志 其含义是推理函数f通过10个船舶参数自变量X,推导出一颗“定制的树”tre:e(i),用户 可以在这颗树中游弋,进入感兴趣的专题,寻找到相应的规范条款。 3.2推理的实施 “规范专家”的知识构成一个“末节点存放自变量参数”的树形结构。其自上到下的层 次表示了专题由粗到细的分类。 通常采用的推理机制是由上到下的推理法,即根据用户选定的船舶参数,通过逐层删选, 滤去无关分支,剩余的部分动态地构成新的查询范围。直至查到所需的条款。这种方法对小 批量数据是可行的,但对“规范专家”如此庞大的知识库,这样大量的数据查询,等待时间 会过长而令用户难以忍受。 针对查询等待时闻过长随闯题,“规范专家”采用了新的推理机制一“由下到上的归纳演 绎法”,即将末节点中的船舶参数信息由底向顶反向推理,通过归纳演绎得出属于树形结构每 一分支的船舶参数信息。当用户进入某一专题分支时,只需将当前分支的船舶参数信息与用 户输入的船舶参数信息相比较即可,极大的提高了响应速度。 3.3归纳演绎算法 假设一个父节点Nc下只包含了两个子节点Na与Nb。 N口的船舶参数范围假设Y5(IOa(卢l,2,...11) fS雄 伊lk:Datel≤安放龙骨日期一Date2 俾2№:T1≤总吨位≤T2 (P3k:L1≤船长≤L2 (P4)口:船型c(S1,...sn) (P5)口:船舶标志c(MI,...Mk) … ’ Nb的船舶参数范围假设为(Pi)b(i=l,2,...11) 7≤安放龙骨日期≤Date2’ (P1)6:Datel 7 7≤总吨位≤T2 (P2)6:T1 (P3)6:L1’≤船长≤L2’ 7) (P4)b:船型c(S1’,...Sn 7,...Mk (Ps)b:船舶标志c(M17) 父节点Nc的船舶参数范围(P/)c可这样来计算: ②若集合(P啪包含集合(P枷,即@0b ③若能求得(Pi)aI.J口Ob,则:(Pi)c=(Pi)aU(Pi)b: ④若上述①、②、③均不满足,则(Pf)c可同时取(Pi)a和(P啪。 若父节点中Nc下包含了两个以上子节点,则可将口Dc再与其他节点进行归纳演绎… 3.4.归纳演绎的实现过程 推理归纳演绎的过程可以由图4来说明。 图4归纳演绎的实现 155 4 导航软件 “规范专家”的用户接口是一个导航软件,由“船舶参数输入”、“导航”、“规范条款 查阅”等几部分组成。 用户输入了船舶的相关参数(见图5),推理机将会推导出一颗“用户定制的树”。 图5参数输入 导航版面(见图6)提供用户在各节点及分支上下或左右游弋,去找到感兴趣的专题。 图6专题导航 用户点击感兴趣的规范专题后,条款查阅模块将会调用AdobeReader软件,打开规范条款 (PDF文件)。此时用户可浏览、打印、保存或提取规范条款内容(见图7)。 图7浏览规范条款 5 结束语 通过多年的努力,“规范专家”已经在CCS推广应用,我们体会到,知识管理的可以运用 集体的智慧,解决知识的管理、共享、学习和再利用等问题,知识库的创建与知识管理系统 的开发是一个多专业的综合技术,需各方面的人员密切配合。在造船行业中,应用知识管理 和知识库技术有着广阔的前景。 157

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