應(yīng)急決策知識(shí)模型及其進(jìn)化推理研究.pdf

1、應(yīng)急決策體系可視為具有多自主、多因素、多尺度、多變性特征的一個(gè)開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，包含著豐富而深刻的復(fù)雜性科學(xué)問題。本文圍繞范維澄院士所提出的未來(lái)5-10年內(nèi)，我國(guó)應(yīng)急管理基礎(chǔ)研究迫切需要解決的五大板塊關(guān)鍵科學(xué)問題之一——“復(fù)雜條件下應(yīng)急決策的科學(xué)問題”中的“多目標(biāo)應(yīng)急決策生成理論和方法”展開理論研究和實(shí)際工程背景的應(yīng)用。
　　 本文研究工作主要從以下四個(gè)方面展開。
　　 (1)通過(guò)剖析典型應(yīng)急案例，深刻反思應(yīng)急決策支持系

2、統(tǒng)(Emergency Decision Support System，EDSS)所面臨的極大挑戰(zhàn)。在查閱大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，綜述EDSS前沿動(dòng)態(tài)，遵循大師西蒙所提出的“有限理性”的決策原理，提出融合時(shí)態(tài)邏輯和本體技術(shù)的多維知識(shí)表示的共享數(shù)據(jù)為信息平臺(tái)層，以雙基因變異混合進(jìn)化策略的多目標(biāo)應(yīng)急決策為業(yè)務(wù)處理層，可根據(jù)不同需求設(shè)計(jì)適合各類用戶使用的用戶接口層的三層應(yīng)急決策模型。
　　 (2)在信息平臺(tái)層，圍繞如何解決提高

3、決策知識(shí)表示的準(zhǔn)確性，對(duì)時(shí)態(tài)知識(shí)、本體知識(shí)兩大主流知識(shí)表示建立模型。
　　 ①圍繞時(shí)態(tài)邏輯，首先，深入討論了應(yīng)急決策系統(tǒng)中的時(shí)態(tài)知識(shí)模型構(gòu)建基礎(chǔ)理論與時(shí)態(tài)知識(shí)表示方法，從時(shí)態(tài)表示的邏輯基礎(chǔ)著手，概括介紹了時(shí)態(tài)基本元素和時(shí)態(tài)邏輯相關(guān)理論，以及知識(shí)的定義及層次、表示方法論和常用的時(shí)態(tài)知識(shí)表示方法。其次，把應(yīng)急系統(tǒng)中的時(shí)態(tài)知識(shí)分成兩類：一是描述事實(shí)的時(shí)態(tài)知識(shí)，二是描述事件關(guān)系的時(shí)態(tài)知識(shí)，設(shè)計(jì)了五元組的時(shí)態(tài)知識(shí)表示模型，用以描述應(yīng)急決策

4、系統(tǒng)中與時(shí)間關(guān)聯(lián)的時(shí)序信息，形式化地表示應(yīng)急決策系統(tǒng)中的各種時(shí)間信息，可更加準(zhǔn)確地表示時(shí)序關(guān)系的知識(shí)，提高決策方案的準(zhǔn)確性。
　　 ②圍繞本體技術(shù)，首先介紹了本體論基礎(chǔ)理論，包括本體定義、描述邏輯、本體建模元語(yǔ)、本體描述語(yǔ)言和編輯工具，提出一種基于本體論的應(yīng)急決策領(lǐng)域知識(shí)圖示化建模方法；具有圖示化建模直觀、便捷的特點(diǎn)。其次，著重研究并構(gòu)建了應(yīng)急預(yù)案和消防應(yīng)急本體知識(shí)模型，實(shí)例本體知識(shí)的建立驗(yàn)證了本文所提出的基于本體論的應(yīng)急決策領(lǐng)

5、域知識(shí)圖示化建模方法的可操作性。這樣有利于開發(fā)人員和分析人員的溝通，大大提高了領(lǐng)域本體構(gòu)建的規(guī)范性和準(zhǔn)確性。
　　 (3)在業(yè)務(wù)處理層，本文針對(duì)決策自動(dòng)生成的快速性難點(diǎn)，研究應(yīng)急決策生成的進(jìn)化推理機(jī)制，以及并行串匹配算法的實(shí)現(xiàn)機(jī)理。
　　 ①圍繞本體匹配實(shí)現(xiàn)時(shí)的并行串匹配算法，創(chuàng)新性的提出基于連續(xù)r位匹配規(guī)則的并行串匹配算法。從理論上分析并計(jì)算了連續(xù)r位模式串與文本串的匹配概率，并在并行集群環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)該算法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果

6、表明：在數(shù)據(jù)規(guī)模增加時(shí)，可加快本體匹配速度。將并行串匹配算法應(yīng)用到本體匹配中，可以使并行算法在本體匹配計(jì)算中充分發(fā)揮快速計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，為并行計(jì)算領(lǐng)域和本體領(lǐng)域找到新的結(jié)合點(diǎn)。
　　 ②圍繞進(jìn)化策略的推理機(jī)制，把應(yīng)急決策自動(dòng)生成歸結(jié)為尋找最佳決策規(guī)則參數(shù)的優(yōu)化問題，提出一種基于和的雙基因變異混合進(jìn)化策略算法。該算法采用Gauss算子和Cauchy算子的混合變異方法，對(duì)目標(biāo)函數(shù)值最優(yōu)的父代個(gè)體采用Gauss變異，對(duì)目標(biāo)函數(shù)值最差的父代

7、個(gè)體采用Cauchy變異，對(duì)搜索域進(jìn)行比較細(xì)致的搜索，無(wú)論是理論證明還是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，都說(shuō)明：在保持群體多樣性的前提下，可提高算法的收斂速度和準(zhǔn)確度。
　　 (4)建立了響應(yīng)時(shí)間最短與損失程度最小的多目標(biāo)消防應(yīng)急決策優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，理論證明其正確性，并將改進(jìn)的雙基因變異混合進(jìn)化策略算法與本體基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了基于本體的多目標(biāo)消防應(yīng)急決策快速進(jìn)化推理過(guò)程。同時(shí)還解決了具體實(shí)現(xiàn)中的技術(shù)難點(diǎn)，如案例預(yù)處理、本體推理接口以及算法模塊對(duì)本體

8、數(shù)據(jù)的操作等。
　　 本文雖然取得一定研究成果，但圍繞本課題還有一些方面值得深入研究和探討：
　　 (1)本文知識(shí)模型的建立是基于靜態(tài)知識(shí)元素的，動(dòng)態(tài)描述邏輯的研究可用來(lái)完善規(guī)則性知識(shí)和過(guò)程性知識(shí)的形式化問題，進(jìn)一步理論證明多維知識(shí)模型的可滿足性，構(gòu)建應(yīng)急決策動(dòng)態(tài)知識(shí)模型，這樣，應(yīng)急決策知識(shí)才滿足知識(shí)的完備性。
　　 (2)本體匹配的研究和應(yīng)用逐漸成為一個(gè)熱點(diǎn)，具有許多有待解決的挑戰(zhàn)性課題。進(jìn)一步的工作可以通過(guò)計(jì)