基于CBR的知識(shí)管理及實(shí)例(1)

1、思路思路5 CBR5 CBR與知識(shí)管理與知識(shí)管理的融合的融合1 1 知識(shí)管理知識(shí)管理2 CBR2 CBR的概念及的概念及思想思想3 CBR3 CBR系統(tǒng)流程系統(tǒng)流程 4 CBR4 CBR系統(tǒng)的關(guān)鍵系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)技術(shù)6 CBR6 CBR在知識(shí)管理在知識(shí)管理中的應(yīng)用舉例中的應(yīng)用舉例了解知識(shí)管理的概念及過程。什么是CBR？它的應(yīng)用思想是什么？CBR系統(tǒng)的解題過程有哪些？CBR系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？它們的情況怎樣？CBR應(yīng)用到知識(shí)管理的原因是什么？通過實(shí)例，進(jìn)一步了解CBR在知識(shí)管理中的應(yīng)用。（1 1）知識(shí)的重要性）知識(shí)的重要性現(xiàn)在，知識(shí)已成為社會(huì)財(cái)富的主要來源?！?1世紀(jì)，什么最重要？人才！”農(nóng)業(yè)經(jīng)

2、濟(jì)時(shí)代：土地工業(yè)經(jīng)濟(jì)前期：勞動(dòng)力工業(yè)經(jīng)濟(jì)后期：資本今天：知識(shí)伴隨著人類社會(huì)的發(fā)展，社會(huì)的財(cái)富核心發(fā)生了一系列的變化。（2 2）知識(shí)管理（）知識(shí)管理（Knowledge Management,KMKnowledge Management,KM）定義）定義 1986年維格首次提出KM的概念，并定義為“ 為最大化企業(yè)知識(shí)相關(guān)的效率及知識(shí)資產(chǎn)的回報(bào)，企業(yè)系統(tǒng)地、顯性地、審慎地建立、更新與應(yīng)用知識(shí)的過程?！焙?jiǎn)單地說，知識(shí)管理就是通過一定手段、方法，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的共享和應(yīng)用。知識(shí)管理的過程：知識(shí)獲取與表示、知識(shí)的存儲(chǔ)、知識(shí)集成與傳播、知識(shí)應(yīng)用、知識(shí)創(chuàng)新計(jì)算機(jī)技術(shù)能提升知識(shí)管理的有效性。因此，知識(shí)管理的實(shí)

3、施平臺(tái)多借助于知識(shí)管理系統(tǒng)。2 CBR2 CBR的概念及思想的概念及思想CBRCBR的概念：的概念：案例推理（case based reasoning, CBR）是人工智能領(lǐng)域里的一種推理技術(shù)，源于認(rèn)知科學(xué)中記憶在人類推理活動(dòng)中所扮演的角色。1982年，美國(guó)耶魯大學(xué)羅杰沙克在Dynamic Memory一書中提出了動(dòng)態(tài)記憶理論，描述了記憶是如何隨著經(jīng)驗(yàn)的增長(zhǎng)而自動(dòng)修改和發(fā)展的，這被看作是CBR思想的正式來源。CBRCBR核心思想：核心思想：在進(jìn)行新問題求解時(shí)，使用以前曾經(jīng)求解過類似問題的經(jīng)驗(yàn)，并針對(duì)新舊問題的差異做相應(yīng)調(diào)整，從而得到新問題的解，而后將新知識(shí)以案例的形式加入到知識(shí)庫中。CBR方法

4、基于自然界的兩條原則：一、世界是有規(guī)律的，相似的問題具有相似的解決方法；二、以前遇到的問題極有可能在將來再次遇到。3 CBR3 CBR系統(tǒng)流程系統(tǒng)流程 典型的案例推理問題求解模型，即4R模型主要包涵了四個(gè)過程，案例檢索（Retrieve）、案例重用（Reuse）、案例修正（Revise）和案例保存（Retain）。4R過程（1）案例檢索（Retrieve）：一個(gè)新案例出現(xiàn)時(shí)，利用其描述信息查詢與新案例相似的案例，得到最相似的舊案例。（2）案例重用（Reuse）：借鑒舊案例的解決方法，得到新案例的一些解決方案。（3）案例修正（Revise）：如果有新舊案例相似的情況，因此要針對(duì)新舊案例的差異，進(jìn)

5、行案例修正。（4）案例保存（Retain）：CBR系統(tǒng)有自動(dòng)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，根據(jù)與原有案例的相似度與設(shè)定閾值的比較結(jié)果，對(duì)新案例及解法有選擇進(jìn)行保存。4.1案例的檢索（文獻(xiàn)案例的檢索（文獻(xiàn)4）案例檢索是基于案例推理系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，而案例檢索算法更是案例檢索的重點(diǎn)。案例的檢索技術(shù)通常有三種：最近鄰法、歸納推理法和知識(shí)引導(dǎo)法。最近鄰法(Nearest neighbor approach)是指用戶從案例庫中找出與當(dāng)前情況距離最近的案例的方法。它把輸入案例與案例庫中的所有案例進(jìn)行逐索引域的比較，求出案例之間的每個(gè)域的相似度，再根據(jù)以前定義的加權(quán)向量，最終確定所有案例與輸入案例的相似度，將相似度超過閾值的案

6、例返回給用戶。4 CBR4 CBR系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 1, 0 imjrjij），（ CCSiCni2i1i,CCC，n21,CCCCCi，案例的相似度是抽取案例各方面的特征值，并確定各特征的權(quán)，通過計(jì)算目標(biāo)案例和源案例的加權(quán)距離，來確定案例相似程度的大小。設(shè)案例庫 ，第i個(gè)案例的屬性集為 ，則案例間的相似度為其中，n為案例的屬性個(gè)數(shù)； 為第j個(gè)屬性的權(quán)值， ； 表示案例 和案例 中第j個(gè)屬性的相似性。其通常形式為： ，其中 表示第j個(gè)特征的取值范圍。 n1jjrjijjririim），（），（CCSCCS 1 , 0 jnjj11jCjjrjijrjij1imKCCCCS），（jK

7、4.2 4.2 案例重用案例重用案例的重用被公認(rèn)為是 CBR 中最具挑戰(zhàn)性的問題，也是繼案例檢索之后的又一個(gè)熱點(diǎn)。因此，案例的重用是實(shí)現(xiàn) CBR 目前最困難的問題，不是難在無法構(gòu)造一種重用的方法，而是構(gòu)造不出相對(duì)通用的重用方法。一般來說，在 CBR 中有兩種案例修改的方法：結(jié)構(gòu)修改，就是直接應(yīng)用規(guī)則或公式修改所存儲(chǔ)案例的結(jié)論以適應(yīng)新的問題；誘導(dǎo)修改，重用得出以前案例結(jié)果的規(guī)則或公式。采用這種方法時(shí)，需另外存儲(chǔ)如何得出案例結(jié)論的步驟和知識(shí)，以便改寫時(shí)應(yīng)用。具體做法有：1)不修改，這種策略適用于有復(fù)雜原因，但有簡(jiǎn)單結(jié)論的案例，如在銀行貸款中的應(yīng)用；2)參數(shù)調(diào)整，屬于結(jié)構(gòu)修改，比較源案例和目標(biāo)案例的

8、特定的參數(shù)，在確定的調(diào)整方向上進(jìn)行調(diào)整，實(shí)際上應(yīng)用了領(lǐng)域中的一些規(guī)則；4.3 4.3 案例修改案例修改3)誘導(dǎo)重放，檢索解決原問題的方法和步驟，在新的問題中予以應(yīng)用；4)模型引導(dǎo)，采用因果關(guān)系模型來引導(dǎo)修改。由于很難找到一種相對(duì)通用的案例的修改方法，只能具體問題具體分析在實(shí)際應(yīng)用中，多數(shù)采用基于規(guī)則的推理(RBR)和與人機(jī)結(jié)合的方式進(jìn)行案例的修正。4.4 4.4 案例保留案例保留基于案例的推理（CBR）系統(tǒng)采用增量式的學(xué)習(xí)，能不斷積累經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，這來源于對(duì)新案例及解法的保留。但若無條件地對(duì)案例進(jìn)行保留勢(shì)必導(dǎo)致另一個(gè)問題產(chǎn)生，即無法控制案例庫中案例數(shù)目的增長(zhǎng)而使系統(tǒng)的運(yùn)行效率下降，檢索成本增加。

9、一種解決策略是： 有選擇地對(duì)新案例及解法進(jìn)行保留，是否對(duì)新案例進(jìn)行保留，取決于原有案例的相似度與設(shè)定閾值的比較。如果相似度的取值在閾值與 1 之間，則認(rèn)為很相似，信息量和知識(shí)含不高，價(jià)值不大，不對(duì)案例進(jìn)行存儲(chǔ)。5 CBR5 CBR與知識(shí)管理的融合與知識(shí)管理的融合知識(shí)管理的過程一般為：知識(shí)獲取與表示，知識(shí)存儲(chǔ)，知識(shí)集成與傳播，知識(shí)應(yīng)用，知識(shí)創(chuàng)新。CBR嘗試在計(jì)算機(jī)上將敘述能力與知識(shí)管理進(jìn)行結(jié)合，在為知識(shí)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了基本的技術(shù)保障的同時(shí)，也拓寬了推理技術(shù)的應(yīng)用。CBR的4R過程模型以及其相關(guān)技術(shù)為知識(shí)管理系統(tǒng)的構(gòu)建提供了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。5 CBR5 CBR與知識(shí)管理的融合與知識(shí)管理的融合C

10、BR與知識(shí)管理具有內(nèi)在一致性：知識(shí)獲取與表示案例的知識(shí)表示與案例的檢索。知識(shí)的存儲(chǔ)案例的保存。知識(shí)集成與傳播案例匹配。知識(shí)應(yīng)用案例匹配、案例自學(xué)習(xí)。知識(shí)創(chuàng)新案例自學(xué)習(xí)、案例評(píng)估。以上可知基于案例的推理過程，本身就涉及到知識(shí)管理的過程，可以說是知識(shí)管理的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。6 CBR 6 CBR 在知識(shí)管理中的應(yīng)用舉例在知識(shí)管理中的應(yīng)用舉例案例背景案例背景以電信長(zhǎng)途傳輸線路故障預(yù)案調(diào)度為例，介紹如何在知介紹如何在知識(shí)管理中應(yīng)用識(shí)管理中應(yīng)用 CBRCBR更好的為長(zhǎng)途傳輸線路故障找到合適更好的為長(zhǎng)途傳輸線路故障找到合適的預(yù)案的預(yù)案。建立長(zhǎng)途傳輸線路故障預(yù)案調(diào)度的目的，就是將故障信息表示成計(jì)算機(jī)能夠分析和處理的

11、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為案例的組織、檢索、學(xué)習(xí)提供前提條件，并為故障的解決提供相關(guān)的支持預(yù)案，使故障發(fā)生后不會(huì)陷入盲目的維護(hù)中，而是根據(jù)預(yù)案有章可循、有據(jù)可依的得到解決。通過研究發(fā)現(xiàn)，有些故障是重復(fù)發(fā)生的，以前的解決預(yù)案完全可以重用，既便不能完全重用，作適當(dāng)修改就可以了。深人分析已有的調(diào)度預(yù)案發(fā)現(xiàn)：調(diào)度預(yù)案是在基深人分析已有的調(diào)度預(yù)案發(fā)現(xiàn)：調(diào)度預(yù)案是在基于以往調(diào)度預(yù)案的基礎(chǔ)上生成的。于以往調(diào)度預(yù)案的基礎(chǔ)上生成的。所以通過對(duì)預(yù)案的積累，產(chǎn)生歷史上可行的預(yù)案庫并從中進(jìn)行抽取分析獲得有用的知識(shí)是非常有意義的。通過研究大量的調(diào)度預(yù)案，發(fā)現(xiàn)故障與問題中某些有限個(gè)故障現(xiàn)象因素有關(guān)，這些因素組合在一起，就可確定一個(gè)問題

12、描述問題描述，問題描述經(jīng)加工成為詳細(xì)的案例描述案例描述。由于問題描述和解決方案解決方案之間是一種對(duì)應(yīng)的關(guān)系，由此可確定解決方案。問題描述可以看作一個(gè)實(shí)體，故障形式可以抽取抽取成幾個(gè)關(guān)鍵現(xiàn)象因素作為問題描述的屬性成幾個(gè)關(guān)鍵現(xiàn)象因素作為問題描述的屬性，相應(yīng)的解決方案也可看作一個(gè)實(shí)體。據(jù)此構(gòu)建電信長(zhǎng)途傳輸故障預(yù)案調(diào)度模式，用公式表述為：用公式表述為：f f：ABAB。其中。其中 A A 為問題描述的為問題描述的故障現(xiàn)象特征因素集合，故障現(xiàn)象特征因素集合，B B 為解決方案的集合。為解決方案的集合。對(duì)于一個(gè)給定的具體案例C而言：Ac,Bc 是一個(gè)完整的案例及其預(yù)案的解決方案集合，Ac，Bc 是針對(duì)某一

13、具體案例C的故障現(xiàn)象特征因素集合和解決預(yù)案的集合。案例工作模型電信長(zhǎng)途傳輸線路故障預(yù)案調(diào)度是基于工作流運(yùn)轉(zhuǎn)的 CBR 知識(shí)管理過程。通過工作流的流轉(zhuǎn)來在角色之間傳遞案例，完成案例的創(chuàng)建描述、檢索匹配、生成預(yù)案、維護(hù)案例庫和預(yù)案庫以及從中抽取相關(guān)知識(shí)。電信長(zhǎng)途傳輸線路故障預(yù)案調(diào)度工作流涉及機(jī)房工作人員、工程師、高級(jí)工程師、維護(hù)人員四個(gè)角色。 案例工作模型 機(jī)房工作人員機(jī)房工作人員創(chuàng)建發(fā)現(xiàn)的故障案例故障案例，對(duì)案例進(jìn)行描述對(duì)案例進(jìn)行描述，一般是各種儀器設(shè)備對(duì) 故障的反應(yīng)信息。工程師工程師從機(jī)房工作人員獲取故障案例，然后從案例庫里面匹配合適的案 例，再根據(jù)案例和預(yù)案的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)應(yīng)關(guān)系從預(yù)案庫中得到相

14、關(guān)聯(lián)相關(guān)聯(lián) 的預(yù)案的預(yù)案，交由維護(hù)人員維護(hù)人員具體 實(shí)施預(yù)案。如果案例庫沒有找到合適的案例則工程師工程師則要自己創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的預(yù)案創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的預(yù)案，新 預(yù)案由高級(jí)工程師審核后高級(jí)工程師審核后交由維護(hù)人員實(shí)施，并放入預(yù)案庫中。高級(jí)工程師高級(jí)工程師主要是對(duì)案例庫和預(yù)案庫進(jìn)行維護(hù)案例庫和預(yù)案庫進(jìn)行維護(hù)，并通過數(shù)據(jù)挖掘等算法 對(duì)案例庫和預(yù)案庫進(jìn)行分析獲得有用的知識(shí)，然后將獲取的知識(shí)獲取的知識(shí)放入知識(shí)庫中，從 而使其他角色其他角色能方便的從知識(shí)庫中獲取知識(shí)。高級(jí)工程師根據(jù)維護(hù)人員實(shí)施預(yù)案的 反饋情況修改案例和預(yù)案，根據(jù)實(shí)際情況放入案例庫和預(yù)案庫中。維護(hù)人員維護(hù)人員主要負(fù)責(zé)預(yù)案的實(shí)施和預(yù)案實(shí)施效果的記錄。案例基

15、本原理案例基本原理 案例包括案例編號(hào)，案例名稱，案例內(nèi)容，案例作者，案例創(chuàng)建日期，案例修改歷史記錄，案例內(nèi)容，對(duì)應(yīng)預(yù)案編號(hào)。案例作者指案例的創(chuàng)建者。案例修改歷史記錄包括修改人，修改原因，修改內(nèi)容，修改時(shí)間。這里用 XML Schema 對(duì)案例的表示進(jìn)行定義，其樹形視圖見下圖案例內(nèi)容以樹形結(jié)構(gòu)來描述。下面定義了節(jié)點(diǎn)的四種類型：屬性節(jié)點(diǎn)、值節(jié)點(diǎn)、復(fù)合屬性節(jié)點(diǎn)和根節(jié)點(diǎn)。（1）屬性節(jié)點(diǎn)：是故障現(xiàn)象某一方面的具體描述，其子節(jié)點(diǎn)為其對(duì)應(yīng)的值節(jié)點(diǎn)，其父節(jié)點(diǎn)為復(fù)合屬性節(jié)點(diǎn)或根節(jié)點(diǎn)。（2）值節(jié)點(diǎn)：對(duì)應(yīng)某一個(gè)屬性節(jié)點(diǎn)的取值，有唯一的取值。值節(jié)點(diǎn)一定為樹結(jié)構(gòu)的葉子節(jié)點(diǎn)，沒有子節(jié)點(diǎn)。（3）復(fù)合屬性節(jié)點(diǎn)：必須包含一個(gè)或

16、多個(gè)子屬性節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，下面的子節(jié)點(diǎn)為屬性節(jié)點(diǎn)，是故障現(xiàn)象某一方面的抽象描述。（4）根節(jié)點(diǎn)：樹的根節(jié)點(diǎn)，匯總所包含的屬性節(jié)點(diǎn)和復(fù)合屬性節(jié)點(diǎn)，表明了一個(gè)案例所有的現(xiàn)象描述的匯總集合。舉例說明如下，見下圖用樹的形式描述了一個(gè)案例CASEEXAMPLE 的內(nèi)容。案例CASEEXAMPLE 的內(nèi)容匹配過程采用對(duì)樹結(jié)構(gòu)剪枝的策略高效進(jìn)行匹配，得到兩個(gè)案例的相似度，如相似度在閾值和1之間則接受選取的案例，否則不接受選取的案例。（1）設(shè)定閾值 在0與 1之間，越接近0，匹配越不精確，合適的案例也越多；一般可用多次實(shí)驗(yàn)設(shè)定所用的閾值。（2）對(duì)案例屬性設(shè)相應(yīng)的權(quán)值匹配過程（1）首先計(jì)算目標(biāo)案例內(nèi)容樹各節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容，

17、從底層葉子節(jié)點(diǎn)開始計(jì)算直根節(jié)點(diǎn)。值節(jié)點(diǎn)不做任何處理，屬性節(jié)點(diǎn)得賦得其值節(jié)點(diǎn)的值。復(fù)合屬性節(jié)點(diǎn)賦為其包含屬性節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容。根節(jié)點(diǎn)為所包含屬性節(jié)點(diǎn)和復(fù)合屬性節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容。比如在CASEEXAMPLE 中，處理后屬性節(jié)點(diǎn) A11，A20，B1500，C100；復(fù)合性節(jié)點(diǎn) AA1+A2，BB1；根節(jié)點(diǎn) RA+B+C。（2）其次計(jì)算待選案例的節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容，方法同目標(biāo)案例的計(jì)算。然后比較兩者根節(jié)點(diǎn)包含的屬性，按照“以目標(biāo)案例的屬性為中心”的原則，匹配每一層的屬性直到全部屬性匹配完畢。計(jì)算機(jī)中算法的代碼簡(jiǎn)述：/計(jì)算目標(biāo)案例內(nèi)容的各節(jié)點(diǎn)取值COMPUTENODE（CaseAim）/當(dāng)案例庫有未選取的案例時(shí)候循環(huán)匹配

18、WHILE(there is a case not be selected in case library)/計(jì)算選取案例內(nèi)容的各節(jié)點(diǎn)取值COMPUTENODE（CaseChoice）/計(jì)算兩個(gè)案例間相異值，如果相異值在閾值范圍之內(nèi)則添加案例到結(jié)果中IF COMPARECASE (CaseAim,CaseChoice) THENAddSelectedCase(CaseChoice)END IFENDWHILE舉例說明匹配過程這里給出一個(gè)等選案例 CASECHOICE 的結(jié)構(gòu)，見下圖 。計(jì)算各節(jié)點(diǎn)如下：RA+B+D，AA1，BB1，A11，B1600，D100。目標(biāo)案例屬性權(quán)值如下：WA1=0.4，WA20.2，WB10.3，WC0.1，則 WA0.6，WB0.3。屬性 A1，A2 的取值范圍為 01，B1 的取值范圍為 200800，C 的取值范圍為 01000。待選案例CASECHOICE的內(nèi)容情況一：閾值設(shè)定為 0.2。首先比較根節(jié)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)待選案例中沒有屬