本體在智能決策支持系統中的應用探討

摘 要:探討了一種智能決策支持系統的構建方法，引入本體技術實現系統內部信息和知識等資源的共享。提出在IDSS的知識表示、知識管理過程中應用多本體技術，達到形式化表示和高度共享系統知識及信息的目的。

關鍵詞:智能決策支持系統 本體 多本體

中圖分類號:TP18文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)02(c)-0087-02

1 引言

智能決策支持系統研究已經經歷了許多年，研究成果主要集中于為決策支持系統提供人工智能技術的輔助，提升決策質量。在現有的體系架構中，基于數據庫和模型庫的兩庫架構[1]、在兩庫結構的基礎上加入方法庫、知識庫、文本庫等的多庫架構[2]，以及由語言子系統、知識庫子系統和問題處理子系統組成的基于知識的智能決策支持系統架構是最為常見的。然而這種架構存在缺點:多庫架構使DSS系統變得更為復雜，致使DSS本身組織方式混亂松散，效率下降;基于知識的體系架構依賴于專家知識，受到專家對問題求解思路的限制，無法滿足決策者實際決策過程中對決策要求改變、決策模型優化等方面的靈活需求。一旦知識庫得不到更新，或決策知識存在缺失、錯誤等問題，決策的質量將嚴重下降。

本文引入本體概念，探討在IDSS中利用本體進行規范化、可共享的知識表示，并利用構建出多本體系統輔助IDSS進行知識管理，為IDSS知識表示探索一種新的思路。

2 本體(Ontology)

本體論是客觀存在的一個系統的解釋或說明，近來人們將本體看作一種能在語義和知識層次上描述信息系統的概念模型建模工具而使用。本體被定義為:“本體是共享概念模式的形式化規范說明[3]。”這包含4層含義:概念模型、明確、形式化和共享。本體向不同的個體或者異構的應用系統提供了一種領域內的共享的可重用的共識，使得它們之間能夠進行交流。因此，本體是一種強有力的知識描述手段。

3 本體和IDSS的知識表示

IDSS非常注重知識管理研究。智能部件作為IDSS的一部分，通常依賴于知識庫實現決策的智能化。由于在IDSS內部，不同系統之間對于知識有不同的表示方法，因此知識庫中的知識往往無法得到各系統模塊之間的高度共享，從而大幅度降低系統效率。因此，我們提出使用本體進行知識描述，實現知識的高度共享。

IDSS需要在系統和用戶系統內集成不同程度的知識庫，用于知識表示，問題求解等。本體和知識庫有同樣的目的[3]:存儲和使用知識。它們之間的區別在于一般的知識庫反映個人對某個領域的觀點，而不是共同的知識，因此不同的模塊之間的知識共享和重用非常困難。本體為了實現知識共享和重用，提供了形式化知識表示、明確的領域詞匯和語義、完整的領域模型以及對領域的共同理解，使得系統間的交流建立在對交流領域共識的基礎上。

本體包含由五個元語[3]:類(概念)，關系，函數，公理和實例。由此，以決策問題知識表示為例，我們可以將IDSS中的知識進行如下表示:

定義1 決策問題本體可以定義為四元組。其中表示問題的概念，用于唯一標量某一類問題;為概念所擁有的與其它概念之間的所屬關系集合;表示某一問題概念的可能的初始屬性集合;是某一問題概念在求解過程中出現的屬性狀態集合;用于描述問題概念可能的目標屬性集合;是該概念的實例集合，也就是任何具體的決策問題都作為本體中某一概念的實例出現。

定義2決策問題知識可以定義為。其中表示該問題的唯一標志;非空集合表示該問題擁有的初始狀態集合;非空集合表示該問題在某一時刻所擁有的狀態集合;表示決策者可能的意圖描述;表示該決策問題可能的目標集合;表示該決策問題可能的子問題集合;是指與該決策問題存在非父子關系以外的別的關系的決策問題。

從上述定義中，不難看出，任何決策問題的個體知識都是由本體給出其形式化方法。

，，

，。

4 多本體系統

多本體系統中，我們針對這兩類知識建立兩類不同的本體:主本體(main ontology)和專業本體(professional ontology)，用以區分不同知識類型并且實現靈活的知識管理指導作用。

4.1 主本體

主本體被作為多本體系統的中心而建立。作為整個多本體系統的中心，主本體的構建決定了整個系統的性能、效率以及通用性等許多方面。在主本體中，包含了共享型知識本體、任務本體、知識管理元本體以及詞匯表等部分，對于每一個部分，都需要分別構建。對主本體的構建包括以下部分。

(1)共享知識本體。

共享知識本體為共享型知識提供了關于概念、關聯、屬性等說明。在構建時，共享型本體中的類由知識工程師通過從組織部門獲得關于所有知識術語概念來決定。在共享型本體中類需要進行分類，區分高層此概念和低層次概念，形成知識的分類體系，子類可以繼承父類概念的屬性。

(2)知識管理元本體。

知識管理元本體給出了知識管理中每一個部分的定義以及功能說明，通過對知識管理具體工作內容的概念定義，實現管理過程中的內容控制。

知識管理元本體KMO被描述為一個四元組:

Concept是對具體知識管理的概念定義;Initialization是初始條件集;Goal是目標狀態描述;Action是操作集，也就是該知識管理操作需要執行的操作。

(3)全局詞匯表。

我們建立了一個關于全局概念的詞匯表，該詞匯表根據所屬的不同領域本體分成不同的塊，關聯一個本體列表上。這樣，知識管理工具可以通過主本體中的詞匯表對知識進行定位、查詢等操作。

(4)任務本體。

任務本體的作用是對知識管理任務的定義和描述。由于任務是一個動態的過程，因此任務本體中的內容是最需要隨實際情況發生改變的。在任務完成后，任務本體將把該任務的描述轉變為經驗庫中的內容存入知識庫，以方便進行基于實例的學習和推理過程。

4.2 專業本體

專業本體指導各決策模塊運用相關知識參與決策，對各領域知識進行管理，是多本體系統中相互獨立的單元。為了實現面向各專業部門的個性化管理功能，除了構建的方法相同之外，各專業本體由各專業部門在領域專家的指導下根據各自部門知識的結構特點建立。

5 結語

將本體應用于IDSS的管理，可以使得組織內資源獲得更大程度的共享和重用。本文提出了一個多本體系統輔助的IDSS知識表示方法，應用本體技術，提出了對IDSS中知識管理的一些思考，力圖為IDSS探索新的前進方向。

參考文獻

[1]肖人彬，王雪，羅云峰，等.關于決策支持系統的結構與進化[J].計算機研究與發展，1994.

[2]鄧志鴻，唐世渭，張銘，楊冬青，陳捷.Ontology研究綜述[J].北京大學學報，2002.

[3]程少川，程向前，張朋柱.基于本體系統的知識管理人工智能研究[J].管理科學學報，2003.