網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中的智能信息處理方法研究

李 嘉

（唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063200）

1 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中基于模糊矢量相關(guān)模型的信息分類和檢索

在傳統(tǒng)的計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域，由于信息的技術(shù)處理能力受限以及面對(duì)的對(duì)象復(fù)雜程度較低，信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸量相對(duì)較小，表達(dá)形式較為單純，因此對(duì)信息的傳輸速率、信息載量、表現(xiàn)形態(tài)的要求均較低。但是，隨著多媒體技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，海量的網(wǎng)路信息徹底改變了信息資源的分布配置方式，給信息的分類和檢索帶來極大挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的和經(jīng)典的信息處理、檢索技術(shù)已嚴(yán)重不能適應(yīng)新環(huán)境和新問題，并嚴(yán)重地阻礙了信息資源管理和利用，制約了信息處理技術(shù)的發(fā)展。而基于模糊理論的智能信息處理技術(shù)能有效適應(yīng)當(dāng)前分布式網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算環(huán)境，并發(fā)展出了多種信息檢索方法。基于現(xiàn)有的矢量相關(guān)模型VCM，引入了矢量計(jì)算，可以建立較為復(fù)雜的運(yùn)算模式，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶搜索習(xí)慣的有效捕捉，在數(shù)據(jù)庫信息和超文本信息方面具有一定的智能性[1]。

在VCM 中，進(jìn)行信息處理時(shí)會(huì)將文本信息認(rèn)為是一個(gè)獨(dú)立的空間向量，進(jìn)行數(shù)學(xué)求解時(shí)會(huì)將所有的詞條量化為向量組（T1，T2，…，Ti），并對(duì)每個(gè)向量基元按照其在文本信息中的重要程度進(jìn)行權(quán)重賦值Wi。將文本信息的用戶搜索過程認(rèn)為是文檔信息的相似度匹配過程，其數(shù)學(xué)內(nèi)涵是用戶的查詢矢量Q與被檢索文檔矢量D進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算，向量的夾角越小，表明2 個(gè)向量的相似度越高，因此結(jié)果越符合檢索結(jié)果，其計(jì)算方法如公式（1）所示[2]。

式中：sim（Q，D）為查詢矢量Q與被檢索文檔矢量D的自相關(guān)函數(shù)；Wqk為第k個(gè)查詢矢量Q的權(quán)重；Wdk為第k個(gè)被檢索文檔矢量D的權(quán)重。

在大數(shù)據(jù)信息環(huán)境下，提高數(shù)據(jù)庫信息和超文本信息分類和檢索的查準(zhǔn)確率和查詢完整率是最基礎(chǔ)的工作，為了突破傳統(tǒng)信息處理技術(shù)的瓶頸，有效地將檢索信息從日益膨脹的系統(tǒng)信息倉庫中篩選出來，并將信息化和智能化推進(jìn)至高層次的分布式網(wǎng)絡(luò)信息處理、移動(dòng)終端多媒體化以及綜合集成式的信息數(shù)據(jù)檢索中[3]。

該文基于VCM 引入模糊集概念，增加用戶檢索集合隸屬度，提出了一種適用于數(shù)據(jù)異構(gòu)化和分布化的檢索模型，即模數(shù)矢量相關(guān)模型FVCM。在模型中定義用戶檢索集合為E={E1，E2，……，Ei}，模糊集合P={Pi}為用戶檢索集合隸屬度。通過模糊理論，可以得到用戶檢索矢量U和信息項(xiàng)矢量C，如公式（2）和公式（3）所示[4-5]。

式中：f（U*）為用戶感興趣的詞頻函數(shù)。

由此得到的向量的相關(guān)性如公式（4）所示[6]。

為了定量化地驗(yàn)證提出的FVCM 的可行性，將其檢索性能與VCM 進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖1、圖2 所示。從圖1 可以看出，不同樣本中VCM 與FVCM 的數(shù)據(jù)信息庫查詢準(zhǔn)確率和查詢完整率均呈現(xiàn)不同程度的波動(dòng)，VCM的數(shù)據(jù)查詢準(zhǔn)確率波動(dòng)幅度較大，平均值為96.27%，與數(shù)據(jù)查詢準(zhǔn)確率類似，其數(shù)據(jù)查詢完整率的波動(dòng)幅度也較大，平均值為95.36%；FVCM 的數(shù)據(jù)查詢準(zhǔn)確率波動(dòng)幅度較小，平均值為99.14%，與數(shù)據(jù)查詢準(zhǔn)確率類似，其數(shù)據(jù)查詢完整率波動(dòng)幅度也較小，平均值為99.43%；FVCM 的數(shù)據(jù)查詢準(zhǔn)確率和完整率均明顯大于矢量相關(guān)模型，表明提出的FVCM 具有較好的可靠性和穩(wěn)定性，其查詢準(zhǔn)確率和完整率得到了大幅度提高。從圖2 可以看出，不同樣本中VCM 與FVCM 的超文本信息查詢準(zhǔn)確率和查詢完整率均呈現(xiàn)不同程度的波動(dòng)，矢量相關(guān)模型VCM 的超文本信息查詢準(zhǔn)確率平均值為94.26%，超文本信息查詢完整率平均值為94.21%；FVCM 的超文本信息查詢準(zhǔn)確率波動(dòng)幅度較小，平均值為96.47%，比VCM的超文本信息查詢準(zhǔn)確率明顯提高，與超文本信息查詢準(zhǔn)確率類似，其超文本信息查詢完整率的波動(dòng)幅度也較小，平均值為97.96%；FVCM 的超文本信息查詢準(zhǔn)確率和完整率均明顯大于VCM，表明提出的FVCM 具有較好的可靠性和穩(wěn)定性，其查詢準(zhǔn)確率和完整率得到了大幅度提高。

圖1 VCM 與FVCM 的數(shù)據(jù)庫信息檢索對(duì)比

圖2 VCM 與FVCM 的超文本信息檢索對(duì)比

在數(shù)據(jù)庫信息和超文本信息的檢索效率上分別將VCM和FVCM 的檢索速率進(jìn)行對(duì)比。1000ms 內(nèi)VCM 和FVCM的信息檢索效率如表1、表2 和圖3 所示。從圖3 可以看出，隨著時(shí)間的增加，2 個(gè)模型的檢索效率呈波動(dòng)性增加且VCM 的信息檢索效率明顯小于FVCM 的信息檢索效率。在1000ms 處，F(xiàn)VCM 的信息檢索效率達(dá)到了90.73kbit/s，而VCM 的信息檢索效率達(dá)到70.23kbit/s。由此表明，相對(duì)VCM，F(xiàn)VCM 在數(shù)據(jù)庫信息和超文本信息的檢索中具有更高的效率。

表1 FVCM 的檢索效率

表2 VCM 的檢索效率

2 基于自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)的分布式智能鏈群算法

分組無線通信網(wǎng)PRNET 是在多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào)通信基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)信息的分布式處理，自組織無線通信網(wǎng)SORNET 算法基于分布式控制技術(shù)，并按照鏈群算法LCA 解決眾多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)問題，擴(kuò)大信息鏈路中的信息載量并提高網(wǎng)絡(luò)通信效率。為了更加充分地利用網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通信從多跳式轉(zhuǎn)換為單跳式，以簡(jiǎn)化網(wǎng)路結(jié)構(gòu)的運(yùn)行動(dòng)作，該文提出了一種控制規(guī)則的優(yōu)化圖論模型鏈群算法CGAOG。

在優(yōu)化圖論模型鏈群算法中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i的階數(shù)的定義如公式（5）所示。

式中：DN（i）為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)階數(shù)；aij為臨接節(jié)點(diǎn)數(shù)。

由此可以得到網(wǎng)絡(luò)中的最大跳數(shù)，如公式（6）所示。

式中：HNmax為最大跳數(shù)；HN（i，j）為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j通信時(shí)的跳數(shù)。

同理可以得到節(jié)點(diǎn)的平均跳數(shù)和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均跳數(shù)，如公式（7）、公式（8）所示。

式中：（i）為節(jié)點(diǎn)的平均跳數(shù)；（i）為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均跳數(shù)；n為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)。

原算法和新算法的最大平均跳數(shù)、最小平均跳數(shù)和全網(wǎng)平均跳數(shù)結(jié)果對(duì)例如圖4、圖5 所示。從圖4 可以看出，原算法的最大平均跳數(shù)變化為3.28～3.95，新算法的最大平均跳數(shù)變化為2.99～3.44；原算法的最小平均跳數(shù)變化為1.91～2.08，新算法的最小平均跳數(shù)變化為1.21～1.43。由此可以看出，和采用原算法相比，采用新算法后網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的最大平均跳數(shù)和最小平均跳數(shù)均有明顯降低。從圖5 可以看出，原算法的全網(wǎng)平均跳數(shù)變化幅度不大，為2.64～3.00；新算法的最大平均跳數(shù)變化幅度也不大，但和原算法相比，其范圍有明顯下降，變化幅度在2.05～2.43。

圖5 原算法與新算法的全網(wǎng)平均跳數(shù)對(duì)比

3 結(jié)論

該文基于模糊矢量相關(guān)模型VCM 提出了一種適用于數(shù)據(jù)異構(gòu)化和分布化的模數(shù)矢量相關(guān)模型FVCM，基于組織無線通信網(wǎng)SORNET 算法提出了一種控制規(guī)則的優(yōu)化圖論模型鏈群算法CGAOG，并對(duì)比了兩者的分類和檢索效率、節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算效率，得出以下結(jié)論：1）進(jìn)行數(shù)據(jù)庫信息查詢時(shí)，VCM 的數(shù)據(jù)查詢準(zhǔn)確率、查詢完整率平均值分別為96.27%、95.36%，而FVCM 的數(shù)據(jù)查詢準(zhǔn)確率、查詢完整率平均值分別為99.14%、99.43%。2）進(jìn)行超文本信息查詢時(shí)，VCM 的數(shù)據(jù)查詢準(zhǔn)確率、查詢完整率平均值分別為94.26%、94.21%，而FVCM 的數(shù)據(jù)查詢準(zhǔn)確率、查詢完整率平均值分別為96.47%、97.96%。3）和SORNET 算法相比，CGAOG的最大平均跳數(shù)、最小平均跳數(shù)和全網(wǎng)平均跳數(shù)均有顯著降低。原算法的最大平均跳數(shù)變化為3.28～3.95，新算法的最大平均跳數(shù)變化為2.99～3.44；原算法的最小平均跳數(shù)變化為1.91～2.08，新算法的最小平均跳數(shù)變化為1.21～1.43；原算法的全網(wǎng)平均跳數(shù)變化為2.64～3.00，新算法的最大平均跳數(shù)變化為2.05～2.43。