第10卷第6期 智能系统学报 Vol.10 No.6 2015年12月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Dee.2015 D0L:10.11992/is.201507057 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1538.tp.20151110.1354.026.html 基于可拓学和HowNet的策略生成系统研究进展 杨春燕，李卫华2，汤龙，汪中飞2，陶星2 (1.广东工业大学可拓学与创新方法研究所，广东广州510006：2.广东工业大学计算机学院，广东广州510006) 摘要：在已有可拓策略生成系统框架基础上，利用可拓信息-知识-策略形式化表示体系、HowNet的知识系统描述 语言(KDML)和Agent的智能引导，建立了基于可拓学和HowNet的策略生成系统的基本流程和系统框架结构，增强 了可拓策略生成系统解决矛盾问题的能力，改善了知识资源缺乏问题，提高了其问题模型建立的准确性和知识处理 能力。初步的应用显示了该研究的优越性。把可拓学和HowNet这2个中国原创的理论和应用工具相结合研究策 略生成系统，将使这项有别于传统研究思路的基础研究取得重要突破，产生具有完全自主知识产权的成果。这也是 为将来能实现矛盾问题的智能化处理作基础性的工作。 关键词：可拓学：HowNet;策略生成；可拓策略生成系统；矛盾问题 中图分类号：TP18文献标志码：A文章编号：1673-4785(2015)06-0823-08 中文引用格式：杨春燕，李卫华，汤龙，等.基于可拓学和HowNet的策略生成系统研究进展[J].智能系统学报，2015,10(6)：823- 830. 英文引用格式：YANG Chunyan,,LI Weihua,TANG Long,etal.Strategy-generating system based on Extenics and HowNet[J]. CAAI Transactions on Intelligent Systems,2015,10(6):823-830. Strategy-generating system based on Extenics and HowNet YANG Chunyan',LI Weihua2,TANG Long',WANG Zhongfei2,TAO Xing2 (1.Research Institute of Extenics and Innovation Methods,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China;2.School of Computers,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China) Abstract:Due to the lack of a sufficient knowledge base,traditional extension strategy-generating systems (ESGS) are often not sufficiently robust to generate effective strategies for solving given contradictory problems.To overcome this drawback,this paper proposes the use of the HowNet knowledge base to help ESGS to generate strategies.We established the basic flow chart and system frame structure using the formalized system of extension information knowledge-strategy,the knowledge database description language (KDML)of HowNet,and the intelligence guid- ance by Agent.Preliminary applications have shown the superiority of this concept.Combining Extenics with How- Net,both original Chinese theories and application tools,respectively,will establish a research foundation that will necessarily diverge from traditional research ideas toward the likelihood of significant breakthrough.This research will produce original results characterized by independent intellectual property rights,which will make possible the realization of the intelligent processing of contradictory problems in the future. Keywords:Extenics;HowNet;strategy-generating;extension strategy-generating system (ESGS);contradictory problem 收稿日期：2015-07-23.网络出版日期：2015-11-10. 随着社会经济的发展和网络信息技术的不断进 基金项目：国家自然科学基金资助项目(61273306)：广东省科技计划资 步，信息和知识越来越多，各种系统越来越复杂，要 助项目(2012B061000012). 通信作者：杨春燕.E-mail:y_swallow(@126.com. 考虑的参数越来越多，矛盾也越来越多。如何利用
第 １０ 卷第 ６ 期 智 能 系 统 学 报 Ｖｏｌ．１０ №．６ ２０１５ 年 １２ 月 ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｄｅｃ． ２０１５ ＤＯＩ：１０．１１９９２ ／ ｔｉｓ．２０１５０７０５７ 网络出版地址：ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ ／ ２３．１５３８．ｔｐ．２０１５１１１０．１３５４．０２６．ｈｔｍｌ 基于可拓学和 ＨｏｗＮｅｔ 的策略生成系统研究进展 杨春燕１ ，李卫华２ ，汤龙１ ，汪中飞２ ，陶星２ （１．广东工业大学 可拓学与创新方法研究所，广东 广州 ５１０００６； ２． 广东工业大学 计算机学院，广东 广州 ５１０００６） 摘 要：在已有可拓策略生成系统框架基础上，利用可拓信息－知识－策略形式化表示体系、ＨｏｗＮｅｔ 的知识系统描述 语言（ＫＤＭＬ）和 Ａｇｅｎｔ 的智能引导，建立了基于可拓学和 ＨｏｗＮｅｔ 的策略生成系统的基本流程和系统框架结构，增强 了可拓策略生成系统解决矛盾问题的能力，改善了知识资源缺乏问题，提高了其问题模型建立的准确性和知识处理 能力。 初步的应用显示了该研究的优越性。 把可拓学和 ＨｏｗＮｅｔ 这 ２ 个中国原创的理论和应用工具相结合研究策 略生成系统，将使这项有别于传统研究思路的基础研究取得重要突破，产生具有完全自主知识产权的成果。 这也是 为将来能实现矛盾问题的智能化处理作基础性的工作。 关键词：可拓学；ＨｏｗＮｅｔ；策略生成；可拓策略生成系统；矛盾问题 中图分类号：ＴＰ１８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３⁃４７８５（２０１５）０６⁃０８２３⁃０８ 中文引用格式：杨春燕，李卫华，汤龙，等． 基于可拓学和 ＨｏｗＮｅｔ 的策略生成系统研究进展［Ｊ］． 智能系统学报， ２０１５， １０（６）： ８２３⁃ ８３０． 英文引用格式：ＹＡＮＧ Ｃｈｕｎｙａｎ， ＬＩ Ｗｅｉｈｕａ， ＴＡＮＧ Ｌｏｎｇ， ｅｔ ａｌ． Ｓｔｒａｔｅｇｙ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｘｔｅｎｉｃｓ ａｎｄ ＨｏｗＮｅｔ［ Ｊ］． ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２０１５， １０（６）： ８２３⁃８３０． Ｓｔｒａｔｅｇｙ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｘｔｅｎｉｃｓ ａｎｄ ＨｏｗＮｅｔ ＹＡＮＧ Ｃｈｕｎｙａｎ １ ， ＬＩ Ｗｅｉｈｕａ ２ ， ＴＡＮＧ Ｌｏｎｇ １ ， ＷＡＮＧ Ｚｈｏｎｇｆｅｉ ２ ， ＴＡＯ Ｘｉｎｇ ２ （１． Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｘｔｅｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０００６， Ｃｈｉｎａ；２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０００６， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌａｃｋ ｏｆ ａ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｂａｓｅ， ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｙ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ （ＥＳＧＳ） ａｒｅ ｏｆｔｅｎ ｎｏｔ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ ｒｏｂｕｓｔ ｔｏ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ ｓｏｌｖｉｎｇ ｇｉｖｅｎ ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｏｒｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ． Ｔｏ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｈｉｓ ｄｒａｗｂａｃｋ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ＨｏｗＮｅｔ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｂａｓｅ ｔｏ ｈｅｌｐ ＥＳＧＳ ｔｏ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ． Ｗｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ⁃ｓｔｒａｔｅｇｙ， ｔｈｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｄａｔａｂａｓｅ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｌａｎｇｕａｇｅ （ＫＤＭＬ） ｏｆ ＨｏｗＮｅｔ， ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｇｕｉｄ⁃ ａｎｃｅ ｂｙ Ａｇｅｎｔ． Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｓｈｏｗｎ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｃｏｎｃｅｐｔ． Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ Ｅｘｔｅｎｉｃｓ ｗｉｔｈ Ｈｏｗ⁃ Ｎｅｔ， ｂｏｔｈ ｏｒｉｇｉｎａｌ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｔｈｅｏｒｉｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏｏｌｓ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｗｉｌｌ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ａ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｗｉｌｌ ｎｅｃｅｓｓａｒｉｌｙ ｄｉｖｅｒｇｅ ｆｒｏｍ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｄｅａｓ ｔｏｗａｒｄ ｔｈｅ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｏｆ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ． Ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｉｌｌ ｐｒｏｄｕｃｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｒｉｇｈｔｓ， ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｍａｋｅ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｏｒｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｅｘｔｅｎｉｃｓ； ＨｏｗＮｅｔ； ｓｔｒａｔｅｇｙ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ； ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｙ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ （ＥＳＧＳ）； ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｏｒｙ ｐｒｏｂｌｅｍ 收稿日期：２０１５⁃０７⁃２３． 网络出版日期：２０１５⁃１１⁃１０． 基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１２７３３０６）；广东省科技计划资 助项目（２０１２Ｂ０６１００００１２）． 通信作者：杨春燕． Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｆｌｙ＿ｓｗａｌｌｏｗ＠ １２６．ｃｏｍ． 随着社会经济的发展和网络信息技术的不断进 步，信息和知识越来越多，各种系统越来越复杂，要 考虑的参数越来越多，矛盾也越来越多。 如何利用
·824… 智能系统学报 第10卷 计算机和网络存储信息量大、计算快的特点生成和 了处理矛盾问题这一研究方向的首篇论文以后，逐 搜索解决各领域矛盾问题的策略，已成为提高计算 步开始建立处理矛盾问题的基础理论和方法，并于 机智能化水平的关键。 2003年主持完成国家自然科学基金项目“可拓策略 目前，人们已经能将大量工作交给计算机处理， 生成系统的基础理论和基本方法研究”，出版了专 并在许多方面得到了满意的结果，比如科学计算、数 著《可拓逻辑初步》[o]和《可拓策略生成系统》[川 据处理、信息检索、网络通信等。但是在问题求解、 特别是矛盾问题求解方面的研究还很不够。人工智 很多学者跟踪研究，发表了一批相关论文[26]，研 能领域确实花了很长时间考虑问题求解，从中发展 究了用形式化方法生成解决矛盾问题的策略所需要 了搜索和问题归约等技术[)，但对于解决矛盾问题 的逻辑基础和工具。文献[17-18]研究了通过Agent 的策略生成并没有解决，主要原因就在于系统没有 的智能引导建立可拓模型和让Agent具有策略生成 自动生成解决矛盾问题的策略的功能。 能力的方法。由科学出版社出版的专著《可拓工 所谓矛盾问题，是指人们要达到的目标在现有 程》1和《可拓学)[20中，集中介绍了“矛盾问题求 条件下无法实现的问题。面向未来，无法处理矛盾 解方法”的研究成果。 问题的软件和网络、不能从解决用户矛盾问题的角 在上述理论和方法研究的基础上，国内的一些 度出发的搜索引擎和信息平台，就不是真正意义上 学者也相继开展了可拓策略生成的研究，开发了一 的智能化。人们在遇到各种问题时，希望能够利用 些应用于具体领域的策略生成系统软件[2124]。 网络和计算机进行创造性思维，辅助提出高水平的 前期对策略生成系统的研究仅仅是基于关系数 解决方案。这就需要计算机具有从主观目标出发， 搜集客观环境中有关的信息和知识，去生成解决矛 据库进行的，还没有充分涉及基于网络上的知识资 盾问题的策略的能力。到目前为止，这方面的研究 源解决矛盾问题的策略生成问题。该研究是一项很 还较少见，但这是人类进步和社会发展的前沿课题， 复杂、很艰巨的工作，大量的问题还需要继续深入进 是国民经济各领域现代化进程中无法回避的且难度 行研究。主要有3个方面：1)建立生成策略所需的 较大的重要问题。 知识库的问题：2)解决矛盾问题的可拓变换的选取 策略生成的问题是国内外学者感到棘手的问 和收敛问题：3)如何表示、生成或获取解决矛盾问 题。Ilan Fischer指出，策略生成的2个方面是进化 题所需的变化知识（可拓知识）。文献[25]提出了 发展和（强化）学习)]。于劲松等)提出一种基于 “可拓信息-知识-策略形式化表示体系”，文献[26 遗传算法的诊断测试策略生成方法，他们利用遗传 27]研究了基于变换的知识一可拓知识（包括可 算法的自适应性、全局优化性和隐含并行性，针对大 拓分类知识、可拓聚类知识、传导知识、可拓知识链 规模诊断测试问题，能够较快产生全局最优的诊断 等)的表示和获取方法及其计算机实现，为处理矛 测试策略。但这仍然属于传统的搜索解法。这些方 盾问题提供了新的知识表示和获取方法。目前这些 法都没有涉及解决矛盾问题的策略生成，因为它们 研究也还仅限于关系数据库和规则知识库中可拓知 没有采用能解决矛盾问题的模型与推理技术。 识的获取。 可拓学4]是中国学者创立的一门涉及范围广 HowNet(知网)自从1999年3月在网上发布了 泛的横断学科，它用形式化模型研究事物拓展与变 研究成果的第1版，如今已有越来越多的人关注、应 换的可能性和开拓创新的规律与方法，并用于解决 用甚至发展知网[2830]。笔者通过对HowNet的研 矛盾问题。中国科学技术协会“2009一2010智能科 究，认为HowNet的建网方式、知识获取和表达方 学与技术学科发展报告”[)，详细介绍了可拓学与 式、事件概念分类方法和其自行设计的知识数据库 智能科学相结合的基础研究成果和应用研究成果， 描述语言(knowledge database mark-up language, 如可拓逻辑、可拓策略生成、可拓数据挖掘、可拓模 KDML)与可拓学中的基元（包括物元、事元、关系元 式识别等。通过多年来对智能科学和可拓学相结合 以及由它们复合而成的复合元)表示体系类似，符 的探讨，初步建立了矛盾问题求解的基础理论与基 合提出的解决矛盾问题的策略生成的知识需求，因 本方法[。 此，探索了以HowNet作为策略生成的知识资源，结 自可拓学的创立者蔡文研究员[)1983年发表 合可拓知识的获取方法、拓展分析与共轭分析、可拓
计算机和网络存储信息量大、计算快的特点生成和 搜索解决各领域矛盾问题的策略，已成为提高计算 机智能化水平的关键。 目前，人们已经能将大量工作交给计算机处理， 并在许多方面得到了满意的结果，比如科学计算、数 据处理、信息检索、网络通信等。 但是在问题求解、 特别是矛盾问题求解方面的研究还很不够。 人工智 能领域确实花了很长时间考虑问题求解，从中发展 了搜索和问题归约等技术［１］ ，但对于解决矛盾问题 的策略生成并没有解决，主要原因就在于系统没有 自动生成解决矛盾问题的策略的功能。 所谓矛盾问题，是指人们要达到的目标在现有 条件下无法实现的问题。 面向未来，无法处理矛盾 问题的软件和网络、不能从解决用户矛盾问题的角 度出发的搜索引擎和信息平台，就不是真正意义上 的智能化。 人们在遇到各种问题时，希望能够利用 网络和计算机进行创造性思维，辅助提出高水平的 解决方案。 这就需要计算机具有从主观目标出发， 搜集客观环境中有关的信息和知识，去生成解决矛 盾问题的策略的能力。 到目前为止，这方面的研究 还较少见，但这是人类进步和社会发展的前沿课题， 是国民经济各领域现代化进程中无法回避的且难度 较大的重要问题。 策略生成的问题是国内外学者感到棘手的问 题。 Ｉｌａｎ Ｆｉｓｃｈｅｒ 指出，策略生成的 ２ 个方面是进化 发展和（强化）学习［２］ 。 于劲松等［３］ 提出一种基于 遗传算法的诊断测试策略生成方法，他们利用遗传 算法的自适应性、全局优化性和隐含并行性，针对大 规模诊断测试问题，能够较快产生全局最优的诊断 测试策略。 但这仍然属于传统的搜索解法。 这些方 法都没有涉及解决矛盾问题的策略生成，因为它们 没有采用能解决矛盾问题的模型与推理技术。 可拓学［４⁃５］是中国学者创立的一门涉及范围广 泛的横断学科，它用形式化模型研究事物拓展与变 换的可能性和开拓创新的规律与方法，并用于解决 矛盾问题。 中国科学技术协会“２００９—２０１０ 智能科 学与技术学科发展报告” ［６］ ，详细介绍了可拓学与 智能科学相结合的基础研究成果和应用研究成果， 如可拓逻辑、可拓策略生成、可拓数据挖掘、可拓模 式识别等。 通过多年来对智能科学和可拓学相结合 的探讨，初步建立了矛盾问题求解的基础理论与基 本方法［７⁃８］ 。 自可拓学的创立者蔡文研究员［９］ １９８３ 年发表 了处理矛盾问题这一研究方向的首篇论文以后，逐 步开始建立处理矛盾问题的基础理论和方法，并于 ２００３ 年主持完成国家自然科学基金项目“可拓策略 生成系统的基础理论和基本方法研究”，出版了专 著《可拓逻辑初步》 ［１０］ 和《可拓策略生成系统》 ［１１］ ， 很多学者跟踪研究，发表了一批相关论文［１２⁃１６］ ，研 究了用形式化方法生成解决矛盾问题的策略所需要 的逻辑基础和工具。 文献［１７⁃１８］研究了通过 Ａｇｅｎｔ 的智能引导建立可拓模型和让 Ａｇｅｎｔ 具有策略生成 能力的方法。 由科学出版社出版的专著《可拓工 程》 ［１９］和《可拓学》 ［２０］ 中，集中介绍了“矛盾问题求 解方法”的研究成果。 在上述理论和方法研究的基础上，国内的一些 学者也相继开展了可拓策略生成的研究，开发了一 些应用于具体领域的策略生成系统软件［２１⁃２４］ 。 前期对策略生成系统的研究仅仅是基于关系数 据库进行的，还没有充分涉及基于网络上的知识资 源解决矛盾问题的策略生成问题。 该研究是一项很 复杂、很艰巨的工作，大量的问题还需要继续深入进 行研究。 主要有 ３ 个方面：１）建立生成策略所需的 知识库的问题；２）解决矛盾问题的可拓变换的选取 和收敛问题；３） 如何表示、生成或获取解决矛盾问 题所需的变化知识（可拓知识）。 文献［２５］提出了 “可拓信息－知识－策略形式化表示体系”，文献［２６⁃ ２７］研究了基于变换的知识———可拓知识（包括可 拓分类知识、可拓聚类知识、传导知识、可拓知识链 等）的表示和获取方法及其计算机实现，为处理矛 盾问题提供了新的知识表示和获取方法。 目前这些 研究也还仅限于关系数据库和规则知识库中可拓知 识的获取。 ＨｏｗＮｅｔ（知网）自从 １９９９ 年 ３ 月在网上发布了 研究成果的第 １ 版，如今已有越来越多的人关注、应 用甚至发展知网［２８⁃３０］ 。 笔者通过对 ＨｏｗＮｅｔ 的研 究，认为 ＨｏｗＮｅｔ 的建网方式、知识获取和表达方 式、事件概念分类方法和其自行设计的知识数据库 描述 语 言 （ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｄａｔａｂａｓｅ ｍａｒｋ⁃ｕｐ ｌａｎｇｕａｇｅ， ＫＤＭＬ）与可拓学中的基元（包括物元、事元、关系元 以及由它们复合而成的复合元） 表示体系类似，符 合提出的解决矛盾问题的策略生成的知识需求，因 此，探索了以 ＨｏｗＮｅｔ 作为策略生成的知识资源，结 合可拓知识的获取方法、拓展分析与共轭分析、可拓 ·８２４· 智 能 系 统 学 报 第 １０ 卷
第6期 杨春燕，等：基于可拓学和HowNet的策略生成系统研究进展 ·825. 推理、可拓变换和矛盾问题求解的一般方法，研究当 拓推理规则，从而形成矛盾问题的拓展树（发散树、 人们遇到矛盾问题时，如何让计算机利用HowNet 相关树或蕴含树)，进入下一步。若找不到拓展型 上已有的信息和知识生成解决矛盾问题的策略，可 知识或共轭型知识，则选取HowNet中与问题相关 以辅助解决现有策略生成系统研究中由于知识库中 的知识或利用基于知识库的可拓数据挖掘从How 知识不足致使生成的策略不足的问题，提高策略生 Nt中获取与问题相关的可拓知识，从而形成矛盾 成的智能化水平。 问题的拓展树，进入下一步。 随着HowNet技术的不断完善，以HowNet的知 5)进入可拓变换库，选取可拓变换，再根据传导 识资源为基础，借助其知识数据库描述语言 变换，获得变换后的问题树，再利用矛盾度函数判断 (KDML)等工具，将有望让计算机自动生成（或人机 变换后问题的矛盾程度是否大于0，若是，则获得解 结合引导生成)解决矛盾问题的策略。该研究具有 决矛盾问题的可拓策略：否则，返回可拓变换库，继续 开创性的科学意义，可为将来进一步研制矛盾问题 选择可拓变换或变换的运算，直至获得可拓策略。 智能化处理系统打下坚实的基础，同时也拓展了 6)通过上述步骤可以获得多个可拓策略，再进 HowNet的应用领域，必将有广阔的应用前景，且具 入知识库的优度评价模块，选取评价特征和优度评 有鲜明的自主创新性。 价函数对策略进行评价筛选，并根据优度对策略排 本文将介绍基于可拓学和HowNet的策略生成 序，选取优度较高者，存入可拓策略库，作为提供给 的主要步骤、系统的基本流程和系统的框架结构，并 决策者的参考策略。 介绍一种基于WebService的4层可拓策略生成系 根据上述步骤，可以进一步细化获得解决矛盾 统软件架构。研究显示，将可拓学与HowNet这2 问题的可拓策略生成的流程，如图1所示。 个中国原创的理论和应用工具相结合，研究解决矛 2 可拓策略生成系统框架结构 盾问题的策略生成问题，可为策略生成研究提供一 种新的思路。 基于可拓学与HowNet的策略生成系统的结构 将与已有研究的基于数据库的策略生成系统不同， 1可拓策略生成的基本流程 它的知识库中的知识不只来源于可拓学和所涉及专 文献[11]中给出了可拓策略生成的基本步骤 业特有的领域知识，还可以将HowNet作为解决矛 和基本流程。结合可拓学和HowNet,进一步研究了 盾问题的知识资源和获取可拓知识的来源，主要包 解决矛盾问题的可拓策略生成的主要步骤如下： 括基础信息元库、问题可拓模型库、语义处理模块、 1)针对需要解决的原始问题，首先要利用“可 矛盾问题库、知识库、可拓变换库、可拓策略库等。 拓信息-知识-策略形式化体系”、Agent智能引导、 其框架结构如图2所示。 结合How Net的KDML语言，建立原问题的可拓模 基础信息元库是实现策略生成的基础，按照 型，再根据问题目标的要求和条件的限制，通过人机 “可拓信息-知识-策略形式化体系”的规范构造，存 结合抽象出核问题的可拓模型。 放各种物、事、关系等信息，HowNet中的很多常识知 2)进入矛盾问题库，用问题相似度判断是否与 识也可以用基元表示，因此也存放在该库中。 已有矛盾问题相似（或相同），若是，则进入可拓策 问题可拓模型库包括原问题的可拓模型和核问 略库，搜索选取相应的策略，从而获得解决矛盾问题 题的可拓模型，针对要解决的问题，根据文献[20] 的策略：否则，进入下一步。 中规定的问题可拓模型的建立方法，通过Agent智 3)利用可拓集合与关联函数，建立矛盾度函 能引导和人机交互，首先建立原问题的可拓模型，然 数，判断问题矛盾的程度，若大于0，则认为问题是 后根据目标和条件的要求，抽象出核问题的可拓模 伪矛盾问题，不需要解决，结束。否则，进入下一步。 型。文献[32]研究了领域问题可拓模型库的建立 4)判断问题的目标和条件哪一个不能变，对可 方法，并以教育领域的高考志愿填报系统为例，基于 以变的目标或条件进行拓展分析或共轭分析，即进 HowNet的知识库，构建了支持基于分类的可拓策略 入知识库，选取其拓展型知识或共轭型知识，根据可 生成系统，具有一定的语义能力
推理、可拓变换和矛盾问题求解的一般方法，研究当 人们遇到矛盾问题时，如何让计算机利用 ＨｏｗＮｅｔ 上已有的信息和知识生成解决矛盾问题的策略，可 以辅助解决现有策略生成系统研究中由于知识库中 知识不足致使生成的策略不足的问题，提高策略生 成的智能化水平。 随着 ＨｏｗＮｅｔ 技术的不断完善，以 ＨｏｗＮｅｔ 的知 识资 源 为 基 础， 借 助 其 知 识 数 据 库 描 述 语 言 （ＫＤＭＬ）等工具，将有望让计算机自动生成（或人机 结合引导生成）解决矛盾问题的策略。 该研究具有 开创性的科学意义，可为将来进一步研制矛盾问题 智能化处理系统打下坚实的基础，同时也拓展了 ＨｏｗＮｅｔ 的应用领域，必将有广阔的应用前景，且具 有鲜明的自主创新性。 本文将介绍基于可拓学和 ＨｏｗＮｅｔ 的策略生成 的主要步骤、系统的基本流程和系统的框架结构，并 介绍一种基于 ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ 的 ４ 层可拓策略生成系 统软件架构。 研究显示，将可拓学与 ＨｏｗＮｅｔ 这 ２ 个中国原创的理论和应用工具相结合，研究解决矛 盾问题的策略生成问题，可为策略生成研究提供一 种新的思路。 １ 可拓策略生成的基本流程 文献［１１］中给出了可拓策略生成的基本步骤 和基本流程。 结合可拓学和 ＨｏｗＮｅｔ，进一步研究了 解决矛盾问题的可拓策略生成的主要步骤如下： １）针对需要解决的原始问题，首先要利用“可 拓信息－知识－策略形式化体系”、Ａｇｅｎｔ 智能引导、 结合 ＨｏｗＮｅｔ 的 ＫＤＭＬ 语言，建立原问题的可拓模 型，再根据问题目标的要求和条件的限制，通过人机 结合抽象出核问题的可拓模型。 ２）进入矛盾问题库，用问题相似度判断是否与 已有矛盾问题相似（或相同），若是，则进入可拓策 略库，搜索选取相应的策略，从而获得解决矛盾问题 的策略；否则，进入下一步。 ３）利用可拓集合与关联函数，建立矛盾度函 数，判断问题矛盾的程度，若大于 ０，则认为问题是 伪矛盾问题，不需要解决，结束。 否则，进入下一步。 ４）判断问题的目标和条件哪一个不能变，对可 以变的目标或条件进行拓展分析或共轭分析，即进 入知识库，选取其拓展型知识或共轭型知识，根据可 拓推理规则，从而形成矛盾问题的拓展树（发散树、 相关树或蕴含树），进入下一步。 若找不到拓展型 知识或共轭型知识，则选取 ＨｏｗＮｅｔ 中与问题相关 的知识或利用基于知识库的可拓数据挖掘从 Ｈｏｗ⁃ Ｎｅｔ 中获取与问题相关的可拓知识，从而形成矛盾 问题的拓展树，进入下一步。 ５）进入可拓变换库，选取可拓变换，再根据传导 变换，获得变换后的问题树，再利用矛盾度函数判断 变换后问题的矛盾程度是否大于 ０，若是，则获得解 决矛盾问题的可拓策略；否则，返回可拓变换库，继续 选择可拓变换或变换的运算，直至获得可拓策略。 ６）通过上述步骤可以获得多个可拓策略，再进 入知识库的优度评价模块，选取评价特征和优度评 价函数对策略进行评价筛选，并根据优度对策略排 序，选取优度较高者，存入可拓策略库，作为提供给 决策者的参考策略。 根据上述步骤，可以进一步细化获得解决矛盾 问题的可拓策略生成的流程，如图 １ 所示。 ２ 可拓策略生成系统框架结构 基于可拓学与 ＨｏｗＮｅｔ 的策略生成系统的结构 将与已有研究的基于数据库的策略生成系统不同， 它的知识库中的知识不只来源于可拓学和所涉及专 业特有的领域知识，还可以将 ＨｏｗＮｅｔ 作为解决矛 盾问题的知识资源和获取可拓知识的来源，主要包 括基础信息元库、问题可拓模型库、语义处理模块、 矛盾问题库、知识库、可拓变换库、可拓策略库等。 其框架结构如图 ２ 所示。 基础信息元库是实现策略生成的基础，按照 “可拓信息－知识－策略形式化体系”的规范构造，存 放各种物、事、关系等信息，ＨｏｗＮｅｔ 中的很多常识知 识也可以用基元表示，因此也存放在该库中。 问题可拓模型库包括原问题的可拓模型和核问 题的可拓模型，针对要解决的问题，根据文献［２０］ 中规定的问题可拓模型的建立方法，通过 Ａｇｅｎｔ 智 能引导和人机交互，首先建立原问题的可拓模型，然 后根据目标和条件的要求，抽象出核问题的可拓模 型。 文献［３２］研究了领域问题可拓模型库的建立 方法，并以教育领域的高考志愿填报系统为例，基于 ＨｏｗＮｅｔ 的知识库，构建了支持基于分类的可拓策略 生成系统，具有一定的语义能力。 第 ６ 期 杨春燕，等：基于可拓学和 ＨｏｗＮｅｔ 的策略生成系统研究进展 ·８２５·
.826 智能系统学报 第10卷 原始问题 Agent智能引导和人机 可拓信息-知识-策略 交互，并结合KDML 形式化体系 原问题和核问题建模 进入矛盾问题库，用问题相似度判断 是否与已有矛盾问题相似（或相同） 可拓集与关联函数 说明原 N 矛盾问 矛盾度判断？ 题为伪 矛盾问 Y 题，结束 判断目标和条件哪一个不能变 进人知识库，对可以变的目标或条件 选取其拓展型知识或共轭型知识 选取HowNet中与问题相关的 可拓推理规则 进人可拓策略库搜索 知识或利用基于知识库的可 选取相应的策略 拓数据挖掘从HowNet中获取 形成矛盾问题树 与问题相关的可拓知识 进人可拓变换库 选取可拓变换 设定变换的阈值，获得变换后的问题树 Y 矛盾度判断？ N 获得可拓策略 进入知识库，选取评价 特征和评价函数 优度评价规则 和关联规则 评价选优，获得优度较 高的策略 可拓策略库 图1 基于可拓学和HowNet的策略生成流程 Fig.1 The flow chart of strategy-generating based on Extenics and HowNet 可拓策略生成 系统框架结构 问题 语义 矛盾 可拓 可拓 信 型 题 变换 策略 库 知识库 库 目标 原问 问题 不相容问 对立问题 复合问题 优 可 知网 可 共 合 拓展型知 共轭型 业 识 传导变换 变换 度评价模 识 识 关联函数模块 识 知 识 图2 可拓策略生成系统框架结构图 Fig.2 The frame structure of extension strategy-generating system
图 １ 基于可拓学和 ＨｏｗＮｅｔ 的策略生成流程 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｓｔｒａｔｅｇｙ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｘｔｅｎｉｃｓ ａｎｄ ＨｏｗＮｅｔ 图 ２ 可拓策略生成系统框架结构图 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｙ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ·８２６· 智 能 系 统 学 报 第 １０ 卷
第6期 杨春燕，等：基于可拓学和HowNet的策略生成系统研究进展 ·827. 矛盾问题库中的问题是经过矛盾度判断为矛盾 可拓变换库中有很多类型的变换，可以根据矛 问题的，包括不相容问题、对立问题或复合矛盾问 盾问题的目标和条件中产生矛盾的属性（特征）的 题。矛盾问题库中的问题，可以通过问题相似度与 相应属性值（特征值）的差异，选择变换的类型，且 新的需要解决的问题进行比对，为寻找解决矛盾问 实施变换后马上利用矛盾度函数度量是否是有效变 题的策略提供便利。 换；还应该根据具体问题预设阈值、相关度、评价特 知识库中的知识，是实现策略生成的重要部分。 征及其评价函数，以便在可拓变换库中选择变换时， 对可拓推理规则、关联函数、优度评价规则和基于数 既能保证生成的解决矛盾问题的有效策略足够多， 据库的可拓知识，均已在前期研究中解决。在How- 又能避免组合爆炸问题的发生。 Net的KDML20O0版中，通过一些特定的符号来描 可拓策略库中存放各种不同类型矛盾问题的解 述义原之间的关系。由于HowNet本身就是一个具 决策略，当以后再遇到矛盾问题时，可以首先利用文 有语义的通识知识库，可以借助其中义原及其语义 献[33]建立的问题相关度计算方法，与问题库中的 关系的表达方式，对基元的结构进行重新构造，利用 已解决的问题进行比对，如果有相似度达到一定阈 KDML语言和基元、复合元的对应关系，转化为基 值的问题，则可直接到可拓策略库查询对应的问题 元、复合元形式及他们的运算式形式，从而作为今后 所采取的解决策略，如果可用，则获得解决该矛盾问 解决矛盾问题的知识基础。HowNet中的领域知识 题的可拓策略，否则，再进行策略生成的全过程。建 很少，而要建立的可拓策略生成系统一定是领域型 立该可拓策略库，可提高解决矛盾问题的策略生成 的，因此，对不同的领域，可以根据KDML的要求和 的有效性和可靠性。 “可拓信息-知识-策略的形式化体系”重新构建领 文献[34]结合面向服务的软件体系结构的优 域知识库。还有一些其他类型的可拓知识，需要利 点，设计出一种基于WebService的4层可拓策略生 用基于知识库的可拓数据挖掘方法获取。这就为解 成系统软件架构，如图3所示。 决矛盾问题提供了多种路径。 ESGS支撑库 日标句 信息 可拓 可拓 可拓 可拓 用户 数据层 集合库 元库 规则库 变换库 策略库 问题库 信皂库 WebServices 服务器集群 业务层 wcb服务器 Internet Internet 网络层 应用层 Windows Web 移动终端WebService Web Web 应用程序 应用程序 APP 其他服务 应用程序 应用程序 图3基于WebService的可拓策略生成系统软件架构 Fig.3 The software architecture of extension strategy-generating system based on WebService
矛盾问题库中的问题是经过矛盾度判断为矛盾 问题的，包括不相容问题、对立问题或复合矛盾问 题。 矛盾问题库中的问题，可以通过问题相似度与 新的需要解决的问题进行比对，为寻找解决矛盾问 题的策略提供便利。 知识库中的知识，是实现策略生成的重要部分。 对可拓推理规则、关联函数、优度评价规则和基于数 据库的可拓知识，均已在前期研究中解决。 在 Ｈｏｗ⁃ Ｎｅｔ 的 ＫＤＭＬ２０００ 版中，通过一些特定的符号来描 述义原之间的关系。 由于 ＨｏｗＮｅｔ 本身就是一个具 有语义的通识知识库，可以借助其中义原及其语义 关系的表达方式，对基元的结构进行重新构造，利用 ＫＤＭＬ 语言和基元、复合元的对应关系，转化为基 元、复合元形式及他们的运算式形式，从而作为今后 解决矛盾问题的知识基础。 ＨｏｗＮｅｔ 中的领域知识 很少，而要建立的可拓策略生成系统一定是领域型 的，因此，对不同的领域，可以根据 ＫＤＭＬ 的要求和 “可拓信息－知识－策略的形式化体系”重新构建领 域知识库。 还有一些其他类型的可拓知识，需要利 用基于知识库的可拓数据挖掘方法获取。 这就为解 决矛盾问题提供了多种路径。 可拓变换库中有很多类型的变换，可以根据矛 盾问题的目标和条件中产生矛盾的属性（特征） 的 相应属性值（特征值）的差异，选择变换的类型，且 实施变换后马上利用矛盾度函数度量是否是有效变 换；还应该根据具体问题预设阈值、相关度、评价特 征及其评价函数，以便在可拓变换库中选择变换时， 既能保证生成的解决矛盾问题的有效策略足够多， 又能避免组合爆炸问题的发生。 可拓策略库中存放各种不同类型矛盾问题的解 决策略，当以后再遇到矛盾问题时，可以首先利用文 献［３３］建立的问题相关度计算方法，与问题库中的 已解决的问题进行比对，如果有相似度达到一定阈 值的问题，则可直接到可拓策略库查询对应的问题 所采取的解决策略，如果可用，则获得解决该矛盾问 题的可拓策略，否则，再进行策略生成的全过程。 建 立该可拓策略库，可提高解决矛盾问题的策略生成 的有效性和可靠性。 文献［３４］结合面向服务的软件体系结构的优 点，设计出一种基于 ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ 的 ４ 层可拓策略生 成系统软件架构，如图 ３ 所示。 图 ３ 基于 ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ 的可拓策略生成系统软件架构 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｙ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ 第 ６ 期 杨春燕，等：基于可拓学和 ＨｏｗＮｅｔ 的策略生成系统研究进展 ·８２７·