【精品】基于案例推理技術(shù)的研究與應(yīng)用

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1、基于案例推理技術(shù)的研究與應(yīng)用房文娟i楊春節(jié)2李紹穩(wěn)姑(1安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)技術(shù)學(xué)院2安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，安徽合肥230036)摘要：基于案例推理(Case-basedreasoning.CBR)技術(shù)被認(rèn)為是卅今人T?智能與專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種非常具有發(fā)展前景的方法。木文闡述了CBR的基木原理、工作過程及其主要技術(shù)；詳細(xì)介紹了CBR的國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀和研究進(jìn)展。最后對CBR今后的發(fā)展趨勢做出概括。房文娟：女，1981年1丿J生。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)技術(shù)學(xué)院講師，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用。通信地址：女徽省合肥市安徽農(nóng)業(yè)

2、大學(xué)經(jīng)濟(jì)技術(shù)學(xué)院，郵編230036。*李紹穩(wěn)：男，1962年1()月生。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院教授，主要研究方向?yàn)橹悄苄畔⑻幚砼c農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。通信地址：安徽省合肥市安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)125信箱，郵編230036。本文通訊作者。關(guān)鍵詞：基于案例推理研究進(jìn)展應(yīng)用現(xiàn)狀1引言基J?案例推理(Case-bnsedreasoning,簡稱CBR)是近年來人工智能領(lǐng)域中興起的一項(xiàng)垂要的推理技術(shù)。與基于規(guī)則的推理模式不同是，它通過訪問案例庫中的同類案例(源案例)的求解從而獲得當(dāng)前問題(廿標(biāo)案例)的解決方法山。基于案例推理首先是山美國耶魯大學(xué)羅

3、杰?沙克(RogerSchank)在研究動(dòng)態(tài)存儲器技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的，并在1982年所著《DynamicMemory》一書中提出了動(dòng)態(tài)記憶理論，這被認(rèn)為是最早關(guān)于CBR的思想。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，目前CBR己成為人丄智能與專家系統(tǒng)的一種非常具有牛命力的推理技術(shù)，廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，并受到越來越多的重視。木文就CBR的研究進(jìn)展和應(yīng)川現(xiàn)狀作一概括。2CBR理論與技術(shù)2.1CBR基本原理基于案例推理是模擬人類類比思維的一種推理方法，其推理過程往往具有人類經(jīng)驗(yàn)推理的一些特征。CBR的基本過程是：當(dāng)遇到一?個(gè)新的問題時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)關(guān)鍵的

4、特征在原始的案例庫中進(jìn)行檢索，找出一個(gè)為待求問題最相近的候選案例，重用此候選案例的解決方法。如果對此候選案例的解決方法不滿意，可以對它進(jìn)行修改以適應(yīng)待求問題，最后把修改過的案例作為一個(gè)新的案例保存在庫小，以便下次遇到類似的問題時(shí)作為參考。CBR以案例作為知識元，知識獲取和表示白然直接，并且具有自學(xué)習(xí)功能，其本質(zhì)是基于相似性的類比推理，這止是符合了人類類比思維的邏輯。CBR有兩種類型叫即問題求解型和解釋型。問題求解型側(cè)重于對過去策略的匹配與修改，而解釋型強(qiáng)調(diào)以舊案例對新案例作出評價(jià)與解釋。無論哪一種，其推理過程均類似于人

5、類經(jīng)驗(yàn)類比推理，血且具有簡化知識獲取、通過直接獲得提高求解效率、求解質(zhì)量較高、適用于非計(jì)算推導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。因此將是人工智能與專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種非常具有發(fā)展前景的方法。2.2CBR的工作過程及相關(guān)技術(shù)一個(gè)典型的CBR問題求解過程基本步驟可以歸納為R4：案例檢索(Retrieve)、案例重用(Reuse)＞案例修改(Revise)和案例保留(Retain)。其工作過程如圖1所示。2.2.1案例表示與組織案例的表示方式?jīng)Q定著現(xiàn)實(shí)世界問題向案例的轉(zhuǎn)換，同吋對案例推理的效率有很大的彫響。一?個(gè)合格的案例表示至少應(yīng)該包括兩部分：問題的

6、說明信息，即問題的初始solution圖1基于案例推理的過程圖條件；問題求解目標(biāo)，達(dá)到該目標(biāo)的解決方法。在案例表示中也有圖片、聲音、影像等。根據(jù)不同的問題，案例的衣示一般有不同的方法，但大體可以分為兩種思路⑹：動(dòng)態(tài)存儲模式和類別樣木模式。所謂動(dòng)態(tài)存儲模式就是通過一種通用的案例結(jié)構(gòu)來組織具有共同特征的案例，再用它們的不同點(diǎn)作為索引把不同的案例區(qū)分開。分類樣本模式中的案例處于分類、特征、案例所組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，它包含三種指針：特征指針，從不同特征指向分類；案例指針，從分類指向案例;差異指針，從一個(gè)案例指向差異最小的另一個(gè)案

7、例。案例的恰當(dāng)?shù)谋硎九c合理組織則能夠反映事物的木質(zhì)特征，案例檢索系統(tǒng)就能夠迅速的從案例庫中檢索出所要的案例，從而使效率提髙。2.2.2案例檢索與匹配案例知識的檢索與匹配是實(shí)現(xiàn)案例推理的關(guān)鍵，也是目前CBR的一個(gè)研究熱點(diǎn)。案例檢索最終要達(dá)到以下兩個(gè)目標(biāo)：檢索出來的案例應(yīng)該盡可能的少；檢索出來的案例應(yīng)盡可能的與當(dāng)前案例（目標(biāo)案例）相關(guān)或相似或匹配。案例檢索與一般檢索（如Web搜索、數(shù)據(jù)庫檢索）有很大區(qū)別的，這種檢索是在特定的案例中查找類似的歷史經(jīng)驗(yàn)，因此它有自己的特點(diǎn)：帶有一定的不精確性或模糊性；總要求從各個(gè)如度去比較案例

8、之間的相似性。為了衡量案例間的相似性，或者確定一個(gè)案例的比較標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)者們提出了相似度、差異度、模糊貼近度等概念，并針對這些概念提出了許多算法。從檢索策略的角度來說，忖前CBR的案例知識檢索主耍有最近相鄰策略、歸納推理策略、知識引導(dǎo)策略、模板檢索策略等，并H最近相鄰策略和歸納推理引導(dǎo)策略是較為通用的檢索方法。2.2.3案例重用案例的