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      在油墨成分分析應(yīng)用領(lǐng)域常常有某一油墨不符合使用要求的情況發(fā)生。如果能把不符合使用要求的油墨樣品通過(guò)添加助劑、摻配等方式使之成為合格油墨,則可以使有限的油墨資源得到最充分的利用,這是一項(xiàng)有巨大經(jīng)濟(jì)效益的油墨應(yīng)用業(yè)務(wù)?！　∮捎谟湍煞值膹?fù)雜性,很難預(yù)測(cè)添加助劑、摻配后油墨品質(zhì)的變化方向,因此,對(duì)特定油墨、特定指標(biāo)不合格的處理方法,具有很大的盲目性。本文提出了一個(gè)基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的類比推理系統(tǒng)——油墨分析計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)(OACMS)來(lái)指導(dǎo)油墨指標(biāo)的修正。一、 基本思想和求解模型　　基于類比推理的啟發(fā)式搜索技術(shù),是通過(guò)類比這種方法獲得與新問(wèn)題相似的過(guò)去問(wèn)題的求解過(guò)程，作為啟發(fā)信息來(lái)指導(dǎo)新問(wèn)題的求解,從而可減少搜索的盲目性,縮小搜索范圍,降低問(wèn)題求解的難度?！　∫话慊陬惐韧评淼膯l(fā)式搜索都直接應(yīng)用事例庫(kù)作為搜索空間,這樣處理的結(jié)果將導(dǎo)致兩個(gè)方面的問(wèn)題:　　1．系統(tǒng)的性能會(huì)在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中不斷降低。隨著求解次數(shù)的增加,求解事例的不斷積累,搜索空間將不斷膨脹,雖然這樣可以使系統(tǒng)有充分多的機(jī)會(huì)獲得與求解問(wèn)題相似的過(guò)去問(wèn)題的求解事例,但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致啟發(fā)式搜索信息的飽和,使系統(tǒng)效率降低,性能變壞?！　?．系統(tǒng)的性能將在很大程度上依賴于搜索費(fèi)用和事例啟發(fā)作用的折衷情況。事例庫(kù)記錄的內(nèi)容不完全,可以降低對(duì)事例相似程度的要求,匹配過(guò)程可能會(huì)比較容易,但是過(guò)去事例指導(dǎo)求解的啟發(fā)作用將減弱;事例庫(kù)記錄的內(nèi)容過(guò)于詳盡,則對(duì)事例的相似程度要求比較高,匹配過(guò)程困難,搜索費(fèi)用提高,還可能導(dǎo)致系統(tǒng)將比較多地依賴于弱方法進(jìn)行求解?！　‖F(xiàn)實(shí)生活中人類不是把過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)一點(diǎn)不漏地存在腦子里,而是用一個(gè)通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式來(lái)存儲(chǔ),即存在一個(gè)從過(guò)去的事例數(shù)據(jù)中挖掘有用信息的過(guò)程。這是一種通過(guò)不斷求解問(wèn)題、積累經(jīng)驗(yàn)、增強(qiáng)問(wèn)題求解能力的有效方法。本文考慮的解決方法是采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),從大量的事例庫(kù)資料中概括抽象出具有層次結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)規(guī)則,系統(tǒng)通過(guò)從規(guī)則庫(kù)中搜索匹配規(guī)則求解。由于數(shù)據(jù)挖掘產(chǎn)生的是層次結(jié)構(gòu)的求解信息,系統(tǒng)可以在降低搜索費(fèi)用的同時(shí),最大限度地減少信息丟失的影響,保持系統(tǒng)的搜索質(zhì)量,從而保證系統(tǒng)隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,問(wèn)題的求解效率會(huì)不斷提高。?！　∵^(guò)去積累的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)可以分為兩類:淺層次的事例庫(kù)和從事例庫(kù)中經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)挖掘產(chǎn)生的規(guī)則庫(kù)。在系統(tǒng)運(yùn)行初始時(shí),事例庫(kù)中缺少求解事例,規(guī)則庫(kù)中有少量簡(jiǎn)單的過(guò)去經(jīng)驗(yàn)規(guī)則,所以系統(tǒng)要采用弱方法進(jìn)行搜索求解。當(dāng)系統(tǒng)積累了一定的事例經(jīng)驗(yàn)后,新問(wèn)題的求解首先在規(guī)則庫(kù)中進(jìn)行搜索,若規(guī)則應(yīng)用成功,： 事例庫(kù)記錄過(guò)去事例的求解過(guò)程;規(guī)則庫(kù)存儲(chǔ)對(duì)事例庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象處理后產(chǎn)生的處理規(guī)則;控制策略規(guī)定如何判斷事件的相似程度;類比推理機(jī)制規(guī)定在具體相似程度下如何進(jìn)行業(yè)務(wù)處理,并完成事例庫(kù)、規(guī)則庫(kù)和控制策略的增加、修改、刪除操作。則求解成功。否則,搜索事例庫(kù),若存在相似問(wèn)題的求解,則以此為啟發(fā)信息,指導(dǎo)新問(wèn)題求解。如果仍然沒(méi)有相似的過(guò)去問(wèn)題的求解過(guò)程,則采用弱方法求解,并將新問(wèn)題求解過(guò)程加入事例庫(kù)。過(guò)去積累的經(jīng)驗(yàn)越多,規(guī)則庫(kù)的應(yīng)用越有效;新問(wèn)題與過(guò)去問(wèn)題的相似程度越高,則求解過(guò)程的搜索次數(shù)也就越少。二、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)　　在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,需要解決①如何生成求解事例； ②如何定義和判斷兩個(gè)事例的相似程度； ③如何從大量的事例中抽象出一般性規(guī)則； ④如何進(jìn)行規(guī)則庫(kù)和事例庫(kù)的維護(hù)工作； ⑤如何使用啟發(fā)信息指導(dǎo)新問(wèn)題求解等五個(gè)方面的問(wèn)題?！　∩汕蠼馐吕龝r(shí)，在記錄和保存問(wèn)題求解過(guò)程中，對(duì)將來(lái)的求解搜索具有啟發(fā)作用的特征信息。定義搜索過(guò)程中的特征信息包括搜索路徑上的操作序列和選擇每個(gè)操作時(shí)的求解問(wèn)題的狀態(tài)值。由于規(guī)則庫(kù)的引入,可以盡可能詳盡地描述特征信息。在OACMS中,搜索過(guò)程的特征信息包括對(duì)油墨進(jìn)行的處理操作描述、進(jìn)行該處理操作的影響因素和油墨每經(jīng)過(guò)一次處理后的指標(biāo)變化情況?！　∮捎谛枰页鍪吕龓?kù)中與新問(wèn)題相似程度最高的事例指導(dǎo)求解,因此,需要判斷兩個(gè)事例之間的相似程度。OACMS通過(guò)對(duì)每一特征信息賦權(quán)值的辦法來(lái)確定兩個(gè)事例的相似程度,這種尋找最佳相似匹配過(guò)程的搜索費(fèi)用在事例庫(kù)膨脹時(shí)會(huì)比較高,為此,系統(tǒng)引入規(guī)則庫(kù)來(lái)降低搜索費(fèi)用。　　如果某一類型事例的發(fā)生較為頻繁,采用從事例庫(kù)搜索某一特定事例來(lái)處理，會(huì)無(wú)效地增加搜索費(fèi)用,采用對(duì)某一類型事例一般化,根據(jù)一般化規(guī)則進(jìn)行問(wèn)題求解,可以合理地降低搜索費(fèi)用,而且不損害對(duì)新問(wèn)題求解的指導(dǎo)作用。筆者在OACMS中采用了將特征信息的屬性值按一定區(qū)段進(jìn)行劃分,再映射為布爾量的方法，獲得一定支持度和一定可信度的一般化規(guī)則?？尚哦燃s束一般化規(guī)則代表某一類事例發(fā)生的頻繁性,只有達(dá)到一定頻繁程度的事例才有必要給出一般化規(guī)則;支持度約束一般化規(guī)則的準(zhǔn)確性,只有達(dá)到一定準(zhǔn)確性的一般化規(guī)則才對(duì)問(wèn)題求解有指導(dǎo)作用?！　?duì)事例庫(kù)和規(guī)則庫(kù)的維護(hù)操作包括增加、修改和刪除。對(duì)事例庫(kù)的搜索有兩種情況,搜索成功和搜索失敗。搜索失敗,則新問(wèn)題采用弱方法求解的事例直接在問(wèn)題求解的過(guò)程中填寫其特征信息,完成對(duì)事例庫(kù)的增加操作。搜索成功又會(huì)產(chǎn)生兩種情況,一種是特征信息完全相同,求解路徑相同;另一情況,可能由于特征信息不能涵蓋所有對(duì)問(wèn)題求解有影響的因素,類比推理失敗。在第二種情況下,需要對(duì)事例庫(kù)進(jìn)行修改,將新問(wèn)題的求解作為新事例加入事例庫(kù)。在OACMS中,采用獎(jiǎng)懲函數(shù)來(lái)確定采用哪條求解路徑來(lái)指導(dǎo)將來(lái)對(duì)相似問(wèn)題的求解。同樣,采用獎(jiǎng)懲函數(shù)和一定的閥值來(lái)確定是否需要?jiǎng)h除某一事例,以降低將來(lái)的無(wú)效搜索費(fèi)用。規(guī)則庫(kù)的維護(hù)原因主要來(lái)自與事例庫(kù)的變化和支持度、可信度的變化。由于規(guī)則庫(kù)的更新需要掃描整個(gè)事例庫(kù),不宜采用事例庫(kù)的變化觸發(fā)規(guī)則庫(kù)的更新形式,為此,OACMS采用定期完成規(guī)則庫(kù)更新的工作方式?！　±脝l(fā)信息指導(dǎo)新問(wèn)題求解的主要問(wèn)題是解決求解過(guò)程中的失配問(wèn)題。如果搜索過(guò)程不能得到啟發(fā)信息,則采用弱方法求解,并加入事例庫(kù);如果搜索過(guò)程獲得完全相同的啟發(fā)信息,但求解失敗,使用獎(jiǎng)懲函數(shù)將該事例作為原求解事例的反例進(jìn)行擴(kuò)充;如果搜索過(guò)程獲得部分相似的啟發(fā)信息(不宜將規(guī)則應(yīng)用于部分相似情形),使用啟發(fā)信息及弱方法求解,并將新事例加入事例庫(kù)。(作者/西安理工大學(xué)　　劉志鵬　　和克智　　許少華)