【毕业学位论文】（Word原稿）农业科研管理知识库系统设计与实现管理科学与工程硕士论文

密级 论文编号： 中国农业科学院 学位论文 农业科研管理知识库系统设计与实现 of o. of 要 本文对知识、信息管理、知识管理等相关概念进行了系统分析，对知识库系统的产生、发展以及功能结构进行了研究。将“知识库系统”的概念引入农业科研机构，提出开发农业科研管理知识库系统，并构建一个 知识得以共享、利用和创新的平台。通过它，科研人员可以对日常工作中所涉及到的各方面知识进行加工、处理和利用，从而提高科研机构的总体研究水平。 本文经过系统分析、系统设计等环节，构建了农业科研管理知识库系统，并进行了系统实现。在系统分析阶段，对系统的 三类用户即 管理类用户、科研类用户和系统维护类用户的不同需求进行了认真分析，确定了系统的功能，为系统设计奠定了基础。在 系统 设计阶段进行了系统逻辑结构设计、系统功能模块设计和后台库设计， 本系统前台应用模块包括领域知识模块、咨询报告模块等，后台管理模块包括知识推理模块、后 台库管理模块等。后台库则包括知识库和数据库，其功能是存放农业科研机构日常工作中所涉及到的各方面知识和信息。在系统实现阶段，对当前应用系统平台结构、 据库相关技术进行了对比分析，在此基础上，确定本系统采用 B/S 结构，并选取 000 作为开发工具进行系统实现。 本文 设计和开发的农业科研管理知识库系统具有高效、稳定、灵活的特点，该系统作为一个平台，为农业科研机构开展知识管理提供了重要的工具。 关键词 ：科研管理，知识管理，知识库，知识库系统 n as of to is a to to of in of on up of By of of as of is to of an On of of eb , As a it be as an to 录 摘 要 I 目 录 .一章 引言 1 言 .本概念 1 识 信息管理与知识管理 知识库系统 .究背景 知识经济时代需要知识管理 . 知识管理的功能 5 识库系统是实施知识管理的基本工具 .究意义、内容和方法 . 研究意义 . 研究内容 . 研究方法 .文结构说明 7 第二章 知识库系统 9 识库系统的发展历史 .识库系统的发展现状 .识库系统的主要应用领域和发展方向 10 识库系统的主 要应用领域 10 识库系统的主要发展方向 11 识库系统的结构与功能 12 识库系统的结构 . 知识库系统各部分的功能 13 识表示 13 识推理 15 第三章 农业科研管理知识库系统分析与设计 17 业科研管理知识库系统的需求分析 17 户分析 17 统管理对象分析 业科研管理知识库系统的功能分析 19 业科研管理知识库系统的结构设计 20 业科研管理知识库系统的功能模块设计 21 域知识管理模块 . 咨询报告管理模块 . 个人经验管理模块 .V 台库管理模块 . 日常办公管理模块 . 用户管理模块 . 知识推理模块 .业科研管理知识库系统的后台库设计 27 识表示 方法 27 台库设计 四章 农业科研管理知识库系统实现与应用实例 .关技术概况 . 应用系统平台结构 . 据库技术 .统实现 36 发工具 36 000 的连接 39 个关键部分的程序实现 41 用实例 44 第五章 结论与展望 .结 53 一步工作 考文献 . 谢 .者简历 .一章 引 言 言 随着知识经济时代的到来，知识成为推动社会发展的真正动力。 为了迅速适应外部环境的变化，组织内部必须做出相应调整，在制度、管理模式和文化体系方面都要产生相应变革，从而更好地对组织内部资源进行重组，以提高效率，发挥潜能，知识管理正是在这一背景下应运而生。目前， 知识管理正日益受到各个行业的重视，知识管理的理 论研究和实践探索正在逐步展开。 知识管理的核心在于应变和创新。它重视的是对知识有效的识别、获取、开发、分解、使用、存储和共享，是为显性知识和隐性知识构建转化和共享的途径，是运用集体的智慧提高整个组织的应变和创新能力。 知识库系统 作为一种知识管理的工具， 是近年来发展起来的一门新兴学科。随着计算机科学技术的迅速发展 ， 基于知识的 应用 系统已在工业、农业等领域得到广泛应用 。 与此同时，人们对知识库 系统的要求和期望也越来越高，迫切希望它们能有效地解决更加复杂的问题。 本文将知识库系统引入农业科研机构，提出开发农业科研管理 知识库系统。农业科研机构作为国家创新体系中的一员，在知识经济时代，其职责是在农业科研知识收集、存储的基础上，完成农业科研知识技术的传递、创造。 如何合理地存贮、组织、管理、应用和共享知识是所有 知识库 系统深入发展所面临的共同问题。 农业科研知识库系统必须实现以下功能：具有支持科研工作者进行知识分享、应用以及创新的工具；具有支持内部和外部知识资源获得的通道；具有存储知识的知识库；具有支持知识呈现和支持决策的工具；具有支持知识获取、提炼和存储的工具。 在农业科研机构内部构建知识库系统，目的是为了建立一个知识得以共享 和利用、并最终实现创新的平台，从而提高科研机构的科研水平。它可以将在日常科研工作中所涉及到的各方面知识汇集到一起，提供给科研人员，以此鼓励和培育新思想、新方法，最大限度地把他们聚集到献计献策和通力合作中来，增强农业科研机构的总体创新能力。 本概念 识 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 1 对于什么是知识，不同的人、不同的领域有着不同的解释。现代汉语词典 (1991 年版 )对知识的定义是：“人们在改造世界的实践中所获得的认识和经验的总和”。 丹尼尔贝尔 (为：“知识是一组对事实或想法经过组织的 陈述，呈现一合理的判断或一项实验结果，这些判断和实验结果是以某种系统的形式经由某种通讯媒体传给其他人。”也就是说，知识是人们在复杂的社会生产过程中，对客观事物长期观察、思考的结果，是对客观事物的抽象反映，是一种意识的东西，只有人们的大脑才能产生、识别和利用它，是人类认识世界的成果或结晶，它借助于一定的语言形式或物化为某种劳动产品的形式，可交流和传递。 （ 柴永红， 2004） 知识是人类意识的产物，需要认知主体与认知客体并存而且发生动态关系时才能产生。知识与信息的产生不是同步的，而是人类社会发展到一定阶段，人们对 大量积累起来的信息加以组合、有序化、系统化，发现并总结其一般规律形成的。 知识是人们通过实践对客观事物及其运动过程和规律的认识，是被人们理解和认识并经过大脑思维重新组织和序化的那部分信息，是经验、技能的总结，是组织发展竞争力的基础。知识属认知范畴，在实践和认识的过程中，人的大脑通过相关概念的判断、组合和推理，形成对事物本质的认识，存在于人脑中，即成为主观知识，或称隐性知识；人们把产生于人脑中的知识通过符号和编码记录在各种载体上表达出来，就成为客观知识，或称显性知识。使非编码化的知识编码化，把以人脑为“载体” 的隐性知识转化为普通载体记录的显性知识，有利于知识的共享和使用，从而产生新的知识。（ 陈晰明， 2003） 息管理与知识管理 “信息管理”这个术语是 20 世纪 70 年代提出来的，相对知识管理而言，信息管理已有了较长的历史，但由于人们对信息管理的理解各异，定义也多样，至今尚未取得共识。 英国信息管理学家马丁 (为：信息管理就是与信息相关的计划、预算、组织、指挥、培训和控制过程，它是围绕信息本身以及相关资源如人力、设备、资金和技术等展开的。德国学者施特菜特曼 (为，信息管理是对信息资源与相关信息过程进行规划、组织和控制的理论。信息资源包括信息内容、信息系统和信息基础结构三部分，信息过程则包括信息产品的生产过程和信息服务的提供过程。王万宗认为“信息管理就是搜集、整理、存储并提供信息服务的工作。作为一种理论探索则主要是研究信息管理的基础理论、技术方法以及信息管理工作的计划、实施与信息部门的组织、控制等有关问题”。岳剑波认为“现代意义上的信息管理，就是对信息资源及其开发利用活动的计划、组织、控制和协调”。卢泰宏则从信息管理对象的范围出发，认为信息管理可以从广义和 狭义两方面来理解，狭义的信息管理就是对信息进行组织、控制、加工、规划等，并将其引向预定的目标；广义的信息管理则不单是对信息进行管理，而是对涉及信息活动的各要素 (如 信息、人、机器、机构等 )进行合理组织与控制，以实现信息及有关资源的合理配置，从而有效地满足社会的信息需求。虽然学者们对信息管理的内涵、外延以及发展阶段都有着种种不同的说法，但对于信息管理的实质是为实现组织的目标、满足组织的要求、解决组织的问题而对信息资源进行开发、规划、控制、集成、利用的一种战略管理，这一点已经达成共识。（ 郝亚玲， 2002）（ 丁蔚， 2000） 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 2 信息管理经历了实物管理、技术管理、资源管理三个时期，但它把信息作为资源从技术、组织、人力三种因素的结合中进行管理，则是 20 世纪 70 年代末到 80 年代初才开始出现的。信息管理的发展有五个阶段：物的控制、自动化技术的管理、信息资源的管理、商业竞争分析、智能与知识的管理。信息管理根据不同性质可分为三个层面，即通信网络层、高性能计算机服务器层和信息库、数据库系统层，其中信息库、数据库系统层是信息管理的核心，它和计算机服务器层一起组成了信息管理系统的高性能信息、数据服务器，为各种信息转化为知识的应用提供了有 力的支持。（ 刘 波等， 2002） “知识管理”一词最早是由美国麻省莱克星顿著名的恩图维星 (际咨询公司提出的，其出发点是为了充分利用组织的知识智慧、创造能力以提高自身的竞争力。然而对于什么是知识管理，目前也没有一个统一的认识，不同的专家和学者有着不同的观点： 管理学大师丹尼尔 利里 （ 从实现知识管理过程的角度对其进行定义“知识管理是将组织可得到的各种信息资源转化为知识、并将知识与人联系起来的过程，是对知识进行正式的管理，以便知识的产生、获取和重新利 用”。美国学者约格什 知识管理等同于人的管理，认为：“知识管理是当企业面对日益增长的非连续性环境变化时，针对组织的适应性、组织的生存和竞争能力等重要方面的一种迎合性措施。本质上，它包含了组织的发展进程，并寻求将信息技术所提供的对数据和信息的处理能力以及人的发明创造能力这两方面进行有机结合。” 美国德尔集团创始人之一卡尔弗拉保罗从知识管理的目的出发，认为：“知识管理就是运用集体的智慧提高应变和创新能力，是为企业实现显性知识和隐性知识共享而提供的新途径”。卡尔 维拜 (认识论角度对知识管理进行定义，认为知识管理是“利用组织的无形资产创造价值的艺术”。比尔 识管理不过是管理信息流，把正确的信息传递给需要它的人，让他们迅速地利用这些信息采取行动，其目的是提高公司的智商”。美国福布斯杂志于 1998 年 4 月 22 日发表的题为迎接知识经济，实施知识管理一文指出，“知识管理不同于信息管理，它是通过知识共享，运用集体的智慧提高应变和创新能力”。 国内学者在消化整合的基础上对知识管理的定义提出了自己的观点。管理学专家乌家培教授认为“ 知识管理是信息管理的延伸，是信息管理发展的新阶段，是信息转换为知识，并利用知识提高特定组织的应变能力和创新能力”。卢泰宏教授认为知识管理是“系统地能动地发掘、优化、控制公司所积累的知识并使之增值的活动与过程”。郑丽莉认为知识管理“是把有关企业人力资源的不同方面和信息技术、市场分析及企业的经营战略等协调统一起来同，继而为企业的发展服务，从而产生整体大于局部之和的经营效果”。陈锐认为知识管理是指“一种致力于将组织的智力资产 记录型信息和员工头脑中的智慧转化为更大的生产力、竞争力的信息管理策略与理论”。 尽管各 国学者对知识管理的定义多种多样，但从知识管理所研究的对象和 范畴来理解，还是可以从两个方面达到统一的，即对知识管理的概念可以从狭义和广义两个角度来理解：狭义的知识管理主要是针对知识本身的管理，包括对知识的创造、获取、加工、存储、传播和应用的管理；而广义的知识管理，不仅包括对知识本身的管理，而且还包括与知识有关的各种资源和无形资产的管理，涉及知识组织、知识设施、知识资产、知识活动、知识人员等的全方位、全过程的管理。前者往往是针对某一组织而言，而后者则一般是在全社会展开的，但两者的目的都是为了促进知识的生产 、传播和利用，从而提高知识主体的整体素质和竞争能力。（ 彭学运， 2001） 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 3 知识管理的基本内涵是创新、反应能力和效率。知识经济的生命力在于创新，这就要求经常鼓励和培育新思维、新主张，最大限度地把组织成员聚集到一起献计献策，通力合作。反应能力是指将突发事件对自身的负面影响减小到最低限度，更快地解决问题，以帮助领导者做出最好的决策。这就要求组织能对内外部环境的变化做出最快的反应，具有很强的应变能力。效率指获取和共享好的经验及可重复使用的知识资产，以便缩短循环时间并最大限度地减少重复劳动。效率取决于对个人和群体创造 的知识加以收集、综合并提供给其他人再利用 (即知识共享 )的程度。由此可以看出，知识管理不同于传统的信息管理，其重点不是技术和信息的开发，而是个人创新和集体的创造力。知识管理不是一门技术而是各种可行解决办法的一种综合，是通过知识共享、运用集体智慧提高组织的应变和创新能力，增强组织的竞争优势。 知识管理是一个过程，它包括知识的生产、加工、传播和运用等四大知识活动。知识的生产，是指个人、组织使知识更新的活动，包括知识的创造、获取、综合、融合，目的是搞清楚究竟知道什么，知识在哪里。知识的加工，是指知识的整理和描述，以 便于个人和组织能重新应用。知识的传播，是指知识从一个地方 (人或组织 )转移到另一个地方 (人或组织 )，并被吸收，目的是要促进人们之间对知识的理解和分享。知识的运用，是要使知识的接受者将所获得的知识运用到新的情况中，并创造新的知识。 知识管理的对象是以各种形式存在的知识，包括显性知识和隐性知识两种。隐性知识指的是个人私有的知识，以经验和专业技能的形式存在于人脑和个人行为中。显性知识是指已经文档化、被组织所共享的知识。信息管理侧重于对显性知识的外部形式 (即信息 )的管理，即围绕信息的组织、加工、存储、检索等进行控制。 而知识管理不仅关注对显性知识内容本质的表达与交流，更注重于对隐性知识的挖掘、转化、共享和创新，可以说，隐性知识是知识创新的关键。有效的知识管理能以综合的方式利用隐性和显性知识，满足组织的各种需求。 识库系统 从贮存知识的角度来看，以描述型方法来存贮和管理知识的机构叫做知识库。知识库是事实、规则和概念的集合。事实在库中是短期信息，这种信息在与用户交互作用中会迅速改变。规则是从专家们的经验中抽出来的知识，是长期信息，它能指导专家系统如何由已知的或新产生的事实中推导出结论来，规则的质量直接影响到 知识库系统的性能优劣。概念包含信念和常识：信念会随着时间的改变而变化，所以是一种非长期的信息；常识是一种不随时间变化的固定概念，所以是一种长期信息。 从使用知识的角度来看，知识库是由知识和知识处理机构组成，形成一个知识域，该知识域中除了事实、规则和概念之外还包含推理、归纳、演绎等知识处理方法，逻辑查询语言、语义查询优化和人机交互界面等。知识库系统是利用计算机所存贮的知识对输入的数据信息进行解释，生成作业假说并有对其进行验证的一个系统，其核心组成部分是以一致的形式存贮知识的知识库和使用知识库内的知识执行推理的 控制机构。与数据库系统不同，知识库系统根据输入的数据信息利用知识库在自身进行推理过程后，提供给系统使用者的是判断分析后的结果，而不仅仅是对用户提供可检索的信息。（吴 丹等， 2004） 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 4 究背景 识经济时代需要知识管理 1996 年世界经济合作组织（ 表了题为“基于知识的经济” (报告，知识作为知识经济社会中最重要的一种资源，已成为促进经济增长的内在核心要素，在发达国家和高科技产业中，甚至已凌驾于劳动力、资本和土地三要素之上，成 为创造社会财富的最大推进器，正如世界银行副行长瑞斯查德所言 :“知识是比原材料、资本、劳动力、汇率更重要的经济因素”。然而由于知识创造、知识分享的过程是一种无形的活动，所以知识资源不像传统的有形资源易于管理，并且像其它资源一样，知识资源的稀缺性也必将成为经济增长和社会发展的瓶颈。为了突破这一限制，实现知识的自身增长，就需要建立一种能够促进知识组织、共享与创造的有效机制，这便是知识管理产生的内在动力。 知识管理作为一种新型的管理模式，它的出现大致有以下三个方面的原因：一是知识成为社会经济发展的重要资源和动力，是 促使知识管理产生的外部因素。当今社会，强调物质生产和知识生产相互结合、相互促进，在这一过程中，知识的作用尤为明显。二是全球经济一体化是知识管理出现的直接原因。科技的发展使国际间交往日益频繁，经济的发展不再局限于某一地区，而是以全球为阵地展开竞争、谋求发展。因此，不断地培养高素质、富有开拓进取和创新精神的人才就显得尤为重要，而知识管理的重点便是强调以人为中心。三是大量先进信息技术的发展和应用为知识管理提供了物质技术保障。知识来源于信息，信息获取、组织与应用又很大程度上依赖于信息技术，因此，知识管理有信息技术发 展作保障，就如虎添翼。 识管理的功能 知识管理可以分为个人的知识管理，组织机构的知识管理等。就个人知识管理而言，它是一种以整合性思考来识别、获取、评估、检索及分享知识的行为与方法，有两个层面的意思：第一，通过运用个人的智慧，把“公共知识”转化成为“个人知识”；第二，通过运用个人的智慧，创造出新的知识。（杨庆芝， 2002） 就组织机构的知识管理而言，所重视的是对内外部的知识加以有效的控制和管理，以达到组织的目标。目前，大 多数组织机构都已具有自己的办公自动化系统、信息库、内部网络系统及积累多年 的大量数据信息。 实施知识管理，将帮助组织机构重新整合所拥有的显性和隐性知识，使之成为可以再利用的知识资产。其功能主要体现在： 提高组织的协作能力。通过知识的外化 (外化就是将组织成员头脑中的隐性知识转换成为可共享的企业知识库中的显性知识，实现企业内部的知识共享 )，知识管理把分散于组织中各个个体的经验、知识集成一体，采用一定的规则存储、分析、利用，以便为决策者做出正确的决策提供依据和支持。有了知识管理平台，组织个体之间的协作能力将得到极大提高。（ 彭靖里等， 2002） 提高组织的学习能力。任何组织要想持续发展，就 需要不断提高每个成员的素质和能力。知识的集成过程，同时也是成员间知识与技能充分交流的过程。借助于知识管理平台，成员间可以相互沟通，互补有无，互相激励，从而提高整个组织的学习效率。 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 5 提高组织对动态知识的整合能力，提高知识的易用性，扩大知识的共享范围。有效的知识管理，能始终保持组织知识的一致性，对内外部信息保持高度敏感，注重知识更新，整合知识系统，使知识时刻处于可用、易用状态。 识库系统是实施知识管理的基本工具 知识管理是知识经济时代的必然要求，而知识管理能否获得成功主要取决于两个方面：一 是要有符合组织发展要求的知识库，二是要科学地管理和使用这些知识。要做到这两点， 必须借助于新型的计算机系统知识库系统。知识库系统是一种专门存储、管理大量知识的机构，它可以对知识进行系统化组织、管理和控制，并能存储、查询和检索知识。可以说，它 是实施知识管理的基本工具， 其建设好坏将对知识管理的实施效果产生至关重要的影响。因此，对其进行研究与开发是非常必要的。 究意义、内容和方法 究意义 我国是一个农业大国，农业是我国的基础产业。虽然知识管理在我国已经有了一定的应用和发展，但主要 都是集中在商业经济领域。在农业领域，知识管理基本上还是个空白，但随着全球信息化程度的加深，以及由于加入 带来的竞争压力逐渐加大，在我国农业领域，特别是农业科研机构实施知识管理成为必然的选择。 本文通过结合中国农业科学院农业信息研究所的实际情况，抓住实施知识管理这一契机，创建一个显性知识和隐性知识得以共享的平台，即建立一个能促进隐性知识显性化并形成不断积累的知识库系统。在满足不同用户的知识需求，如知识的检索、查询、增、删、改等的同时，实现知识创造和知识共享，为所里的行政、科研和日常管理提供一定的支持。通 过本研究总结一些经验，为提高我国农业领域，特别是农业科研机构的信息化水平，最终全面实现知识管理提供一些建议。 究内容 首先，对信息管理与知识管理、知识库系统等相关概念进行理论分析，同时对知识库系统的基本结构、功能、应用和发展趋势等进行分析与探讨。 其次，本文是依托于“农业知识管理”这一课题来完成的，所要设计的知识库系统是农业知识管理系统的一个子系统。因此，需要结合当前农业科研机构现状，对比分析已有知识库系统的优劣，学习其先进建设理论和方法，提出农业科研管理知识库系统设计方案，进行系统分析、 设计和实施，争取找到一条具有一定通用性的知识库系统建设途径。 究方法 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 6 本文通过咨询有关专家，查阅国内外相关文献，对知识库系统的历史、发展和建设现状进行系统分析，明确本课题研究的目的和意义，并运用相关理论和方法，吸取各方面的系统开发经验，分析、设计并建设农业科研管理知识库系统。 (1)分析法 通过分析知识库系统的用户需求、功能模块、组织结构等内容，指导系统的建设，初步形成一套系统的解决方案。 (2)比较法 通过对比其他领域已有知识库系统的研究与建设现状，结合农业领域的实际情况，找出其共性与差 异，总结经验，取长补短。 (3)归纳法 在充分吸收已有研究成果的基础上，进行综合归纳，认清方向，抓住重点，提出有针对性的建议。 文结构说明 第一部分概要介绍论文的研究背景和涉及到的一些基本概念；第二部分对知识库系统的产生、发展和结构等进行阐述；第三部分在对农业科研管理知识库系统进行需求分析 (包括用户分析、功能分析等 )的基础上提出系统的结构和模型，并设计系统功能模块；第四部分从技术角度来说明系统的实现，选择合适的开发工具进行系统建设；最后是结论与展望。 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 7 相关文献资料查阅 研究现状 基本理论研究 相关理论和方法指导 农业科研管理知识库系统分析 应用实例 农业科研管理知识库系统 结论与建议 本研究的目的和意义 农业科研管理知识库系统设计 农业科研管理知识库系统实现 导师的全程指导 专家咨询 确定主题、明确思路 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 8 图 1究技术路线图 第二章 知识库系统 识库系统的发展历史 计算机科学技术的发展使得其应用领域日益拓宽，计算机已从传统的数值计算发展到非数值处理，在非数值处理领域，人们也早已不再满足于数据处理和控制，而把计算机的应用进一步深入到知识处理领域乃至模拟人类的智能活动等。在 20 世纪 60 年代，随着数据库系统的产生，使用计算机来存储、管理和控制大规模的数据成为现实。到了 70 年代，人工智能中的专家系统、知识工 程及大量基于知识的处理系统的出现，使得知识的存储、管理和控制成为迫切的需要，在这种情况下，一种新型的知识管理工具 知识库系统成为计算机发展的必然产物。 知识库系统的发展经历了若干个阶段，其初级阶段是上个世纪 70 年代中期出现的演绎数据库系统。演绎数据库系统是传统数据库系统与人工智能中的演绎、推理技术相结合的产物。通常，它是在传统的数据库管理系统的基础上增加一个推理机制和建立一组规则来实现的，它能在原始数据库系统的基础上演绎出更多的新数据，并在一定范围内实现对知识的存储与管理。 80 年代中期，知识库系统成为了 数据库界的研究热点，出现了基于谓词逻辑的知识库系统，它具有存储与管理大量知识的功能，比演绎数据库又前进了一大步。但是，传统的谓词逻辑所表示的知识是一种完全的知识，其推理是精确推理，而在现实世界中大多数知识属于不完全知识，其推理也多属非精确推理。因此，进入 90 年代以来，数据库工作者在成功研制演绎数据库、基于谓词逻辑的知识库系统的基础上充分引用人工智能技术和方法，重视对不完全知识、非精确推理、非逻辑知识库系统的研究，不断改进知识库的演绎算法、查询优化算法、知识库一致性较验算法及知识库语言等方面的研究，并在所研制 的知识库系统中扩大了知识的表示与处理范围，引入了知识获取和知识学习机制、改进了知识库用户界面。同时，大力开展数据挖掘、知识发现和数据仓库等技术的研究与应用，在知识库体系结构方面引入了多级知识库、综合知识库和分布式知识库等，所有这些都使知识库系统的功能不断增强，智能化程度不断提高，应用范围不断扩大。 近年来，知识库系统在理论研究和实践应用上都取得了一定的突破，这主要归功于人工智能技术与数据库技术相互促进、取长补短、彼此克服它们自身发展中的因难和障碍，实现有效结合。专家系统、主动数据库、模糊演绎推理数据库等几种 新型智能数据库的研究不断取得显著成果，并已形成几个独立的研究方向。此外，在演绎逻辑算法、查询优化、智能检索、用户界面和知识获取等研究方面均取得了可喜的进展，使知识库系统逐渐走向成熟与应用。（徐洁磐等， 2000） 中国农业科学院硕士学位论文 第二章 知识库系统 9 识库系统的发展现状 由于知识库系统在知识管理领域起着大厦基石的作用，在它的基础上可以开发出各种基于知识的系统，如专家系统、智能决策支持系统等，因此对知识库系统的研究和开发受到人们的高度重视。目前，世界上很多国家，特别是发达国家，都在投入可观的人力、物力和财力进行知识库系统的研究和建设， 并取得了较好的效益。在一些著名的企业和科研机构，知识库系统的建设已经日趋成熟。在我国，也有许多单位在开展这方面的工作，一些面向实际应用领域的知识库系统已经被开发出来，但离商品化的使用还有一段路要走，还需要在实用性、规范化等方面做大量的工作。 识库系统的主要应用领域和发展方向 识库系统的主要应用领域 知识库系统是一种基于逻辑的通用性开发工具，它的适应面广，特别适合于知识量大的知识处理系统。目前，知识库系统可分为两种类型：独立型和自主型。独立型知识库系统专用功能强、通用功能差；知识处 理能力强、计算功能差。因此，独立型知识库系统并不适合实际开发应用。只有在知识库系统中嵌入主语言，才可使系统既有知识处理能力又有计算功能，既有非过程的描述能力又有过程控制能力，同时使其通用能力得到加强。 由于知识库系统的特点，目前，它主要应用于以下几个领域： (1)决策支持系统 (决策支持系统是用于处理半结构化与非结构化问题的计算机软件系统。在传统的 ，一般是通过数学模型和常规数值计算方法来辅助决策，但是，数学模型往往无法模拟现实世界中的复杂情况，而且决策过程中存在大量知识及知识推理，也很难用数 学模型及计算方法来表示，因此综合利用数学模型与知识模型，并在传统 引入知识表达和知识处理功能，使系统同时具有数值计算和知识处理能力，才能更为方便、准确地模拟客观世界，更为全面地反映决策过程。一般由方法库、数据库与模型库等几个部分组成，在加入知识模型后则需要加上知识库系统，从而构成了由方法库、数据库、模型库和知识库等四个库所组成的智能决策支持系统 (决策者的大脑思维过程为模型，即根据他们的经验和知识构成模型，并把数据和知识的收集、存储、分析等功能结合在一起，利用启发式问题求解 ，为高层领导提供非结构型决策的各种功能，以提供更加接近于客观世界的决策。显然， 使决策更为科学、有效。 (2)计算机辅助设计 (随着计算机辅助设计的发展，单纯通过关系数据库，甚至采用 程数据库等专用数据库已无法满足 复杂要求。因此，寻求一种合适的、功能强大的通用工具，以支撑展中不断提出的新要求，是促使 术深入发展的一个重要途径，而作为一种供 识库是其首选。因为一个产品的开发与设计是一个智力活动的过程，它需要中国农业科学院硕士学位论文 第二章 知识库系统 10 大量的知识，在这些知识支持下， 设计师们才有可能开发与设计出新产品来。因此用知识库系统作支撑以实现产品设计是计算机辅助设计中的一个新的方向，我们称它为智能计算机辅助设计。 (3)专家系统 (专家系统是一个基于专家知识的系统，它通过将知识表达和知识处理技术引入传统数据库，使二者有机地结合，以开发出能共享信息的面向知识处理的问题求解系统。这种系统对各种应用具有独立性，能实现透明的和高性能的启发式推理，具有知识的扩充和维护能力，适用于多用户环境，可用来求解各种复杂的实际问题。知识库系统作为专家系统的支撑，可以说，它是构成专家系统的核心。 识库系统的主要发展方向 知识库系统的应用潜力是巨大的，对智能系统有着重大的支持作用，目前对知识库系统的研究极为兴旺。但由于知识库系统在理论和技术上还不是很成熟，在各方面也还有不少困难，其未来的研究重点将集中在以下几个方面： (1)扩大知识表示与知识处理的范围 知识表示研究知识从自然记载形式过渡到适合计算机处理的表示形式。知识处理指对知识的获取、推理以及知识的存取、操作和管理等内容。由于客观世界的复杂性，知识通常具有不完全性、不确定性、模糊性、不透明性等特点，所有这些都给知识的表示与处理带来 了很大的困难。因此，要在知识库系统中引入不完全知识和非精确推理，引入概率、模糊、单调性等概念，以扩大知识的表示与处理范围，从而进一步扩大知识库系统的应用领域。 (2)非单调逻辑、非精确推理、模糊逻辑的知识库系统 推理指依据一定的原则，自动选择适当的规则从已有的事实出发推出目标状态的过程。其主要特征表现为前提与结论之间的逻辑关系，前提给结论提供理由或证据。它是知识库系统中问题求解、知识利用、知识处理和知识自动获取的主要途径。传统知识库系统采用的主要推理方式是演绎推理，它是基于一阶谓词逻辑的，主要用于定理证明。 而非精确推理是一种不同于逻辑推理的推理方法，它能根据已知的知识推理出结论为真的程度，以及根据规则的因果关系的不确定性，在新知识增加的情况下对已知的结论做出可能的修改，主要处理知识中包含的不确定性。非单调推理根据新增加的知识推出原知识可能为假，主要用于处理常识。因此，鉴于现实世界中各种知识和问题的复杂性，未来的知识库系统应采用非精确推理、非单调逻辑、模糊逻辑等非常规推理技术来增强其问题求解能力和智能化程度。 (3)知识库语言的改进和扩充 知识库语言是知识库系统的核心，对知识库的实现与应用具有重要作用。逻辑数据 语言具有描述性语言的语义理论框架、支持递归、能表示复杂对象以及关系数据库中的各种查询和适合处理知识等传统关系数据库语言所无法比拟的优点。但用逻辑数据语言直接来表示和实现知识库系统，尤其是一些具有更高语义层次的复杂应用，还存在一些困难。因此，必须对逻辑数据语言的理论、结构、表达能力等方面进行改进与扩充。目前，这方面的研究主要有两个方向，一个是对基于规则的描述性语言的研究，包括语义理论、表达能力和系统实现等方面；另一个是直接运用人工智能语言或面向对象语言来开发知识库系统。 中国农业科学院硕士学位论文 第二章 知识库系统 11 (4)知识库的查询优化算法、智能检索研 究 知识库系统采用逻辑数据语言、逻辑数学模型和递归查询模式，在扩大知识库的查询功能和提高知识库的推理能力方面具有重要作用。逻辑数据语言及模型具有说明性语义和较强的语义表达能力，而且采用基于规则的表达方式，十分符合人的思维方式，尤其是通过对逻辑数据模型及其计算语义、演绎数据库的各种递归查询算法及计算模式进行大量研究，在知识库的理论和实践方面已取得较大进展，越来越适合于开发各类基于知识的应用系统。然而，由于基于逻辑数据模型的演绎数据库的效率，尤其是它的递归查询算法的计算效率很低，使得知识库系统离商品化还有很长的 一段路要走，因此，提高知识库的查询效率，实现知识库的查询优化和智能检索，已成为知识库系统的重要研究领域。 (5)智能用户接口 智能用户接口是高性能知识库系统的重要组成部分，它为用户提供具有查询优化和智能检索的友好用户界面。它能利用模式识别技术、计算机视觉系统、听觉系统