（计算机科学与技术专业论文）面向对象的广义空间逻辑运算模型与推理研究.pdf

摘要 摘要 本课题的研究来源于国家自然科学基金资助项目“经验知识推理理论研究” ( n o 6 0 2 7 3 0 8 ) 及北京市自然科学基金资助项目“不精确推理理论研究” ( n o 4 0 3 2 0 0 9 ) 。 在广义相关性和广义自相关性的基础上，泛逻辑给出了逻辑学的一种统一理 论框架，为研究复杂系统中的柔性逻辑推理奠定了理论基础。在软件工程中，面 向对象技术发挥了重要作用，它大大简化了复杂问题的描述和编程。 本文在泛逻辑的基础上，利用面向对象的思想和方法，探讨了逻辑系统的组 成结构、运算模型、推理规则、应用形式，提出了“面向对象的广义空间逻辑运 算模型( o b j e c t o r i e n t e dg e n e r a l i e ds p a t i a ll o g i co p e r a t i o nm o d e l ，o g s l o m ) ”，并 对其各个部分进行了系统地研究，主要的创新点有： 1 理论概念 在逻辑推理系统中引入了“面向对象”、“广义空间”等概念，分析了命题对 象、连接词对象、量词对象、规则对象，给出了相关属性，讨论了研究面向对象 的广义空间逻辑的必要性。 2 运算模型 在分析空间位置相关性的基础上，提出了“面向对象的广义空间逻辑运算模 型o g s l o m ”，其中包括多属性命题对象的封装模型、广义连接词运算的黑箱封 装模型。在给出统一封装模型的基础上，定义了基础神经元和常用神经元，设计 了非、与、或、蕴涵、等价、平均、组合七种连接词的广义神经元封装模型。 3 技术方法 在推理过程中引入了“真值向量”、“空间图像”、“升空变换”、“落影变换” 等概念，把命题对象纳入到参考空间中进行处理，突破了传统的命题推理范式。 研究了广义连接词的生成规则、面向对象的广义推理规则、信任逻辑推理规则， 并给出了推理规则的面向对象表达。 4 仿真应用 设计并实现了o g s l o m 模型的仿真系统，支持命题对象及其属性的管理，对 西北工业大学博士学位论文 广义神经元的运算模型进行了仿真。把o g s l o m 模型应用于顶天花板问题和分形 图像的逻辑运算，阐述了o g s l o m 中的相关概念和技术方法，为应用形式提供了 典型范例。 本文属于人工智能的逻辑基础研究，它给出了一种新的高效的复杂问题解决 方案，但其中的部分概念和方法还需要今后继续进行研究并在应用中进一步完 善。 关键词：面向对象，广义空间，空间逻辑，泛逻辑，广义相关性，运算模型 命题对象，升空变换，落影变换，推理规则，广义神经元，分形图像 i i a b s t r a c t a b s t r a c t t h er e l a t e ds t u d yo ft h i sd i s s e r t a t i o nc o m e sf r o mt h en a t i o n a ln a t u r es c i e n c e f o u n d a t i o n r e s e a r c h o nt h e o r i e so f ( n o 6 0 2 7 3 0 8 7 ) a n db e i j i n gn a t u r es c i e n c e i m p r e c i s er e a s o n i n g ”( n o 4 0 3 2 0 0 9 ) e x p e r i e n c ek n o w l e d g er e a s o n i n g f o u n d a t i o n r e s e a r c ho nt h e o r i e so f u n i v e r s a ll o g i cp u tf o r w a r dt h ec o n c e p t i o n so fg e n e r a lc o r r e l a t i o na n dg e n e r a l s e l f - c o r r e l a t i o n ，a n dg a v et h eu n i f o r ml o g i cf r a m e i te s t a b l i s h e dt h et h e o r e t i c f o u n d a t i o nf o rf l e x i b l el o g i cr e a s o n i n gi nc o m p l i c a t e ds y s t e m i nt h ef i e l do fs o f t w a r e e n g i n e e r i n g ，o b j e c t o r i e n t e dt e c h n o l o g yp l a y sai m p o r t a n tr o l e i th a ss i m p l i f i e dt h e d e s c r i p t i o na n dp r o g r a m m i n go fc o m p l i c a t e ds y s t e mg r e a t l y b a s e do nt h eu n i v e r s a ll o g i cp r i n c i p l e ，a n du s i n gt h et h i n k i n ga n dm e t h o d ，t h i s d i s s e r t a t i o nd i s c u s s e dt h el o g i cs t r u c t u r e s ，o p e r a t i o nm o d e l s ，r e a s o n i n gr u l e sa n d a p p l i c a t i o nf o r m s ，p u t f o r w a r dt h e “o b j e c t o r i e n t e dg e n e r a l i e d s p a t i a ll o g i c o p e r a t i o n m o d e l ( o b j e c t o r i e n t e d g e n e r a l i e d s p a t i a ll o g i co p e r a t i o n m o d e l ，o g s l o m ) ”，a n ds t u d i e di t sa l lp a r t sd e t a i l e d l y h e r ea r et h em a i ni n n o v a t i v e p o i n t s 1 t h e o r e t i cc o n c e p t i o n s i ti m p r t e dt h ec o n c e p t i o n so f “o b j e c t o r i e n t e d a n d g e n e r a l i e ds a p c e i n t o l o g i cr e a s o n i n gs y s t e m ，a n a l y z e dp r o p o s i t i o no b j e c t ，c o n n e c t i v eo b j e c t ，q u a n t i f i e r o b j e c tr u l eo b j e c t ，a n dt h e i rp r o p e r t i e s ，a n dd i s c u s s e dt h en e c e s s a r yo fo b j e c t o r i e n t e d g e n e r a l i e ds p a t i a ll o g i c 2 o p e r a t i o nm o d e l s i tp u tf o r w a r dt h e “o b j e c t o r i e n t e dg e n e r a l i e ds p a t i a ll o g i co p e r a t i o nm o d e l ( o g s l o m ) ”b a s e do na n a l y s i so ft h es p a t i a lp o s i t i o nc o r r e l a t i o n i ti n c l u d et h e e n c a p s u l a t i o nm o d e lo fm u l t ip r o p e r t yo b j e c t ，t h ee n c a p s u l a t i o nm o d e lo fg e n e r a l i e d c o n n e c t i v eo p e r a t i o n o nt h eb a s e so fu n i f o r me n c a p s u l a t i o nm o d e l ，i td e f i n e db a s i c n e u r o n sa n dc o m m o nn e u r o n s ，a n dd e s i g n e dt h eg e n e r a l i e dn e u r o ne n c a p s u l a t i o n m o d e l so ft h e n o t ，a n d ，o r , i m p l i c a t i o n ，e q u i v a l e n c e ，a v e r a g e ，c o m b i n a t i o n s e v e n c o n n e c t i v e so p e r a t i o n s i i l - n o r t h w e s t e r np o l y t e c h n i c a lu n i v e r s i t yf o rd o c t o r sd e g r e e 3 t e c h n o l o g i e so rm e t h o d s i nt h er e a s o n i n gp r o c e s s ，i ti m p o r t e dt h ec o n c e p t i o n so f “t r u t h v a l u ev e c t o r ” “s p t i a li m a g e ”，b l a s t o f ft r a n s f o r m ”，s h a d o wt r a n s f o r m ”b r i n g i n gp r o p o s i t i o n o b j e c ti n t or e f e r e n c es p a c e ，i tb r o k et h r o u g ht h et r a d i t i o n a lr e a s o n i n gf o r m u l a e i t s t u d i e dt h eg e n e r a t i n gr u l e so fg e n e r a l i e dc o n n e c t i v e ，o b j e c t o r i e n t e d g e n e r a l i e d r e a s o n i n gr u l e sa n dt h er e a s o n i n gr u l e so fb e l i e fl o g i c ，a n dg a v et h eo b j e c t o r i e n t e d e x p r e s s i o n so ft h e s er e a s o n i n gr u l e s 4 s i m u l a t i o n sa n da p p l i c a t i o n s i t d e s i g n e da n di m p l e m e n t e dt h eo g s l o me m u l a t o r , w h i c hp r o v i d e dt h e m a n a g e m e n to fp r o p o s i t i o no b j e c ta n di t sp r o p e r t i e s i ts i m u l a t e dt h eg e n e r a l i e d n e u r o no p e r a t i o nm o d e l s a c c o r d i n gt ot h e p r o pu pc e i l i n gp r o b l e m a n d f r a c t a l i m a g e sl o g i co p e r a t i o n ”，i td i s s e r t a t e dt h er e l a t e dc o n c e p t i o n s ，t e c h n o l o g i e sa n d m e t h o d s t h i sp r o v i d e dt h et y p i c a le x a m p l e sf o rt h ea p p l i c a t i o nf o r m so fo g s l o m m o d e l t h i sd i s s e r t a t i o nw a so nt h el o g i c a lf o u n d a t i o no fa r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e i t o f f e r e dan e wh i g he f f i c i e n ts o l u t i o nf o rc o m p l i c a t e dp r o b l e m s o m ec o n c e p t i o n sa n d m e t h o d ss h o u l db ep e r f e c t e di nt h ef u t u r er e s e a r c h sa n da p p l i c a t i o n s k e yw o r d s ：o b j e c t 。o r i e n t e d ，g e n e r a l i e ds a p c e ，u n i v e r s a ll o g i c ，s p a t i a ll o g i c ， g e n e r a lc o r r e l a t i o n ，o p r a t i o nm o d e l ，p r o p o s i t i o no b j e c t ，b l a s t o f ft r a n s f o r m ，s h a d o w t r a n s f o r m ，r e a s o n i n gr u l e ，g e n e r a l i e dn e u r o n ，f r a c t a li m a g e 一i v 西北工业大学 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属于西北工业大学。学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查 阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作 者单位为西北工业大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：丝受3 塑 za o ：年o z 月z 1 日 指导教师签名： 振 西北工业大学 学位论文原创性声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人郑重声明：所呈交的 学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所 知，除文中已经注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，不包含本人或他人已 申请学位或其它用途使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人 和集体，均己在文中以明确方式标明。 本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 学位论文作者签名：知明锻 易哪年0 2 y j2 7 f f 论文导图 论文导图 导图一( 图1 3 ) 面向对蒙的广义空间逻辑运算模型与推理研究( 论文纲要) v 一 一景一 面型一 百释一 可术一 虿选一 | s 术一 页例一 一葺一 背一 面模一 丌阐一 酉技一 | 蚤收一 面技一 丽范一 j n 一 一艘一 西兰三一 耍念一 丽换一 面则一 夏装一 面雕一 一结一 一选一 面提一 虿概一 丽变一 面规一 露封一 疆府一 一总一 、l，j、lr。，、l，j、llrj、lr，、lrj、l rj l j 西北工业欠学博士学位论文 黼 血 向 t 对 象 推 理 麟一 规 则 堂! l 卒问i ! | 像p i 卒问| 生1 像q f 孛问| 璺| 像r i 蒿； 彳彳卜之乡 逻 刀宅变换升卒变换落影变换 辑 引真值基尔fi 真念水fl 真鑫苦表示l 7 抽取属性方法抽耿属惮方法属性方法i 垒释 面 十十 向 对 命题对象p命题对象q命题对象r 募： 十十+ 析l 类一- 对象分析ii 类卜j 对象分析ii 类弓对象分析l 的、z ，f “ l 曲向对象的复杂系统分析建模) i o 3 西北工业大学博士学位论文 其中，上表示无定义或超出讨论空间， o ，l 】表示基空间1 1 表示空间维数。a 是 有限字符串，可以是空串，代表命题或谓词的附加特性。u 可以足任意研究对象( 包 括映射函数) 的集合。 真值域的连续可变性可以描述命题真伪程度的不确定性，而其空间维数的连续 可变性则可描述命题真值域空间维数的不确定性。 ( 2 ) 泛逻辑学的命题连接词 命题连接词包括：泛非、泛与 、泛或v 、泛蕴含一、泛等价、泛平均 、 泛组合 ，后两种是泛逻辑学最新提出的连接词。这些连接词使得通过原子命题能够 构造出复杂的分子命题，由相对简单的命题构造更为复杂的命题。 在泛逻辑中，命题连接词运算模型建立在相应的“算子簇”上，不是惟一性的， 而是连续可变的，体现的是一种“关系柔性”，可用来描述命题之间关系的不确定性。 ( 3 ) 泛逻辑学的量词 量词包括：范围量词f ( 包括全称量词v 、存在量词j 、必然量词口、可能量词 ) 、阈元量词6 、位置量词旱、过渡量词，、假设量词$ 。量词的功能是约束个体 变元、谓词和命题。 泛逻辑学中的量词都带有柔性参数，体现了“程度柔性”，用以描述约束程度的 不确定性。 ( 4 ) 泛逻辑学的常用公式集和推理模式 根据命题连接词和量词的性质可以得到非常丰富的推理公式集，根据柔性量词 状态的不同。可以形成各种不同的典型推理模式。在一个推理系统中，可能同时存 在多种推理模式，而且随着柔性量词状态的改变，不同推理模式可以相互转换与过 渡。基于此，泛逻辑提出了“模式柔性”，用于表征推理模式的连续可变性，以描述 推理过程中模式变化的不确定性。 泛逻辑学的语义解释是给各种抽象的逻辑符号赋予具体应用领域的语义。其真 值域可以是真假、好坏、可信度，模糊测度等。其 0 ，l 】基空间可以是各种有限集或 无限集的变形。 2 泛逻辑学的包容性与开发性 泛逻辑学的研究总目标是探索逻辑学的一般规律，建立一个具有最大包容性的 抽象逻辑学，它既具有很强的包容性，又具有开放性，如图1 1 和图1 2 所, 示 h e w l o q 。 ( 1 ) 泛逻辑学的包容性体现在： 它提出了任何一个逻辑都应至少具备的四个组成要素：研究论域、命题连接词、 4 第一章绪论 相关量词、常用规则集和推理模式，如图1 1 ( b ) 在勾画逻辑框架的同时，它提供了可以生成各种具体应用逻辑的“逻辑生成器”， 给出了泛逻辑运算的基模型和生成规则，而新生成的逻辑又自然而然地加入到泛逻辑的 大框架之中。 命题泛逻辑包含了现有的各种具体逻辑：如二值逻辑、多值逻辑、灰度逻辑、模 糊逻辑、概率逻辑等。它可以描述柔性命题之间关系的不确定性( 又称为关系柔性) 。关 系柔性包括广义相关性( 用广义相关系数 0 ，1 来刻画) 、测度误差系数( 用广义自相 关系数膏 0 ，1 来刻画) ，这个运算模型包容了目前常见的各种不确定性推理模型。基 于概率测度、信任测度、可能测度、必然测度、模糊测度等推理模型都是泛逻辑学中h 、 k 为某个值时的特例。如图1 2 ( b ) 所示。 ( a ) 柔性泛逻辑学体系结构( b ) 泛逻辑学的组成要素 图1 1 泛逻辑的包容性与开放性( 一) ( 2 ) 泛逻辑学的开放性体现在： 研究目标与体系结构是开放的。如图1 1 ( a ) 和图1 2 ( a ) ，在泛逻辑中，最小的不 变内核是刚性逻辑，柔性逻辑学能根据需要自由伸缩变化在其中，但它们都应能退 化到刚性逻辑。这个总目标是需要分阶段逐步实现的，最初是在底层的某个侧面内 考虑所有可能的情况建立泛逻辑1 ，然后在另外的侧面考虑所有可能的情况建立泛逻 辑2 ，直到把底层的所有侧面都考虑完毕，再上升到高一层次用同样的方法进行研究。 这使得泛逻辑学在具有包容性的同时，又具有很好的开放性。 利用泛逻辑学提供的“逻辑生成器”，根据相应的生成规则，可以根据需要生成 目前还没有提出的其它逻辑；另外，同一个逻辑通过不同的语义解释，也可以形成针对 不同应用领域的具体逻辑。 5 西北工业大学博士学位论文 在发现新的逻辑学规律时。允许在四大组成要素之外增加新的内容，泛逻辑框架 自身也是根据实际情况而逐渐发展完善的，它具有接收其它逻辑、或其它逻辑的某些局 部特征的开放性。 ( a ) 包含各种不确定性的研究目标( b ) 基于各种测度的推理模型 图1 2 泛逻辑的包容性与开放性( 二) 1 2 3 信息时代的发展方向 计算机科学和人工智能将是2 l 世纪逻辑学发展的主要动力源泉，并且在很大程 度上将决定2 l 世纪逻辑学的面貌。至少在2 1 世纪早期，逻辑学将重点关注下列论 题【h e w l o l 】： ( 1 ) 如何在逻辑中处理常识推理的弗协调、非单调和容错性因素? ( 2 ) 如何使机器人具有人的创造性智能，如从经验证据中建立用于指导以后行动 的可错的归纳判断? ( 3 ) 如何进行知识表示和知识推理，特别是基于已有的知识库以及各认知主体相 互之间的知识而进行的推理? ( 4 ) 如何结合各种语境因素进行自然语言理解和推理，使智能机器人能够用人的 自然语言与人进行成功。 计算机科学和人工智能是2 i 世纪逻辑学发展的主要动力源泉，并将由此决定 2 1 世纪逻辑学的新面貌。由于人工智能要模拟人的智能。它的难点不在于人脑所进 行的各种必然性推理( 这一点在2 0 世纪已经基本上做到了，如用计算机去进行高难 度和高强度的数学证明，“深蓝”通过高速、大量的计算去与世界冠军下棋等) ，而 是能体现人的智能特征的能动性、刨造性思维，这种思维活动中包括学习、抉择、 6 第一章绪 论 尝试、修正、推理诸因素，例如有选择搜集相关的经验证据，在信息不充分的情况 下作出尝试性的判断或抉择，不断根据环境反馈调整、修正自己的行为，由此 达到预期的目的。于是，逻辑学将不得不比较全面地研究人的思维活动，并着重研 究人的思维中最能体现其能动性特征的各种不确定性推理，由此发展出的逻辑理论 也将具有更强的可应用性。 在2 l 世纪这个网络无处不在的信息时代，计算机技术的飞速发展，给人工智能 技术的发展带来了巨大的动力。“智能系统”已经成为当前的研究热点，2 0 0 4 年，教 育部已经批准设置“智能系统”本科专业。这对作为人工智能推理基础的逻辑学而 言，必将得到巨大的发展动力。 由此看来，在充分利用计算机技术的基础上，逻辑学正朝着处理各种复杂问题， 并与其它学科相互促进的智能化方向发展。 1 3 面向对象的发展与应用 1 3 1 面向对象的基本思想 面向对象方法是一种运用对象、类、继承、封装、聚合、消息传送、多态性等 概念来构造系统的软件开发方法。其基本思想是从现实世界中客观存在的事物( t i p 对 象) 出发来构造系统，并在系统构造中尽可能运用人类的自然思维方式。具体地讲， 面向对象技术是用对象作为对这些事物的抽象表示，并以此作为系统的基本构成单 位。每个对象都有其属性和服务，属性表示事物的静态特征，操作表示事物的动态 特征。对象的属性和服务结合为一体，对外则屏蔽其内部细节，称作封装。把具有 相同属性和相同服务的对象归为一类，类是这些对象的抽象描述，每个对象是它的 类的一个实例。通过在不同程度上运用抽象的原则，可以得到较一般的类和较特殊 的类，特殊类继承一般类的属性和服务。复杂的对象可以用简单的对象作为其构成 部分，称作聚合。对象之间的消息通信表达对象之间的动态联系，对象之间的关联 表达对象之间的静态关系。 由于对象对应着具体的事物，内部封装了其操作属性，因而在进行系统开发时， 便于与用户交流，即当用户对自己的需求不太明了时，可以从用户已知的对象出发， 逐步构造对象，由对象到类，由类到超类，由继承性形成实例。从而达到由底向上 建构系统的目的，这种思维方法正是人类常规的思维方法。在用面向对象方法开发 的系统中，对象对应着问题域中的各个事物，它们内部的属性与服务刻画了事物的 静态特性和动态特性，对象类之间的继承关系、聚合关系、消息和关联如实地表达 - 7 西北工业犬学博士学位论文 了问题域中事物之间实际存在的各种关系，可直接地映射问题域。面向对象方法之 所以会成为今天的主流技术，主要原因就在于模型对问题域的这种直接映射。这种 直接映射使得从分析、设计直到编程和测试、维护成为了自然且连续的过程，从而 使软件开发各阶段能够紧密的衔接，大大降低了整个开发过程的难度、工作量和出 错的可能性。 1 3 2 面向对象的国内外现状 面向对象方法和技术已成为2 0 世纪9 0 年代计算机领域的主流技术面向对象 方法与技术起源于面向对象的编程语言( o o p l ) 。2 0 世纪8 0 年代大批o o p l 的出现 和不断提高，标志着面向对象技术开始走向繁荣和实用。2 0 世纪8 0 年代后期到2 0 世纪9 0 年代，相继出现了一大批关于面向对象的分析与设计的论文和专著 【l x m j 9 4 ，j i n z 9 4 ，l i f g 9 6 t a n c 0 5 】。进入2 0 世纪9 0 年代以来，在学术界，面向对象的方 法与技术己成为最受关注的研究热点，越来越多的学术会议和学术期刊把面向对象 列为主要议题之一，并且每年都有许多关于面向对象的专著出版 t a n z 0 5 ，f l c j 9 9 h u l z 0 5 x d x z 9 7 ，w x l s 9 8 z i i y l 9 8 ，h y w x o i ，j a m r 0 4 】。 在产业界，越来越多的公司从传统的软件开发技术转向面向对象技术，尤其是 在系统分析软件 l i w y 0 5 ，s h a z 0 5 ，数据库建模设计 l p y l o i m r m y 9 9 ，s h l s 9 4 ，z h c g 9 4 方面，并 以此作为提高公司形象和产品信誉的标志。特别是在一些发达国家，几乎所有的新 软件开发，都全面或部分地采用面向对象技术。这一切都向人们表明，9 0 年代的面 向对象方法已在计算机科学技术领域占据了无可争议的主流地位。 1 3 3 面向对象的特征概念 1 面向对象中的重要概念 面向对象的设计方法基于p a m a s 的信息隐蔽和c u t t a g 的抽象数据类型概念，它 把系统中的所有资源( 包括数据、方法以及系统) 都看成对象。每个对象中将一组数据 类型和过程( 操作、方法) 封装在一起，使得这组过程了解这一数据类型的处理，并在 定义对象时，可以规定外界( 其它对象) 对其运行的权限( 即可交互的消息) 。 ( 1 ) 对象( o b j e c o 对象是对一组信息及其相应处理的描述，它由属性和作用于属性之上的方法组 成，其中的属性是反映对象当前的状态；而方法分为两类，一类是通过返回对象当 前的某个属性值来向外界反映对象当前的状态，另一类是通过改变对象的某些属性 8 第一章绪 论 值来改变对象当前的状态。 ( 2 ) 类( c l a s s ) 类是用来描述具有相同属性和方法的对象的集合，它定义了该集合中的每个对 象所共有的属性和方法，是建立对象的模板或蓝图，也就是说，类是对一组对象的 抽象概括，而每个对象都是某个类的一个具体实例。 ( 3 ) 消息( m e s s a g e ) 消息用于请求对象执行某一处理或应答某些信息，是对象执行类中所定义的某 个操作的规格说明，用于表征对象间相互关系，面向对象程序的执行通过在对象间 传递消息来完成。 2 面向对象方法的基本特征 面向对象方法按人们通常的思维方式来建立求解问题的系统模型，将软件开发 的中心由过程转移到包含属性和方法的对象，并设计出尽可能自然地求解问题的软 件，它具有如下特征。 ( 1 ) 封装性 将对象的属性( 数据) 和方法( 操作) 进行封装，通过将对象“黑盒子化”的方法提 高程序的可靠性和安全性，同时增强了系统的可维护性。 ( 2 ) 继承性 继承性在类与类之间建立层次关系，一个类可以定义为另一个类的扩充或受限， 原有的类称作父类，新类称作子类；父类中的所有描述( 属性和方法) 被子类所继承；通 过类的继承和重用，可减少代码编的工作量，提高软件开发效率，并符合设计者在 实际编程中逐步求精的思考方法，便于实现软件的演化和增量式扩充。 ( 3 ) 动态链接性 动态链接性是对象与对象之间所具有的统一、方便、动态连接和传递消息的能 力与机制。 ( 4 ) 并行性 面向对象方法中的基本概念即对象和并行程序设计中的基本概念，反映进程在 一定意义上具有相似性，它们都能访问受限的局部数据，都有被封装的方法或行为， 都以消息传递方式相互通讯；这种相似性使得面向对象方法具有潜在的并行性。 1 4 本文的研究内容与创新点 1 4 1 课题的目的与意义 9 - 西北工业大学博士学位论文 本课题的目的在于：利用面向对象的思想，分析逻辑运算中的命题对象探讨 命题对象与参考空间之间的广义相关性，并建立“面向对象的广义空间逻辑运算模 型”( o b j e c t o r i e n t e dg e n e r a l i e ds p a t i a ll o g i co p e r a t i o nm o d e l ，o g s l o m ) 。其中，从 “面向对象的广义空间逻辑”( o g s l ) 出发对广义空间逻辑系统的组成、运算模型、 推理规则进行研究。力求推进泛逻辑理论在解决实际复杂问题中的应用。 课题的意义在于：目前的逻辑推理系统只对某种对象的某个属性进行操作。若 引入面向对象的概念，可以对对象的若干属性同时操作。目前的逻辑系统并没考虑 参与逻辑运算的命题对象的实际特征，而是进行统一的推理( 如模糊逻辑中的最大， 最小规则) ，如果用面向对象的逻辑，就会考虑对象之间的相关性和实际特征，更加 符合现实社会中的一些推理模型。在这里研究的空间逻辑中，利用空间变换的思想， 可以把一大批数学问题转换为逻辑问题进行研究，这有利于探究数学问题中深奥的 逻辑规律。 诚然，本文的工作仅是相关研究的开端，还有许多地方需要进一步完善。但由 本文的研究内容与思想方法可以派生出若干新的研究课题，如能起到抛砖引玉之效 果，笔者亦甚为欣慰。 1 4 2 研究思路与内容组织 基于本课题的目的和目前的研究现状，拟定的研究思路与内容组织如图i 3 所 示，可以归纳如下： 题目拟定 中心目标 概念逻辑 基础理论 重要模型 关键技术 原型仿真 典型应用 面向对象的广义空间逻辑运算模型与推理研究； 研究“面向对象的广义空间逻辑运算模型o g s l o m ” 泛逻辑、广义空间逻辑、面向对象逻辑； 泛逻辑理论、面向对象思想； o g s l o m 模型、广义连接词的神经元封装模型； 泛逻辑推理技术、面向对象技术、空间变换技术； o g s l o m 原型系统的实现、广义神经元推理仿真； 分形图像的广义空间逻辑运算。 1 4 3 课题的创新性分析 根据本文的研究内容与现有工作的分析，本课题的主要创新点有： 1 科学意义世上万物都是对象，对象包含若干属性和方法。现有逻辑系统的 推理仅仅针对某个属性( 如真值) 操作，而不能同时对若干属性进行逻辑运算。建 1 0 第一章绪 论 立面向对象的逻辑系统，可以充分发挥逻辑推理在复杂问题求解中的作用。 打破了传统的命题推理范式，把命题真值纳入到一个参考空间中进行考虑，命 题之间的逻辑运算不仅要考虑集合的大小，也要考虑所对应的命题对象在参考空间 中的位置，为相关性推理提供了重要基础。 2 理论概念建立了“面向对象的广义空间逻辑”，研究它的运算模型、推理 规则，属于理论上的创新；其中引入了“面向对象”、“广义空间”、“空间逻辑”的 概念，这属于概念上的创新。 3 运算模型提出了“面向对象的广义空间逻辑的运算模型( o g s l o m ) ”，研究 了其中的各个模块；给出了广义神经元模型。 4 方法技术提出了“升空变换”与“落影变换”，拓展了逻辑运算的概念； 研究了面向对象的广义推理规则，给出了信任逻辑推理规则的面向对象表达。 5 仿真应用 对o g s l o m 进行了仿真，开发了原型系统。把o g s l o m 模型应用于 顶天花板问题和分形图像的逻辑运算问题，给出了基于面向对象的空间逻辑推理方 法，指出了一条新的复杂问题求解途径。 关于以上创新点的分析，笔者需要指出：在现有文献中，已有类似“面向对象 的知识推理”或“面向对象的逻辑设计”的文献 t a n z 0 5 f l c j 9 9 h u l z 0 5 ，这是一个发 展方向，但是它们