（计算机应用技术专业论文）科技项目评估专家系统的设计和实现.pdf

科技项目评估专家系统的设计和实现 摘要 本文将专家系统的技术应用于科技项目评估领域，开辟了评估专家系统的新应用领 域。其目的是将已有的评估方法与专家系统结合，开发出科技项目评估专家系统，达到 评估过程的科学性、合理性、有效性、准确性。 本文对专家系统关键技术作了简要介绍和分析，主要有知识表示方法、推理技术、 解释机制；在分析了科技评估的整个过程和多个项目的评估数据后，选用产生式规则与 框架规则的综合知识表示方法；分析了采用数据库技术组织实现知识库的构建，用v i s u a l p r o l o g 辅助知识库的构建，实现了用v i s u a lc # n e t 程序设计来组织程序，及其与s q l s e r v e r2 0 0 0 数据库的连接，便于系统对知识库的操作：采用了基于产生式规则推理和基 于框架推理的方法相结合的推理控制策略而建立了推理机，并在推理过程中，将操作系 统中的快表机制应用于推理过程中，使得推理速度加快，提高了推理机的灵活性；在推 理过程中应用了a h p 法和模糊数学的方法；使用原型开发方法，提高了系统开发的效 率；采用了可视化和面向对象的程序设计方法，加快了软件的开发周期，提高了系统的 人机交互能力。 关键词：专家系统，推理机，知识库，a h p 法 d e s i g n n i n ga n di m p l e m e n t a t i o no ft h ee x p e r ts y s t e mt oe v a l u a t e s c i e n c ea n dt e c h n o l o g yp r o j e c t s a b s t r a c t t h i sa r t i c l ea p p l i e st h ee x p e r ts y s t e m st e c h n o l o g yt ot h ef i e l do fe v a l u a t i n gs c i e n c ea n d t e c h n o l o g yp r o j e c t s ，a n dt h i so p e n su pan e wa p p l i c a t i o nf i e l do ft h ee v a l u a t i n ge x p e r t s y s t e m i t sa i mi st oc o m b i n et h ee v a l u a t i n gm e t h o d sh a v i n gn o wt ot h ee x p e r ts j ，s t e m ，t o d e v e l o p m e n ta ne x p e r ts y s t e mt oe v a l u a t es c i e n c ea n dt e c r m o l o g yp r o j e c t s ，a n dt om a k et h e e v a l u a t i n gp r o c e s ss c i e n t i f i c ，r a t i o n a l ，e f f e c t u a la n d e x a c t t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e da n da n a l y z e db r i e f l yt h ek e yt e c h n i q u e so fe x p e r ts y s t e m ， i n c l u d i n gk n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o nm e t h o d s ，r e a s o n i n gt e c h n o l o g i e s ，i n t e r p r e t i v em e c h a n i s m b a s e do na n a l y z i n gt h ew h o l ep r o c e s s e so ft h ee v a l u a t i n ga n dm a n yp r o j e c t s d a t a ，w e s u m m a r i z e dr u l e r so fe v a l u a t i n g ，c h o s ep r o d u c t i o ns y s t e m sa n df r a m e w o r ks y s t e m st o r e p r e s e n tk n o w l e d g es y n t h e t i c a l l y ，a n da n a l y z e dm e t h o d st oo r g a n i z ek n o w l e d g eb a s eu s i n g d m a b a s et e c h n o l o g i e s a l s o ，w eu s ev i s u a lp r o l o gt oa s s i s t a n tt h eb u i l do ft h ek n o w l e d g e b a s e a n di m p l e m e n t e dt oo r g a n i z et h ep r o g r a mu s i n gv i s u a lc 撑n e ta n di t sc o n n e c t i o na l l s q ls e r v e r2 0 0 0 t h i sm a k e si te a s yt oo p e r a t ew i t ht h ek n o w l e d g eb a s e i nt h i sa r t i c l e ，w e u s er u l e sr e a s o n i n gm a c h i n ea n dr e a s o n i n gm a c h i n ec o n t r o ls t r a t e g i e sb a s e do np r o d u c t i o n s y s t e m sa n df r a m e w o r ks y s t e m s ，a n de s t a b l i s hr e a s o n i n gm a c h i n e d u r i n gt h ep r o c e s so f r e a s o n i n g ，w ea p p l yt h ec u s h i o nt e c h n o l o g yo ft h eo p e r a t i n gs y s t e m ，t h a te x p e d i t e st h e r e a s o n i n gr a t ea n di m p r o v et h ef l e x i b i l i t yo ft h er e a s o n i n gm a c h i n e w ei n t r o d u c ea h p m e t h o da n dm e t h o d si nf u z z ym a t h e m a t i c sd u r i n gt h ep r o c e s so fr e a s o n i n g w eu s e p r o t o t y p i n gm e t h o di ns o f te n g i n e e r i n g ，i m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fd e s i g n i n gt h es y s t e m ，t h e s y s t e m u s ev i s i b l ea n d o b j e c t o r i e n t e dp r o g r a m m i n gm e t h o d s ，w h i c hd e c r e a s e t h e d e v e l o p m e n tp e r i o d i c i t ya n d i n c r e a s et h ea b i l i t yo f h u m a n c o m p n t e ri n t e m c t i o n k e yw o r d s ：e x p e r ts y s t e m ，r e a s o n i n gm a c h i n e ，k n o w l e d g eb a s e ，a h pm e t h o d 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：兰牛冬日期：塑鲤基兰! 旦 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括： 学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可 以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学 位论文被查阅或借阅：学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位 论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内容( 保密学位论文在解密 后遵守此规定) 。 签名：塑日期：垫亟旦兰塑 导师签名： 选垒豳 中北大学学位论文 0 1 选题背景 第0 章引言 题目： 科技项目评估专家系统的研究与开发。 题目来源： 随着科学技术的迅速发展，科技立项越来越多，加强科技立项的可行性、合理性和公 平公正性，已成为科技立项中的一个迫切要解决的问题。为了适应科技计划项目管理体制 改革的需要，也为了规范科技项目的前期论证工作，进一步提高科技项目运行的可操作性 和抗风险性，必须对科技项目在立项前进行一定的评估。 科技项目的评估是一个复杂的综合评价问题。尽管国内已有许多科技立项评估机构， 但评估基本上是以个别专家的个人鉴定因素为依据，在整个项目评估操作过程中，难免有 领导项目、人情项目、照顾平衡项目等人为因素，影响科技项目评估的独立性、客观性、 公正性和科学性。特别是对所有专家的评审意见如何能在评估过程中得到很好的体现，如 何能综合各专家的意见给出合理、公正的评价，显得尤为重要。同时由于各类科技立项越 来越多，仅仅依靠专家评估，不仅要投入大量的人力和物力，而且评估效率也比较低，影 响了科技项目的尽快实施。评估工作是一种跨学科、跨层次的综合性工作，它既要求社会 科学、经济学与自然科学的综合，又要求决策层、执行层与研究层的结合。这就对评估工 作的组织管理与机制提出了特殊的要求。尽管学术界和理论工作者对评估理论和方法研究 做出了许多出色的努力，但有时由于缺乏对评估工作有效的组织，使得一些很好的评估方 法很难发挥应有的作用。 选题意义： 针对上述情况，在建立套科学、完整的科技项目评估指标体系的基础上，根据科技 项目评估的实际情况，本着实事求是的原则，采取“定性与定量相结合”的方法，建立和 中北大学学位论文 开发一套完善的科技项目评估专家系统，在专家评估的基础上，采用人工智能、专家系统 和计算机网络等技术，运用计算机快速准确的高效运算能力和最新的评估方法，综合多个 评估专家的智慧，充分发挥领导、专家和相关人士共同参加民主评估的优势，尽量减少因 评估专家掌握标准不同而带来的差异，从而保证评估工作的公正性，提高评估效率，为科 技项目评估做出快速、准确的科学评价。 本项目依托太原市生产力促进中心多年来保留的科技项目评估数据和经验，通过对现 有评估方法的研究，运用相关知识，制定相应的算法和评价方法：专家系统已经是比较成 熟的研究方向，应用成型的技术可以提高开发的效率，但专家系统普遍效率不高，而且系 统一般是专用的。在这个系统的开发中，将采用推理机与知识库分离的技术以增强系统的 移植性和普遍适用性。项目涉及的领域除了人工智能、专家系统、神经网络、程序设计原 理、数据库技术等等外，在算法设计上还应用了模糊数学、运筹学、矩阵分析理论等方面 的数学知识，以及项目评估的整个程序等方面的知识。 0 2 国内外研究现状及分析 o 2 1 专家系统 专家系统( e x p e r ts y s t e m ) 是人类智能应用研究最活跃和最广泛的领域之一“1 。2 0 世 纪7 0 年代，专家系统的开发获得成功。自从1 9 6 5 年第一个专家系统d e n d r a l 在美国斯坦 福大学问世以来，经过2 0 年的研究开发，到2 0 世纪8 0 年代中期，各种专家系统已遍布各 个专业领域，取得很大的成功。正如专家系统的先驱费根鲍姆( f e i g e n b a u m ) 所说：专家 系统的力量是从它处理的知识中产生的，而不是从某种形式主义及其使用的参考模式中产 生的”3 。现在，专家系统得到更广泛的应用，并在应用开发中得到进一步发展。 专家系统是一种设计用来对人类专家的问题求解能力建模的计算机程序。“。专家系统 实质上为一计算机程序，并且是一个智能计算机程序系统，它能够以人类专家的水平完成 特别困难的某一专业领域的任务。专家系统内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经 2 中北大学学位论文 验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题“3 。 在专家系统方面，国际上发展比较成熟的有化学专家系统、电子学专家系统、医学专 家系统、工程学专家系统以及地质学专家系统“1 。例如化学专家系统，表1 1 列出了一些 实例： 表1 1 化学专家系统 名称化学 c r y s a l i s解释蛋白质的3 d 结构、解释分子结构 d e n d r a l 解释分子结构 c l o n e r 设计新型生物分子 m o l o e n 设计基因移植实验 s e c s s p e x 规划分子生物学实验 由于模糊技术、神经网络和面向对象等新技术的迅速崛起，为专家系统注入了新的活 力。3 。另一方面，计算机应用越来越普及，而且智能化的要求也越来越高。因此，专家系 统发展的总趋势是多种领域技术的融合，向多学科、多功能、综合性、集成化、智能化、 网络化的大型知识系统发展。 国外目前出现了许多专用的专家系统工具，开发某领域的专家系统基本上是运用开发 工具来实现的，如1 9 8 6 年t t a l l e m m o n 等人开发的c o m a x 棉花生产管理专家系统。我国也 出现不少专家系统工具，如陆汝铃等人的“天马”专家系统开发工具、吕民等的a s c s 农业 专家咨询系统开发平台( 1 9 9 9 ) 、周桂红等人的通用农业专家系统生成工具( 1 9 9 9 ) 等“3 。 利用开发工具开发的专家系统已形成系列化，如美国p l a n t 等人利用作物管理支持专家系 统的外壳，开发出棉花生产管理c a l e x c o t t o n 、桃树园林管理c a l e x p e a c h 、水稻生产 管理c a l e x r i c e 等一系列专家系统。我国学者利用中科院合肥智能研究所刷制的“雄风” 系列农业专家系统开发工具，已开发出施肥、栽培管理、园艺生产管理、畜禽水产管理饲 养、水利灌溉等专家系统，在全国2 0 个省2 0 0 多个县推广应用，效果很好。 最近，亚利桑那大学m i sx i 开发了个用于法律人员进行犯罪案件分析的专家系统一 一c o p l i n k 系统。这是一个在网络平台下对数字资源进行知识管理的典型例子。该系统有 3 中北大学学位论文 两个特点：第一，具有较强的智能分析能力，可通过“惯技分析法”识别类似守法的犯罪 行为：第二，具有多系统的集成性，该系统集成了不同数据源，提供了统一直观地w e b 界 面。用户不需学习很多的专业知识就可以轻松使用。 我国在专家系统的研制方面虽然起步较晚，但也取得了很好的成绩，专家系统己经广 泛应用于许多领域，特别是在医疗卫生、地质矿产和农业领域的应用取得了丰硕的成果， 在各个不同领域开发出了许多有领域特色的专家系统。3 。但是，专家系统在我国项目评估 领域的应用还处于n d j 起步阶段，开发的专家系统数量少，且都处于研发阶段，没能达到 实用程度。 0 2 2 评估理论及方法 国内外在评估的理论、方法及应用等方面做了大量的研究工作，有的己形成了较为完 善的评估程序和评估方法，并用法规形式确定了评估在决策过程中的地位和作用。在科研 项目的评估方面，也取得了不少的成果。西方发达国家的一些重要的科研项目计划( 如英 国的阿尔维计划、西欧的“尤里卡”计划等) 和国际组织( 如联合国粮农组织等) 资助的 大型科研项目，都十分重视项目的评估。我国的8 6 3 计划项目、国防科技预防项目等都有 一套行之有效的评估方法。 从国内外开展科研项目评估的现状分析。主要有以下几个特点：一是评估活动及时通 过立法保障的、制度化的工作行为，又是专业性很强、技术含量很高的研究活动。如美国 国会的评估机构之一的国会技术评价办公室( o t a ) 其任务在政府法律中都作了明确的规定。 另一方面，为了确保评估质量，许多评估机构都制定了专业化的评估规范，要求从事评估 活动的人员必须具备一定的资格和特定的能力，对使用数据的可靠性和评估结果的局限性 要加以说明，评估活动的设计和实施必须符合规范要求，尤其是强调所采用的评估方法的 合理性一定要经过论证。二是为决策服务是评估活动的基本宗旨，独立性、客观性是评估 活动的首要原则。为了给决策者提供有用的分析结果和可靠的信息，必须保证评估方法的 选择、评估活动的设计、实施及评估报告的完成是独立的、客观的、为决策服务的宗旨并 4 中北大学学位论文 不抹杀评估活动自身的规律，而“独立性、客观性”也并不妨碍委托者与评估者之间的沟 通与交流。三是评估目标的明确化是确保评估质量的关键要素。往往评估目标明确的项目， 其评估结果及发挥的作用就大；另外，作为委托者，要以达到决策必要的最小化的评估目 标来确定评估的任务是比较明智的，不要期望一次评估能解决所有可能出现的问题，评估 者通常都是选用一些成熟、简明、易用的评估方法。四是坚持决策导向与重视评估理论方 法的创新。无论是形成评估问题，建立评估方法，还是确定评估结果的表达形式，都是以 委托者的需求为依据，同时，各评估机构还注意加强评估理论方法的研究，往往一项大的 评估项目，就会针对评估问题的特点，设计一套评估方法，这也是评估活动具有生命力的 原因之一。 从评估的理论方法及评估模型的发展方面来看，6 0 一7 0 年代发展比较迅速，一些经典 的评估方法如层次分析法、模糊综合评判法等，基本上都是这一时期的产物。当然，近十 多年来，也出现了一些新的评估模型和方法。但从应用情况来看，还未达到原来那些方法 所发挥的作用。 主要代表国家科技评估的特色及发展动态 1 美国 美国评估活动对决策的支持起始于六十年代中期美国国会。从世界各国的评估活动看， 美国历史最长、评估内容最全面。 科技评估在美国已经是通过立法保障的、制度化的、经常性的工作行为。其评估活动 内容丰富，形式多样。科技评估的政策体系和管理办法也相对成熟和完善。 美国科技评估机构大致分为三个层次：一是国会政府科技评估机构；二是州政府科技 评估机构；三是大的院校和研究所的科技评估机构。 在日常工作中涉及科技评估活动的机构有：美国国会技术评价办公室( o a t ) 、美国管 理科学开发咨询公司( b l s d ) 、世界技术评估中心( w t e c ) 、国会预算局( c b o ) 、国会研 究服务部( c r s ) 、美国审计总署( g a o ) 。 科技评估的内容、程序、范围( 以o t a 为例) ： 科技评估的主要内容： 5 中北大学学位论文 对技术或科技计划当前和未来影响进行评估； 分析各类影响的因果关系； 对于正在实施的科技计划，考察是否有更好的替代方案，预测及比较不同方案 的影响： 提醒国会应注意那些新出现的问题并收集相应的数据。 评估的程序： ( 1 )由技术专家和相关的风险分析专家组成一个综合的评估小组； ( 2 ) 每一个重要的评估项目都要指定一个经验丰富的专人负责； ( 3 ) 认真分析要评估的内容，明确可行性，选择主要的评估方法； ( 4 ) 评估小组做出工作计划和调研提纲； ( 5 ) 与外部技术专家和风险分析家广泛接触，尽可能多地获得当前的信息： ( 6 ) 起草评估报告，修改评估报告。提交国会，举行听证会，通过发布。 美国国会评估活动的主要特点： ( 1 ) 评估活动既是通过立法保障的、制度化的工作行为，又是专业性很强、技术含 量很高的研究活动。 ( 2 ) “服务国会”是评估的基本宗旨，独立性、客观性是评估活动的首要原则。 ( 3 ) 单项评估任务的明确性与整体评估活动的稳定性。 ( 4 ) 严格的评估制度，多样化的评估产出。 ( 5 ) 坚持决策需求导向与重视评估能力建设。 2 瑞典 瑞典在多年科技开发、科技研究、科技管理的基础上逐步形成了科技评估的传统。但 评估的对象比较单一，只是对研究计划进行评估，分为基础研究计划评估和应用研究计划 评估。但无论哪一种评估都是在计划执行中期进行，即产生阶段成果的时候。n u t e k 立项 研究的计划一般是6 年，通常进行第3 年的时候进行评估。目的是及时参照国际上技术发 展和变化最新动态，结合研究计划所取得的进展，避免在研究方向上产生大的偏差。同时 就研究水平、研究方法以及与工业相关的程度进行评估，最后给出结论，确定研究是否继 6 中北大学学位论文 续下去，采取哪些研究方法，修正研究期限等。 瑞典的评估基本上以定性为主。 瑞典科技评估机构是瑞典国家工业和技术发展局( n u t e k ) ，评估职能只是它众多职能 之一。n u t e k 每年评估的基础研究计划有1 0 到1 5 项，应用研究计划有5 到8 项。 每年n u t e k 根据具体的研究计划聘请评估专家，涉及十几个领域。 n u t e k 曾三次试图引用量化指标进行定量评估，由于研究领域广泛，具体情况千差万 别，很难从门类不同的学科及技术中找出共同的量化指标，客观全面地描述研究的进展和 达到的水平，因此n u t e k 目前仍以定性评估为主。 3 日本 日本的科技评估最早可追溯到2 0 世纪4 0 年代末。4 0 年代到6 0 年代初，日本建立了 比较完善的科技审议会制度。其科技审议机构可以认为是日本最初的科技评估机构。日本 的科技评估机构均需依法设立，不能随意设立和撤消。 5 0 年代日本经济开始起飞的时候，政府和企业就把技术评估作为管理和推进研究开发 活动的手段，各种技术评估工作是根据产业发展和技术引进而开展的，并建立了技术评价 体系及其支持系统。 进入8 0 年代，政府决定在日本科技政策的最高决策机构即科学技术会议政策委员会下 设立技术评价分委员会。 到9 0 年代，日本政府根据国际形势的变化，相继颁布了一系列与科技评估有关的法律 法规。1 9 9 5 年日本政府颁布了科学技术基本法，明确了科技评估的地位；1 9 9 7 年8 月， 日本科学技术会议审议通过了国家研究开发评价实施办法大纲指针，极大地推进了日 本开放型研究评价体制的建设。 组织机构概况： 日本的科技评估机构较多，较重要的就有近2 0 个。大致分为以下三个层次： 综合性科技评估机构和由国家直接管理开发的事业评估机构，附属总理府，如科学技 术会议政策委员会： 专业性评估机构，附属各产业部门，如通产省的产业构造审议会： 7 中北大学学位论文 企业性评估机构如富士通。 评估机构的人员构成可分三种类型： 1 单方结构：由学术界知名人士或有关专家组成： 2 双方结构：由行政领导或行政人员与学术界知名人士组成； 3 三方结构：由利害关系的双方与公益代表共同组成。 评估机构负责人的产生也有三种情况： 1 涉及各部门并需行政协调的综合评估机构，由内阁总理大臣亲自负责； 2 各专门领域的评估机构，指定由相应的行政主管省厅大臣或长官担任； 3 一般的评估机构由学术界知名人士担任负责人。一般只规定负责人、机构的人数及 成员的身份结构，具体人员则由有关行政首脑指定。 4 中国 近年来，国内在科研项日评估( 如国家科技攻关项目的评估、“8 6 3 ”计划项目评估、 高新技术开发区项目评估等) 中所使用的评估方法，基本上与国外所采用方法相似，只是 在指标体系、评估程序、规范性、独立性等方面有明显的差距，这与我国评估工作尚处在 探索阶段有关。可以说，做好一项评估，除了要具有较高的评估水平外，更重要的是必须 对评估对象比较熟悉，对其本质属性有较深的了解，这样才能结合特定的情况，设计出较 为合理的、配套的评估方法；另外，通过评估实践获得的经验，以及掌握各项评估方法的 优点和局限性，也是做好评估工作的关键之一。 目前，人们在评估领域的认识已具有了一定的优势，已经形成了一套比较成熟的理论 和方法。但也应清楚地看到，评估工作是一种跨学科、跨层次的综合性工作，它既要求社 会科学、经济学与自然科学的综合，又要求决策层、执行层与研究层的结合。这就对评估 工作的组织管理与机制提出了特殊的要求。尽管学术界和理论工作者对评估理论利方法研 究做出了许多出色的努力，但有时由于缺乏对评估工作有效的组织，使得一些很好的评估 方法很难发挥应有的作用。 为此，进一步对评估方法开展深入研究，并结合社会经济发展的实际情况做出评估理 8 中北大学学位论文 论和方法的实际应用，特别是不为方法而方法，而是根据评估实践中遇到的不同问题来选 择不同的方法方面，还需要人们付出更大的努力。 在近十几年的评估实践中，仍然还是这些比较经典的评估方法和模型起主导作用。其 主要原因，一是新的评估方法在理论上未有重大突破，未能完全克服经典方法中存在的局 限性；二是对评估者( 特别是评估委托者) ，选用的评估方法必须是经过实践考验的，其 作用及局限性比较清楚，评估的可信度较高。从国外的评估实践看，评估研究的重点是制 定规范的评估程序；针对特定的评估对象，选择适用的评估模型和数据处理方法；对经典 的评估方法加以改造，以适应特定的评估对象。 与国外相比，我国的科研项目的评估有其自身的规律和特点，在选择评估方法时应注 意以下几点： 1 、研究项目评估就是确定被评估项目在所在系统中的地位。这种地位是通过比较而认 识的。由于比较的基准物不同，评估的内容和方法也就不同。 2 、系统要保持其相对地位不变或提高其地位，必须具备动态调节的功能。这就要求所 选择的评估方法必须具有良好的动态调节性能，使系统结构合理，且具有开放性。 3 、评估具有主观性，评估是事物价值在人的意识之中的反映。因此，对事物的评估要 因人、因时、因环境而异，评估中的差异性是无法排除的，只能尽量缩小。在研究设计评 估方法时，要使方法具有减弱或消除主观因素成份的功能，使要获得的评估信息具有可能 性和可靠性。 知识是评估的前提和基础。认识的对象大于评估的对象。要提高评估方法的合理性与 准确性，首先要全面客观地认识系统和环境，对事物的认识不准确，就难以做出合理的方 法选择。 0 3 主要研究内容 本文主要针对科技项目评估专家系统的若干关键技术进行研究，包括知识库的构建、 知识的处理、推理机的设计和实现、多种推理控制策略综合运用，结合本课题要达到的目 9 中北大学学位论文 标，对这些技术的相应功能进行了实现。具体内容如下： 1 ) 提取输入自然语言的关键词。 2 ) 提出了产生式规则和框架的综合知识表示方法，实现了表知识的表示和获取。以“科 技计划项目评估论证意见表”的表知识为实例验证了表知识的处理功能。 3 ) 研究并实现了多种推理控制策略的综合使用。采用基于产生式规则推理和基于框架 推理的方法相结合，并应用了a h p 法和模糊策略以一种灵活、快捷的方式实现了专 家系统的推理。 围绕以上研究内容，本文主要由以下几章组成： 第o 章，引言。介绍了选题的背景目的和意义，介绍了该项研究工作在国民经济中的实 用价值与理论意义、专家系统在国内外的研究现状和研究趋势，本课题所研究的目的和范 围，系统的理论依据、实验设备和开发环境，本课题的研究内容。 第一章，科技项目评估专家系统的总体设计。提出了科技项目评估专家系统的系统要 求、系统的功能设计、系统的信息流设计、系统的总体结构。 第二章，知识库的设计。分析了现阶段的知识表示技术，详细介绍了本系统组织知识 库所使用的两种知识表现方式、以及使用的知识获取方式、知识结构模型。知识表现方式 在文中结合实例进行说明。 第三章，推理机的设计和实现。分析了现阶段已有的推理机制及控制策略，详细介绍 了本系统所采用的推理机控制策略，并结合实例加以说明。并在推理过程中引入了模糊推 理方法和a h p 法进行单项分析、总体分析和综合。 第四章，综合数据库的设计。详细介绍了综合数据库在本系统中的实现。 第五章，解释机制及人机接口。分析了解释机制及人机接口的特点，详细介绍了其在 本系统中的实现方法。 第六章，系统的计算机实现。介绍了本系统的界面和程序实现方法。 第七章，结论。 1 0 中北大学学位论文 第一章科技项目评估专家系统的总体设计 1 9 8 6 年瓦特曼( w a t e r m a m ) 进行的调查显示，人工智能主要是应用在医疗领域( 3 0 ) ， 而最近几年更显著的是商业和工业领域的活动。按照瓦特曼的调查，在1 9 8 6 年这些领域的 应用约占1 0 ，而到1 9 9 6 年却大约占6 0 “。事实上，1 9 9 6 年的调查发现这段时间建造 的专家系统中五个就有二个应用于商业领域。这是一个清楚的信号，表明专家系统正以信 息处理的主流兴起，以代替传统的数据处理器。这也表明最近几年内这个领域已经足够成 熟，现在发现这门技术已很好的被商业部门接受了。 从以上分析可以看出，本课题适应了专家系统发展的需要。这一课题实现后将应用于 评估领域，有广阔的市场前景。它是一种能够模仿人类专家的知识和推理方法求解实际问 题的人工智能计算机程序，具有领域专家的权威性知识，能够依据人类专家在解决实际问 题时所采用的策略，进行推理，解决问题，适合于处理各种形式的评估、评价问题。 1 2 系统功能设计 1 2 1 系统简介 评估的含义就是用已知的事实来对被评价对象的各项指标进行量化、打分，最终得出 需要的结论。评估涉及到指标体系的建立，并按照这一体系对已有的项目进行归类评价， 并给出结果。科技项目评估专家系统中针对不同的项目建立了不同的评审指标体系，根据 项目的特点，大致分为以下六种项目，并根据不同项目建立了各自的评审指标体系。 1 科技攻关计划项目 2 技术创新开发研究计划项目 1 1 中北大学学位论文 3 软科学计划项目 4 科技中介计划项目 5 科技产业化计划项目 6 其它项目 根据各种项目的特点，评审指标体系中有不同的侧重点，例如：科技攻关计划项目要 侧重“对相关行业或企业技术进步的带动作用”、“对社会经济发展的作用”、“面向行 业或企业或社会热点问题的关键性”、“项目切入点选择的关键性”，等等。同时，不同 种类的项目都有共同的指标体系，例如：项目经费情况，包括“经费筹集方案的可行性”、 “预算使用方案合理性”，等等。 系统通过推理，根据项目的基本情况中相关内容确定每一个小指标的评价结果，并与 专家给出意见进行对比，修正意见，最后综合出最终结果及其解释。 如何对现有项目进行归类，找到最适合的评价方式，并给出令人信服的结论，是本课 题追求的目标和努力的方向，相信在研究成果推出和改进之后，一定会有可观的经济价值 和社会价值。 1 2 2 系统功能设计 科技项目的评估追求的是快捷、高效，同时要求评估结果的科学性、合理性、客观性。 为此，开发了本系统，旨在方便评估，在快速的同时得到可靠的结果，排除人为干扰。 本系统设计的难点和重点有三：一是建立合理的评估指标体系；二是在建立评价体系 的基础上明确评估算法，以得到恰当的结论；三是系统要具有自主学习功能，在系统运行 的时给出系统评价结论，同时可以有专家( 操作人员) 给出对每一个指标的修正数据，系 统通过比较，学习到如何评价类似的指标，从而达到改进，为以后作出更准确的评估结果 奠定基础。相对来说，本文在前两项上花费的时间和研究精力比较大，效果也比较好。 图1 1 是科技项目评估专家系统的模块情况。本系统由系统登录、测试评价、历史资 料、系统管理、系统帮助，等模块组成。其中，测试评价模块是整个系统的核心部分，也 1 2 中北大学学位论文 是关系到本系统设计成败的关键所在。 1 ) 登录模块 包括用户登录、专家登录和管理员登录，目的是让用户、专家和管理员登录本系统。 只有合法登录后，才能操作和使用该系统。不同的登录享有的权限不同。用户登录后，只 能够修改自己项目的资料，查看项日的评估结果。专家登录是用来对所选择项目进行评估 图1 1 科技成果评估专家系统模块图 打分的。管理员是维护系统正常运行，管理各项事务设立的，他能够为某个项目安排专家 组，更改专家的类型、权重，维护系统，等等。 2 ) 测试评价 系统的关键所在，包括对科技攻关计划项目、技术创新开发研究计划项目、软科学计 划项目、科技中介计划项日、科技产业化计划项目这五种类型项目进行测试，给出分结论 和最终结论。用户使用此模块，根据屏幕提示输入内容，系统分析后得出结论，显示在屏 幕上。包括的结论为直观的分数结论，并给出解释。在本专家系统中，结论是通过推理机 的推理产生的。 1 3 中北大学学位论文 3 ) 历史资料 包括项目( 个人) 历史资料、专家历史资料和系统历史资料三部分。项目( 个人) 历 史资料模块是用户本人对其项目的基本情况在限定期限内进行修改，用表格的形式表示出 来，以便进行进一步的提取、评价；专家历史资料模块是系统对所有专家的基本情况、参 与评估项目进行统计；系统历史资料是维护过去一段时间内系统曾经评价过的项目。在本 系统中，各种历史资料都存储在综合数据库中，对历史资料的操作都是通过对数据库的操 作来实现的，都要涉及到多个数据库的操作。 4 ) 系统管理 包括知识库维护、历史数据库维护、用户数据库维护、管理员设置、系统备份模块。 这部分是专门针对系统管理员管理系统数据而设计的。对知识库、综合数据库的维护 使管理员能够方便的进行信息的检索、添加、修改、删除等操作；管理员设置主要是对其 登录密码的修改。系统备份是指管理员对知识库、历史数据和用户数据的备份操作。 5 ) 帮助 提供对本系统使用中常见问题的帮助信息，并提供系统的开发信息和版本信息。 1 3 系统指标体系的建立 在对项目进行评价时，最难的就是标准问题。如何建立合理的标准，对于项1 7 1 的评价 结果是至关重要的。根据太原市生产力促进中心的材料，并通过多次与评估专家们座谈、 交流，在系统中采用了二级指标体系结构，对项目的各个方面进行具体评价，然后对每项 结果进行综合，得出最后结论。对于科技攻关计划项目、技术创新开发研究计划项目、软 科学计划项目、科技中介计划项1 7 1 、科技产业化计划项目的指标体系已经做好，作为对比 以科技攻关计划项1 7 1 和科技产业化计划项1 7 t 为例进行对比，如表1 1 和表1 2 所示。对于 其它项i = 1 ，系统采用询问管理员，输入指标体系生成评审表的方式完成指标体系的建立。 以科技产业化计划项日为例，根据项目的特点，制定了l l 项大指标，而科技攻关计划 项目则制定了7 项大指标。两种项1 7 1 共同的大指标为：项目经费隋况和风险分析两项，其 1 4 中北大学学位论文 它大指标都不相同。 表1 1 科技攻关计划项目指标体系 序号 评价内容 具体指标 对相关行业或企业技术进步的带动作用 1 选题必要性 对社会经济发展的作用 面向行业或企业或社会热点问题的关键性 2 选题关键性 项目切入点选择的关键性 项目承担单位技术基础 项目实施技术路线的合理性 3技术状况项目实施研发队伍素质 现有技术自主知识产权拥有情况 项目技术独创性( 是否重复研究) 项目组织管理水平 4 项目实施条件项目进度安排合理性 研发单位和应用单位合作的紧密程度 经费筹集方案可行性 5 项目经费情况 预算使用方案合理性 项目完成对地方经济的直接促进作用 项目完成对地方社会发展的直接促进作用 6项目实施预期效果项目完成对承担单位产生的直接经济效益 白有知识产权( 专利) 获得情况 项目完成后推广的可行性即间接效益如何 技术指标实现的风险性 资金筹集方案实现的风险性 7 风险分析 行业政策改变带来的风险性 其他风险分析 中北大学学位论文 表1 2 科技产业化计划项目指标体系 序号评价方面具体指标 该产品是否符台国家产业政策 l 产业政策该产品是否为本产业的关键产品 对相关产业发展的带动作用 企业自身情况及 企业现有生产规模能否保证项目实施 2 现有生产场地、设备、人员条件能否保证项目实施 现有生产条件 本单位技术实力或紧密型技术依托单位实力 经费筹集方案可行性 3 项l i 经费情况 预算使用方案合理性 项目技术水平的先进性 4 技术水平项目技术的成熟性 项目技术的独占性及自有知识产权情况 企业资产及负债情况 5 投融资情况银行信誉情况 股份制改造情况 管理组织结构情况 6企业管理 现代企业制度建立情况 企业管理、技术人才梯队建设情况 项目采用的质量标准 7 质量管理体系质量管理体系认证情况 保证产品质量的特殊措施 销售体系建设 8 产品销售能力销售人员队伍建设 售后服务体系 产品市场规模 市场前景与经济产品市场变化趋势 9 效益 产品竞争能力 产品预计经济效益 中北大学学位论文 产品社会效益 1 0 社会效益 对生态环境( 环境保护) 影响情况 市场风险分析 l l 风险分析企业经营风险分析 技术风险分析 从以上两种类型的项目可以看出，各种项目立项评价的侧重点不同。科技攻关计划项 日主要是从选题角度来评价的，而科技产业化计划项目主要是从产业角度来评价。虽然这 些指标最终确定下来并不多，但是每确定一项都需要对许多专家的多种意见综合后得出。 本文就目前太原市生产力促进中心主要评估的五种项目进行了指标体系的建立，对于其它 类型的项目，系统以“其它项目”的形式留出了扩展。 对于其它项目，在系统中管理员可以手工输入指标体系，一级指标最多可以建立2 0 个， 每一个一级指标下的二级指标最多可以有1 0 个，这样算下来，一个项目最多可以细化到 2 0 0 个指标。根据太原市生产力促进中心积累的数据，一般的项目评审二级指标都在5 0 个 左右，系统保留这样大的空间，足够今后十年的评价扩展。 1 4 系统信息流设计 图1 2 是科技项目评估专家系统评价过程的流程图。开始评估时，用户进行登陆，提 交项目信息：管理员登录，进入测试系统，同时，系统为其建立用户档案，注册用户将调 出其用户档案。在测试系统中选择将要进入的测试模块。在这个具体的测试模块中，系统 接受用户的基本数据，根据数据在规则槽中进行匹配，然后进行推理，得出评价结果。在 此模块中可反复进行其它规则槽的测试，也可跳出进行其它模块的测试。 在科技项目评估专家系统中，评价过程的开始是由管理员触发的，他为某个项目指定 专家组，从而启动评价过程。 1 7 中北大学学位论文 1 5 系统总体结构 y 图1 2 科技项目评估专家系统评价过程流程图 科技项目评估专家系统的结构如图1 3 所示。系统由知识库、推理机( 推理控制机制) 、 综合数据库( 工作存贮器) 、解释接口( 人一机界面) 及知识获取模块( 预处理程序) 五 1 8 中北大学学位论文 个部分组成。 用户专家 ：毒 解释接口( 人一机界面) 知识获取模块( 预处理程序) ljl 推理机卜 ，。一 0 _、 - - - ， i r1r ，一1 缤告犄辗窿 、叫- 司”一据厍 、 图1 3 科技项目评估专家系统结构 1 知识库 本系统中，知识库是在v i s u a lp r o l o g 中设计实现的，同时，推理机和知识库存在不 可分割的联系，但又相对独立( 以保证系统的可移植性) ，而且知识的组织和管理是专家 系统的核心之，这种种因素都增加了本系统中知识库设计的难度“”。 在本系统中，知识库分领域知识和专家个人知识。 2 推理机 也就是推理控制机构。推理机实际上是计算机中的一组智能程序，它包括推理机制与 控制策略两个部分。它使整个专家系统能够以逻辑方式协调的工作。推理机能够根据知识 进行推理和导出结论，而不是简单的搜索现成的答案“。 根据问题的特点，本系统采用正向推理( f o r w a r dc h m n i n g ) 又叫做数据驱动型推理 1 9 中北大学学位论文 或前件( 匹配型) 推理。它是由原始数据出发向结论方向进行推理，其推理过程为：系统 根据用户提供的原始信息( 经过解释接口转换后) ，在知识库中寻找能与之匹配的规则。 若找到，则将该知识元的结论部分作为中间结果，利用这个中间结果继续与知识库中的规 则匹配，直到得出最终结论。 3 综合数据库 也就是工作存贮器。综合数据库是专家系统中用于存放反映系统当前状态的事实数据 的“场所”。其数据包括用户输入的事实、已知的事实及推理过程中得到的中间结果等等。 它们能反映系统要处理问题的主要状态和特征，是系统操作的对象。综合数据库中的内容 在系统运行中是不断改变的，并且它可以被所有的规则访问，它没有局部的数据库是特别 属于某些规则的，规则之间的联系只有通过数据库才能发生。 系统中的综合数据库存储了知识库之外的所有需要用到的信息数据，为系统的运行提 供后台保障。 4 解释接口 也就是人机界面。解释模块负责回答用户提出的各种问题，包括与系统推理有关 的问题和与系统推理无关的关于系统自身的问题。它可对推理路线和提问的含义给出必要 的清晰的解释，为用户了解推理过程以及系统维护提供方便的手段，是实现系统透明性的 主要模块。 人机界面负责把用户输入的信息转换成系统内规范化的表示形式，然后把这些内 部表示交给相应的模块去处理。系统输出的内部信息也由人机接口转换成用户易于理解的 外部表示形式显示给用户。 5 知识获取模块 也就是预处理程序。这是专家系统中能将某专业领域内的事实性知识和领域专家所特 有的经验性知识转化为计算机可利用的形式并送入知识库的功能模块。同时也负责知识库 中知识的修改、删除和更新，并对知识库的完整性和一致性进行维护“”。知识获取模块是 实现系统灵活性的主要部分，它使领域专家可以修改知识库而不必了解知识库中知识的表 示方法、知识库的组织结构等实现上的细节问题，这大大提高了系统的可扩充性。 2 0