（管理科学与工程专业论文）基于情境感知的应急系统知识推送机制研究.pdf

南京邮电大学硕： ：研究生学位论文 摘要 摘要 中国南方大雪灾、汶川大地震等突发的公共危机，使我们越来越关注突发公共危机的 应对问题。应对和处置突发事件需要应急决策者采取适当行动，以期能大幅度地减少突发 事件造成的生命伤害以及社会、经济损失。应急决策者在危机信息匮乏的情况下，如何从 海量应急知识中获取适合当前事件的知识成了研究的重点课题。 论文结合国家自然科学基金项目：基于环境感知的应急响应知识需求研究( 项目编号： 7 0 8 7 1 0 6 1 ) ，针对目前应急管理在知识获取中所遇到的问题和困难，将情境明确的引入到 应急知识管理中，系统而深入的研究了基于情境感知的应急知识库、情境库以及推理规则 库的构建，情境感知，知识推送算法以及推送模式，最后给出了算法的评价。论文的主要 研究内容如下： ( 1 ) 设计了基于情境感知的应急知识推送框架和推送流程。在给出基于情境感知的应急 知识推送框架的基础上，阐述了该框架主要组成部分和关键支撑技术：进而设计了基于情 境感知的应急知识推送流程，分别从某时刻感知情境和动态感知情境两个角度对该流程进 行了分析与描述。 ( 2 ) 构建了应急知识库、情境库和推理规则库。在本体建模方法论的指导下，通过继承 项层本体的概念，实现了应急知识本体的表示建模，包括应急预案的适用范围、应急资源、 应急组织、应急过程、预案其它内容等；接下来根据应急事件的具体情况，参考国内外学 者的研究成果，构建了应急情境体系，包括突发事件的背景、类型、规模、发生时间、地 点、发生地人1 2 1 统计因素、发生时天气等，并对情境进行了本体化表示；进而通过r a c e r 推理机将应急知识本体与应急情境本体进行了匹配，形成了一致的集成情境的应急知识本 体。 ( 3 ) 设计了基于情境感知的应急知识推送算法。首先提出了情境感知的原则、方法与实 现技术，并以实例说明情境感知技术；进而鉴于危机信息的匮乏，引入并改进了灰色关联 度以评估情境的相似度；最后提出了情境推理的元规则并根据知识需求等级提出了三种推 送模式，设计了基于情境感知的应急知识推送算法，并从复杂度、准确性以及实用性三个 方面对算法进行了评价。 a b s t r a c t lh ep u b l i ce m e r g e n c i e s ，s u c ha st h es t o m ai nt h es o u t h e r n p a r to fc h i n a , t h ep o w e r 觚 e a r t h q u a k ei nw e n c h u a n ，m a k eu sr e a l i z et h a tw es h o u l dp a ym o r ea n dm o r ca t t e n t i o nt o t 1 1 e s 叫u t i o no ft h e s ep r o b l e m s i no r d e rt or e d u c et h ei n j u r yo fh u m a nb e i n g sa n d d e c r e a s et h e1 0 s s o f e c o n o m y , p r o p e rm e a s u r es h o u l db et a k e nb yd e c i s i o nm a k e r st od i s p o s et h ee m c e e n c i e s t h e p r o b l e m ，h o wt oa c q u i r ep r o p e rk n o w l e d g ef r o me m e r g e n c y1 ( n o w l e d g e b a s e r h e n1 ( i l o w i n g 胁l e i n f o r m a t i o na b o u tt h ec r i s i s ，h a sb e c o m ea ni m p o r t a n tt a s kt oi n v e s t i g a t e w i t ht h e s u p p o r tf r o mt h ei t e mo fn a t i o n a ln a t u r e s c i e n c ef o u n d a t i o no f c h i n a ( n o - 7 0 8 7 1 0 6 1 ) ，a i m i n g a tt h ep r o b l e m sa n d d i f f i c u l t i e si nk n o w l e d g er e t r i e v i n go f e m e r g e n c ym a n a g e m e n t ，t h ec o n c e p to fc o n t e x ti s e x p l i c i t l yi n t r o d u c e di n t o e m e r g e n c v k n o w l e d g em a n a g e m e n t a n dt h er e s e a r c ho fd a t a b a s eo fe m e r g e n c yk n o w l e d g e ，c o n t e x ta n d r e a s o n m gr u l e s ，a p p e r c e i v i n go fc o n t e x t ，a r i t h m e t i co fk n o w l e d g ep u s h i n ga n di t se v a l u a t i o ni s c o n d u c t e dc o m p r e h e n s i v e l ya n d d e e p l yi nt h i sd i s s e r t a t i o n t h e m a i ns t u d yc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ef r a m ea n dp r o c e s so fe m e r g e n c yk n o w l e d g ep u s hb a s e do n c o n t e x ta 、v a r e n e s si s d e s i g n e d b a s e do nt h ef r a m eo fe m e r g e n c yk n o w l e d g ep u s hb a s e do nc o n t e x ta w a r e n e s s t h e 1 m p o i r t a l l tp a r ta n dk e yt e c h n o l o g i e sa r ed i s c u s s e d a n dt h e nt h ep r o c e s s o fe m e r g e n c y k n o w l e d g ep u s hb a s e do nc o n t e x ta w a r e n e s si s a n a l y s i s e d a n dd e s c r i b e d s t a t i c a l l ya n d d y n a m i c a l ( 2 ) t h ed a t a b a s eo fe m e r g e n c yk n o w l e d g e ，c o n t e x ta n dr e a s o n i n gr u l e si se s t a b l i s h e d i nt h e i n s t r u c t i o n so fm o d e l i n gm e t h o d o l o g yo fo n t o l o g y , k n o w l e d g eo n t o l o g yi n e m e r g e n c yd o m a i n i sm o d e l e d t h r o u g hi n h e r i t i n go ft o po n t o l o g y , i n c l u d i n ga p p l i c a b i l i t y , r e s o u r c e o r g a n i z a t i o na n d p r o c e s so fe m e r g e n c yp l a n s 。a n dt h e n ，c o n t e x ts y s t e mi n e m e r g e n c yd o m a i ni se s t a b l i s h e d a c c o r d i n gt ot h es i t u a t i o no fc r i s i sa n dr e f e r r i n gt ot h ep a p e r s t h ec o n t e x ts y s t e mi n c u d e st h e b a c k g r o u n d ，t y p e ，s c a l e ，t i m e ，p l a c e ，p o p u l a t i o no ft h ep l a c ea n dw e a t h e r b ym e a n so fr a c e r r e a s o n e r , t h eo n t o l o g yo f e m e r g e n c yk n o w l e d g ea n dc o n t e x ti sm a t c h e dt ob ec o n s i s t e n t c o n t e x t i n t e g r a t e do n t o l o g yi ne m e 唱e n c yd o m a i n ( 3 ) a r i t h m e t i co fk n o w l e d g e p u s h i n gb a s e do nc o n t e x ta w a r e n e s si s d e s i g n e d f i r s t l v p n n c i p l e ，m e t h o da n dt e c h n o l o g i e so fc o n t e x tp e r c e p t i v i n ga r ep r o p o s e d ，ac a s ei s g i v e nt o i l l u m i n a t et h et e c h n o l o g i e s s e c o n d l y , c o n s i d e r i n gt h el a c ko fi n f o r m a t i o na b o u t t h ec r i s i s ，g r a y r e l e v a n c yi si n t r o d u c e da n di m p r o v e dt oe v a l u a t et h es i m i l a r i t yo fc o n t e x t ，t h er r l a i np r o b l e mi n 南京邮电大学硕士研究生学位论文a b s t r a c t k n o w l e d g er e q u i r e m e n ti ss e t t l e d f i n a l l y , m e t a r u l e so fc o n t e x tr e a s o n i n ga n dp u s h i n gp a t t e r n s r e l a t e dt ot h eg r a d eo fk n o w l e d g er e q u i r e m e n ta r ep r o p o s e d ，t h ea r i t h m e t i co fk n o w l e d g e p u s h i n gb a s e do nc o n t e x ta w a r e n e s si sd e s i g n e da n di t sc o m p l e x i t y , v e r a c i t ya n dp r a c t i c a b i l i t y a r ea l s oe v a l u a t e d 1 i i 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学 或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均己在文中作了明确的说明并聊表谢意。 研究生签名：幽竺短日期：丕业，7 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所 送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保 存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保 密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部 分内容。论文的公布( 包括刊登 研究生签名：避导 眨，7 0 南京邮电火学硕：仁研究生学位论文第一章绪论 1 1 论文研究的背景与意义 第一章绪论 随着全球经济、社会的发展，人类正享受着这个社会前所未有的繁荣，但印度洋海啸、 美国东部洪水、中国南方雨雪灾害、汶川地震等突发的公共危机，使我们在这繁荣的背后 越来越感觉到人类社会在重大威胁和灾难面前的脆弱和无助。这一次次的突发性公共危机 无不考验着世界各国政府。自“9 11 事件、2 0 0 3 年爆发伊拉克战争、s a r s 蔓延和2 0 0 4 年初禽流感之后，国家与人民生命安全问题凸现出来，我国格外重视危机管理、突发事件 的预警与应急决策系统的建设，展开了各类应急决策支持系统的研究f l 2 j 。 由于应急决策问题的复杂性、解决方案的不确定性和处理时间的紧迫性【3 1 ，使得应急 决策具有三大特点【4 , 6 1 ：反应时间短、信息水平低、控制成本高。这些特点决定了在危机发 生后，决策者没有足够的时间或充分的信息进行这种程序化的决策，因而应急决策往往是 跳跃式甚至是逆向的非程序化决策。同时，每一次灾难都是一本活生生的教科书，其处理 过程、措施及其相应的收效都是值得我们借鉴和参考的，并且在应急处置中，那些与当前 突发事件情境最相似的案例知识无疑是最有参考价值的。因此，决策者在危机信息匮乏、 却面临海量数据的情况下，如何以更低的成本、更短的时间，准确获取与当前危机情境密 切相关的案例知识，做出大量及时、精确的决策成了研究的当务之急。 论文结合国家自然科学基金项目：基于环境感知的应急响应知识需求研究( 项目编号： 7 0 8 7 1 0 6 1 ) ，着重考虑应急决策者对当前突发事件信息匮乏，却面临海量数据的情况下， 为在较短时间内满足决策者对知识的需求，本文引入顶层本体，结合应急领域知识的构成， 通过重用顶层本体实现了应急领域知识和情境的表示以及匹配，完成案例知识库的构建， 采用信息抽取算法实现了应急案例的实例化；考虑到对当前突发事件信息的匮乏，利用灰 色关联算法来计算情境的相似度，根据与当前情境的相似度实现案例知识的获取与推送， 从而实现以更低的成本、更准确的知识和更迅捷的速度做出大量精确、及时的决策。 本论文不仅对应急系统中本体案例库、规则库的开发与推理有着理论和实践的指导意 义，而且对研究应急案例情境动态演变的感知及推理，提高知识推送的精确性、及时性和 前瞻性也起到了一定作用。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 1 2 论文相关领域国内外研究现状 1 2 1 应急知识管理研究现状 应急管理的核心是对突发问题的有效决策，知识是决策的最根本、最重要的资源，基 于知识的应急管理系统成为研究热剧7 ，2 7 1 。知识管理方法可以为决策者提供突发问题的知 识，辅助决策者进行决策。这种方法以知识资源为核心，通过知识组织应急管理中的资源， 合理优化资源配置，通过知识对突发事件的问题做出及时、正确的决策，解决应急问题。 目前主要研究集中在应急知识建模以及采用规则推理、案例推理、模型推理和模糊逻辑等 技术进行辅助智能决策 2 2 , 2 4 , 2 7 1 。 应急知识建模是对应急知识的形式化描述，是知识存储、获取和推送的前提和基础。 在应急决策领域中，目前领域知识表示主要集中在对于应急预案、应急事件、应急组织等 的知识描述和表示。如中国安全生产科学技术研究所的李红臣等人【5 9 】对应急预案进行的形 式化描述、北京大学的王文俊博士1 6 0 j 采用a b c 本体模型建立的应急预案模型和应急事件 e 2 m 模型以及天津大学管理学院的李华、赵道致等人【6 i 】采用s u m o 上层本体建立的应急专 项领导小组组织本体模型。这些本体模型的建立推动了应急决策领域知识的形式化描述工 作的发展。 规则推理适用于知识富有型的应用领域，是指把某一领域权威专家的经验精选出来， 并归纳成一定形式的规则。规则推理所使用的规则库表现形式单一且易于用户理解，因此 成为最重要的知识表现方法。但同时它也有诸多缺点，如规则间的互相关系不明显、知识 的整体形象难以把握、处理效率低、推理缺乏灵活性等。h a d j i m i c h a e l 笔j ；) k 2 2 】采用基于模 糊规则的预报系统m e d e x 对地中海的大风天气进行监测，系统中采用的知识库是由二十 年来专家经验所组成。谢红薇【2 3 】在分析现有不确定信息表示模型基础上，提出了一种可扩 展的时态知识表示模型，该模型对真实事件的间断性表示加以改进，进而讨论了应急决策 知识库的构建方法和相应推理机制。并用实验数据证明，在原型系统中使用改进后的表示 模型和推理方法，能够提高应急系统处理效率和决策方案的合理性。 案例推理主要适用于经验丰富型的应用领域，是通过访问知识库中过去同类问题的求 解从而获得当前问题解决的一种推理模式。它无须建立领域知识模型，避免了知识获取瓶 颈，而且系统开放、易于维护、推理速度快，同时增量式的学习使诊断效果愈来愈好。但 它也有许多与生俱来的缺陷，如不能覆盖所有解空间、搜索时可能会漏掉最优解等。a v e s a n i 。等人【2 4 】介绍了基于案例推理和约束推理的决策支持系统c h a r a d e ，用来对森林火灾进行全程 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 的管理。黄卫东【2 5 】提出在突发公共事件的应急管理中，通过环境感知获取应急事件的构成 因素和过程要素，分析应急处置的历史信息进而发现具有相同历史行为或语境的应急预案 或案例，并设计基于案例推理的知识检索方法，以提升突发事件的应急决策能力。张建华， 刘仲英【2 6 j 将基于案例推理( c b r ) 与基于规则推理( r b r ) 两种人工智能技术相结合，引入到 紧急预案信息系统的系统设计中，设计了系统的结构和工作流程并对系统实现的主要技 术：预案知识的表示、案例的存储结构、案例检索、案例适配与系统学习进行了探讨和构 想。 模型推理则运用结构化的领域知识进行问题求解，将问题描述成结构一功能一行为信 息，因而具有很强的问题求解能力。其优点是：可对不满足的输入问题进行解答，可部分 继承成功设计的成果，问题的创新性解答。它也有不足：首先是给出问题的约束要充分： 其次不具有经验知识的记忆能力，知识的学习完全局限于模块模型。 此外，h e m d n d e z 等人【2 7 1 研究了管理环境应急事件的知识模型，用来辅助决策者进行 大量原始信息的筛选，并在洪水的应急管理中进行了模拟。 应急知识管理主要强调学习和推理能力。一方面，可以通过对现有数据进行学习发现 其内部规律和联系，或者搜索有用的方法、知识等信息，从而在突发事件发生时，为决策 者提供足够的决策信息。另一方面，推理( 包括基于规则、案例、模型的推理以及定性推理) 、 演化计算、模糊逻辑等技术的集成可以实现经典统计模型( 模拟、统计分析及线性模型等) 和数值模型( 控制算法、优化技术等) 的融合，从而使应急系统在处理实际问题时具有强大 的能力和可靠性。但目前在构建应急知识管理系统时也有很大难度，如何有效地获取专家 知识，如何处理常识知识，如何解决不确定推理问题等都是研究的熟点问题。 1 2 2 知识推送研究现状 知识推送属于知识管理中一种新的获取策略，通常知识管理提供知识的方式主要有两 种：知识拉取和知识推送，知识拉取指用户通过输入特定的要求从知识库中检索出需要的 知识，是一种人找知识的方式：知识推送指知识管理系统把满足用户需求的知识主动发送 给用户，是一种知识找人的方式。由于应急管理的领域对象数量众多，且包含知识的信息 体涉及范围很广，因而知识拉取容易出现“信息过剩的现象，无法准确和迅速地实现应 急响应。而知识推送正好可以克服“知识过剩 ，并可结合环境的动态变化，做到环境的 感知和适应，实现应急响应的知识需求。 国外对知识推送服务的研究和应用开始的比较卑，知识推送的形式主要有基于用户的 推送【8 5 】、基于内容的推送【8 6 】、基于关联规则的推送【4 0 】。基于用户的推送是分析用户的历史 1 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 信息而发现具有相同历史行为或兴趣的用户群组，然后挖掘相似用户群组中的有用信息返 回给服务对象。该方法效果明显，但存在稀疏性的问题，且复杂度随着用户数量的增加而 急剧增长，因而用户数量多时推送效率较差。基于内容的推送为每个用户构造p r o f i l e ，根 据用户以往的阅读习惯和阅读材料提取用户的兴趣特征集合，通过加权的方式使具有较高 区分度的特征具有较大的权重，形成用户的兴趣模型；但它只能发现和用户已有兴趣相似 的信息，难以区分信息内容的品质和风格，不能为用户发现新的感兴趣的信息。基于关联 规则的推送根据生成的关联规则模型向用户进行推送，容易发现新兴趣点，但关联规则抽 取困难且耗时，个性化程度低。 在知识主动推送系统构建方面，德国的d f k i ( g e r m a nr e s e a r c hc e n t e rf o ra r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e ，德国人工智能研究中心) 走在了最前列。该中心的v i r t u a l o f f i c 8 3 1 项目受德国联 邦教育和研究部的资助，实现了基于纸张的企业办公信息与工作流技术相结合，利用图像 识别与分析技术来处理需要电子化的办公文档，通过工作流的执行来主动传递办公信息； k n o w m o r e t 8 3 】项目的目的是为知识密集型活动中的工作人员提供信息支持。该项目针对弱 结构化工作流( w e a k l ys t r u e t u r e dw o r k f l o w ，多指银行、保险、营销等领域的管理型工作流) ， 提出了以工作流为支撑，实现活动相关信息传递的方法；d i 羔c o r 8 1 1 项目以k n o w m o r e 的系 统架构为基础进行研究，其目的是在弱结构化工作流环境中实现企业异构信息资源的主动 传递。与k n o w m o r e 项目研究集中式同构环境不同的是，d i i c o r 项目着眼于处理分布式异 构环境中的知识推送。 由于国内关于信息推送的研究起步较晚，目前关于理论研究的文献还不多，多是对这 一技术的介绍。例如何剑锋、索传军、白雪松等人对国内外信息推送技术的研究及开发情 况、信息安全保障以及信息推送方式等方面进行了大量的研究。国内展开对知识推送策略 的研究主要是从用户视图、语境以及任务情景和角色兴趣组合等角度展开： 建立用户视图，根据用户不同的个性需求推送知识。周明建等以本体论为依托，在建 立起知识项的基础上，通过构造语义网络，并利用用户视图中的有效信息，实现了无需人 工干预的即时知识推送，促进了k m s 的个性化应用【9 】。赵杨从用户的实际需求出发，探讨 了语义网格在知识推送服务中的重要作用。在知识推送服务的流程中引入了本体及其相关 技术，使系统能在语义层次上更好的理解用户需求。同时也提高了系统对语义w e b 数据的 自动处理能力，使之能够快速完成本体概念的相似度计算，获得比较精确的匹配结果【j 。 建立知识应用语境，根据语境相似度推送知识。针对现有系统不能主动将知识在适当 的时候传递到适当设计人员的缺点，王生发等建立了知识主动推送的控制模型，根据知识 主动匹配算法分析了设计任务、设计子任务、设计人员、设计知识及其数据结构；将基于 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 语境框架的文本相似度计算延伸到设计领域，提出了基于设计对象的文本相似度计算方 法：通过相似度计算对设计人员匹配适当的知识，开发了知识管理和工作流的集成原型系 统，并以电涡流缓速器设计为例实现了知识的主动推送】。 将任务情景和角色兴趣组合来实现知识推送。为在工作流中提高组织的知识利用效 率，毋涛等在工作流与知识流的映射分析的基础上，研究了工作流中知识利用的两种机制： 知识检索与知识推送。在知识检索中采用了直接逻辑关系检索和基于语义的检索。在知识 推送中，采用了面向任务情景和面向角色兴趣度的知识推送方法。建立了基于工作流的知 识利用模型和系统，为组织知识的利用提供了有效手段，提高了组织知识的利用效率【i2 1 。 1 2 3 情境及其在知识管理中的应用现状 目前企业在知识管理运作和实施过程中遇到了一些新的问题和困难【1 3 1 ：1 、知识管理 独立于业务过程；2 、知识管理中缺乏对知识相关情境的关注，使得用户不能完全理解知识 或对知识源不信任，导致用户经常不采用该知识；3 、知识过载；4 、不知道从知识管理系 统中获取的知识是否适用于当前情形，是否能解决所遇到的问题；5 、多数的知识分类组织 方式，不能揭示不同知识在过程、产品、应用领域等方面存在的内在联系，不利于知识获取 和知识关联共享；6 、不能及时获取最新知识。情境( c o n t e x t ) 被认为是解决上述问题和 困难的有效手段和方法【1 4 】，情境在知识管理中发挥着重要作用，它有利于知识管理与业务 过程之间的集成，便于知识的组织，促进人们对知识的理解和知识价值的判断，有利于知识 共享与重用，是减少知识过载的重要手段和方法【1 5 , 1 6 1 。基于情境的知识推送以事件情境作为 知识库中知识适用性的语义索引，其依赖于人们对事务处理的两个信念： 事务的规律性：例行事务中涉及的类似问题可以用相似的方式处理； 事务的重现性：类似的问题往往会有重现。 我国著名系统工程专家王众托院士也曾强调知识管理中环境的重要性【8 】：他认为从系 统工程的角度出发，知识管理的研究主要沿着两条路线进行：一条是把重点放在人文方面， 研究人的行为、技巧和思维方式；另一条是把重点放在信息技术方面，通过各种信息工具 管理和组织知识。从系统工程的思想出发，人文与技术是一个有机的整体，是知识管理研 究必不可少的两部分，特别是在知识的创造过程中，人文与技术所构成的环境是知识创造 的基础。 目前对情境的研究主要集中在将基于情境的知识共享分发与情境知识的获取重用结 合起来。a b e c k e r 等在k n o w m o r e 项目i s i , s 2 , 8 3 1 中，通过工作流引擎与信息智能助手的集成， 实现根据用户的过程情境向用户推荐相关知识，知识工程的c o m m o n k a d s 方法则中引入了 5 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 由组织、任务和主体模型构成组织情境模型，以支持知识系统的分析和开发过程【8 4 】，k w n a 等提出了一种称为k n o w l e d g e s c o p e 的知识管理系统的设计【1 3 】。在k n o w l e d g e s c o p e 系统中， 集成的工作流支持了在组织过程执行中捕获和获取知识的能力，即知识是在一定的情境下 创造和使用的；知识库通过过程元模型组织知识和情境。k n o w l e d g e s c o p e 系统支持在过程 执行中实现知识重用的同时，也重用过程元模型知识，即情境知识，支持业务的规划、执 行和评估。， 此外情境在知识管理中的一些新的作用开始得到关注。a h n 等提出了协同工作环境下 的知识情境模型( k c - v ) ，他们通过k c - v 模型开发了基于w e b 的协同工作系统( v w s s ) ，支 持在虚拟协同工作中情境知识的使用【1 5 】。k c v 模型和v w s s 系统带来的好处包括：通过与协 同活动的集成实现知识的逐渐累积、支持整个虚拟团队生命周期、通过丰富的导航路径促 进知识理解以及使用相似情境搜索知识。 为解决企业知识管理运作和实施过程中遇到的新问题和新困难，潘旭伟等【1 7 1 提出了集 成情境的知识管理方法。该方法通过情境化，实现知识和知识过程与情境的集成。系统深 入地研究了实现该方法的集成情境的知识模型构建技术、情境的识别获取技术和集成情境 的知识检索获取技术。 情境在知识管理中的重要性正不断地得到认识，知识管理中使用情境可以促进基于情 境的知识共享分发和情境知识重用，此外，一些新的作用，如通过情境提供的丰富导航路 径促进知识理解等也正得到认识。 1 3 论文研究的主要内容与结构 论文结合国家自然科学基金项目：基于环境感知的应急响应知识需求研究 ( 7 0 8 7 1 0 6 1 ) ，着重考虑应急决策者对当前突发事件信息匮乏，却面临海量数据的情况下， 为在较短时间内满足决策者对知识的需求，本文引入顶层本体，结合应急领域知识的构成， 通过重用项层本体实现了应急领域知识和情境的表示以及匹配，完成案例知识库的构建： 考虑到对当前突发事件信息的匮乏，利用灰色关联算法来计算情境的相似度，根据与当前 情境的相似度实现案例知识的获取与推送，从而实现以更低的成本、更准确的知识和更迅 捷的速度做出大量精确、及时的决策。 论文的主要内容包括： 第一章在分析论文的研究背景和意义之后，对论文的相关领域：应急知识管理、知识 推送、情境及其在知识管理中应用的研究现状进行了回顾与分析，给出了本文研究的主要 内容和结构。 6 南京邮电人学硕士研究生学位论文 第一章绪论 第二章对本文所涉及内容的相关理论进行了回顾，阐述了应急知识的基本理论，讨论 了应急预案与案例的区别和联系，介绍了知识建模语言和建模方法，并探讨了知识推送与 情境的相关理论。 第三章首先分析了面向情境感知的知识需求产生的机制，进而建立了基于情境感知的 应急知识推送框架，并给出了各个组成部分详细的描述以及相关的关键支撑技术，同时设 计了基于情境感知的应急知识推送流程，分别从某时刻感知情境和动态感知情境两个角度 对该流程进行了分析与描述。 第四章在本体建模方法论的指导下，通过继承顶层本体的概念，实现了应急知识本体 的表示建模，并根据应急事件的具体情况，参考国内外学者的研究成果，构建了应急情境 体系，并对情境进行了本体化表示；进而通过r a c e r 推理机将应急知识本体与应急情境本 体进行了匹配，形成了一致的集成情境的应急知识本体；应用本文设计的应急预案本体框 架，采取信息抽取算法，从海量资源中抽取出有价值的案例存于数据库中，实现应急案例 的实例化。 第五章研究了基于情境感知的应急知识推送机制。提出了情境感知的原则、方法与实 现技术，并设计了应急情境的语义相似度动态评估的算法和规则，解决了知识需求满足中 的关键问题；最后根据应急知识需求等级提出了三种推送模式，将正确的知识以正确的形 式推送。 第六章总结了本文的主要研究内容，并给出了进一步的研究方向和思路。 1 4 小结 本章在分析论文的研究背景和意义的基础上，对应急知识管理，知识推送策略，情境 及其在知识管理中应用的研究现状进行了回顾与分析，给出了本文的主要研究内容和结 构，总领本文的写作。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章理论综述 2 1 引言 第二章理论综述 应急知识与突发公共事件的情境密切相关，在应急知识管理中集成情境因素有利于获 取到更适合当前情境的应急事件处置知识，从而以更快的速度提供更新、更准确的应急响 应知识，增强突发事件中的组织抢险和快速反应能力，大大减少人民的生命财产损失。为 便于将情境集成到应急知识建模与推送中，因此有必要对应急知识及其建模、知识推送以 及情境的基本概念进行阐述。在此基础上，对基于情境感知的知识管理与推送进行了分析。 2 2 应急知识建模理论 2 2 1 应急知识理论 2 2 1 1 应急知识的概念与特征 一、应急知识的概念 d a v e n p o r t 定义知识是一种有组织的经验、价值观、相关信息及洞察力的动态组合，它 所构成的框架可以不断地评价和吸收新的经验和信息；它起源于并且作用于有知识的人们 的头脑，在组织机构中，它不但存在于文件或档案中，还存在于组织机构的程序、过程、 实践与惯例中【1 引。 n o n a k a 则认为知识是一种被确认的信念，通过知识持有者和接收者的信念模式和约束 来创造、组织和传递，在传递知识的同时也传递着一整套文化系统和相关的背景系统【1 9 】。 应急知识具有很强的领域特性，应急决策者获取知识是为了有效应对突然发生的公共 事件，其所需的知识是面向任务和功能，即：在事前、事发、事中、事后的各个过程中， 应急管理各级部门的决策者在面临突发事件中的各类突发问题，做出及时、正确的决策所 需要的知识【2 0 ，2 1 1 。 二、应急知识的特征 由于领域特征，应急知识管理的最大特性就是准确性、及时性和有效性【2 0 】： ( 1 ) 准确性：这是突发事件快速反应知识的首要特性。指挥调度过程中决策者的一个命 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章理论综述 令、一个方案等，可能牵涉到上百万的经济损失和成千上力- 人的生命，因此，提供给决策 者的知识必须准确可行，否则，后果不堪设想。 ( 2 ) 及时性：突发事件的应对是一项十分急迫的事情，决策者需要在很短的时间内做出 决策，提供给决策者用于指挥调度的知识必须做到及时、快速，刁能够有效的做出应急反 应，最大限度的减少灾害带给社会、生活的损失。 ( 3 ) 有效性：这不但是突发事件快速反应知识的特性，同时也是广义范畴知识的特征之 一。知识管理的最终目标，就是知识的应用，知识只有具有能够被有效的应用，才能在知 识的生产、应用过程中发挥效力，从而为组织带来价值。 2 2 1 2 应急知识的分类 依照韦伯斯特字典，知识是通过经验或合作所获得的通晓某事物的事实或情形。知识 也可以被描述为一组描述一个领域的各种不同特性和行为的模型。知识可存在于人的大脑 中或被包含在组织的文档和资料库中，还体现在组织的日常工作、流程、实践和标准中【3 。 按照联合国经合组织( o e c d ) 的分法【3 2 1 ，知识大致可以分为四大类： 第一类是“知道是什么 的知识( k n o w w h a t ) ，这是指对于要管理的对象首先要有具体 的认识，例如企业的组织结构、产品结构等： 第二类是“知道为什么”的知识( k n o w - w h y ) ，这是指对外观表象后面的运作机理有所 研究，例如企业生产和管理的规律，原料供应和市场变化的规律等； 第三类是“知道怎样做”的知识( k n o w h o w ) ，是指如何在实际环境中具体操作，如组 织生产、开拓市场等： 第四类是“知道是谁”的知识( k n o w w h o ) ，是指运用知识协同工作、实现协调管理， 例如在工作过程中，如果出现了问题知道应该找谁来解决。 o e c d 对知识的分类方式，是面向功能性的知识划分，同时没有人为的给知识划定一 个边界，决定了可以将这种分类方式应用到突发事件应急管理的领域。借鉴o e c d 对知识 的分类方式，结合应急知识的内涵，本文提出了一种适合应急知识的分类方式，即是什么 ( k n o w w h a t ) ，什么原因( k n o w w h y ) ，什么地点( k n o w w h e r e ) ，谁来做( k n o w w h o ) ， 何时做( k n o w w h e n ) ，如何做( k n o w h o w ) ： ( 1 ) k n o w w h a t ：这类知识是指在应急决策过程中所需的常理性的知识，即解释突发 事件内涵的知识； ( 2 ) k n o w w h y ：这类知识是指突发事件发生原因的相关知识，为制订应对策略提供 依据； 9 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章理论综述 ( 3 ) k n o w - w h e n ：这类知识是指突发事件发生时间，这是决定何时响应以及制订人员 抢救和财产保护时刻表的参照。 ( 4 ) k n o w w h e r e ：这类知识是指突发事件发生地点及其交通状况的相关知识，准确 定位是及时应对的保障； ( 5 ) k n o w - w h o ：这类知识是指突发事件发生后，具体的负责部门和领导机构的组成。 ( 6 ) k n o w - h o w ：这类知识是指突发事件发生后，各部门以及领导机构如何应对突然 发生的公共事件以及可能产生后果的相关知识。 2 2 1 3 应急预案与案例 许多研究指出，危机管理的成败在很大程度上与应急计划的质量有关，成功的应急计 划可以帮助决策者对危机做出有效的反应【2 9 】。危机预案是应急计划的主要组成部分，是为 应对突发事件而预先制定的有关计划或者方案。应急预案形式化描述就是将现实世界中的 应急业务流程抽象出来，用一种形式化的、计算机可处理的方式来表示，这种形式化的结 果称为预案模型【5 9 1 。应急预案事先定义了启动该预案的条件以及如何处置的原则、应急组 织结构、应急资源及事件处置流程【2 引。通过分析应急预案可以看出，预案解决了 k n o w - w h a t 、k n o w w h y ，k n o w - w h e n ，k n o w - w h e r e ，k n o w w h o ，以及部分k n o w h o w 的知 识，可以提供给决策者应对的静态信息，但却无法具体表达应急的整个流程、结果及相关 经验，从而不利于决策者对全局的把握和对处置结果的评估，因此本文引入可以较好解决 该问题的应急案例。 案例以结构化的方式表达领域专家求解问题的经验。一个典型案例通常包含三部分： 问题的描述、问题的解决方案和案例实施的结果。案例的表示过程即是将领域专家的知识 转化为计算机系统可以存储和识别的信息的过程，可以采用“抽象 的技术策略，形成案 例的层次概念，采用面向对象基于框架的方法表示案例2 6 1 。本文采用信息抽取技术3 0 , 8 6 】， 依据应急预案的框架，将历史上发生的应急事件加以收集和整理，形成具体事件处置的组 织结构、调用资源、应对流程以及相应结果，并包含事件处置中总结出的经验教训的形式 化模型，即应急案例模型。 2 2 2 应急知识建模语言与方法 2 - 2 2 1 本体论的基本概念 本体( o n t o l o g y ) 能够以一种显式、形式化的方式来表示语义，提高异构系统之间的互操 1 0 - 塑塞墅皇奎兰堡主翌壅竺兰垡笙奎至三雯墨鲨簦堕 作性，促进知识共享6 2 。在这个领域中，n e c h e s 等人最早对知识本体作出定义：本体给 出构成相关领域词汇的基本术语和关系，以及利用这些术语和关系构成的规定这些词汇外 延规则的定义”。这个定义强调了知识本体是一种领域基本词汇的定义，将语言学研究成 果和人工智能领域知识表示联系起来。但是在人工智能领域被普遍接受的却是s t u d e r 【6 4 j 所 作出的定义：本体是共享概念模型的明确形式化规范说明。 ( 1 ) 概念模型：是指抽象出客观世界中一些现象( p h e n o m e n o n ) 的相关概念而得到的模型， 其表示的含义独立于具体的环境状态； ( 2 ) n 确：是指所使用的概念及使用这些概念的约束都有明确的定义； ( 3 ) 形式化：是指o n t o l o g y 是计算机可读的，也就是计算机可处理的； ( 4 ) 共享：是指o n t o l o g y 中体现的是共同认可的概念集，它所针对的是团体而非个体。 o n t o l o g y 的目标是捕获相关的领域的知识，提供对该领域知识的共同理解，确定该领 域内共同认可的词汇，并从不同层次的形式化模式上给出这些词汇( 术语) 和词汇之间相互 关系的明确定义。 2 2 2 2 本体的建模元语 概念化建模方法属于知识库系统( k n o w l e d g eb a s es y s t e m ，k b s ) 的开发，但普通开发 k b s 的方法不能完全适用于本体建模。因为开发知识本体的目的是用于人类、计算机对知 识的共享和重用，它是相对稳定的、独立于具体应用。p e r e z 6 5 】归纳出用于描述本体的5 个 基本的建模元语( m o d e l i n gp r i m i t i v e s ) 。 1 、类( c l a s s e s ) 或概念( c o n c e p t s ) 指任何事物，如工作描述、功能、行为、策略和推理过 程。从语义上讲，它表示的是对象的集合，其定义一般采用框架( f r a m e ) 结构，包括概念的 名称，与其他概念之间的关系的集合，以及用自然语言对概念的描述。 2 、关系( r e l a t i o n s ) 领域中概念之间的交互作用，形式上定义为n 维笛卡尔积的子集： r ：c l c e 。如子类关系( s u b c l a s s o f ) 。在语义上关系对应于对象元组的集合。 3 、函数( f u n c t i o n s ) - - 类特殊的关系。该关系的前n 1 个元素可以唯一决定第n 个元素。 形式化的定义为f ：c i g e i 专q 。女 i m o t h e r - o 蹴是一个函数，m o t h e r - o f ( x ，表 示y 是x 的母亲。 4 、公n ( a x i n m s ) 代表永真断