一種層次化顯示知識網(wǎng)絡(luò)的紙質(zhì)書構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖書出版領(lǐng)域，更具體地，涉及一種層次化顯示知識網(wǎng)絡(luò)的紙質(zhì)書構(gòu)建方法，能將復(fù)雜的網(wǎng)狀關(guān)系的圖書內(nèi)容以層次化關(guān)聯(lián)、知識點(diǎn)快速查詢方式組織起來。
【背景技術(shù)】
[0002]知識是人們對客觀世界的認(rèn)識。知識一般以知識網(wǎng)絡(luò)的形式存在，即可以將知識抽象成若干個(gè)知識點(diǎn)，然后將其聯(lián)接起來形成知識網(wǎng)絡(luò)。
[0003]紙質(zhì)的書籍即紙質(zhì)書是人類知識、文明繼承和傳播的重要媒體。從本質(zhì)上說，紙質(zhì)書是對知識網(wǎng)絡(luò)的一維或二維描述。紙質(zhì)書的構(gòu)建方法是:采用自然語言或和其他語言對知識和思想進(jìn)行描述，然后按照某種關(guān)系給出一個(gè)主干目錄對其進(jìn)行組織，同時(shí)提供索引和其他檢索方法。
[0004]隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，人們往往使用電子技術(shù)產(chǎn)品來記載知識和思想，從而產(chǎn)生了電子書。廣義地說，任何電子技術(shù)產(chǎn)品都是對知識的反映，也可以認(rèn)為是對知識和思想的記載和應(yīng)用，但這里的電子書是狹義的，指的是在計(jì)算機(jī)中閱讀并獲取知識的產(chǎn)品，其主要目的是知識的學(xué)習(xí)和思想的理解。
[0005]由于電子書對知識點(diǎn)具有很強(qiáng)的聯(lián)接能力，所以電子書可以通過建立知識點(diǎn)之間的聯(lián)系來幫助讀者建立知識網(wǎng)絡(luò)，從而有效地掌握相關(guān)的知識。因此，使用電子書是圖書出版的發(fā)展趨勢。
[0006]然而，具有幾千年歷史的紙質(zhì)書在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)仍然會具有存在價(jià)值，主要原因?yàn)?
[0007](I)紙質(zhì)書具有較強(qiáng)的存在感、親近感、自然感、隨意感。人在讀書的時(shí)候能夠撫摸它，會產(chǎn)生強(qiáng)烈的心理感覺，手不釋卷。
[0008](2)紙質(zhì)書具有較強(qiáng)的整體感和細(xì)節(jié)感。電子書很難產(chǎn)生整體感，盡管它擁有強(qiáng)大的放大縮小功能，但是放大倍數(shù)太高，則不容易形成整體概念，如果縮小則看不清細(xì)微部分。
[0009](3)紙質(zhì)書便于傳承。紙質(zhì)書是直接用文字符號記錄知識，只要理解文字符號的意義，則無論多久人們均可以識別，所以我們可以閱讀遠(yuǎn)古時(shí)代的書籍。電子書則不然，它需要解釋器，即需要解釋器來讀入電子數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)化成可視的文字符號。如果某種電子書的解釋器不存在了，則該種電子書也就不能使用了。
[0010](4)紙質(zhì)書便于自由形式的知識學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、創(chuàng)造。電子書的功能非常強(qiáng)大，但是需要專門的工具和操作方法，例如通過關(guān)鍵詞檢索可以迅速找到所需的知識點(diǎn)。但是人們在進(jìn)行知識學(xué)習(xí)與創(chuàng)新時(shí)，比較自由、隨意的方式可能更加有利。例如，隨手將學(xué)習(xí)體會寫在紙質(zhì)書的某處可能對于知識的學(xué)習(xí)與創(chuàng)新更加有價(jià)值。
[0011]無論是傳統(tǒng)書籍還是電子書，其目的就是為了表示錯(cuò)綜復(fù)雜的知識和思想，方便用戶的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。顯然，對知識和思想的這種復(fù)雜關(guān)系表示得越清晰、方便，對知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用效果就越好。因此，借鑒電子書對知識關(guān)聯(lián)關(guān)系表示方法的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種更清晰地表示知識關(guān)系的紙質(zhì)書構(gòu)建方法對于知識的學(xué)習(xí)、應(yīng)用與創(chuàng)新是非常有價(jià)值的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了使紙質(zhì)書能夠更好地表示知識關(guān)系，即表示知識網(wǎng)絡(luò)，需要應(yīng)用人工智能研究領(lǐng)域中有關(guān)知識表示的一些理論和方法。
[0013]知識的表示方法很多，例如狀態(tài)空間法、謂詞邏輯、本體論、語義網(wǎng)絡(luò)、框架系統(tǒng)、產(chǎn)生式表示法、Petri網(wǎng)表示法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，這些方法都可以歸結(jié)為知識表示標(biāo)準(zhǔn)模型，最后都形成知識網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)知識表示標(biāo)準(zhǔn)模型，知識是對客觀世界的反映，因?yàn)榭陀^世界是多維的，所以知識也是多維的。知識應(yīng)用離不開知識網(wǎng)絡(luò)，所以知識點(diǎn)之間是相互關(guān)聯(lián)的。要有效地表示知識，必須注意兩點(diǎn):一是從多維來表示知識，二是必須要建立知識之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
[0014]顯然，電子書對于知識的表示具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。因此，我們先仔細(xì)分析電子書的構(gòu)建方法，然后敘述如何進(jìn)行紙質(zhì)書的構(gòu)建。
[0015]如果知識具有相同的知識顆粒大小，或者在一個(gè)應(yīng)用時(shí)，其知識顆粒是不可再分的，則可以進(jìn)行知識表示，并且是可以推理求解的。這是許多人工智能系統(tǒng)獲得成功的基本保證。但是對于一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，人們是不可能建立這樣一個(gè)完全由不可再分的知識點(diǎn)所構(gòu)成的知識系統(tǒng)，因?yàn)檫@不僅使知識系統(tǒng)非常龐大，而且極大地降低知識系統(tǒng)求解效率。所以電子書的構(gòu)建不能采用一般的知識表示方法，而只能采用專家系統(tǒng)等知識表示方法。本發(fā)明采用面向問題分析與決策(P0AD，Problem Oriented Analysis and Decis1n)的知識表示方法進(jìn)行電子書的知識構(gòu)建，即用面向問題分析與決策專家系統(tǒng)(P0ADES，PrOblemOriented Analysis and Decis1n Expert System)的專家系統(tǒng)來進(jìn)行知識表不。面向問題分析與決策(POAD)的專家系統(tǒng)的基本概念如下:
[0016](I)知識字典
[0017]知識字典用于描述知識系統(tǒng)中的對象，主要包含三方面內(nèi)容:對象名稱、對象類型和對象描述。因此知識字典D可用三元組表示如下:
[0018]D=(0,T,E)
[0019]這里O表示對象，T表示對象的分類即通常所說的詞類，E表示對象O的語義解釋。
[0020]在POAD中，常用的對象有5種:主體對象、問題對象、問題現(xiàn)象對象、原理知識對象和過程知識對象，分別用Om，Opb，Oph，Opl，Opr表不，這5種對象合稱為MP4對象。
[0021](2)P0AD 知識單元
[0022]POAD專家系統(tǒng)是一種以問題為核心、符合人類思維習(xí)慣方式構(gòu)建和應(yīng)用知識的系統(tǒng)，采用支持問題分析與決策、以問題對象為中心的知識表示，其知識單元也即知識點(diǎn)可以用圖1表不。
[0023]知識系統(tǒng)K可描述如下:
[0024]K=(0m,0pb,0ph,0pl,0pr,R)
[0025]這里R表示各種對象之間的關(guān)系，即:
[0026]R=(Oi1O2)
[0027]這里O1,02表示任意兩個(gè)對象。
[0028]對象之間相關(guān)關(guān)系
[0029]在POAD中將兩個(gè)對象之間的關(guān)系分為簡單相關(guān)關(guān)系和因果關(guān)系兩種。
[0030]簡單相關(guān)關(guān)系Rs定義如下:
[0031]Rs=(Opb1O2)
[0032]式中O2表示Opb類型以外的其他對象。Rs在圖1中以單線表示。
[0033]因果關(guān)系Re定義如下:
[0034]Rc= ( Opbi，0pb2)
[0035]因果關(guān)系表示的是問題對象之間的關(guān)系。因?yàn)槌Ｓ脴鋪砻枋鲆蚬P(guān)系，所以稱為因果樹。因果樹T可以用下式表示:
[0036]T=(Opb1Rc)
[0037]Re在圖1中用雙線表示。一般來說Re所表示的關(guān)系有“與”、“或”關(guān)系兩種。圖2中帶箭頭的線表示“或”的關(guān)系，而弧線連接的線段表示“與”的關(guān)系。例如問題A是由B、C、D共同決定，而H、1、J中只要有一個(gè)發(fā)生C就必然發(fā)生。
[0038]因果關(guān)系是人們對自然根本原理的認(rèn)識，體現(xiàn)出問題對象的可分解性。因果關(guān)系分解的終止條件與應(yīng)用有關(guān)。
[0039]P OAD與人類的思維習(xí)慣一致，使用P O AD開發(fā)的專家系統(tǒng)P OADE S (Pr ο b I emOriented Analysis and Decis1n Expert System)具有開發(fā)容易、知識量不受限制、便于推理等優(yōu)點(diǎn)，因此不僅可以用于專家系統(tǒng)的開發(fā)，而且可以應(yīng)用于電子書的構(gòu)建。
[0040]由于紙質(zhì)書是在靜止的紙張上記錄知識，所以必須限制在二維紙平面中。從形式上看，紙質(zhì)書是以二維的方式記錄知識。從局部看，書中的每個(gè)知識點(diǎn)本身可以是多維的，例如數(shù)學(xué)表達(dá)式可以看成是用多維方式表達(dá)知識，但如果將書中的知識點(diǎn)看作是一個(gè)點(diǎn)，從整體上看，書本實(shí)際上是以一維的方式記錄知識。所以紙質(zhì)書和電子書的一個(gè)差別就是紙質(zhì)書不可能像電子書那樣直接通過鏈接關(guān)系實(shí)現(xiàn)知識點(diǎn)的跳轉(zhuǎn)，必須要設(shè)定某種跳轉(zhuǎn)關(guān)系，才能使紙質(zhì)書表示復(fù)雜的知識關(guān)系。紙質(zhì)書和電子書的另一差別是紙質(zhì)書本身是靜止的，不可能在讀者使用時(shí)自動(dòng)進(jìn)行知識的推理和求解，因此可以做某些簡化。
[0041]為了使紙質(zhì)書更好地表達(dá)知識和思想，本發(fā)明提出一種基于面向問題分析與決策(POAD,ProbIem Oriented Analysis and Decis1n)專家系統(tǒng)的紙質(zhì)書構(gòu)建方法。該方法首先將紙質(zhì)書所要表示的內(nèi)容進(jìn)行分析與綜合，并根據(jù)紙質(zhì)書的主要目標(biāo)和核心問題進(jìn)行知識單元的劃分，建立知識點(diǎn)對象及其描述。對于需要非常精確表示領(lǐng)域知識的紙質(zhì)書，可以在對其所要表達(dá)的知識和思想進(jìn)行分析、歸納、綜合的基礎(chǔ)上建立MP4對象，并且每個(gè)對象選擇合適的知識顆粒。對于一般要求的紙質(zhì)書，則可以簡化。在本發(fā)明里，用知識點(diǎn)對象取代MP4對象，即僅建立知識點(diǎn)對象。該對象是一種以問題對象為核心的對象，將整個(gè)知識單元簡化成一個(gè)對象，不單獨(dú)討論與問題對象相關(guān)的主體對象、現(xiàn)象對象、原理知識對象和流程知識對象。MP4對象的內(nèi)容包含在知識點(diǎn)對象中，需要讀