生物領(lǐng)域知識激勵的功能知識建模與類推方法研究.pdf

1、傳統(tǒng)的仿生設(shè)計（Biomimetic Design）通過模仿生物領(lǐng)域存在的生物功能、行為原理和結(jié)構(gòu)以啟發(fā)工程領(lǐng)域設(shè)計活動。其將設(shè)計活動局限在從已知生物實(shí)例出發(fā)的對生物形態(tài)、現(xiàn)象的簡單模仿，而忽視了對如何系統(tǒng)地利用生物領(lǐng)域知識激勵工程領(lǐng)域設(shè)計活動的方法研究，導(dǎo)致設(shè)計結(jié)果存在極大的隨機(jī)性和偶然性。本文從設(shè)計方法學(xué)的角度，對仿生設(shè)計進(jìn)行了系統(tǒng)地討論和研究，提出了生物激勵設(shè)計（BID，Biologically Inspired Design）方

2、法，根據(jù)設(shè)計活動的出發(fā)點(diǎn)不同，將BID劃分為：從工程領(lǐng)域問題需求出發(fā)的問題驅(qū)動（Problem-driven）生物激勵設(shè)計和從生物領(lǐng)域已知實(shí)例出發(fā)的解驅(qū)動（Solution-driven）生物激勵設(shè)計?；诖送瓿刹?gòu)建了支持跨領(lǐng)域知識重用的一致性知識表示模型，研究了跨領(lǐng)域知識檢索算法并提出了生物激勵設(shè)計解方案生成與評價方法，實(shí)現(xiàn)了生物領(lǐng)域知識激勵工程領(lǐng)域設(shè)計活動。
　　本課題通過研究生物領(lǐng)域和工程領(lǐng)域知識的特點(diǎn)，采用知識工程的相關(guān)

3、技術(shù)，從功能的角度出發(fā)，提出了基于功能本體生物知識建模與類推方法以實(shí)現(xiàn)生物領(lǐng)域知識對工程領(lǐng)域設(shè)計活動的跨領(lǐng)域支持。本課題主要的研究成果如下：
　　1.提出了基于功能本體的生物和工程領(lǐng)域跨領(lǐng)域一致性知識表示模型。通過分析生物和工程領(lǐng)域知識的特點(diǎn)，提出了基于約束的功能-行為-結(jié)構(gòu)(CFBS，Constrained Function-Behavior-Structure)知識元模型，將生物領(lǐng)域或工程領(lǐng)域中各實(shí)例類知識表示單元進(jìn)行關(guān)聯(lián)。建

4、立了生物領(lǐng)域和工程領(lǐng)域功能知識表示的相似功能動詞和輸入輸出流，實(shí)現(xiàn)了跨領(lǐng)域知識元模型間映射關(guān)系的構(gòu)建；
　　2.基于生物領(lǐng)域和工程領(lǐng)域知識元模型，提出了跨領(lǐng)域知識聚類檢索方法。實(shí)現(xiàn)了生物領(lǐng)域功能與其生存環(huán)境的相互關(guān)聯(lián)，提出了基于功能特征語義相關(guān)性和環(huán)境特征約束適應(yīng)性的兩階段生物領(lǐng)域知識元聚類算法?；谝延泄こ填I(lǐng)域知識內(nèi)容及特點(diǎn)，提出了基于功能語義相關(guān)性和行為特征參數(shù)相合性的工程領(lǐng)域知識元聚類算法，解決了跨領(lǐng)域知識元聚類檢索問題；<

5、br>　　3.提出了問題驅(qū)動和解驅(qū)動的生物領(lǐng)域知識的跨領(lǐng)域類推過程模型。分別提出了解驅(qū)動生物領(lǐng)域知識類推過程模型和問題驅(qū)動生物領(lǐng)域知識類推過程模型。該模型以生物領(lǐng)域和工程領(lǐng)域跨領(lǐng)域功能本體為橋梁，以跨領(lǐng)域知識元庫為基礎(chǔ)，以跨領(lǐng)域知識元聚類檢索和設(shè)計綜合方法為工具，實(shí)現(xiàn)了生物領(lǐng)域知識激勵工程領(lǐng)域創(chuàng)新解方案的生成；
　　4.系統(tǒng)開發(fā)及實(shí)例分析。開發(fā)了跨領(lǐng)域知識元建模模塊和生物領(lǐng)域知識激勵工程領(lǐng)域創(chuàng)新解方案生成的類推過程模塊組成的交互式