基于混合知識(shí)表示的設(shè)計(jì)創(chuàng)新及知識(shí)獲取研究.pdf

1、在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《基于美學(xué)家人腦模型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究》等前期研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)普遍存在的自主性不足，創(chuàng)新能力匱乏以及知識(shí)更新不暢等弊端，通過(guò)系統(tǒng)地分析設(shè)計(jì)師創(chuàng)新過(guò)程的思維認(rèn)知規(guī)律，明確了“靈感、頓悟”在設(shè)計(jì)創(chuàng)新思維中的核心作用。借鑒認(rèn)知科學(xué)、腦神經(jīng)科學(xué)及新型心腦智能等方面的研究成果，揭示出智能“浮現(xiàn)(Emergence)”對(duì)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新過(guò)程中“靈感頓悟”的基礎(chǔ)性作用。以心腦計(jì)算(mental computati

2、on)相關(guān)的混合知識(shí)表示方法為基礎(chǔ)，建立了表象式設(shè)計(jì)知識(shí)表示結(jié)構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建具有自主創(chuàng)新能力的浮現(xiàn)式設(shè)計(jì)創(chuàng)新模型。研究以表象式設(shè)計(jì)知識(shí)表示結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)Internet環(huán)境中設(shè)計(jì)知識(shí)自主獲取的可行性，并建立了融信息檢索、文本過(guò)濾和知識(shí)抽取于一體的設(shè)計(jì)知識(shí)獲取方法，為實(shí)現(xiàn)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)知識(shí)資源的自主更新和個(gè)性化積累奠定了基礎(chǔ)。 論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1．從智能信息處理的角度，深入分析了造成CAD系統(tǒng)諸多不足的

3、原因，在前期美學(xué)家人腦模型的基礎(chǔ)上，提出了助手型自主設(shè)計(jì)創(chuàng)新系統(tǒng)的基本框架，明確實(shí)現(xiàn)該框架模型的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。 2．以設(shè)計(jì)創(chuàng)新的思維認(rèn)知規(guī)律為基礎(chǔ)，分析了產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新過(guò)程的認(rèn)知學(xué)本質(zhì)，借鑒神經(jīng)心理學(xué)、腦科學(xué)的研究成果，提出設(shè)計(jì)創(chuàng)新的浮現(xiàn)式認(rèn)知模型。 3．針對(duì)現(xiàn)有智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)表示方法，重語(yǔ)義內(nèi)涵而輕語(yǔ)義聯(lián)系，重靜態(tài)結(jié)構(gòu)而輕動(dòng)態(tài)演化等缺陷，借鑒混合知識(shí)表示(Hybrid knowledgerepresentation

4、)的思想，以視表象的神經(jīng)機(jī)制及其認(rèn)知機(jī)理為原型，結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，構(gòu)建了動(dòng)態(tài)化的表象式設(shè)計(jì)知識(shí)表示結(jié)構(gòu)(MIRDE)。該模型以上層的意象概念集和下層的特征屬性集為基本框架，以意象概念與特征屬性之間的語(yǔ)義映射關(guān)系為核心，通過(guò)引入層間單元的權(quán)值調(diào)整和學(xué)習(xí)機(jī)制，為語(yǔ)義關(guān)系的動(dòng)態(tài)演化奠定了基礎(chǔ)。 4．在浮現(xiàn)式設(shè)計(jì)創(chuàng)新認(rèn)知模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)計(jì)對(duì)象的信息構(gòu)成及設(shè)計(jì)過(guò)程的信息轉(zhuǎn)換規(guī)律的分析，構(gòu)建出支持自主創(chuàng)新過(guò)程的浮現(xiàn)式設(shè)計(jì)創(chuàng)新計(jì)

5、算模型，明確了浮現(xiàn)式設(shè)計(jì)創(chuàng)新是以產(chǎn)品的意象描述與特征表達(dá)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系為核心，包括設(shè)計(jì)方案自主生成、意象評(píng)價(jià)與競(jìng)爭(zhēng)浮現(xiàn)等環(huán)節(jié)的方法體系。構(gòu)建出以表象式設(shè)計(jì)知識(shí)表示結(jié)構(gòu)(MIRDE)為基礎(chǔ)，融語(yǔ)義映射與進(jìn)化計(jì)算于一體的設(shè)計(jì)方案自主生成方法。通過(guò)情感熵概念的引入，建立了設(shè)計(jì)方案與特定意象概念間的定量評(píng)估機(jī)制，并以此作為設(shè)計(jì)方案優(yōu)化競(jìng)爭(zhēng)的基本準(zhǔn)則，從而為賦予設(shè)計(jì)系統(tǒng)自主創(chuàng)新能力開(kāi)辟了新途徑。 5．從設(shè)計(jì)創(chuàng)新對(duì)知識(shí)素材自主獲取與個(gè)性化積累

6、的需求出發(fā)，提出以混合知識(shí)表示為基礎(chǔ)，融信息檢索、文本過(guò)濾和知識(shí)抽取于一體的設(shè)計(jì)知識(shí)自主獲取方法體系，并通過(guò)應(yīng)用實(shí)例初步驗(yàn)證了方法的可行性。借鑒智能檢索中“以網(wǎng)對(duì)網(wǎng)”的思想，建立了以MIRDE結(jié)構(gòu)中意象語(yǔ)義關(guān)聯(lián)與聯(lián)想機(jī)制為基礎(chǔ)的關(guān)鍵詞擴(kuò)展方法，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的信息檢索。引入多樣本公共特征的概念，形成了基于樣本公共特征的文本過(guò)濾方法，提高了用戶(hù)意愿表達(dá)的準(zhǔn)確性，有效地增強(qiáng)了文本過(guò)濾的處理效率。以MIRDE結(jié)構(gòu)的層次化結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，建立以知識(shí)抽取

7、對(duì)象實(shí)體為核心，以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)屬性及其特征模式為主體的設(shè)計(jì)知識(shí)抽取方法，為設(shè)計(jì)系統(tǒng)自主地從Internet環(huán)境獲取設(shè)計(jì)素材，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的個(gè)性化積累創(chuàng)造了條件。 設(shè)計(jì)創(chuàng)新過(guò)程是一個(gè)極其復(fù)雜的思維認(rèn)知過(guò)程，目前尚未形成完善、深層次理論學(xué)說(shuō)，因而本論文的研究工作具有較強(qiáng)的學(xué)科交叉性和理論前瞻性，所有內(nèi)容都是圍繞著提高設(shè)計(jì)系統(tǒng)的自主創(chuàng)新能力這一主題展開(kāi)的。論文在注重理論突破的同時(shí)，也進(jìn)行了有針對(duì)性的實(shí)例驗(yàn)證，明確了所述方法的可行性和有效性