基于規則推理的靶場(chǎng)資源輔助決策系統

1 引言
計算機技術(shù)正從單一的、機械的、算法性計算機程序向復雜的、智能的、具有一定推理功能的軟件系統過(guò)渡。隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，知識表示技術(shù)的日益成熟，推理機制的不斷完善為資源輔助決策系統的研究提供了可能。靶場(chǎng)是軍事攻防性能評估的重要場(chǎng)所，各種高新技術(shù)武器裝備投入使用必然會(huì )導致靶場(chǎng)試驗方法和試驗模式的變革。根據以往靶場(chǎng)試驗工作要求，試驗管理以人工完成為主，由于人工管理的隨機性和不確定性，以及隨著(zhù)高遠程彈藥的發(fā)展，管理的區域和范圍的擴大，僅通過(guò)人工完成試驗管理，試驗難度和復雜性都對管理工作造成很大影響。靶場(chǎng)試驗對象復雜多變，試驗方法和目的也依據用戶(hù)的要求具有很大的不確定性，所以很多方案和決策不能通過(guò)固定公式確定，因此，不可能編寫(xiě)固定的計算機程序算法解決方案和決策的制定問(wèn)題。
為適應未來(lái)信息戰和電子戰等高新技術(shù)戰爭的要求，為各種高新技術(shù)武器提供各種先進(jìn)的測試手段，加快高新武器開(kāi)發(fā)步伐，縮短研發(fā)周期，自動(dòng)、高效的輔助決策支持系統的研究已迫在眉捷。通過(guò)基于規則推理輔助決策技術(shù)的研究，建立一個(gè)適用于靶場(chǎng)試驗資源的輔助決策系統。該系統對靶場(chǎng)實(shí)現高效化、自動(dòng)化、智能化的測控建設有著(zhù)重要意義。

2 系統設計
基于規則推理的靶場(chǎng)資源輔助決策系統是一個(gè)交互的、多模塊的、以推理系統為核心的計算機軟件程序系統。輔助試驗管理人員根據試驗客戶(hù)的要求向系統輸入試驗目的及相應要求，系統通過(guò)知識庫中的經(jīng)驗數據作為推理依據，通過(guò)一定的計算方法和規則推理，快速輸出某次試驗所需的設備及參試人員?；谝巹t推理的靶場(chǎng)資源輔助決策系統的主要組成模塊如圖1所示。

2．1 接口模塊
接口模塊又稱(chēng)用戶(hù)界面，是用戶(hù)與程序系統之間的接口。該模塊的主要功能是完成人機交互，向用戶(hù)提供簡(jiǎn)潔、易于操作的程序界面。使系統得到推理機所需的條件值，推理結束后并由接口模塊輸出結果。該模塊是用戶(hù)與輔助決策系統之間的通信機制。
2．2 綜合數據庫模塊
綜合數據庫又稱(chēng)全局數據庫或總數據庫，該模塊用于存儲領(lǐng)域或問(wèn)題的初始數據和推理中得到的中間數據及信息，即被處理對象的一些當前事實(shí)，可以理解為是輔助決策系統的工作內存。
2．3 知識庫模塊
知識庫模塊用于存儲與靶場(chǎng)試驗領(lǐng)域相關(guān)的專(zhuān)家知識，包括參試設備的技術(shù)參數、參試人員的相關(guān)資料、實(shí)踐得到的經(jīng)驗數據及經(jīng)驗公式、可行操作與規則等。為建立知識庫，就必須先解決知識獲取和知識表示問(wèn)題。
(1)知識獲取問(wèn)題是開(kāi)發(fā)知識庫的瓶頸問(wèn)題，也是開(kāi)發(fā)過(guò)程中的最大挑戰。知識獲取的目標在于將可在推理系統中編碼的感興趣問(wèn)題編成知識體。知識的來(lái)源可以是書(shū)、報告或數據庫記錄。但是，大多數項目主要的知識來(lái)源就是領(lǐng)域專(zhuān)家。從專(zhuān)家獲取知識不同于一般的知識獲取，稱(chēng)為知識提取。該系統的知識庫模塊獲取知識的主要途徑，就是通過(guò)與某試驗基地長(cháng)期從事靶場(chǎng)試驗工作的領(lǐng)域專(zhuān)家們交流探討，并通過(guò)學(xué)習研究具體試驗案例來(lái)完成的。
(2)知識表示問(wèn)題指如何用計算機能夠理解的形式表達和存儲知識的問(wèn)題。它是一種用在推理系統的知識庫中對知識編碼的方法。在推理系統中，常用的知識表示方法有產(chǎn)生式表示法、語(yǔ)義網(wǎng)表示法、模式表示法、框架表示法和邏輯表示法等。每種方法都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。而且，知識的表示方法不同決定了選擇知識和運用知識的方法不同。所以具體的知識表示方法要根據具體的知識形式來(lái)確定。
本系統知識庫中知識表達是人類(lèi)在一個(gè)特定領(lǐng)域的過(guò)程性知識，領(lǐng)域知識是擴散型的，領(lǐng)域內需要有大量的經(jīng)驗知識，所以根據靶場(chǎng)試驗資源的選擇知識的特點(diǎn)，以及考慮到知識的存儲和知識的使用，知識庫采用產(chǎn)生式表示法。一條產(chǎn)生式規則是一條“if(某條件成立|某情形存在)then(某結論成立|某操作可取)”的語(yǔ)句投影，其一般形式為：
R#：IF RLS THEN RRS
表示當RLS為真時(shí)，RRS為成立的結論或可進(jìn)行的操作。R#為產(chǎn)生式規則在規則庫中的序號。RIS可以是任何子句的邏輯組合，但RRS只是一個(gè)結論或操作，或是多個(gè)結論或操作的組合。這種組合可以是合取或是析取，這里為避免規則解釋的二義性，規則的前提和結論都只是合取運算。
本系統中的一套規則如下：
gz000xx：If試驗類(lèi)型=SL1 and試驗項目=SX1 then測試項目=CX1
gz000xx：If測試項目=CX1 then測試參數=CC1
gz000xx：If測試參數=CC1 then所用設備=xxxx1 andxxxx2
本系統知識庫分為條件表、結論表和操作人員配備表。條件表、結論表、操作人員配備表的結構分別如圖2~圖4所示。圖4中，對某設備的熟練程度取百分制，即100為滿(mǎn)分，60為及格，60以下的人員不予以記錄在操作人員配備表中。

2．4 規則推理模塊
推理是指從已有事實(shí)推出新的事實(shí)的過(guò)程。推理要解決的問(wèn)題是：在問(wèn)題求解的每個(gè)狀態(tài)下，如何控制知識的選擇和運用。知識的運用稱(chēng)之為推理方式。知識的選擇過(guò)程稱(chēng)之為控制策略，它是控制推理過(guò)程如何進(jìn)行以及在何種情況下采取何種推理方式的一套控制方法。
本系統中，推理以知識庫中已有的知識構成的規則為基礎，是一種基于規則的推理?；谝巹t的推理就是將初始證據與規則庫中的規則進(jìn)行匹配的推理技術(shù)。常用的推理方法有正向推理，反向推理和雙向推理。正向推理的思想是：用戶(hù)事先提供一組初始證據，并將其放入綜合數據庫；推理開(kāi)始后，推理機根據用戶(hù)提供給綜合數據庫中的初始數據到知識庫中尋找匹配知識，形成一個(gè)當前匹配知識集，然后按照沖突消解策略，將當前事實(shí)加入到綜合數據庫中，繼續進(jìn)行后面的推理，重復此推理過(guò)程，直到設計結果出現為止。