基于多知识库协作的智能导航模型

11.3.3　基于多知识库协作的智能导航模型

这里设计一个基于多知识库协作的智能导航模型，该模型借助外部指针与黑板模式来实现^［8］。

1.智能导航系统的知识库体系

信息导航系统需要大量知识的支持。信息导航系统中的知识一般包括用户知识、专家知识、网络信息特征知识、领域知识、常识、元知识、语言知识等类型。如果所有知识都组织在单一知识库中，不仅要求所有知识必须具有一致的知识表示形式和推理策略，而且由于知识类目、关联繁多，过于集中的知识组织方式必然会影响知识库的存取效率。分布式知识库体系能使知识的存储结构化、简单化，易于知识库的管理、维护。因此，可以根据需要将知识按照领域、功能、属性等的不同，进行分别存储，构建结构层次丰富、运作呈一体化模式的知识库体系来辅助系统的导航任务，从而使导航任务得以顺利高效地完成，并可以对系统运作进行整体智能性协调和控制。另外，各知识库可以通过推理学习功能使自身得到不断扩展，发挥较强的重构能力，使信息导航系统在解决问题时能够完成复杂的知识挖掘、获取、集成等操作。

2.知识库体系的协作模式

导航系统的整体优势不仅同各类知识库息息相关，还取决于各分布式知识库的协作共享状态的形成与维持。在信息导航系统中，知识库之间的协作模式有很多种，这里给出外部指针和黑板机制共同作用下的协作模式，如图11-4所示。也就是要通过外部指针将不同知识库中相关联的知识联系在一起，并通过黑板机制展示、分派导航任务，以及在知识库通信交互方面起到支持作用。

(1)外部指针协作

同一知识库中的知识单元间的关联指针属于知识库的内部指针，而指向其他知识库的指针就称为外部指针。外部指针的目的就是使每一个知识库不再是完全孤立的个体，当其执行任务的时候都会得到其他知识库的知识辅助。外部指针在导航的过程中，可以根据任务执行需要，通过相应的知识关联链接，在不同的知识库之间进行知识沟通。

(2)黑板协作

一般来说，各知识库之间会自动通过外部指针进行关联。然而当该知识库本身不知道该向哪一个知识库请求支援的时候，就可以利用黑板机制的协调功能来达到目的。黑板其实是一个共享的问题求解工作空间，即一个虚拟动态的问题空间。每一个知识库意味着一个知识源，涵盖特定领域问题求解所需的专门知识，均可解决一种相对完整、独立的特定子问题。任一知识库都可以通过黑板了解到整个问题的内容，并且接受自己能处理的子问题，最后将问题结果返回给黑板。

图11-4　知识库体系的协作模式

这一过程主要需通过多个规则库来完成，包括问题分解规则库、子问题派发规则库、冲突协调规则库、结果合成规则库等。首先问题分解规则库预先根据用户提问以及导航过程中所遇到的问题的复杂度，将问题分解成一系列较为独立的子问题，形成一个问题树，并将其发布在黑板上。黑板接受该系列子问题后，通过子问题派发规则库，为每一个子问题寻找相应的知识库，并逐一派发出去，使各子问题得以并行处理，最后各知识库将子问题的处理结果提交给黑板。当结果全部提交给黑板，且没有任何子问题遗留下来时，则黑板将所有结果转给结果合成规则库，将其有机地合并成一个最终解，返回给系统。

当某一知识库在问题解决的过程中发现存在自己无法解决的部分，同时又不存在有效的外部指针时，则只有进一步提取子问题，提交并发布在黑板上，请求支援，同时停止问题的处理。黑板标记问题的来源知识库，并指示问题分派规则库再次根据该子问题所涉及的领域范围进行问题派发。当该子问题的结果返回后，黑板将结果直接转达给问题来源知识库，使该知识库可以继续处理问题。因此黑板的首要作用就是知识库之间的通信和交互的中介。

当从不同的知识库中调用知识时，知识的冲突问题不可避免。黑板的另一个作用就是将冲突的知识发布，并利用冲突协调规则库将知识冲突降到最低限度，找到一个最佳的解决方案。

3.基于多知识库协作的智能导航模型

基于多知识库协作的智能导航模型的运作流程如图11-5所示。

图11-5　基于多知识库协作的智能导航模型

用户提问输入到信息导航系统后，导航控制模块将用户提问转化成导航任务，并在信息空间中执行该任务。当系统遇到导航路径选择等问题时，导航控制模块可以将问题转到导航系统的知识库体系来解决。导航控制模块还具有查重、过滤等问题预处理功能。

导航中问题解决的过程是:

首先，将待解决的导航问题经由问题分解规则库进行问题分析与分解，并将各级子问题按照从属、主次关系，形成一个关系明晰、层次有序的问题树。其中问题树的叶子结点都是需要分派出去的待解子问题，每个叶子结点分别具有三个部分:存放子问题的值域，存放指向父结点层次链的指针域，存放指向对应知识库任务链的指针域。

其次，对问题树进行遍历，在子问题派发规则库的辅助下，依次向对应的知识库派发子问题，其中要根据子问题的重要程度或是子问题之间是否具有嵌套关系，决定任务派发的顺序。

再次，通过任务链将任务派发给各个知识库，在相应的知识库中搜索解决问题的知识。如果需要应用其他知识库的知识辅助问题解决，则可以通过已有的外部指针调用相应知识库中的知识。如果遇到没有预先设置好指针的调用问题，就将该问题提取出来，提交到黑板发布，再通过子问题派发规则库决定由哪些对应知识库处理，标记问题来源知识库后，派发子问题，并将收到的结果重返问题来源知识库，保证其继续完成任务。如果某子问题提交频繁，就需要在相应知识库之间设置一个固定的外部指针，以供以后直接调用。

最后，当所有的结果都返回到黑板后，利用结果合成规则库与问题树的关系结构，将所有结果过滤、合成，并将合成结果提交给导航系统，从而继续执行在信息空间的导航任务，并将最终结果提交给用户，完成导航。