知识工程学一个新的重要研究领域

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1、电化教育研究　2004年第10期(总第138期)理论探讨[文章编号]1003-1553(2004)10-0001-07知识工程学:一个新的重要研究领域123黄荣怀,　李茂国,　沙景荣(1.北京师范大学网络教育实验室,北京　100875;2.教育部高等教育司,北京　100816;3.北京师范大学网络教育实验室北京　100875)[摘要]知识工程是源于专家系统建造而形成的一个研究领域,目前已经成为一个跨学科的综合学科。本文简要介绍了知识工程的概念,分析了知识工程的主要研究领域,如软计算、Agent、自然语言理解、逻辑与推理、形象思维研究、基于事例的推理、机器学习、知识

2、本体论等的主要进展及存在的问题。最后提出广义的知识工程学是“一门研究人类智能及人类知识的机理,以及如何用机器模拟人的智能并促进人类知识发展的学科”,也可以且应该作为教育技术学的一个重要研究方向。[关键词]知识工程;人工智能;教育技术;专家系统[中图分类号]G40-02[文献标识码]A的基础上研制而成的。MYCIN系统不但具有较高的一、知识工程概述性能,而且具有解释功能和知识获取功能,可以用英1977年第五届国际人工智能联合会议上,美国语与用户对话,回答用户提出的问题,还可以在专家斯坦福大学(StanfordUniversity)计算机系教授费哥指导下学习医疗知识,

3、该系统还使用了知识库的概念巴姆(Feigenbaum)作了关于“人工智能的艺术”(The和不精确推理技术。MYCIN系统对计算机专家系统ArtofArtificialIntelligence)的讲演,提出“知识工的理论和实践,都有较大的贡献。程”这一名称,指出“知识工程是应用人工智能的原理3.1980年以来作为知识工程的“产品”在产业部与方法,对那些需要专家知识才能解决的应用难题提门开始应用的时期。知识工程的研究,目前在美国开供求解的手段。恰当地运用专家知识的获取、表达和展得较为活跃和深入,并且主要集中在斯坦福大学。推理过程的构成与解释,是设计基于知识的系统的重人

4、工智能的研究表明,专家之所以成为专家,主[1]要技术问题”。要在于他们拥有大量的专门知识,特别是长时期从实知识工程的发展从时间上划分大体经历了3个践中总结和积累的经验技能知识。从知识工程的发展时期:历史可以看出,知识工程是伴随“专家系统”建造的研1.大约从1965年至1974年为实验性系统时期。究而产生的。实际上,知识工程的焦点就是知识。知1965年费哥巴姆教授与其他科学家合作,研制出识工程领域的主要研究方向包含知识获取、知识表示DENDRAL专家系统。这是一种推断分子结构的计和推理方法等,其研究目标是挖掘和抽取人类知识,算机程序,该系统贮存有非常丰富的化学知识,

5、它所用一定的形式表现这些知识,使之成为计算机可操作解决问题的能力达到专家水平,甚至在某些方面超过的对象,从而使计算机具有人类的一定智能。同行专家的能力,其中包括它的设计者。DENDRAL人工智能的研究方向非常广泛,本文对以下几个系统标志着“专家系统”的诞生。典型的研究方向作简要介绍和分析,以此说明如何使2.从1975年至1980年为MYCIN时期。20世机器(主要指计算机)“具有”人类智能所面临的困难纪70年代中期MYCIN专家系统研制成功,这是一及存在的问题:种用医学诊断与治疗感染性疾病的计算机程序“专家·软计算:模仿自然法则的计算方法系统”。MYCIN专家系统

6、是规范性计算机专家系统·主体Agent:机器世界中有“思维”的个体的代表,许多其他专家系统都是在MYCIN专家系统·自然语言理解与机器翻译:让机器“懂得”人类1©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.语言行进化过程而设计的算法。Bagley和Rosengerg于·逻辑与推理:机器的“思维”机制1967年在他们的博士论文中首先提出了遗传算法的·形象思维研究:让机器具有“视觉认知”概念。1975年Holland出版的专著奠定了遗传算法·基于事例的推理:让机器应用“经验(知识)”的理论

7、基础。如今遗传算法不但给出了清晰的算法描·机器学习:让机器也能“学习”述,而且也建立了一些定量分析的结果,在众多领域·知识本体论:认识“知识”的本质得到了广泛的应用,如用于控制(煤气管道的控制)、要让计算机“具有”人类智能,首先必须了解“人规划(生产任务规划)、设计(通信网络设计)、组合优类智能”,“人类智能”离不开“人类知识”,因此必须研化(TSP问题、背包问题)以及图像处理和信号处理究“人类知识”的机理。另一方面,人工智能的最终目等。的还是为人类服务,让人类具有更多的“智能”,促进对于软计算问题,目前主要的问题是算法的“可人类知识的发展,因此需要从教育、心理、

8、传播、社会