基于内在认知机理的知识发现理论及其应用.pdf

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1、!第!"卷!第!期!#$$"年!月!";基于内在认知机理的知识发现理论及其应用!杨炳儒!宋!威!徐章艳北京科技大学信息工程学院!北京!"""#*摘要!!介绍了基于内在认知机理的知识发现理论NJIOQ这一新框架!主要内容包括"*个奠基性的机制###双库协同机制$双基融合机制$信息扩张机制%由此诱导出的&种新知识发现过程模型!派生出的)种新的技法!引发出的$类新型实用智能系统6基于NJIOQ开发的知识发现软件系统OHHNJ??!及其典型应用6并对NJIOQ与相关工作进行了比较6关键词!!知识发现!双库协同机制!双基融合机制!信息扩张机制!过程模型!

2、智能系统!;/<=>=--;/??!!近年来!随着数据获取和数据存储技术的快速:1B9@>7391@>E-29015.559@,9:3-5.2,!NJ’发展!各种数据库%数据集市和数据仓库中存储的IOQ$!其核心思想是把知识发现过程视为认知过数据量飞速增长6如何从这些海量数据中提取出有程!把知识发现系统看作认知系统!用系统论与认用的知识呢？数据库中的知识发现"=51F/90890.2’知科学的思想和方法"特别是模型化的方法$来研究&(’:1B9@>.50-7-E-29!NJJ$的出现!为人们提供了一复杂的知识发现过程6条解决这种(数据丰富而知识

3、贫乏)困境的有效途本着上述思想!我们历经十余年的时间!在!!径6NJJ诞生于%"世纪#"年代!又称数据挖掘个项目的资助下提出了一整套的知识发现理论NJ’"0-7-,.5.58!JQ$!是数据库%机器学习%统计IOQ!其主要内容包括#*个机制"原理$!由此诱学%人工智能等多学科交叉的产物6导出&种新的过程模型!派生出)种新技术方法!目前国际上NJJ的研究主要是以知识发现的引发出$类新型实用智能系统6在NJIOQ的指导任务描述%知识评价与知识表示为主线!以有效的下!我们设计并实现了具有自主知识产权的大型集&!’知识发现算法为中心6这是在相当长的时间

4、内保成化组合构件式知识发现软件系统OHHNJ??!并成持的主流与基调!然而NJJ的局限性!正是对知识功地应用于农业%现代远程教育网%气象短期预报发现的内在规律缺乏认识与研究6在%""*年NJJ与服务%国际商务等领域6其相关专著已分别在国&%’&;!#’大会上!知识发现的先驱之一M->>-0博士指出#内外出版6(从科学的角度讲!NJJ所面临的最大问题在于缺!!基于内在机理的知识发现理论;/<=>乏基础理论)6虽然已有些学者在NJJ的基础理论&!!**&’研究中做出了一些成果!但遗憾的是这些研究基于内在认知机理的知识发现理论NJIOQ由或者没有深入

5、探讨其理论基础!或者没有给出具体理论基础%*个机制%过程模型%技术方法%新型的实现方法6因此无法从根本上明显提高现有的知实用智能系统这&个既相对独立又彼此联系的层次识发现过程的性能6正是在这种背景下!笔者提出组成!其总体架构如图!所示6以下我们对这&个基于内在认知机理的知识发现理论"=51F/90890.2’部分分别作简要的说明6!%""&’"(’!(收稿!%""&’"#’"&收修改稿!"国家自然科学基金重点项目"批准号#()#*&""!$%教育部科技重点项目"批准号#&%"""’!;&$和北京市自然科学基金项目"$"%%""#$资助!+’,-

6、./#E@>-58b=0!>-3116:1,6:5!"#!第!"卷!第!期!#$$"年!月性6!#"#!!双库协同机制!数据挖掘在很大的程度上&%’受领域知识与背景知识的制约!而这两种知识如何真正具体地"可实现地参与到数据挖掘过程中？长期以来只是原则上与直觉上意识到这个问题!但始终没得到实实在在的解决6我们模拟认知心理学的两个重要特征!即*创建意向+与*心理信息修复+!为此用*启发型协调器+实现前者$利用有向超图邻接矩阵发现知识短缺’产生创建意向’自聚焦’定向挖掘%(用*维护型协调器+来实现后者$判定冗余"重复"矛盾等’定向搜索’实现知识库的实

7、时维护%6为达此目的!必须通过建立数据库与知识库间的关系!产生*定向搜索+与*定向挖掘+这一机制6我们得到的双库协同机制的主要成果如图!!;/<=>总体架构&!%!!*’下#$!%提出并证明了在知识发现过程中!在特定!#!!理论和技术基础的构造下!作为数据挖掘过程的两大参与要素)))我们首先进行了若干基础性工作!主要集中在数据库与知识库的内在联系$即结构对应定理%#论相关的逻辑基础"方法论与哲学基础方面的工作6域.的推理范畴-$G%与完全数据子类结构可达范,主要的研究成果是#$!%提出基于语言场与语言值畴-,(!$(%-等价%$我们建立了两个证

8、明路&)’3!-结构的知识表示方法与数据归约$离散化%方法!径#其一!利用范畴论(其二!利用我们提出的连续成为NJIOQ研究中贯穿性的方法($%%形成