第12章--智能咨询系统课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第12章 智能咨询系统,第12章 智能咨询系统,主要内容,智能咨询系统基本结构,智能咨询方法,智能咨询系统模型,智能咨询系统实例,主要内容,12.1 智能咨询系统概述,智能咨询系统融合了人工智能的理念和信息咨询的方法与技术，在构建知识库的基础上，设计合理有效的推理机制和算法，并通过友好的人机接口和解释系统，为用户提供知识化咨询服务。本章将详细讨论智能咨询系统的体系结构、方法及系统模型。,12.1 智能咨询系统概述 智能咨询系统融,人类的咨询活动有着悠久的历史：,人类的咨询活动有着悠久的历史。随着社会经济和信息技术的全面发展，咨询活动已经融入社会经济的各个角落。其活动表现为：咨询人员通过一定的手段和技术进行调查研究以了解、掌握相关情况，并运用专门的知识、技能和经验，依靠科学的分析方法，为用户提供线索、信息及其决策，协助用户解决复杂的问题。从广义的角度看，咨询是情报、信息的交流，咨询过程实质上是信息加工的过程，即开发、加工、选择和利用社会的信息资源提供信息服务。,人类的咨询活动有着悠久的历史：,“信息”和“咨询”两者之间的关系：,信息和咨询这两者是密不可分的。信息指事物发出的并表征事物的性质及其运行状态的消息和信号；咨询则含有磋商、会诊、顾问、参谋之意2。随着人类对信息作用的了解及其社会信息化进程的发展，“信息”与“咨询”一起构成了“信息咨询”这个复合词，用以强调信息在咨询活动中的作用与地位。,“信息”和“咨询”两者之间的关系：,信息咨询业的类型：,信息咨询业作为国内外蓬勃发展的一个行业，在世界范围内受到了广泛重视，已成为社会经济体系中的一个重要组成部分。信息咨询业的工作范围很广，内容极为丰富，依据咨询业务和范围划分，大致有五种类型：政策咨询，为国家或政府部门的决策人员处理政治、军事、科技等重大问题出谋划策；管理咨询，以企业的经营管理为主要咨询对象的信息咨询；工程咨询，对各种建设项目提供咨询服务；技术咨询，以产品的技术服务为主的咨询活动；专业咨询，对某一专业领域中存在的具体问题所进行的咨询活动。,信息咨询业的类型：,信息咨询的功能与特点：,现代咨询活动具有非常重要的功能：科学决策功效。这一功能的实现需要咨询机构能够拥有丰富的知识和经验，综合分析和研究经济、社会、科学等多方面的因素，进行决策分析，为决策者提供可供选择的信息、建议和方案等科学的决策依据。信息咨询机构在其咨询研究过程中，往往需要综合考虑与所咨询领域相关的其它领域的问题，具有很强的综合性，往往需要多学科专家协同工作才能够提出切合实际的建议或解决方案，因此信息咨询是一种含有高智力劳动成分的知识密集型活动。为了提高信息咨询活动的效率和咨询成果的效用，需要借助计算机技术、网络技术、专家系统技术、知识库技术、数据挖掘与知识发现技术、分布式协作技术等，构建智能化的信息咨询系统。,信息咨询的功能与特点：,智能咨询系统的内涵：,智能咨询系统利用人工智能的方法和技术，通过知识获取、知识推理等过程模仿、延伸和扩展人的智能，方便咨询人员和用户从信息资源体系中获取满足决策需求的信息与知识。,智能咨询系统的内涵：,咨询系统的智能化体现：,信息咨询系统的智能化主要体现在如下三个方面：,（1）咨询信息源的智能化,由于信息咨询的本质是一种信息的加工与利用，因此信息源是信息咨询的重要基点，增强对信息源的智能化加工与处理是实现咨询系统智能化的保证。具体而言，咨询信息源的智能化表现在：,信息源采集的智能化。信息资源的开发与利用给信息咨询提供了丰富的信息来源，但信息的指数级增长也给信息咨询机构带来挑战。因此，在咨询信息源的采集中需要引入自动化机制，采用自动搜集、自动分类等技术，自动获取文本、图片、多媒体、数据库等结构化和非结构化信息，完善信息采集范围，提高信息采集质量和效率。,信息源分析加工的智能化。信息咨询的辅助决策功能决定了信息咨询活动不应该仅仅停留在低层次的信息检索和提供上，而应该重视信息的深层次分析研究。在对信息源的加工中，可以借助信息抽取、数据挖掘等技术，对自动采集到的异构信息源进行综合利用，提炼挖掘出隐含的、有价值的知识。,咨询系统的智能化体现：,（2）咨询技术与手段的智能化,随着现代信息技术的发展，信息咨询手段也应该实现智能化的转变。缩微技术、声像技术、计算机技术、通信技术、网络技术、数据库技术、视频会议技术和多媒体技术等众多的智能信息技术都可以在咨询系统中得到应用。,（3）咨询问题解答的智能化,信息咨询的解答过程是一种高智能活动。对于一些简单的、重复的、琐碎的、常规性的、事实性的咨询可以通过常见问题列表等形式引导用户自主完成。对于复杂的咨询问题，可采用智能推理技术，结合知识库系统实现自动判断分析。,（2）咨询技术与手段的智能化,构建智能咨询系统时应遵循的原则：,（1）个性化原则,信息咨询应针对特定用户的特定问题而提供解决方案，不同用户其信息需求、信息表达方式、信息行为习惯是各不相同的，智能咨询系统应能根据不同用户的特点，提供个性化咨询服务。,（2）交互式原则,系统应能对用户在获取咨询结果的过程中所出现的问题进行自动的识别、诊断，以交互式形式自动地或在用户激励下进行智能化引导服务。,（3）自适应与自学习原则,所构建的系统不仅能利用已有的信息与知识解决相关问题，而且能从纷繁芜杂的信息中获取、分析归纳新产生的知识，迅速感知环境的变化并服务于整个智能化咨询过程。,构建智能咨询系统时应遵循的原则：,12.,2 智能咨询系统基本结构,智能咨询系统是知识系统的一种类型，主要由知识获取与组织模块、智能咨询处理模块和智能人机接口模块这三部分组成，可以采用如图所示的基本结构，其中，智能咨询处理模块是系统的核心。,12. 2 智能咨询系统基本结构 智能咨询系,智能咨询系统体系结构介绍：,（1）知识获取与组织模块,知识获取与组织模块用于从外界获取有关事实数据与案例、语言知识、领域知识、方法知识、用户知识等，为系统建立起合理、完整的知识体系。, 领域知识。主要包括专业领域中的各实体对象和对象关系。领域知识对于事实数据的标引和检索、用户需求的扩展、咨询推理匹配算法的实现都具有重要的意义，是智能咨询中不可缺少的知识源。, 方法知识。智能咨询方法是“咨询问题推理”执行的基础，因此，系统需要从咨询专家处获取大量方法知识。, 用户知识。通过与“智能人机接口模块”无缝集成，获取用户个性化模型，以便提高个性化咨询服务。,智能咨询系统体系结构介绍：,（2）智能咨询处理模块,智能咨询处理模块是整个系统的神经中枢，直接影响咨询效果。智能咨询模块由若干个子模块组成：, 咨询方法建模子模块。咨询活动需要在利用各种信息的基础上，分析问题表象，提供问题解决方案。在开展咨询活动的过程中，系统需要借助于一定的工具与模型对问题进行分析与研究，从而找到解决问题的途径。因此，系统的有效运行离不开专业咨询方法的指导。这些方法知识对于系统的自动推理与求解具有及其重要的作用，在系统构造中需要将知识获取模块所采集到的方法知识进行有效建模，以指导系统进行智能咨询活动。, 咨询问题推理子模块。智能咨询系统的核心就在于其推理功能。知识推理子模块协调整个系统的运作，它在方法模型的指导下采用一定的控制顺序和策略对相关知识进行推理，从而得到问题解决方案与结果。, 咨询结果评价子模块。该模块用于用户对咨询结果进行处理。当用户对咨询结果满意时可以给出好的评价，这些评价信息可以被系统记录，并通过知识获取与组织模块进行自动学习，形成成功案例存放于系统的知识体系中，为以后的咨询活动提供正面实例。,（2）智能咨询处理模块, 咨询结果解释子模块。该模块可用于向用户合理地解释咨询系统的行为和推理的过程。, 咨询引导子模块。任何一个系统其功能与求解问题的能力总是一定的，因此需要设立引导模块用于分析咨询问题的基本要素（如提问的主题、学科范畴、问题的紧迫性等），对于明显不属于该系统范畴的咨询问题或系统经过推理分析后仍无法得到令用户满意的咨询结果的咨询问题自动转发给其它智能咨询系统或外部专家进行处理。咨询引导模块可选择最佳咨询路径，为用户提供最合理的解答。, 咨询结果解释子模块。该模块可用于向用户合理地解释咨询系统,（3）智能人机接口模块,该模块用于和用户交互，主要接收用户的咨询问题和显示咨询结果，并可对咨询问题进行初步分析，确定用户提问的基本范畴，对用户提问的完整性、用户结果要求的合理性等进行初步判断，以辅助用户提出符合其真实需求意图的问题。,（3）智能人机接口模块,12.3 智能咨询方法,智能咨询方法通常以定性和定量相结合作为基本分析手段，以诊断问题和解决问题作为基本出发点，借鉴并融合管理科学、系统科学、行为科学、社会科学、计算机科学等多学科理论与技术，构成了专业的咨询方法体系，成为咨询活动的不可或缺的基石，本节主要介绍结构化分析框架方法、系统分析方法、数学模型法等。,12.3 智能咨询方法 智能咨询方法通常以定,（一）结构化分析框架方法,结构化分析框架是一种把思路条理化并把问题限定在一定范围内，进行深入分析探讨的结构化思维方式。利用这种方法，可以很快把一些基本数据和原始材料纳入到一个有条理的框架，并把推理集中在问题的“驱动因素”上。结构化分析框架的基本要求是：目标明确、逻辑清楚、重点突出、层次分明、内容简洁、可操行强。,结构化分析框架方法的基本步骤是：,（1）确定分析主题和范围。,（2）建立结构化分析框架。,（3）利用结构化框架进行分析。,（4）提出解决问题建议。,（一）结构化分析框架方法,（二）,系统分析方法,系统分析方法把咨询项目看作系统工程，通过系统目标分析、系统要素分析、系统环境分析、系统资源分析和系统管理分析，深入诊断问题，有针对性地提出解决方案。,系统分析方法的具体步骤是：,（1）限定问题：明确问题的本质和特性、问题存在范围和影响程度、问题产生的时间和环境、问题的症状和原因等。,（2）确定目标：系统分析目标要根据用户要求和对问题的理解加以确定，如有可能应尽量通过指标表示，以便进行定性和定量分析。,（3）调查研究和收集数据：调查研究和收集数据应围绕问题起因进行，一方面要验证在限定问题阶段形成的假设；另一方面要深入探讨产生问题的内在原因。,（4）提出备选方案和评价标准：备选方案是可供选择的解决问题的思路或设计。为了对备选方案进行评估和筛选，要提出相应的评价标准和约束条件，建立适当的模型。,（5）提出可行方案。,（二）系统分析方法,（三）,SWOT,分析方法,SWOT方法是一种结构化的分析方法。它将与研究对象密切相关的内部优势因素（Strengths）、内部劣势因素（Weaknesses）、外部机会因素（Opportunities）和外部威胁因素（Threats）整理出来，并依照一定的次序按矩阵形式排列，然后把各种因素相互匹配起来加以综合比较分析，并在分析的基础上，提出相应的发展战略和对策思路。,SWOT方法简便易行，具有结构性和系统性。进行SWOT分析的具体步骤是：,（1）进行企业外部环境分析，列出环境中的机会（O）和威胁（T）因素。,（2）进行企业内部能力分析，列出目前企业的优势（S）和劣势（W）因素。,（3）以环境中的机会和威胁为一方，企业内部能力中的优势和劣势为一方，绘制SWOT二维矩阵。,（4）进行组合分析，确定应采取的具体策略。,（三）SWOT分析方法,（四）决策树法,决策树是在主要变量不确定情况下，可用于处理多阶段决策问题的一种决策图。由于该图形类似树枝，故称为决策树。它由决策结点、方案枝、事件结点、概率枝和决策终点或末梢组成。,决策树构建原则是：,（1）发自任何结点的并列树枝必须是相同逻辑类型，即同是方案或同是事件。,（2）与任何事件结点相连的事件树枝应代表全部可能事件，全部事件的概率之和为1。,（3）与决策结点相连的方案树枝应代表在该决策点全部可能的备选方案。,决策树的计算步骤是：从树的末端往回计算，即先算出每个事件结点上的效率期望值，再根据决策目标对各方案分支进行比较，砍掉较差方案，剩下的即为最优方案。,（四）决策树法,与决策树法类似的另一种方法为决策表法。决策表也称决策矩阵。它由备选方案、自然状态及其发生的概率和效率期望值组成，是在主要变量不确定情况下进行决策的一种模型工具。利用决策表解决问题的具体步骤是：,（1）列出各种备选方案。,（2）列出各种备选方案可能遇到的各种自然状态。,（3）列出各种自然状态可能出现的概率。,（4）计算不同方案在各种自然状态下的期望值，编制决策表。,（5）根据决策表进行决策分析，根据要求选择期望值最大（或最小）的方案作为最优决策方案。,与决策树法类似的另一种方法为决策表法。决策表,（五）网络规划法,网络规划法是咨询项目管理常用的基本方法。网络规划法把任务进行分解，并按照工作流程排序，以网络图的形式进行统筹规划，以关键路径为重点，合理调配人、财、物等资源，保证进度，优化总体功能。网络规划法体现了“控制关键点”的原理。,网络规划法具有三个基本要素：,（1）作业或工序：是消耗时间和资源的实际活动过程，用带箭头的直线表示。,（2）事件或结点：代表一项作业的起点或终点，用圆圈表示。,（3）路径：从作业起点到终点的任何连续通道。其中消耗时间最长的叫关键路径。,网络图的建立方法如下：（1）将项目任务进行分解；（2）确定作业顺序、内容和作业时间；（3）编制作业列表；（4）按照绘制原则制作网络图；（5）确定关键路径和工期。,（五）网络规划法,（六）线性规划法,线性规划是战略咨询中常用的一种模型分析方法，旨在将有限的资源（人力、材料、机器和资金等）进行合理分配，以便取得最优方案。其数学模型分为两部分：一部分是目标函数，它是决策变量的函数，用于描述所研究问题的目标，可用来评价各种方案数量指标的好坏；另一部分是约束条件，是决策变量的限制条件，常用一组等式或不等式方程组表示。在线性规划模型中目标函数和约束条件都是线性的。求解线性规划问题，就是从无穷多个解中求得使目标函数达到极值的解。,利用规划求解工具求解线性规划问题的具体步骤如下：（1）构建线性模型；（2）调用求解工具；（3）设置目标单元；（4）设置可变量单元；（5）添加约束条件；（6）确定选项并求解；（7）根据需要保存结果报告、敏感性报告和极限值报告。,（六）线性规划法,（七）数学模型法,数学模型法主要指的是用数学方程来表示所预测的事物随时间变化的形式或客观事物之间的关系，计算事物未来的变化与状态，以达到预测的目的。如果数学模型表示所预测的事物随时间变化的形式，则它属于趋势外推的预测技术，如线性模型、二次抛物线模型、对数模型、S曲线模型等。如果数学模型表示客观事物之间的关系，则它属于因果法的预测技术，如计量经济模型、投入产出模型等。下面具体介绍时间序列分析法和回归分析法。,（七）数学模型法,12.4 智能咨询系统模型,本节将介绍三种模型：分布式协作模型、多Agent模型、交互式模型。,12.4 智能咨询系统模型 本节将介绍三种模,12.4.1,分布式协作模型,由于信息咨询源的有限性和服务主题、服务时间的差异性，每个信息咨询系统的个体能力总是有限的，复杂信息需求的解答仅仅依靠个体行为的实现是不可能、不经济、不完善或者是不精确的。为了更好地开发利用各咨询系统的功能，构建分布式协作系统可以更高效地进行咨询服务。分布式协作咨询创建了一个共享平台，可以使咨询信息系统内部各个信息服务智能主体间相互作用，高效、透明地共享咨询网络上的所有资源，协同解决单个咨询系统无法解决的信息需求，更为有效地为用户提供信息咨询服务。,12.4.1 分布式协作模型 由于信息咨询源,（一）分布式协作平台的构建机理,构建分布式协作咨询系统的目的，旨在通过咨询网络这个共享平台的构建充分发挥各咨询信息系统的资源优势，及时、有效、全面地为信息用户提供服务。分布式协作平台以智能主体的协作求解作为基础。智能主体是一个拥有自主信息和软、硬件资源，能在某一环境中运行，并能响应环境的变化，灵活、自主地采取行动以满足设计目标的计算实体，通常它具有某种程度的感知、推理、学习、自适应和协作能力。智能协作求解系统的设计与实现都必须以智能主体知识行为的社会性为基础，这主要体现在如下两个方面：（1）智能主体必须对自身和外界知识有一定的认识。智能主体一方面需要对自身的知识、行为、求解能力和目标等知识有充分的理解；另一方面需要具有关于外部其它主体的职责、技能、资源、信念、目标、规划等多方面知识。（2）各主体需要有关于主体间相互作用与通信的知识。这些知识包括通信的对象、通信协议、通信策略、实现通信的控制知识、主体相互作用的约束条件等。,（一）分布式协作平台的构建机理,（二）分布式协作平台的概念模型,按照人工智能专家Wooldridge和Jennings采用量化多模态逻辑进行形式化描述协作问题的观点，可将协作咨询系统的协作问题求解（Cooperative Problem Solving，CPS）过程分为四个阶段：发现协作、形成团队、构建计划、团队行动。,（1）发现协作。当某个智能主体发现协作潜能时CPS过程开始。发现协作潜能通常是指某一主体具有一个自己无法实现的目标，该主体相信通过其它主体的帮助可以实现此目标。,（2）形成团队。当某个智能主体根据接收到的信息需求目标发现协作潜能后，就会向它认为可以帮助它实现目标的那些主体们发出请求，请求一旦成功，主体群将具有一个完成集体行动的联合承诺。,（3）构建计划。构建计划是一个非常复杂的协商过程。协商期间每个主体必须表明它们的立场，即尽力表达它们的偏好。当一个主体的请求帮助获得成功，那么将会有一个主体群体联合承诺完成共同的行动，但是只有当群体对具体执行哪些行动达成共识时，共同行动才能开始。共同行动的执行是以构建共同行动的计划作为起点的。,（4）团队行动。主体群体通过协商成功地拟订了一个计划，那么下一阶段就是团队按照计划联合执行相应的行为。,（二）分布式协作平台的概念模型,分布式协作咨询系统概念模型：,上述协同问题求解抽象模型对于正确理解协作咨询系统的联合工作过程具有重要的指导意义。根据上述分析，可以设计如图所示的分布式协作咨询系统的概念模型。,分布式协作咨询系统概念模型：,12.4.2,多Agent模型,Agent的研究一直是人工智能的重要领域。利用Agent技术的智能性、分布性和调度自适应性来开展信息咨询服务适应了网络信息资源的动态海量异构特性，并且在逻辑上和现实性上都具有可行性。依据Agent的技术特性，结合开展信息咨询的基本要求（如友好界面、迅速进行知识挖掘、智能处理用户的咨询问题等），图给出了基于多Agent的信息咨询系统框架，它包括咨询问题分析、咨询问题匹配、咨询结果评价和咨询问题转发等功能模块及工具库、信息资源库、知识库与案例库等支持模块。,12.4.2 多Agent模型 Agent的,（1）信息咨询支持模块,包括工具库、信息资源库、知识库和案例库，为信息咨询提供各种直接或间接的支持。工具库中包含各种与信息采集、信息加工分析、知识提取等过程相关的应用工具，主要功能是完成信息的采集与分类处理。信息资源库是把采集的信息进行分类存储，为系统的信息咨询提供信息保障。知识库是系统在开展咨询的过程中，利用Agent的自学习功能，生成各种知识，建立面向各领域的知识模块，为咨询问题的分析提供域知识。而案例库是保存系统在开展咨询的过程中的成功案例与不成功案例，为系统资源的重复利用提供资源保障，为咨询人员培训提供各种素材。,（1）信息咨询支持模块,（2）咨询问题分析Agent,主要功能是接受用户的咨询提问，并对提问进行初步分析，确定用户提问的基本范畴。其细化功能有：一是用户问题初步解析，即对用户提问的完整性、提问与系统服务范畴的吻合性、用户结果要求的合理性等进行初步判断。为简化判断的复杂性，可根据不同的问题类型设计专门的提问模板。接受用户提问时，根据用户需求自动提供相应模板，并提示用户在选定模板上填入必须的信息及其它对问题分析有用的选项信息。当然也提供相应的反馈调节机制，容许用户自由选择与构建所需模板。二是咨询问题基本要素分析，即依据用户问题类型对提问要素进行准确描述，包括提问的主题或学科范畴、对象类型、答案类型等，所有这些都可利用相应模板进行标准化描述。三是用户需求模式分析，即根据用户经常的咨询问题和用户行为，分析用户的需求类型并构建用户的需求模式，为主动向用户提供定制性的信息咨询提供基础。四是系统安全防护，即利用系统提供的身份认证机制确定用户的合法身份，并把不适合本系统提供咨询服务的用户指引到其它相关的信息服务系统。,（2）咨询问题分析Agent,（3）咨询问题匹配Agent,主要功能是根据问题分析模块的分析结果，自动查寻咨询知识库和咨询案例库，寻找可能的答案。在这一过程中系统应充分利用所拥有的知识体系，针对提问分析结果给出符合用户需求的咨询结果。,（4）咨询结果评价Agent,主要功能是对咨询匹配结果进行评价，即按用户需求组织咨询答案，将有效结果传递给用户，并将有效结果作为案例存入案例库中，将部分有效结果或无效结果反馈前述过程。如果经过多次反馈仍不能满足需要，则将咨询问题转发给其它咨询系统或咨询专家来处理。其细分模块主要有：一是咨询结果评价，针对不同类型问题设计不同的标准咨询结果模板和结果判断规则，系统对结果进行判断，符合用户需求的结果进行答案组织，不符合要求进行反馈处理；二是答案组织，按用户要求，将检索结果、评价结果和后续措施一起组成用户答案；三是咨询案例存储，将有效咨询答案和相应的咨询问题按案例库的基本格式要求进行相应组织，存入案例库中。,（3）咨询问题匹配Agent,（5）咨询问题转发Agent,主要功能是将咨询系统不能处理或处理结果不满足用户需要的咨询问题转发给其它咨询系统或系统咨询专家。其细分模块主要有：一是问题转发模块，即在系统人力资源库查寻合适的咨询专家，主要依据咨询专家当前的工作任务和个人能力分配相应的任务，或者根据其它合作咨询系统的服务范畴，把相应的咨询问题转发给合作咨询系统；二是格式转换模块，因为不同咨询专家或咨询系统可能使用不同的系统和模式语言，需要标准咨询问题描述格式和协议来保证咨询问题和结果的准确理解与接收。,在上述几大子系统的密切配合与协同工作下，利用Agent技术的自适应性和智能处理能力，在咨询活动中不断地加强自学习功能，系统可以智能化地实现咨询功能。当然，如果系统确实不能处理的问题或经过有限次数的用户反馈与任务分配都不能满足要求的咨询问题，应以系统设立的人工咨询等辅助形式来完成。,（5）咨询问题转发Agent,12.4.3,交互式模型,网络化信息环境在给人们带来广泛的信息资源时，对人们获取信息的能力提出了更高的要求，增加了用户在分析、选择、学习和有效利用信息资源上遇到的困难。用户获取信息的效率在很大程度上取决于是否能够在检索获取信息时得到有效的帮助。信息咨询系统需要设计开发基于网络的交互式智能化咨询服务机制，为用户提供个人的、动态的、智能化的参考咨询服务，保障用户获取信息的效率。网络化交互式咨询系统应具有如下的功能：,（1）对用户检索获取信息过程进行现场智能化引导。,（2）对用户在检索获取信息过程中出现的问题进行自动的现场识别、诊断和交互式咨询。,（3）通过对咨询服务的知识管理，积累和动态更新咨询服务的有关知识、技术和过程，使咨询服务随着用户、资源和技术的变化而发展。,12.4.3 交互式模型 网络化信息环境在给,网络化交互式咨询系统应具有如下的特点：,（1）基于知识。即利用知识来支持和优化有关功能与过程。,（2）基于交互。即通过交互来实施有关功能和过程。,（3）个性化。要求能够针对具体用户及其变化来提供和更改咨询服务。,（4）自主学习、自动积累和动态调整。即能记载、统计和分析咨询过程的有关活动，自动积累咨询过程产生的新知识，并利用这些知识调整咨询功能与过程。,根据系统任务与要求，基于网络的交互式智能化咨询系统主要包括以下的功能模块：,（1）智能化检索引导。在用户信息获取过程，能够自动提供现场帮助，解释在这个具体阶段的任务、知识、技术和工具，并给出必要的分析和操作辅助，在出错时提供有针对性的分析和可能解决的方案。,（2）交互式场所。用户可以通过系统的交互场所输入问题，系统通过交互来分析问题，查检FAQ列表、帮助手册、工具书数据库、咨询知识库等，或者对用户的知识性、事实性提问提供尽可能接近的解答。在这个过程中，系统应能根据具体的阶段和前期用户任务来限制问题的检索、推理和解答。,（3）智能化服务推送。系统通过交互过程获取用户背景知识，构建用户个性化模型，并在此基础上自动提供关于新服务、新资源的介绍。,网络化交互式咨询系统应具有如下的特点：,12.5 智能咨询系统实例,本节将介绍PLEXUS咨询专家系统。,基于计算机的专家系统力求获得足够的专家知识，从而也能象人类专家那样去解决问题。专家系统可用于医疗诊断、化学结构分析、地质勘探等众多领域。咨询工作也是专家系统的一个重要应用领域。专家系统在信息咨询系统中已得到了运用，PLEXUS即是其中一个影响较大、理论上也较完善的系统。,12.5 智能咨询系统实例 本节将介绍PLE,（一）PLEXUS设计简介,咨询专家系统计划是英国图书馆资助的项目之一，由伦敦大学中心情报部承担，它产生的一个工作原型系统称作PLEXUS。PLEXUS的目标是构造一个图书馆领域的专家系统。它研制开发了以计算机为基础的通用主题咨询系统，使之能为各种类型的情报资源提供咨询手段。,在实现上，PLEXUS采用Prolog语言构造知识库，采用Pascal语言编写用户接口和数据库管理软件、产生式规则等内容。PLEXUS系统的开发研制步骤大致可分为知识类别的确定、知识获取、知识表示、系统完善、原型评估和修订等。,（1）确定系统所需要的知识,系统所拥有的知识是实现系统功能的手段与工具。不同的主题应用领域拥有不同的领域知识；不同的专家系统类型（如解释性、诊断型、教学型等），所需要的知识也不一样。咨询型系统有其特定的知识要求。,（一）PLEXUS设计简介,（2）知识获取,知识获取是专家系统建立的一个关键性问题。知识获取要求从图书馆的咨询员和情报学家中获取咨询工作经验、技能等显性和隐性知识。知识获取是一项极其复杂的任务，它的成功与否，直接关系到系统的咨询质量。,（3）确定知识的表达形式,信息咨询的复杂性特点决定了PLEXUS必须结合框架、产生式规则、语义网络等多种知识表示方式，如采用语义网络表示分类知识；采用框架法进行问题描述。,（4）系统的完善与测试,经过上述步骤之后，还需要将获得的知识、推理方法、系统的解释机制等利用程序语言进行编码设计，完善系统的结构，初步形成一个原型系统。然后通过运行典型实例测试系统的性能，如果系统得出的结论与已知结果不符，则要分析其原因，进行修改，直至达到一致为止。,（2）知识获取,（5）原型评估和修订,原型系统完成之后，需要对其各项性能做出评价，检查其得失，看其是否与最初的设计思想相悖，并就一些方面做出修订，以完成设计任务。PLEXUS的系统评估主要从九个方面着手：,系统的功能。系统是否具备智能，尤其是处理复杂的咨询问题时如何运作与表现？,系统的健壮性。系统是否可以处理不完整的或不精确的输入信息？如何处理？,系统的灵活性。系统能否与一个不完整的知识库相匹配？如何匹配？,系统的响应。系统能否在用户可接受的时间内完成推理过程并向用户提供输出结果？,系统的透明性。系统是否能够适当地阐述其推理，解释其结论？,系统的性能。系统提供的情报比得上有经验的图书馆咨询员所能做到的吗？,软件的效率和基本算法的可靠性。,硬件的效率。,系统组件的评估。如人机交互接口、知识库、控制机理等。,（5）原型评估和修订,（二）,PLEXUS的构成,PLEXUS主要包括知识库、用户接口和推理机这三个部分。,（1）知识库,构造专家咨询系统需要具备多种不同类型的知识。PLEXUS中的知识有七类：图书馆学和图书馆知识、情报检索技能知识、主题领域知识、主题文献的知识、世界知识结构的知识、图书馆用户的知识、问题表达研究的知识。PLEXUS采用四种组织方式将这些知识进行表示与有机组织，将各知识元素高度联结。,广义主题词表（Broad Subject Ordering，BSO）。BSO展示了世界知识的结构。BSO有一个隐含的语义类或分面结构。它将各个主题按照它们自身的特征依次排列在一起，构成了一个组配式分类表。下面是PLEXUS的一个典型的等级分类结构情况：,H园艺,H,80植物,H,80,8开花植物,（二）PLEXUS的构成,产生式规则集合。它用于指导问题描述、检索策略的制订、检索策略的修改、检索结果的评价等。PLEXUS有近1000条面向任务的规则，它有多个层次，与所要解决问题的任务紧密相关。最高层次的规则用于选择合适的策略，建立问题模块。,数据库中的咨询源的内容及其文字形式等指示符。PLEXUS数据库的建立采用了MIRABILIS软件（用于处理书目情报）。该数据库的每条记录由15个字段组成，有些字段编有索引。MIRABILIS编有从索引字段到数据库的倒排索引，用于进行布尔检索。,字典语词的语义上下文。它们用相关的类目表示，其框架结构指向BSO的各类，语义网络指出语词间的同一性。PLEXUS字典包括所有系统可识的词汇。每个字典款目由下面的元素组成：术语名称、语义类目、BSO指示符和语义网络数。PLEXUS的分类系统包括11个类目，每一类又可以分成许多下位类。PLEXUS字典的每个词都属于一个类。如果有些词可能有多种含义则属于多个类目。各类/子类结合成为一个框架结构。,产生式规则集合。它用于指导问题描述、检索策略的制订、检索策,（2）用户接口,用户接口是用户与系统通讯的媒介和手段。PLEXUS的用户接口是自然语言接口，它允许用户输入自然语言，并能将这些自然语言语句转化为适当的系统行为。PLEXUS的用户接口具有如下性能：用户能够自己使用系统而无须求助于参考人员的帮助；系统采用项目单驱动、封闭式对话方式运行；系统具备好的降级性能，即在第一次试运行后告诉用户失败的信息而不被冲掉；对用户的人性化关怀，系统不显示明确的错误信息，因为用户如果在公共场所使用系统时，显示的错误信息如果被别人看到的话，会令他们感到难堪和沮丧；接口能智能处理它所不认识的词。,PLEXUS系统通过会话方式获取用户的输入信息。用户输入的自然语言陈述被系统分解、筛选与提炼，得到一组用于表示用户问题的词干，并使用这些词干进行数据库检索与推理。此外，PLEXUS系统的用户接口还提供系统输出功能，用于输出系统结果和相关解释。,（3）推理机,PLEXUS系统主要采用正向推理方式。系统的控制机理选用了黑板模型。,（2）用户接口,（三）,PLEXUS的工作机理,PLEXUS系统主要需要解决四个方面的问题：理解用户输入语句的内容。研制适宜的问题表达式。通常情况下，用户最初的提问表达式所表达的内容或宽或窄，并不适合检索，因此，系统必须具备对用户最初提问的适宜性进行评估的机制，并能对其内容进行整理。将问题表达式转换成具体的检索策略。这不仅是一个句法问题，更多的还是语义问题。根据用户对结果的满意度，对检索表达式能进行修改和调整。当系统的输出结果不符合用户的需求时，系统应能够修改检索表达式，并能重复这个过程，直到用户满意或宣布系统不能解决用户的问题为止。围绕着这些问题，PLEXUS的工作机理主要体现在问题表达式的构造、布尔检索表达式的构造、检索表达式的修改这三个方面。,（1）问题表达式的构造。PLEXUS使用框架结构研制适宜的问题表达式。框架的处理过程由产生式规则集合或子集来完成。,（2）构造布尔检索表达式。PLEXUS的咨询源文件是利用MIRABILIS文本检索软件建立起来的，其检索表达式使用传统的布尔检索形式，运用AND、OR、NOT等运算符进行运算。,（3）修改检索表达式。PLEXUS修改布尔检索表达式的方法有三种：用AND连接的词干改用OR连接；从表达式中删除某些词干；通过分类表查找其它的词。,（三）PLEXUS的工作机理,（四）,PLEXUS的工作流程,PLEXUS将咨询任务分成四项子任务，对应于GETUM、GETSTAT、SEARCH、EVALUATE这四个功能模块。这些功能模块独立运行，各功能模块可以与一个或多个知识结构和系统资源发生联系。在PLEXUS原型系统中，各项功能保持着或多或少的线性次序。过程顺序从GETUM到GETSTAT，再到SEARCH，最后到EVALUATE。当然，有时子任务也可以回溯进行。如果检索结果不理想，系统可以重复调用GETSTAT和SEARCH。子任务间的控制流由较高层次的产生式规则集合来组织。具体运行流程及其内容如下：,（1）启动GETUM功能模块获取用户模型。在一个标准的对话中，用户首先得到一份简单的PLEXUS的能力和范围说明，然后GETUM启动。GETUM功能模块通过向用户提问，建立一个简单的用户模型，它主要包括如下内容：用户对PLEXUS的熟悉程度和自身的实践水平、用户对主题领域的熟悉程度、用户提问主题与其自身职业的关系等。GETUM模块了解用户的特征对咨询过程很重要。,（四）PLEXUS的工作流程,（2）转入GETSTAT功能模块产生用户问题描述。GETSTAT拥有问题描述模拟功能，能够使PLEXUS系统识别用户输入的原始语句并理解用户的信息需求，形成一个完整的、适宜的问题描述。,（3）转入SEARCH功能模块得到检索策略。在系统获得足够的用户问题描述后，SEARCH将它们转化为检索策略。SEARCH与PLEXUS系统的数据库管理系统进行对话连接，将问题描述的成分排列到数据库管理系统所提供的查询语言的语法结构中。SEARCH还能根据数据库管理系统的检索进程所提供的检索结果登录数进行扩展检索或缩小检索范围。,（4）最后由EVALUATE功能模块向用户提供检索结果。在可接受数量的语词款目检索出来后，EVALUATE将检索结果提供给用户。在结果提供的过程中，EVALUATE需要利用GETUM功能模块所获得的用户知识来决定款目显示的顺序。,（2）转入GETSTAT功能模块产生用户问题描述。GETST,