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基于知识元的应急管理案例情景化表示及存储模式研究

分类:工程师职称论文 时间:2022-04-11

  摘要应急管理案例蕴含了大量的应急管理知识,如何有效利用这些知识,提高应急管理案例的应用价值,是当前应急管理研究的难点.通过引入共性知识元模型,以知识元的形式抽取领域内突发事件应急管理共性知识,形成共性可扩展的应急知识元体系.同时对应急管理案例进行情景的划分,在此基础上对应急管理案例情景序列的知识结构进行分析,结合应急知识元体系提出应急管理案例的情景化表示及存储模式,使应急过程各阶段的信息相分离,形成基于知识元的应急管理案例情景库,更加满足“情景-应对”模式中案例推理的需要.

基于知识元的应急管理案例情景化表示及存储模式研究

  关键词应急管理案例;知识元;案例情景化表示;案例情景化存储

  0引言

  近年来我国突发事件频发,积累了大量的应急管理案例,这些应急管理案例蕴含了各类突发事件发生发展演化过程及其应急处置过程,都是宝贵的历史经验.由于突发事件信息的缺失性,应急决策面临的不确定性和约束条件的复杂性,突发事件发生后通过参考历史相似案例来辅助应急决策是一种直接而有效的方法.然而,当前应急管理案例多以图表和文本的形式对整体案例进行描述,缺乏对突发事件发生过程各个阶段的划分及结构化的描述.在‘稽景-应对”模式中应急决策者希望直接获取与当前情景相似的案例情景中的应急管理知识,并非案例的娜文档信息.因此,如何将现有案例发生过雛行有效的划分,并使决策者能从案例中直接获取需要的某阶段的应急管理知识,对于提高应急管理案例的利用效率,便于应急决策知识获取具有重要的现实意义.

  案例推理技术核心在于用过去案例和经验来解决当前新问题W.基于积累的大量应急管理案例,目前专家学者开始应用案例推理技术对突发事件进行应急处置,以提高突发事件应急处置能力,而实现案例推理的关键则是案例的结构化表示.目前在对应急管理案例表示的研究中,大部分都是基于知识表示的常用方法,如框架12U吾义网络K、XMI;5-'本体I8-11],以及这些方法的组合,其共同点都是以案例的整体为基础,通过抽取案例中共有的概念形成关键词列表.这种方式简单直接,结构比较清晰,但是所能表示的内容和形式一般都比较固定,缺乏将应急管理案例以情景的视角进行更细粒度的划分,因此难以体现对突发事件的发生、发展、演化过程及应急处置过程的描述,造成重要信息丢失,导致案例推理结果的不准确或者可用性受限,同时难以满足“情景-应对”模式对案例中经验知识的需求.

  情景的概念已经被弓丨入了突发事件的研究中,“情景-应对”模式是目前突发事件的研究发展趋势丨12】.目前突发事件领域中情景的概念仅被应用于对突发事件态势或发展趋势的描述中,如姜丼等丨13_14丨将突发事件的情景定义为突发事件态势的集合,并将情景的概念应用于突发事件的实时决策中;本团队的郭艳敏等[15]提出了一种基于知识元的突发事件情景表示模型,给出了一种突发事件情景“态”的描述方法.以往对突发事件情景研究中,“态”的信息是已知的,“势”的信息是未知的,是一种预测的信息;而应急管理案例情景是对已有突发事件发生过程的切割描述,案例的发生过程是已知的,案例中情景“态,,和“势”的信息都是已知的,是为了适应“情景-应对”模式的案例推理需要而进行的细粒度描述.

  因此,本文将情景的概念引入应急管理案例领域,提出一种基于共性知识元模型的应急管理案例的情景化表示及存储模式?对应急管理案例进行情景的划分,分析应急管理案例的知识结构,抽取更细粒度的情景中突发事件相关知识元实例对象,将文本案例以情景序列的形式和知识元的结构重新表示和存储,使突发事件发生的过程各阶段的信息相互分离,进而形成基于情景的应急管理案例情景库,供应急决策者调用,满足了“情景-应对”模式的案例推理的需要,最终以实例验证该方法的有效性.

  1共购识元模型及应急知识元体系构建

  应急管理案例描述了各类突发事件的发生、发展和演化过程,可以看作是突发事件的历史情景记录.而突发事件快速多变,多学科性和专业性特征突出,因此如果能够根据各类突发事件特征,抽取其共性知识,建立共性知识元模型,把来自不同学科、非结构或不同结构的各种应急管理案例信息和知识组织管理起来,能对突发事件应急管理案例表示产生重要的支撑作用.

  为此,本文通过构建突发事件共性知识元模型,把知识元模型作为刻画突发事件应急管理案例的基础元模型,每个应急管理案例看作是由多个知识元模型的实例对象依据逻辑关系组合而成,从而可从细粒度上管理和组织应急管理案例知识,同时可以提高案例知识的重用能力.

  1.2应急知识元体

  系应急管理案例涉及的领域知识众多,而且每个专业领域的知识体系具有很大的差异,因此要想完整地描述出应急管理案例中涉及的突发事件问题的描述属性集合,就必须实现各领域知识的集成,而集成的基础就是知识的共性本质特征.为此,本文应用前述共性知识元模型,并结合本体论的方法,基于各类专业领域知识,通过抽取突发事件应急管理领域知识元,构建共性并可向专业个性扩展的应急知识元体系为应急管理案例表示及应用提供基础支撑?体系结构如图1所示.

  应急知识元体系一方面提供了一^用于突发事件相关信息描述的统一框架和规范模型,能有效减少知识概念和术语上的歧义;另一方面也有利于应急管理案例中的描述的事物统一以知识元的形式进行抽取和描述;同时由于可扩展性,应急知识元体系在应急管理案例的抽取及表示过程中也可以不断地丰富和完善.相较于本体,应急知识元对客观事物知识进行了封装,使其在结构上与客观现实更相近;而且独立的属性和关系知识元表示,使其具有更强大的表达能力.

  2基于知识元的应急管理案例情景化表示

  2.1应急管理案例的情景划分

  目前景-应对”处置模式是突发事件应对研究的发展趋势[17],情景已经成为突发事件应急决策的基础和依据,因此对案例发生发展及应急处置过程进行情景的划分对基于案例的应急决策具有重要的现实意义.

  情景是决策行为主体所正在面对的突发事件发生、发展的态势,因此突发事件状态改变是情景转换的标志.由于突发事件状态描述贯穿案例始终,按照案例中突发事件发生、发展的自然规律及人为干扰过程,案例情景从原始状态经由不同的状态点产生新的情景,形成情景演化过程。

  按照案例事件演化规律,可将案例情景划分为发生情景、发展情景、演化情景和消失情景.发生情景是案例突发事件发生时所呈现出的某种态势;发展情景是事件经过自身演变以及外界干扰,在空间和强度上不断扩大而呈现出的态势;演化情景是在发展情景的基础上,事件引发其它次生衍生事件的发生,演化情景一般包括衍生情景、转化情景、耦合倩景三种演化情景类型;消失情景是事件处理结束时所处的状态。

  除了案例事件演化规律外,按照案例情景演变的时间规律,案例情景亦可分为初始情景、中间情景和结束情景?初始情景是突发事件发生时的态势;中间情景是初始情景经过自身演变以及外界干扰所达到的一种中间状态;结束情景是突发事件稳定或消失时的状态.

  结合案例事件演化规律和时间规律,对于可划分为多个关键阶段的突发事件,整个事件的发生情景是第一个关键阶段的初始情景,整个事件的消失情景是最后一个关键阶段的结束情景,而整个事件的发展情景、演化情景中则可能包括多个阶段的初始情景、中间情景和结束情景,而且案例情景不是绝对的,发展情景对于演化情景而言是初始情景,而对于整个事件而言则是中间情景.

  本文以案例中事件状态的变换作为情景转换的标志,事件状态的改变即代表一个新的情景的生成,由此本文案例情景演化过程如图2所示.

  2.2应急管理案例的情景知识结构分析

  情景是决策主体在关键决策点所面对的态势[131,因此对于每一个案例情景片段氏,可定义为在案例突发事件发生、发展过程中在某一时刻所有灾害要素的状态集合,所有灾害要素包括事件本身状态要素;事件所处的环境要素,即承灾载体状态要素,如受事件影响的人员、设备、建筑物、自然环境等的状态;以及进行事件应对的人为干预因素,即应急管理活动要素.

  s1中知识元实例内部属性关系由知识元实体iim预先定义,输入属性经过映射关系关联到输出属性,知识元实体实例化后进行实例关联;知识元实例之间同样存在属性关联,关联关系来自实际相互作用关系,在此将其分为几种基本关系类型:事件对承灾载体的作用关系、应急管理活动对事件的控制关系、应急管理活动对承灾载体的救援关系、应急管理活动与应急管理活动间的操作关系.

  3应急管理案例的情景化存储

  目前应急管理案例多以自然语言文本即非结构化文本形式存在,因此需要依据上述应急管理案例的情景化表示施进行结构化的重新存储,才能真正被计算机检索和应用?原则上用BNF范式定义的格式都可以用XML来重新定义,因此本文采用XML文件对文本案例进行重新存储.应急管理案例文本向结构化XML文件转化的过程是一^复杂的过程,需要对缺乏机器可理解语义的文本数据进行处理,抽取得到案例中各类客观事物知识元的实例信息,并对其进行编码,从而形成结构化的描述形式.相关知识推荐:王宁,郭玮,黄红雨,王延章

  本文来源于:《系统工程理论与实践》(月刊)创刊于1981年3月、是由中国科学技术协会主管、中国系统工程学会主办的集系统科学、管理科学、信息科学等为一体的综合科技期刊。内容定位:系统工程在工业、农业、军事、教育、科研、经济与金融、及信息管理等领域中的重要应用成果,解决实际问题的具有重要意义的创造性的优秀理论成果;介绍国内外重大研究进展和人物等的动态报道和综述文章,以及优秀书刊评介等。

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