知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)
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§ 1 ?? 知識(shí)庫(kù)概述
知識(shí)庫(kù)同知識(shí)表示和推理機(jī)構(gòu)成專家系統(tǒng)的三個(gè)核心組成部分。知識(shí)表示研究如何將專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以一定的結(jié)構(gòu)合乎邏輯地表達(dá)出來(lái)，而知識(shí)庫(kù)則是研究知識(shí)的存貯結(jié)構(gòu)，保證知識(shí)的明確性、相容性、簡(jiǎn)潔性及可維護(hù)性。嚴(yán)格地說(shuō)，知識(shí)表示和知識(shí)庫(kù)是分不開的，有何種知識(shí)表示，就有基于該種知識(shí)表示的知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)。
關(guān)于知識(shí)庫(kù)的定義，各行各業(yè)都根據(jù)自己的需要對(duì)知識(shí)庫(kù)有著不同的定義，眾說(shuō)紛紜。但對(duì)知識(shí)庫(kù)都有一個(gè)共同的看法：知識(shí)庫(kù)——特定領(lǐng)域的知識(shí)和數(shù)據(jù)的集合，即強(qiáng)調(diào)知識(shí)庫(kù)是一個(gè)集合、一個(gè)知識(shí)和數(shù)據(jù)的集合，而這些知識(shí)和數(shù)據(jù)又屬于一個(gè)特定的領(lǐng)域，如：燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)領(lǐng)域。
知識(shí)庫(kù)的研究和發(fā)展得益于一些概念和技術(shù)的集成。這些概念和技術(shù)所涉及的主要領(lǐng)域有：數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、形式邏輯和自然語(yǔ)言處理等，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展使得知識(shí)庫(kù)能處理數(shù)據(jù)共享的問(wèn)題；形式邏輯使得復(fù)雜知識(shí)能夠向簡(jiǎn)單事實(shí)一樣被表示、存貯和推理；自然語(yǔ)言處理方法的研究使得知識(shí)庫(kù)能夠處理一些復(fù)雜的對(duì)象、事件序列和模糊的知識(shí)，但知識(shí)庫(kù)并非僅僅是借助于其它領(lǐng)域技術(shù)和方法的簡(jiǎn)單組合，它有著自己的鮮明特點(diǎn)：
1. 明確性 ????????? 包含兩個(gè)方面：一是知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)的明確性，由于知識(shí)庫(kù)是特定領(lǐng)域的數(shù)據(jù)和知識(shí)的集合，因此，知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)應(yīng)與自己所應(yīng)用的對(duì)象明確地保持一致；二是知識(shí)庫(kù)中知識(shí)存貯方式的明確性，即知識(shí)不應(yīng)隱含地存放。
2. 相容性 ????????? 知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)必須保持邏輯上的嚴(yán)格一致，同時(shí)必須嚴(yán)格遵守事先規(guī)定好的某些規(guī)范，不能有矛盾性的知識(shí)或不合規(guī)范的知識(shí)存在。
3. 簡(jiǎn)潔性 ????????? 即知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)不應(yīng)該雷同或冗余，若某一知識(shí)能從其它知識(shí)演繹而得到，則應(yīng)該把該知識(shí)從知識(shí)庫(kù)中剔除。
4. 可維護(hù)性 ????? 即知識(shí)是可以增加、刪除和修改的，這是知識(shí)庫(kù)的功能中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
在本文中，針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)特有的知識(shí)表示結(jié)構(gòu)，結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的思想，提出了燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)庫(kù)的層次模型 ? 結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)能有效地避免知識(shí)冗余，通過(guò)知識(shí)關(guān)聯(lián)和多級(jí)索引機(jī)構(gòu)，極大地提高了知識(shí)庫(kù)的搜索效率。
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§ 2 ? 燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)庫(kù)分類及總體結(jié)構(gòu)
在第三章，討論了燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)的分類及每類知識(shí)的表示方法。本文把關(guān)于燃?xì)廨啓C(jī)的知識(shí)分為兩大類：深層知識(shí)和淺層知識(shí)。其中，深層知識(shí)又可分為知識(shí)元和關(guān)聯(lián)；淺層知識(shí)又分為斷言、規(guī)則和征兆，如圖 4 － 1 所示：
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圖 4 － 1 燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)分類
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一個(gè)設(shè)計(jì)良好的知識(shí)庫(kù)，除了應(yīng)具備前面提到的明確性、相容性、簡(jiǎn)潔性和可維護(hù)性外，在結(jié)構(gòu)上還應(yīng)具備很強(qiáng)的獨(dú)立性，當(dāng)根據(jù)需要對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行擴(kuò)充或修改時(shí)，而不會(huì)影響系統(tǒng)的其他部分。同時(shí)，知識(shí)庫(kù)內(nèi)部也應(yīng)具有鮮明的結(jié)構(gòu)化、層次化特點(diǎn)，這也是系統(tǒng)可維護(hù)性的要求。
因此，將知識(shí)毫無(wú)區(qū)別地混雜在一起存放是不明智的，這樣既不便于檢索也不便于維護(hù)。本文采用的方法是，將如圖 4 － 1 所示的每一類知識(shí)單獨(dú)存放在不同的知識(shí)庫(kù)中，根據(jù)不同類知識(shí)之間的依賴關(guān)系，構(gòu)筑其相應(yīng)知識(shí)庫(kù)之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。這樣，不僅保證了知識(shí)庫(kù)的結(jié)構(gòu)化、層次化特點(diǎn)，而且知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)同知識(shí)表示在邏輯上保持一致，使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)顯得完整、緊湊。更重要的是，存取知識(shí)庫(kù)時(shí)不必經(jīng)過(guò)格式的轉(zhuǎn)換，提高了系統(tǒng)的效率。
鑒于上述分析，本文采用的知識(shí)庫(kù)分類方式同燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)的分類方式一樣，給每一類知識(shí)都構(gòu)筑自己的知識(shí)庫(kù)，因此燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)庫(kù)的分類方式如圖 4 － 2 所示。
?????? 觀察燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)庫(kù)分類圖（圖 4 － 2 ），燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)庫(kù)由 11 個(gè)庫(kù)組成，如何組織這 11 個(gè)庫(kù)之間的關(guān)系及其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是本章討論的重點(diǎn)。淺層知識(shí)總是基于結(jié)構(gòu)化原理等深層知識(shí)之上，因而在知識(shí)庫(kù)模型中，深層知識(shí)庫(kù)應(yīng)該在底部，淺層知識(shí)庫(kù)則應(yīng)該在頂部；深層知識(shí)庫(kù)又包括知識(shí)元庫(kù)和關(guān)聯(lián)庫(kù)，其中知識(shí)元庫(kù)是基礎(chǔ)，它記載和描述了構(gòu)成任一條燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)的最基本元素（系統(tǒng)名，子系統(tǒng)名，對(duì)象名，狀態(tài)描述），關(guān)聯(lián)庫(kù)則存放著各知識(shí)元庫(kù)中知識(shí)元之間的所屬關(guān)系，關(guān)聯(lián)庫(kù)的存在以知識(shí)元庫(kù)的存在為前提，因而在深層知識(shí)庫(kù)中，知識(shí)元庫(kù)在底部，關(guān)聯(lián)庫(kù)在頂部；淺層知識(shí)庫(kù)包括斷言庫(kù)、規(guī)則庫(kù)、征兆庫(kù)和行動(dòng)庫(kù)，由定義 3 － 3 和圖 3 － 6 ，斷言庫(kù)事實(shí)上表現(xiàn)為各層知識(shí)元庫(kù)根據(jù)相應(yīng)關(guān)聯(lián)而構(gòu)成的一個(gè)四元關(guān)系集，也就是說(shuō)，斷言可直接從深層知識(shí)庫(kù)中抽取，同時(shí)，斷言又是構(gòu)成規(guī)則和征兆的前件和后件的基本元素，因而斷言庫(kù)在深層知識(shí)庫(kù)之上且位于淺層知識(shí)庫(kù)的底部；規(guī)則和征兆則是基于斷言的產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)，故規(guī)則庫(kù)和征兆庫(kù)位于斷言庫(kù)之上，在淺層知識(shí)庫(kù)的頂部；行動(dòng)本應(yīng)屬于規(guī)則的一個(gè)域，為了使規(guī)則的描述得到簡(jiǎn)化，故把行動(dòng)從規(guī)則中分離出來(lái)，使其單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)庫(kù)，因此，行動(dòng)庫(kù)是規(guī)則庫(kù)的一個(gè)附件。由于行動(dòng)庫(kù)存放的只是 給用戶提供維修措施的一組字符流，不需要特殊的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，因此本文后幾節(jié)將重點(diǎn)討論其它幾種的知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)。
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???????????????????? 圖 4 － 2 燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)庫(kù)分類
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鑒于上述分析，本文提出的燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)庫(kù)模型如下：
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圖 4 － 3 燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)庫(kù)模型
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§ 3 ?? 知識(shí)元庫(kù)
如圖 4 － 3 所示，知識(shí)元庫(kù)包括系統(tǒng)名庫(kù)、子系統(tǒng)名庫(kù)、對(duì)象名庫(kù)和狀態(tài)描述庫(kù)。這四個(gè)庫(kù)是整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)庫(kù)的基礎(chǔ)，它記載和描述著燃?xì)廨啓C(jī)所有系統(tǒng)、部件及參數(shù)的名稱和關(guān)于它們可能狀態(tài)的描述。對(duì)應(yīng)圖 3 － 6 ，就主機(jī)系統(tǒng)而言，這四個(gè)庫(kù)事實(shí)上分別對(duì)應(yīng)著圖中的四層節(jié)點(diǎn)集。
考察下述深層知識(shí)：
例 4 － 1 ??? 主機(jī)系統(tǒng)由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪等子系統(tǒng)構(gòu)成；壓氣機(jī)包括出口溫度、出口壓力、壓比和葉片等對(duì)象（參數(shù)和部件）；燃燒室包括燃油噴射量等對(duì)象（參數(shù)）；渦輪包括輪間溫度、平均排氣量和靜子、密封件等對(duì)象（參數(shù)和部件）。而每一對(duì)象有過(guò)高、過(guò)低、過(guò)大、過(guò)小、變形、磨損和斷裂等狀態(tài)描述（異常狀態(tài)）。
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為了能夠清晰地從上述知識(shí)中抽取各層知識(shí)元，不妨把它表示成四層樹形結(jié)構(gòu)圖的形式：
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系統(tǒng)名庫(kù)對(duì)應(yīng)第一層節(jié)點(diǎn)集
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?????? 系統(tǒng)名庫(kù)： { 主機(jī)系統(tǒng) }
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子系統(tǒng)名庫(kù)對(duì)應(yīng)第二層節(jié)點(diǎn)集
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?????? 子系統(tǒng)名庫(kù)： ? { 壓氣機(jī)，燃燒室，渦輪 }
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對(duì)象名庫(kù)對(duì)應(yīng)第三層節(jié)點(diǎn)集
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?????? 對(duì)象名庫(kù)： { 出口溫度，出口壓力、壓比，葉片，燃油噴 ??????????????????????????? 射量，輪間溫度，平均排氣量，靜子，密封件 }
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狀態(tài)描述庫(kù)對(duì)應(yīng)第四層節(jié)點(diǎn)集
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?????? 狀態(tài)描述庫(kù)： ? { 過(guò)高，過(guò)低，磨損，變形，斷裂，過(guò)大，過(guò)小 }
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但是，上述具體的知識(shí)元庫(kù)只是說(shuō)明了知識(shí)元在相應(yīng)知識(shí)元庫(kù)中的結(jié)構(gòu)，這種庫(kù)結(jié)構(gòu)是離散化的，并沒有完整地存儲(chǔ)例 4 － 1 中的深層知識(shí)，而關(guān)聯(lián)庫(kù)的存在則使得這一問(wèn)題得到解決。
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§ 4 ?? 關(guān)聯(lián)庫(kù)
關(guān)聯(lián)分為一、二、三級(jí)，相應(yīng)地關(guān)聯(lián)庫(kù)也分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)關(guān)聯(lián)庫(kù)，它反映了各層知識(shí)元之間的所屬關(guān)系：
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如第三章所述，關(guān)聯(lián)分為關(guān)聯(lián)首部和關(guān)聯(lián)體部。就一級(jí)關(guān)聯(lián)而言，關(guān)聯(lián)首部存放系統(tǒng)名在系統(tǒng)名庫(kù)中的序號(hào)，關(guān)聯(lián)體部則存放子系統(tǒng)名在子系統(tǒng)名庫(kù)中的序號(hào)，關(guān)聯(lián)體一般有多個(gè)序號(hào)，呈現(xiàn)典型的一對(duì)多的形式，這一點(diǎn)也符合燃?xì)廨啓C(jī)的基本結(jié)構(gòu)。在關(guān)聯(lián)庫(kù)中，關(guān)聯(lián)也以這種形式存放，由于關(guān)聯(lián)庫(kù)是多個(gè)關(guān)聯(lián)的集合，因此涉及到關(guān)聯(lián)在關(guān)聯(lián)庫(kù)中的相對(duì)位置的排序問(wèn)題。在同一個(gè)關(guān)聯(lián)庫(kù)中不可能存在兩個(gè)關(guān)聯(lián)其首部相同，對(duì)于這種情況系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地將其合并為一條關(guān)聯(lián)（見第六章－－知識(shí)獲取），因此可以采用關(guān)聯(lián)首部作為關(guān)鍵值，以該值的大小順序（本文中采用由小到大的順序）來(lái)安排各關(guān)聯(lián)庫(kù)中關(guān)聯(lián)的相對(duì)位置，這樣做的好處是知識(shí)獲取時(shí)可以采用二分查找法查找關(guān)聯(lián)（見第六章－知識(shí)獲取），因?yàn)檫@種方法可以有效地提高知識(shí)庫(kù)的搜索效率。
回到例 4 － 1 ，給出關(guān)聯(lián)庫(kù)中該知識(shí)的結(jié)構(gòu)（如圖 4 － 5 ），為保證論述的整體性和完整性，圖中結(jié)合了知識(shí)元庫(kù)一塊描述，事實(shí)上，這也是例 4 － 1 在深層知識(shí)庫(kù)中的結(jié)構(gòu)。
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§ 5 ?? 斷言庫(kù)
在燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)庫(kù)的 11 個(gè)庫(kù)之中，從知識(shí)庫(kù)的產(chǎn)生方式來(lái)說(shuō)，斷言庫(kù)是最特殊的。因?yàn)槠渌袔?kù)中的知識(shí)均由知識(shí)工程師和專家合作，以一定的形式存入知識(shí)庫(kù)中，而斷言庫(kù)則是自動(dòng)生成的。
由定義 3 － 3 ，斷言事實(shí)上就是從燃?xì)廨啓C(jī)各系統(tǒng)四層樹形結(jié)構(gòu)圖根節(jié)點(diǎn)到葉節(jié)點(diǎn)的而得到的描述，也就是基于燃?xì)廨啓C(jī)四層知識(shí)元庫(kù)之上的一個(gè)關(guān)系，而這種關(guān)系的建立不是隨機(jī)的，它依賴于四層知識(shí)元庫(kù)之間的三級(jí)關(guān)聯(lián)。因此，斷言庫(kù)依賴于深層知識(shí)庫(kù)的存在而存在，一旦確立了深層知識(shí)庫(kù)，則斷言庫(kù)事實(shí)上已經(jīng)被確定。因此，斷言庫(kù)完全可以以深層知識(shí)庫(kù)為基礎(chǔ)，由系統(tǒng)自動(dòng)地建立。在討論系統(tǒng)如何自動(dòng)建立斷言庫(kù)之前，先介紹一個(gè)重要的概念－－ 關(guān)聯(lián)的連接運(yùn)算。
考察下述斷言
斷言 1 ????? 主機(jī)系統(tǒng)透平輪間溫度過(guò)高
根據(jù)§ 3 － 3 － 3 節(jié)的討論，該斷言的框架表示如下
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???????????????? （框架名：斷言 1 ） ??????
???????????????????? （槽 1 ：主機(jī)系統(tǒng)） ???
???????????????????? （槽 2 ：透平）
???????????????????? （槽 3 ：輪間溫度） ???
???????????????????? （槽 4 ：過(guò)高） ???
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更進(jìn)一步地，結(jié)合圖 4 － 5 ，上述各槽值可以采用在對(duì)應(yīng)知識(shí)元庫(kù)中的序號(hào)來(lái)表示：
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???????????????? （框架名：斷言 1 ） ??????
???????????????????? （槽 1 ： 1 ） ???
???????????????????? （槽 2 ： 3 ） ???
???????????????????? （槽 3 ： 6 ） ???
???????????????????? （槽 4 ： 1 ）
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為方便起見，改寫成下列形式：
（ 1 ， 3 ， 6 ， 1 〕
上述形式中，忽略了斷言框架的名稱，因?yàn)閿嘌詭?kù)中每一斷言框架的名稱可以采用斷言在斷言庫(kù)中的序號(hào)來(lái)表示，而斷言本身并沒有必要知道它在斷言庫(kù)中的位置。因此，上述存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中只記載了知識(shí)元“主機(jī)系統(tǒng)”、“透平”、“輪間溫度”、“過(guò)高”在相應(yīng)知識(shí)元庫(kù)中的序號(hào)，這也是斷言在斷言庫(kù)中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，斷言“主機(jī)系統(tǒng)壓氣機(jī)葉片斷裂”也可以表示為下列形式：
（ 1 ， 1 ， 4 ， 5 ）
?????? 事實(shí)上，斷言的這種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)可以從關(guān)聯(lián)庫(kù)中得到體現(xiàn)，就斷言（ 1 ， 3 ， 6 ， 1 ）而言（不妨設(shè)該斷言為 ass1 〕，根據(jù)系統(tǒng)名序號(hào) 1 在一級(jí)斷言庫(kù)中尋找關(guān)聯(lián)首部為 1 的關(guān)聯(lián)項(xiàng) con1= （ 1 ， 1 ， 2 ， 3 ），發(fā)現(xiàn)斷言 ass1 的子系統(tǒng)名序號(hào) 3 出現(xiàn)在關(guān)聯(lián)項(xiàng) con1 的關(guān)聯(lián)體中；根據(jù)子系統(tǒng)名序號(hào) 3 到二級(jí)關(guān)聯(lián)庫(kù)中尋找關(guān)聯(lián)首部為 3 的關(guān)聯(lián)項(xiàng) con2= （ 3 ， 6 ， 7 ， 8 ， 9 ），發(fā)現(xiàn)斷言 ass1 的對(duì)象名序號(hào) 6 出現(xiàn)在關(guān)聯(lián)項(xiàng) con2 的關(guān)聯(lián)體中；根據(jù)對(duì)象名序號(hào) 6 到三級(jí)關(guān)聯(lián)庫(kù)中尋找關(guān)聯(lián)首部為 6 的關(guān)聯(lián)項(xiàng) con3= （ 6 ， 1 ， 2 ），發(fā)現(xiàn)斷言 ass1 的狀態(tài)描述名序號(hào) 1 出現(xiàn)在關(guān)聯(lián)項(xiàng) con3 的關(guān)聯(lián)體中。因此，斷言（ 1 ， 3 ， 6 ， 1 ）完全可以從關(guān)聯(lián)項(xiàng) con1 、 con2 、 con3 中抽取，同樣，從 con1 、 con2 、 con3 中還可以抽取斷言（ 1 ， 3 ， 6 ， 2 〕 ( 對(duì)應(yīng)“主機(jī)系統(tǒng)透平輪間溫度過(guò)低” ) 。斷言的這種生成方式可表示為
????????????? con1*con2*con3 ＝ { （ 1 ， 3 ， 6 ， 1 ），（ 1 ， 3 ， 6 ， 2 ） }
其中， * 稱為連接符號(hào)。
?
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定義
4
－
1
?????
設(shè)
?????????????
關(guān)聯(lián)項(xiàng)
?????????????????
?????????????????
?????????????
那么稱
關(guān)聯(lián)項(xiàng)
?????????????
???????????????????? ……
????????????????????
?????????????
記為
??????
?????????????
其中，
?
?
按照定義
4
－
1
，考察前述關(guān)聯(lián)
??????????????????????????????????
因此，
??????
若上述關(guān)聯(lián)項(xiàng)
?
?
結(jié)論
4
－
1
?????
設(shè)
?
?
在深層知識(shí)庫(kù)基礎(chǔ)之上，采用關(guān)聯(lián)的連接運(yùn)算可自動(dòng)地生成斷言庫(kù)。至于斷言在斷言庫(kù)中的排列次序同關(guān)聯(lián)庫(kù)一樣，以斷言框架的第一個(gè)值（系統(tǒng)名）為關(guān)鍵字，由小到大排列，對(duì)于系統(tǒng)名相同的斷言則以斷言的第二個(gè)值（子系統(tǒng)名）為關(guān)鍵字，余類推。這樣做的目的是為了能夠采用二分查找法，提高斷言庫(kù)的搜索效率。對(duì)應(yīng)圖 4 － 5 的深層知識(shí)庫(kù)生成的斷言庫(kù)如圖 4 － 6 所示，圖中把斷言庫(kù)分成三塊，是為了能夠更清晰地觀察到斷言庫(kù)的排序結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，斷言在斷言庫(kù)中是連續(xù)存放的。
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????????????
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圖 4 － 6 ?? 由圖 4 － 5 生成的斷言庫(kù)結(jié)構(gòu)
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§ 6 ?? 規(guī)則庫(kù) ?????
?????? 在第三章，本文討論了規(guī)則的知識(shí)表示方式，確定了采用基于斷言框架的產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)來(lái)表示規(guī)則，并給出規(guī)則的一個(gè)表達(dá)模式：
r= （故障現(xiàn)象，故障原因，規(guī)則強(qiáng)度，行動(dòng)方案〕
那么，規(guī)則在規(guī)則庫(kù)中的具體存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如何？本節(jié)將在產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上作進(jìn)一步的探討。為了討論問(wèn)題的方便，先不考慮規(guī)則強(qiáng)度與行動(dòng)方案。即認(rèn)為規(guī)則由下述兩部分構(gòu)成：
r= （故障現(xiàn)象；故障原因）＝（ A ； B ）
至于規(guī)則強(qiáng)度與行動(dòng)方案稍后再討論。
?????? 針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的具體運(yùn)行情況，按照規(guī)則前件的形式分類，規(guī)則的形式不外乎下述四種情況 :
?????? 1. ??? 規(guī)則前件為單個(gè)斷言，即故障 B 只表現(xiàn)為一種故障現(xiàn)象。
???????????????????????????
形式
1
：
?????? 2. ??? 規(guī)則前件為多個(gè)斷言相“或”，即故障 B 可能誘發(fā)多個(gè)故障現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象可以不同時(shí)出現(xiàn)。
???????????????????????????
形式
2
：
?????? 3. ??? 規(guī)則前件為多個(gè)斷言相“與”，即故障 B 可能誘發(fā)多個(gè)故障現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象肯定同時(shí)出現(xiàn)。
????????????????????
??????
形式
3
：
?????? 4. ??? 規(guī)則前件為多個(gè)斷言以“與”和“或”的形式相組合，即故障 B 可能誘發(fā)多個(gè)故障現(xiàn)象，而其中一些現(xiàn)象可能單獨(dú)出現(xiàn)，另外一些現(xiàn)象要么不出現(xiàn)，要么同時(shí)出現(xiàn)，
???????????????????????????
形式
4
：
這里，符號(hào)
?????? 其實(shí)，上述四種形式可以進(jìn)一步地縮減，對(duì)于形式 4 可以通過(guò)變換將其前件化為合取范式的形式 [5] ：
??????????????????????????????????
這里
?
???????????????????????????????????????
可以化為兩條規(guī)則
?????????????????????????????????????????
對(duì)于形式 2 ，可用形式 1 表示。 如規(guī)則
?????????????????????????????????????????
可以化為三條規(guī)則
?????
?????????????????????????????
因此，上述四種規(guī)則形式可以歸結(jié)為形式 1 和形式 3 ：
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形式
1
：
???????????????????????????
形式
3
：
而形式 1 則又是形式 3 的一個(gè)特例，當(dāng) n=1 時(shí)，形式 3 就變成形式 1 。
?????? 鑒于上述分析，關(guān)于燃?xì)廨啓C(jī)的所有規(guī)則均可采用形式 3 描述，因此，本文在規(guī)則庫(kù)中采用形式 3 來(lái)存儲(chǔ)規(guī)則。
?????? 燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)情況比較復(fù)雜，對(duì)于一個(gè)或若干個(gè)故障現(xiàn)象，都可能對(duì)應(yīng)若干個(gè)故障原因，這些原因中可能有些發(fā)生，有些并沒有發(fā)生。因此，諸多原因中各自的可能性是不一樣的，因而規(guī)則強(qiáng)度也不一樣。同樣，對(duì)于每一個(gè)具體的故障原因都有其具體的解決辦法或行動(dòng)方案。因此，規(guī)則強(qiáng)度和行動(dòng)方案同故障原因之間存在著相互對(duì)應(yīng)的關(guān)系，可將它們歸結(jié)為一類，并入規(guī)則后件之中。于是規(guī)則的形式又統(tǒng)一到第三章描述的規(guī)則表示的形式上：
?
?
這里，規(guī)則前件 A 是如形式 3 中多個(gè)斷言相“與”的形式；規(guī)則后件 B 則是多個(gè)可能的故障原因（附帶規(guī)則強(qiáng)度與行動(dòng)方案）的排列。因此，規(guī)則的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)該如圖 4 － 7 所示：
?
?
圖 4 － 7 規(guī)則的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖
?
?
實(shí)際存儲(chǔ)時(shí)，為了節(jié)省存儲(chǔ)容量，提高匹配速度，上述各斷言均采用該斷言在斷言庫(kù)中的索引號(hào)表示。如圖 4 － 7 中的規(guī)則 1 在規(guī)則庫(kù)中的實(shí)際形式為：
?
?
圖 4 － 8 規(guī)則的實(shí)際存儲(chǔ)形式
燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常遇到的一個(gè)問(wèn)題是效率和壓比過(guò)低，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)可能是由于壓氣機(jī)葉片變形、磨損或斷裂引起，當(dāng)然也有可能是由輔助系統(tǒng)的故障引起，如放氣機(jī)構(gòu)工作不正常，進(jìn)氣導(dǎo)流氣結(jié)冰等。為了能夠沿用圖 4 － 6 中例 4 － 1 的斷言庫(kù)，這里只考慮壓氣機(jī)葉片的故障引起壓比過(guò)低的情況，因?yàn)殛P(guān)于壓氣機(jī)效率和輔助系統(tǒng)的斷言在圖 4 － 6 中并未列出。以前面討論的形式 3 對(duì)這一規(guī)則作一描述：
設(shè)斷言 ??? A1 ＝主機(jī)系統(tǒng)壓氣機(jī)壓比過(guò)低；
?????????? A2 ＝主機(jī)系統(tǒng)壓氣機(jī)葉片變形；
?????????? A3 ＝主機(jī)系統(tǒng)壓氣機(jī)葉片磨損；
?????????? A4 ＝主機(jī)系統(tǒng)壓氣機(jī)葉片斷裂；
則上述專家經(jīng)驗(yàn)可表示為規(guī)則
?????????? r=(A1 ； (A2 ， CT1,ACT1) ú (A3,CT2,ACT2) ú (A4,CT3,ACT3))
其中， CT1,CT2,CT3 為規(guī)則強(qiáng)度， ACT1 ， ACT2 ， ATC3 為行動(dòng)方案。以圖 4 － 7 的斷言庫(kù)為例，這條規(guī)則在規(guī)則庫(kù)中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如下：
?
?
?
?
圖 4 － 9 規(guī)則 r 在規(guī)則庫(kù)中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
?
?
?
?
?
?
§ 7 ?? 征兆庫(kù)
?? 正如前面所述，燃?xì)廨啓C(jī)的同一故障現(xiàn)象可能對(duì)應(yīng)多個(gè)原因，即多個(gè)故障可能誘發(fā)同一現(xiàn)象。例如，當(dāng)渦輪效率有變化時(shí)，可能是下述幾種原因引起：
?????????? ????? 1. ? 渦輪工作葉片拉長(zhǎng)
????????????????? 2. ? 渦輪氣流通道零件燒毀
????????????????? 3. ? 渦輪工作葉片扯斷
????????????????? 4. ? 軸承和篦齒密封圈斷裂
5. ????? 排氣裝置損壞 ?
?
?
而燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，可能只發(fā)生其中一種或少數(shù)幾種故障原因，并非所有的故障同時(shí)出現(xiàn)，為保證故障診斷的深度，必須對(duì)上述 5 個(gè)故障原因中實(shí)際沒有發(fā)生的故障予以排除。當(dāng)某一故障發(fā)生時(shí)，必然會(huì)表現(xiàn)出與之相關(guān)的確定的征兆，可以通過(guò)檢查這些征兆是否出現(xiàn)來(lái)判斷該故障是否發(fā)生，從而達(dá)到保證診斷深度、縮小診斷范圍的效果。這也是設(shè)立征兆庫(kù)的原因。
??? 第三章中，提出了征兆的知識(shí)表示模型如下：
（故障狀態(tài)；故障表現(xiàn)）
?
?
這里故障狀態(tài)單一，并非多種故障狀態(tài)的組合，而故障表現(xiàn)則是該故障狀態(tài)發(fā)生時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的所有征兆的組合，同樣，它們均由斷言構(gòu)成。因此，征兆在征兆庫(kù)中的存儲(chǔ)形式如下圖所示：
?
?
圖 4 － 10 ?? 征兆在征兆庫(kù)中的形式
?
?
這里， m 為故障狀態(tài)在斷言庫(kù)中的序號(hào)， n1,n2,...,nn 分別為故障 m 的 n 個(gè)征兆在斷言庫(kù)中的序號(hào)。
?
?
?
?
?
?
本章小結(jié)
本章在燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)分類的基礎(chǔ)之上引出燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)庫(kù)的分類，并以燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)之間的層次關(guān)系來(lái)構(gòu)筑其知識(shí)庫(kù)，提出了燃?xì)廨啓C(jī)知識(shí)庫(kù)的層次化模型。該模型中，各類知識(shí)自成一體，不同類知識(shí)之間的關(guān)系通過(guò)其相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)之間的結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確地體現(xiàn)出來(lái)。為了提高知識(shí)庫(kù)的搜索和匹配效率，對(duì)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)存儲(chǔ)形式作了探討。
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