知识工程与技术发明的关系

知识工程与技术发明的关系20132484工工02金志锋1.传统知识工程与新一代的知识工程传统的知识工程的概念由美国斯坦福大学爱德华·费根鲍姆教授在1977年提出，起初是人工智能的重要分支之一，通常也叫做“专家系统”。费根鲍姆期待在机器智能与人类智慧(专家的知识经验)之间构建桥梁，搭建某种“专家系统”(一个已被赋予知识和才能的计算机程序)，从而使这种程序所起到的作用达到专家的水平。简言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。这个“被赋予才能的计算机程序”在理解和翻译上有两个版本，崇尚科学的英国人将其命名为“专家系统”，推崇技术的日本人将其翻译成“知识工程”。由此可知，传统的“知识工程”=“专家系统”=“知识+计算机程序”。新一代的知识工程被定义为：依托IT技术，最大限度地实现信息关联和知识关联，并把关联的知识和信息作为企业智力资产以人机交互的方式进行管理和利用，在使用中提升其价值，以此促进技术创新和管理创新，提升企业的核心竞争力，推动企业可持续发展的全部相关活动。2.知识工程促进技术发明2.1知识工程的理论基础与技术创新2.1.1TRIZ(发明问题解决理论)与技术发明TRIZ是关于解决工程实际问题、快速实现创新发明的方法学类的知识，是知识工程的核心理论之一。现代TRIZ的核心思想主要体现在三个方面：1）不论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观规律的发展演变的，即具有客观的进化规律和模式；2）各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力；3）技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最多的功能。TRIZ解决工程实际问题的系列工具包括：冲突矩阵，76个标准解答、ARIZ、AFD、物质一场分析、ISQ、DE、8种演化类型、科学效应、40个创新原理、39个工程技术特性、物理学、化学、几何学等工程学原理知识库等，常用的有基于宏观的矛盾矩阵法(冲突矩阵法)和基于微观的物场变换法。事实上TRIZ针对输入输出的关系(效应)、冲突和技术进化都有比较完善的理论。这些工具为创新理论软件化提供了基础，从而为TRIZ的实际应用提供了条件。相对于传统的创新发明方法，比如试错法、头脑风暴法，TRIZ具有鲜明的特点和优势。它成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，而不是逃避矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解。目前TRIZ广泛应用于工程技术领域，并已逐步向其他领域渗透和扩展，如自然科学、建筑、微电子、化学、生物学、社会学、医疗、食品、商业及教育等领域。韩国三星电子采用TRIZ取得了巨大成功。据统计，2003年，三星电子采用TRIZ指导项目研发而节约相关成本15亿美元，同时通过在67个研发项目中运用TRIZ技术成功申请了52项专利。在美国的很多大企业，如波音、通用、克莱斯勒、摩托罗拉等的新产品开发中，TRIZ也得到了应用，创造了可观的经济效益。2.1.2本体论(ontology)与技术发明本体论原是古希腊哲学家研究世界上客观事物存在的本质和关系的一个哲学概念。在西方哲学史中，本体论指关于存在及其本质和规律的学说。自Gruber教授提出“本体是概念体系的明确的规范说明”之后，Studer等人也分别给出了各自的定义。本体作为知识表达、知识共享的工具，越来越受到人们的重视。从本质上来说，本体论是一个或几个领域的概念以及反映这些概念间关系的集合。关系构成了本体论的灵魂。常见的本体关系包括：同义关系、上下位关系、同位关系、组成关系、因果关系、问题关系和解决方案关系、动词修饰关系和名称修饰关系。本体论的作用是将错综复杂、游离的信息片断按照同义关系和层次关系全部关联在一起，形成有用的信息链和信息网。由于信息之间彼此关联，不再出现断点，因此从任何一个信息节点出发，都可以沿着某个路径到达其他所有的信息节点，实现了创新的知识组织方式。基于本体论构建制造创新知识库，有利于高效的知识检索和处理，快速获取知识，尤其是具有学科跨度的、意想不到的知识。而这为技术发明提供了牢靠的基础。2.2知识工程促进了技术发明的普遍化有人认为：知识工程是人工智能的原理和方法,对那些需要专家知识才能解决的应用难题提供求解的手段。也就是说，知识工程促进了知识和信息的完善和共享，使得更多人可以更方便的利用专家以及其他途径获得的前沿知识和理论，为发明创造提供理论依据的指导。KE中人的6角色如图，在知识工程中，从知识提供者/专家那抽取知识，然后各类角色对知识和人进行管理和控制，形成一个知识系统，以供知识用户提取和查阅所需的知识，实现了知识的高效传递，让更多人受益于结构化的知识，来指导工作与生活，当然也包括发明创造，从而实现了技术发明的普遍化。3.技术发明完善知识工程知识工程促进·技术发明，而技术发明反过来补充完善知识工程：其一：发明的技术本身就属于知识的一种，是对知识库的补充，从而提升了知识工程的价值。其二：技术的发明促进了知识工程的演变。比如，IT技术和智能方面的技术促进了知识工程从传统知识工程向新一代知识工程的演变；数据挖掘技术的发展促进了知识获取的智能化和系统化；引入心理学、复杂系统、人工智能等理论和技术，对通过数据挖掘获取的原始知识(粗糙知识)与主体知识(规范知识、经验、领导意图、企业情境等因素)相结合，促进了知识管理的智能化发展。