３知ｌ识ｊ：程及Ｊ乓和桥式起重射ｔｒｌｌ的应用３．３基于实例的推理设计毖于实例的推理是目前人工智能领域研究中一种发展迅速的推理方法，自从七十年代末八十年代初兴起之后一直受到人工智能研究者的高度重视【２０】。它以实例的形式来体现知识，从而克服了知识获取困难的问题１２ｌＪ。基于知识的推理的核心思想是［２２１：在问题求解的同时，可以利用对同类问题的已有求解经验，也就是过去的案例来进行推理。人们按特定的组织方式，将曾经的对问题的求解案例存储在实例库中，当设计人员输入新问题时，系统首先会从已存储的案例库中寻找出同类案例或类似的案例。若可以找到与待求解案例的描述完全一致的案例，就从找到的案例库中的目标案例中输出对问题的解。如果没有找到同类案例，那么就根据待求解问题的描述，修改检索出来的案例，从而形成一个符合问题求解要求的解并且将该解输出。同时，把该解作为一个新的案例将其存储于案例库中【２３１。基于知识工程的系统是通过积累过去的设计经验，并把及时总结已经抽象化的知识，将它们以规则的形式存放在知识库中，用来进行新问题的求解。但是，基于对基于实例推理的广泛的研究和深入的调查，阿木德特和普拉扎在１９９８年调整了了传统的基于实例推理的流程图，做出了新的基于实例推理循环图，以便于更好的表达基于实例推理过程中的难点和主要的研究问题。参见图３．７和图３．８。问题用修正图３．６新的ＣＢＲ循环图３知识工程及其在桥式起重机中的应用图３．７ＣＢＲ一般过程基于实例的推理过程主要包括三个步骤【２４】：（１）用户表示新问题，系统根据问题表示提取特征属性；（２）从实例库中检索问题相似的实例；（３）完全匹配或者修改已有的相似实例以解决新问题。基于规则的推理，是一种发展较早、理论上比较成熟的推理模式，它是基于启发规则知识进行问题匹配的推理【２５】有专家提出将基于实例的推理技术和基于规则的推理同时应用于基于知识的起重机计算机辅助设计系统中，直接使用以前成熟的解决过的相似实例，用以解决当前问题，可在很大程度上，避开了制约规则的获取和编译困难的瓶颈，可较方便和高效率的实现知识资源的重用，使起重机械的设计进入新阶段。基于实例的推理本身是一种类比推理，它使用过去的成熟的实例和成功经验来解决当前问题，通过修改或者组合以前相似问题的答案来解决新问题。此方法适合于难以形成规则或者表述不方便的的不完整领域理论问题的求解与变型设计，如特定领域产品的标准化设计、系列化产品的设计，它提供了一种高效率的解决方法，在很大程度上克服了基于规则推理知识获取的较困难与系统维护复杂的难题。知识库就是一系列知识的集合，即关于某一特定领域的策略类知识、过程类知识和陈述类知识的集合就称为知识库。在各类知识的集合中包含了大量简单事实、规则和过程类知识和策略类知识，各类知识的联系是通过一定的知识表示方法建立起来的。知识获取、运用和管理是知识库系统包括的三个方面。知识获得将获取到的新的知识信息体系化；知识利用简单来说就是推理。知识库系统的三个组成要素２８３知识上：襁及其和桥式起．ｆｉｔ４ｊ¨Ｉ的心Ｊ『｛为知识库、推理机和储存器【２６｜。其中，知识库是用来存储和管理知识的机构；推理机构则是根据决策者的需求，通过会话提问和问题分析的方式，对决策者的思维过程进行仿真，从而引导决策者作出选择以找到合适的实例。作为和通常软件一样的软件系统，知识库系统也需要编译／解释程序等系统开发环境的支持，但作为一种智能软件系统它又不同于一般的科学计算和事务处理软件，所以需要知识表示语言这样的人工智能领域所特有的支撑环境。课题研究使用的实例表示方法使用的是框架表示方法，并结合面向对象的表达方法来表示设计实例。框一个框架由框架名和几个槽组成，槽包含几个侧面，侧面包含几个值，框架之间的连接就是通过槽中的子框架与下一个级框架联系。以主梁设计为例，使用框架表示方法得到的表示如下：＜框架名＞主梁设计＜设计条件＞＜起重量＞＜跨度＞＜起升高度＞＜主起升机构速度＞＜工作级别＞＜工艺要求＞＜材料＞＜设计结果＞＜主梁头部、中部截面尺寸＞＜横向加劲肋尺寸和布置＞＜纵向加劲肋尺寸和布置＞＜结果评价＞＜最大等效应力＞＜垂直静刚度＞基于桥架实例的的重用，桥架设计实例的流程图，如下图所示。２９３知识工程及其在桥式起重机中的应用图３．８桥架设计实例流程图实例的存储是指将符合设计要求的桥架设计实例存储到关系数据库中。其检索方法是最近相邻法。该方法是为每个实例的特征指定一个权重，检索实例时可根据输入的问题实例与实例库中的相应属特征性进行匹配检索，通过计算出的最大加权系数值选出最佳匹配实例ｆ２７】。此法优点为简单实用，不足之处在于实例特征属性的权重和属性相似度阀值都需要由特定的领域专家确定。实例属性相似度的计算如下：设对象Ｘ，ｙ的相似度用ｓｉｍ（ｘ，ｙ）表示ｓｉｍ（ｘ，Ｙ）∈［０，１】，且满足条件：（１）对称性：ｓｉｍ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｍ（ｙ，ｘ）；（２）自反性：ｓｉｍ（ｘ，ｘ）＝１。定量属性相似度的计算：ｓ锄㈨）＿１。硼Ｉｘ－ｙｔ（３．１）