基于语义网的应急临机决策若干关键问题研究

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临机决策是一种常见而且重要的决策形式,本文以突发公共事件的应急决策为背景研究临机决策的基本原理及实现机制,其中重点研究如何基于语义网技术为面向突发意外事件的临机决策提供有效的知识支持、语义导航和语义推理支持。 临机决策和常规决策的区别是,临机决策面对的都是突发性“意外”情况,没有合适的处置预案可以直接使用,需要决策者根据事件当前动态“临机应变”。按实现方式划分,临机决策一般分为复用式临机决策、借鉴式临机决策和创造式临机决策三种类型。但不论是哪一种临机决策类型,都需要丰富的领域知识支持,在关键时刻及时获得关键的信息,是临机决策能否成功的关键。本文以应急处置业务作为应用背景,研究如何使用语义网技术,为相关的业务知识和领域知识添加必要的语义描述信息,在此基础上形成面向临机决策的应急处置业务知识的管理和临机复用框架。 本体是语义网技术的重要组成部分,基于本体技术对应急处置业务领域的知识进行建模研究是本文的研究重点之一。本体的概念模型一般都是分层组织,本文按抽象层次和业务逻辑构建了一个四层本体模型,从上往下依次为:基于SUMO的上位本体、面向突发公共事件应急处置的中位本体、面向一般火灾事故应急处置的领域本体、面向危险化学品火灾应急处置的领域本体。 上位本体主要根据SUMO创建,同时参考了ABC Ontology、iEM、KSMSA等概念模型对其中与事件及其处置过程有关的概念进行了调整和扩充,基于SUMO的上位本体可以看作是领域无关的通用上位本体;面向突发公共事件应急处置的本体是面向应急处置各业务领域知识共享的一层知识结构,可以看作是一类中位本体;面向火灾事故应急处置的本体属于一类领域本体,致力于描述消防业务相关概念及知识;面向化工火灾应急处置的本体是一个层次更低的领域本体,本层本体的建模工作主要针对破坏性最强、时间要求最紧迫、技术要求最高的危险化学品火灾及其相关的扑救、隔离及防护知识进行梳理和语义描述研究,其中重点对各类危险化学品的理化性质、危险特性、事故处置方法、防护要求等专业知识进行语义化的描述。本体的构建,为应急业务知识的管理与临机使用提供了一个良好的基础设施。 语义标识和语义浏览能够在应急处置的关键时刻为临机决策提供快速的语义联想和知识导航支持。本文实现了一个语义浏览原型系统,并基于该实验系统重点对应急处置范例进行语义标识和语义浏览研究,重点研究语义标识、语义浏览和临机决策之间的关系,并研究应该提供什么样的语义标识和语义浏览框架,才能在应急临机决策的关键时刻为应急决策者和领域专家提供关键的知识支持。 语义标识基于本体概念将原始的应急范例标注成语义范例,语义范例是包含了一定语义描述信息(或语义元数据)的应急范例。语义浏览基于语义范例,为决策者和领域专家快捷方便地研读范例、及时发现和获取关键的领域知识提供必要的导航和链接手段。语义浏览工具能够在事件全局信息、局部重点信息、重要数据信息等多个层次为用户研读范例和了解事件提供帮助。语义浏览工具还应该能够支持用户在浏览范例的同时对语义标识元数据和语义范例进行补充、修改和完善。 空间信息是事件及事件处置的一类关键性信息,本文试图为应急事件处置过程中各类要素(组织、人员、资源等)的空间特性和空间关系的可视化浏览提供一个基于语义的解决方案。针对空间信息,本文主要进行了以下几项工作:空间对象及空间关系的本体建模:基于空间本体对某一个应急案例或事件中的空间实体及其关系进行语义化描述;应急案例中相关对象的空间特性和空间关系的可视化;基于空间关系的语义关联和语义推理等。 事件及过程的理论模型及形式化描述是当前一个重要的研究方向。本文试图基于语义网技术对突发公共事件及其应急处置过程进行建模研究,重点对应急处置案例中的相关事件及处置过程进行语义描述和语义浏览研究。首先基于ABC Ontology、iEM等研究成果对应急处置过程进行本体建模,实现一个能够对应急事件处置过程进行语义化描述的概念模型;基于该本体对一个应急范例或事件中的过程、子过程及其相互关系等进行语义化的描述,在此基础上进行面向过程的语义浏览和语义关联的研究试验。应急过程的语义浏览和语义联想,能够为决策者在应急临机决策的危急时刻及时获得有参考价值的处置过程信息和处置方法提供有效的支持。
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