基于案例推理的船舶避碰案例库设计与实现

第３５卷第３期 ２０１２年９月 中国航海 ＮＡＶＩＧＡＴｌ０Ｎ ０Ｆ ＣＨＩＮＡ Ｖ０１．３５ ＮＯ．３ Ｓｅｐ．２０１２ 文章编号：１０００—４６５３（２０１２）０３—００７１—０５ 基于案例推理的船舶避碰案例库设计与实现 周世波， 熊振南 （集美大学航海学院，福建厦门３６１０２１） 摘要：针对船舶避碰案例结构和案例推理（Ｃａｓｅ—Ｂａｓｅｄ Ｒｅａｓｏｎｉｎｇ，ＣＢＲ）方法的特点，分析了运用案例推理构建避 碰案例库的可行性，提出了避碰案例库案例的来源和基于框架的案例表示形式，并设计了避碰案例的检索、冗余检 查算法和流程，在此基础上开发了避碰案例库管理原型系统，实现了案例的获取、检索、冗余检查等功能。系统运 行实例表明，基于ＣＢＲ的避碰案例库能够准确地从库中检索出与当前会遇局面相似的避碰案例，可以有效地辅助 船舶驾驶人员进行避碰决策。 关键词：水路运输；案例推理；避碰；知识表示 中图分类号：Ｕ６６１．３３ 文献标志码：Ａ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｔｉ—ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄａｔａ Ｂａｓｅ ｗｉｔｈ ＣＢＲ Ｚｈｏｕ Ｓｈｉｂｏ，Ｘｉｏｎｇ Ｚｈｅｎｎａｎ （Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｊｉｍｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ ３６１０２１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｌｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｓｈｉｐ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｃａｓｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｓｅ—ｂａｓｅｄ ｒｅａｓｏｎｉｎｇ（ＣＢＲ）ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｔｔｉｎｇ ｕｐ ａｌｌ ａｎｔｉ—ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｃａｓｅ ｄａｔａ ｂａｓｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＣＢＲ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｔｉ—ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｄａｔａ ｂａｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｂａｓｅｄ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃａｓｅｓ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａｍ ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｆｏｒ ｃａｓｅ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｈｅｃｋ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｏｆ ａｎｔｉ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｃａｓｅ ｄａｔａ ｂａｓｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｃａｓｅ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｈｅｃｋ ｅｔｃ．ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｎｔｉ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｃａｓｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｔＯ ｔｈｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｉｎｇ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｆｏｕｎｄ ｏｕｔ ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｄａｔａ ｂａｓｅ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｓｓｉｓｔ ｓｈｉｐ ｏｆｆｉｃｅｒｓ ｉｎ ａｎｔｉ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｃａｓｅ ｂａｓｅｄ ｒｅａｓｏｎｉｎｇ；ａｎｔｉ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ；ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ 船舶避碰是航海科学技术的重点研究领域之 一。自２０世纪８０年代起，随着人工智能和信息技 术的发展，国内外航海界的学者和专家开始了船舶 避碰专家系统的研究，并取得了初步的成果［１…。在 研究避碰专家系统的同时，避碰知识库作为其中的 重要模块，也受到高度的重视。 基于案例推理技术的避碰知识库，作为解决避 碰知识获取和推理问题的有效途径，可以充分利用 海上船舶成功避碰的实例，或学习船舶碰撞事故的 经验教训，实现海上避碰案例的有效利用，分析船舶 在海上面临碰撞危险时的避碰决策问题，为船舶驾 驶人员采取正确、有效的避碰措施提供辅助支持。 １运用案例推理构建避碰知识库 案例推理（Ｃａｓｅ—Ｂａｓｅｄ Ｒｅａｓｏｎｉｎｇ，ＣＢＲ）是人工 智能领域一项重要的类比思维推理方法，它将历史 的案例知识或信息用于新问题的求解，是由目标问 题的提示获取源案例来指导问题求解的一种策略。 其推理过程具有人类 经验推理的一些特征，其基本 过程是：当遇到新问题时，根据目标问题关键特性在 源案例库中进行检索，找出与目标问题最相近的候 选源案例，重用此候选案例。如果对此候选案例的 解决方法不满意，可以对它进行修改以适应目标问 题，最后把修改过的案例作为新的案例保存在案例 库中，以便下次遇到类似的问题时作为参考。ＣＢＲ 以案例作为知识元，知识获取和表示自然直接，并且 收稿日期：２０１２－０５—１３ 基金项目：福建省教育厅项目（ＪＡ０９１４７） 作者简介：周世波（１９７８一），男，湖北随州人，讲师，博士生，主要从事航海技术的教学和研究。Ｅ ｍａｉｌ：ｊｍｕｓａｉｌｏｒ＠１６３．ｃｏｍ．
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