基于科學效應(yīng)庫的TRIZ理論遠程專家咨詢系統(tǒng)

摘 要： 介紹了ＴＲＩＺ理論的研究現(xiàn)狀以及使用專家咨詢系統(tǒng)對ＴＲＩＺ理論在我國傳播發(fā)展的意義，論述了ＴＲＩＺ理論遠程專家咨詢系統(tǒng)的設(shè)計，分析了科學效應(yīng)庫以及矛盾矩陣應(yīng)用的設(shè)計過程，實現(xiàn)了ＴＲＩＺ理論的學習、應(yīng)用與專家咨詢的統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：

中圖分類號： ＴＰ３１５ 文獻標識碼： Ａ 文章編號：２０９５－２１６３（２０１１）０３－００６１－０３

Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＲＩＺ Ｔｈｅｏｒｙ Ｒｅｍｏｔｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ

ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｅｆｆｅｃｔ Ｓｔｏｒｅｈｏｕｓｅ

ＬＩ Ｄａｎ１， ＺＨＡＮＧ Ｂｉｎ２

Ａｂｓｔｒａｃｔ： This paper has introduced the TRIZ theory's research present situation and the significance to use the expert consultation system for spreading and developing the TRIZ theory in our country， elaborates the TRIZ theory Remote expert consultation system's design. Meanwhile， the paper analyzes the scientific effect storehouse as well as design process of the contradictory matrix application， therefore， has realized the uniform of study and application of TRIZ theory with expert concultation.

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：

０ 引言

隨著ＴＲＩＺ理論在全世界范圍內(nèi)的廣泛傳播與發(fā)展，越來越多的企業(yè)單位、教育機構(gòu)和開發(fā)部門逐漸將ＴＲＩＺ理論運用到生產(chǎn)、實踐當中，使自身的研發(fā)創(chuàng)新能力得到增強[１]。由于ＴＲＩＺ理論在中國的發(fā)展還處于起步階段，各階層人員對ＴＲＩＺ理論知識體系的學習與應(yīng)用研究亟待普遍化及網(wǎng)絡(luò)化。本文提出了一種基于科學效應(yīng)庫的專家咨詢系統(tǒng)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)在線學習ＴＲＩＺ理論知識，應(yīng)用矛盾矩陣解決實際問題，同時還可以將提問的內(nèi)容以科學效應(yīng)庫的形式組織存儲，以高級搜索的形式為用戶和專家提供支持與幫助，便于專家對科學效應(yīng)庫進行維護與更新。

１ 科學效應(yīng)庫與專家咨詢系統(tǒng)

科學效應(yīng)庫是進行案例管理與搜索的基礎(chǔ)，由知識庫開發(fā)形成，其具體內(nèi)容主要包括在運用ＴＲＩＺ理論時所遇到的新舊案例，這些案例按行業(yè)分類存儲[２]。科學效應(yīng)庫繼承了知識庫的眾多特點：（１）領(lǐng)域性。（２）層次性。（３）推理性。在其基礎(chǔ)上可以開發(fā)出決策支持系統(tǒng)，通過案例分析支持正確決策[３]。

專家咨詢活動是一種利用專家經(jīng)驗及知識儲備解決具體問題的一種活動[４]。科學效應(yīng)庫與專家咨詢系統(tǒng)相結(jié)合，總體上，可以實現(xiàn)如下功能：

（１）案例補充。用戶的問題由專家解答完畢后，若此問題可以形成新的ＴＲＩＺ理論案例，則可由專家存儲入科學效應(yīng)庫。

（２）多種服務(wù)方式。專家在線值守時可對用戶提出的問題進行實時回答，若專家不在線時，用戶自身可通過科學效應(yīng)庫搜索相似案例解答，若用戶對該解答不滿意時，可等候?qū)＜疑暇€作答。

２ 基于科學效應(yīng)庫的ＴＲＩＺ理論遠程專家咨詢系統(tǒng)

２．１ 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為用戶端，系統(tǒng)平臺，專家端三個子系統(tǒng)，如圖１所示。

在用戶端，用戶可以實現(xiàn)在線學習ＴＲＩＺ理論的基礎(chǔ)知識，其中包括應(yīng)用矛盾矩陣；當專家在線時將可以實時咨詢，等待專家作答；無人值守時，可以自行在科學效應(yīng)庫中進行檢索。

系統(tǒng)平臺在每個知識學習或者應(yīng)用界面都設(shè)置了實時交互接口，并且提供了科學效應(yīng)庫的檢索平臺。系統(tǒng)平臺是整個系統(tǒng)的核心部分。

專家端一方面通過實時交互接口進行在線解答，一方面對科學效應(yīng)庫進行管理和維護。

下面著重對科學效應(yīng)庫的結(jié)構(gòu)組織，高級的案例檢索，矛盾矩陣的具體應(yīng)用模式這些方面進行討論。

２．２ 科學效應(yīng)庫的結(jié)構(gòu)模式

科學效應(yīng)庫的結(jié)構(gòu)模式的解決策略，將直接決定實時專家咨詢與無人值守時信息交互的具體實現(xiàn)方法。

在整個咨詢過程中產(chǎn)生的案例，主要是通過專家的個人經(jīng)驗，將其歸納整理后形成的，同時將這些案例進行標引和歸類。基本思想是按照所屬行業(yè)進行標引，從多個檢索入口均可進行檢索，這樣可以使案例存儲得更加系統(tǒng)化。

專家選擇出來的可以添加進入科學效應(yīng)庫的案例由關(guān)鍵詞表、行業(yè)類，具體實例三部分組成。針對某一具體問題的解決，可通過對行業(yè)類型以及關(guān)鍵詞進行檢索，查找出所需具體案例的分析。

其中，每一個行業(yè)類用多個關(guān)鍵詞來描述，每個行業(yè)類下面又包括多個咨詢實例，而實例與關(guān)鍵詞之間的多對多關(guān)系稱為對應(yīng)（ｒｅｆｌｅｃｔ），這樣就形成了一種案例表示的方法，即用關(guān)鍵詞來描述某一個行業(yè)的案例。由于一個案例可能所屬多個行業(yè)類，所以案例與行業(yè)類之間也形成了多對多的關(guān)系，從而實現(xiàn)案例的檢索查詢。這樣，無論是從行業(yè)類或者某個關(guān)鍵詞都可以實現(xiàn)案例的檢索。

２．３ 高級案例檢索的具體實現(xiàn)

以往情況下，用戶只能單純地從關(guān)鍵詞，或族類表中進行單一性的檢索，ＴＲＩＺ理論遠程專家咨詢系統(tǒng)實現(xiàn)了多個關(guān)鍵字，多個行業(yè)的自定義函數(shù)檢索機制。無論是專家或者用戶在利用科學效應(yīng)庫檢索案例時，可通過科學效應(yīng)庫中的高級案例檢索入口進入高級檢索函數(shù)的編寫。該檢索函數(shù)可由操作人自行定義各個關(guān)鍵詞或者行業(yè)類的運算方式，例如在輸入某幾個行業(yè)后可選擇并且項，這樣，檢索出的即是同時屬于這幾個行業(yè)的案例，從而完成該次檢索。檢索過程如圖２所示。

２．４ 實時專家咨詢模式

實時專家咨詢是一個完整的咨詢系統(tǒng)的重要組成部分。與傳統(tǒng)的專家咨詢系統(tǒng)相比，實時專家咨詢在服務(wù)對象、服務(wù)方式、服務(wù)工具、服務(wù)內(nèi)容上都發(fā)生很大變化。實時在線咨詢服務(wù)是在虛擬環(huán)境中專家直接“面對”用戶、即時回答用戶提問的形式。其特點是，以在線咨詢的形式可有效超越時空的局限；以“不見面的面對面”方式，使參考咨詢?nèi)藛T和服務(wù)對象無論在何處，只要能登錄站點就可以進行交互式交談，這對所有的用戶都是平等一致的。另外還可以定期邀請相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜医淌冢瑓⑴c對用戶的在線咨詢服務(wù)。實時專家咨詢系統(tǒng)具有如下特點：

（１）實時性。可以實時為用戶解答咨詢問題，用戶在互聯(lián)網(wǎng)上提出問題，就能立刻獲得專家的響應(yīng)和解答。

（２）交互性。用戶提出問題，專家接受問題并給出解答。經(jīng)過交流，專家可以很好地了解用戶的需求、問題的類型等，在交互的過程中，專家還可以根據(jù)自己的知識給出比知識地圖等更多的引導(dǎo)，使得用戶的問題能夠更好地表達出來，進而給出更好的解答。

（３）靈活性。與傳統(tǒng)專家咨詢系統(tǒng)相比，實時專家咨詢系統(tǒng)的靈活性更具突出。

其中，無人值守檢索是將用戶提出的自然語言問句通過分詞技術(shù)切分成一個個關(guān)鍵字，然后分析問題的類型、提取問題的焦點，再在科學效應(yīng)庫中進行搜索，若科學效應(yīng)庫中存在相應(yīng)問題的答案，系統(tǒng)以文字描述的形式提供給用戶。檢索的結(jié)果一般為多條，系統(tǒng)將內(nèi)容相關(guān)的解答以標題的形式提供給用戶，用戶可以選擇與自己提出問題息息相關(guān)的標題，并查看相應(yīng)的答案。

２．５ 科學效應(yīng)庫與矛盾矩陣

系統(tǒng)的科學效應(yīng)庫提供了在解決發(fā)明問題時經(jīng)常遇到的、需要實現(xiàn)的３０種功能，以及這些功能的實現(xiàn)經(jīng)常要用到的１００個科學效應(yīng)和現(xiàn)象。

科學效應(yīng)庫的設(shè)計是以科學效應(yīng)和現(xiàn)象的應(yīng)用為基礎(chǔ)。科學效應(yīng)和現(xiàn)象的應(yīng)用應(yīng)遵循以下５個步驟：

（１）首先根據(jù)所要解決的問題，定義并確定解決此問題所要實現(xiàn)的功能。

（２）根據(jù)功能，從“功能代碼表”確定與此功能相對應(yīng)的代碼，此代碼是Ｆ１－Ｆ３０中的其中之一。

（３）從“科學效應(yīng)和現(xiàn)象清單”查找此功能代碼下ＴＲＩＺ所推薦的科學效應(yīng)和現(xiàn)象，獲得ＴＲＩＺ推薦的科學效應(yīng)和現(xiàn)象的名稱。

（４）篩選所推薦的每個科學效應(yīng)和現(xiàn)象，優(yōu)選適合解決本問題的科學效應(yīng)和現(xiàn)象。

（５）查找優(yōu)選出來的每個科學效應(yīng)和現(xiàn)象的詳細解釋，并應(yīng)用于問題的解決，形成解決方案。

其中，科學效應(yīng)和現(xiàn)象是依據(jù)其名稱拼音中的字母順序在結(jié)果表中進行排列的。

矛盾矩陣的設(shè)計由“工程參數(shù)表”、“發(fā)明原理表”、“惡化參數(shù)表”和“改善參數(shù)表”這四個二維表組成。每個二維表設(shè)計相應(yīng)記錄的序號列，在系統(tǒng)進行推理的時候，調(diào)用“惡化參數(shù)表”和“改善參數(shù)表”序號相同的記錄，就得出解決對應(yīng)工程矛盾的發(fā)明原理的號碼，再調(diào)用“發(fā)明原理表”就得出相應(yīng)的發(fā)明原理的詳細說明。

３ 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)以ＪＤＫ ５、Ｍｙｅｃｌｉｐｓｅ為開發(fā)環(huán)境，采用 Ｂ／Ｓ結(jié)構(gòu)和基于Ｊ２ＥＥ標準的開發(fā)模式。三層的Ｂ／Ｓ結(jié)構(gòu)的第一層是用戶層，用戶通過瀏覽器進行操作和數(shù)據(jù)傳遞。第二層是應(yīng)用層，主要負責接受用戶的請求、進行業(yè)務(wù)處理和訪問數(shù)據(jù)庫。第三層是數(shù)據(jù)層，主要是存放各種數(shù)據(jù)資源，包括科學效應(yīng)案例及相應(yīng)的ＴＲＩＺ解決工具案例[２]。其中，應(yīng)用層使用Ｔｏｍｃａｔ５．０服務(wù)器，數(shù)據(jù)層使用Ｍｙｓｑｌ Ｓｅｒｖｅｒ數(shù)據(jù)庫，業(yè)務(wù)處理用Ｊｓｐ＋Ｊａｖａｂｅａｎ的方式實現(xiàn)并通過ＪＤＢＣ的方式訪問數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)資源。客戶端與專家端均用網(wǎng)頁，消息用ＸＭＬ來封裝傳遞，采用高層的ＨＴＴＰ協(xié)議，實現(xiàn)ＷＥＢ通信，并用腳本實現(xiàn)頁面效果。系統(tǒng)實現(xiàn)界面如圖３和圖４所示。

４ 結(jié)束語

本文提出了一種基于ＴＲＩＺ理論的遠程專家咨詢系統(tǒng)，詳細介紹了系統(tǒng)的整體架構(gòu)以及系統(tǒng)涉及的幾個主要部分。系統(tǒng)實現(xiàn)了科學效應(yīng)庫管理與應(yīng)用，具體檢索方式，矛盾矩陣的應(yīng)用過程等。然而本系統(tǒng)在矛盾矩陣輸出發(fā)明原理序號后的處理以及科學效應(yīng)庫的組織、推理等方面還不太完善，有待進一步的研究。

參考文獻：

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