基于案例推理的信息通信調度事故決策研究

【摘要】 針對信息通信調度事故的知識特征，提出基于案例推理的方法來解決信息的利用和傳播問題。將基于案例推理的方法應用于信息通信調度事故領域，根據領域知識特點結合人工智能其他技術，研究和分析案例表示、案例檢索和案例修正等各階段的任務方法，建立系統框架，構造信息通信調度事故決策系統。

【關鍵詞】 信息通信 調度事故 基于案例推理 決策系統

Study on Decision Information Communication Scheduling Accident Case based Reasoning

YANG-Shibo 1， Liu Ning 1，JIN-Xin1，CHEN-Baojing1，CHAI-Jing1

（1.Priorities of Gansu Province Electric Power Company Information Communication， Information and Communication Control Center， Lanzhou 730070，China）

ABSTRACT：The paper introduces case based reasoning approach to solve the information utilization and dissemination issue on basis of information communication scheduling accident knowledge characteristics. This paper applies CBR to information communication scheduling accident knowledge domain and builds the system structure including case representation，retrieval and revise such phase tasks in combination with other AI technology. The information communication scheduling decision system is then constructed and accident validation is established.

KEYWORDS：information communication；scheduling accident；Case based reasoning；decision system

前言

信息通信行業近年來飛速發展，通信調度事故的頻繁出現給社會造成了巨大損失。如何從事故與失敗中總結知識經驗，并有效的傳達給相關專業的人員，防止類似事故發生，是一項具有重要意義的工作。

在調查分析信息通信調度事故現狀及原因的基礎上，通過搜集事故案例，并對事故案例的經驗進行挖掘運用，完成完整信息庫的建立從而對已有事故經驗知識進行學習借鑒成為智能決策的重要研究思路。

相關研究表明人類學習和解決問題往往基于以往案例推理，基于案例推理（Case-Based Reasoning，CBR）[1]以人類認知心理學模型為基礎來解決專家問題。Schank[2]提出在動態的內存結構中保留過去的經驗來進行學習和回憶的理論。Anderson[3]也認為人類學習、解決問題是將過去的案例作為模型來利用，也是專家最重要的解決問題的方法。本文采用案例推理方案，設計合理的信息通信調度事故案例庫，對案例信息進行存儲統計，可為應急指揮人員實時指供與當時事故相似的案例信息進行輔助決策。

一、案例推理和決策相關理論及應用

作為對人類思維經驗的一種模擬，基于案例的推理是一種基于過去實際經驗或經歷的推理。完整的案例推理系統由案例組成，這些案例可以描述問題、結果、解決方案，并可對其效用進行評估。同時能夠通過修改和補充過去案例的解決方案以適應新的類似案例。CBR推理的過程歸納為以下四個步驟：檢索、重用、修正、存儲。如圖1所示。

決策支持系統（Decision Support System，簡稱DSS）是用來處理半結構化與非結構化問題，允許決策者直接干預并能接受決策者的直觀判斷和經驗的動態交互式計算機系統的計算機軟件系統 [4]。基于案例的推理已在應急決策環境展現出其優勢，該方法能通過與網絡海量數據的整合發揮其知識發現和學習的優勢[ 5]。

考慮到基于案例推理的方法在理論層面的優勢及其諸多領域的推廣應用，本文以基于案例的推理為基礎，發揮其在非結構化或結構化程度低的領域中的優勢，應用于信息通信調度中完成事故決策。

二、基于案例推理的信息通信調度事故決策方案

信息通信調度事故的形成過程復雜，涉及面較廣，包括人員操作、線路故障及環境等各種因素綜合作用。考慮到信息調度事故的發生具有隨機性、模糊性和不確定性，基于規則的推理方式無法對其進行決策和處理 [6]。領域專家已在事故處理中已積累了豐富的經驗，存在大量的實際案例。采用CBR作為決策的基礎，符合人類的認知心理。

本文對照CBR模型中的任務流程，結合國網甘肅省電力公司信息通信調度事故知識特性對信息通信調度事故決策進行功能模塊策略設計，根據用戶所提交的事故情況，提供合適的事故解決方案，輔助工作人員進行智能決策[7]。

具體來說，首先，將信息通信調度事故按照特定知識表示方式進行規范化和統一化表示，形成信息通信調度事故案例存入案例庫 ；然后，用戶可限定某些檢索條件作為問題描述部分，案例推理系統通過特定相似性運算規則檢索出與當前問題相匹配的信息通信調度事故案例，如兩者問題描述部分完全相同，則輸出該信息通信調度事故案例，否則推薦相似度較高的信息通信調度事故案例。

此外，用戶還可參考經過增、減的推薦信息通信調度事故處理方案直接執行，或酌情參考相似信息通信調度事故案例，以此形成新的信息通信調度事故案例。用戶還可以反饋新案例是否具有可行性，再決定是否作為新案例加入案例庫，以便為以后問題的求解使用，如圖2所示。

2.1 信息通信調度事故案例表示

案例表示是建立CBR系統需要解決的基本問題，是案例推理實現的基礎，決定著推理的廣度和應用范圍。案例表示的正確、恰當與否，直接影響著案例檢索的效率和診斷質量。案例的表示目前尚無統一模式，當前主要采用的方法包括邏輯表示法、規則表示法、框架表示法、語義網絡表示法和面向對象表示法等[7]。

考慮到案例表示包括問題描述和對應解決方案，本文用二元組形式進行表示，即<問題，解決方案>。也由此明確案例檢索和案例修正的執行部分。具體來說采用案例特征屬性表示法，將案例特征屬性組成一個集合來表示相應的案例，通過對信息調度通信事故不同特征屬性分析，可將事故發生時間、地點、原因、過程、結果和處理手段綜合，以上6方面基本可以完成對信息調度通信事故規范化和完整化描述。因此案例可以表示為：Case = { 時間，地點，原因，過程，結果，處理手段}，值得注意的是特征屬性對于案例檢索和匹配的貢獻程度不同，本文利用專家賦權法，事先由信息通信領域專家根據經驗進行判斷給定特征屬性不同的賦權策略[8]。

2.2 信息通信調度事故檢索策略

案例檢索是通過一種檢索機制，從案例庫中檢索出與目標案例相似的一個或若干個源案例，當系統需要解決一個目標案例時，CBR利用相似性知識和特征索引對案例庫進行查詢，返回若干符合目標案例要求的源案例，其中與特征最相關的若干源案例將返回成為目標案例的參考結果。

本文將整個案例檢索分為三個步驟[9]：

一是對目標案例進行分析，獲取與目標案例相關的特征屬性；

二是從案例庫中查找與目標案例相關的若干源案例；

三是從初步匹配得到的源案例中選取一個或若干個與目標案例最相似的源案例。整個過程利用基于聯想語義網絡的智能查詢技術實現。

由于案例各屬性類型多種多樣的，為了正確地進行匹配，須對不同類型的數值采用不同的相似度計算方法。屬性值的相似度計算方法一般可以分為數值、有序枚舉、無序枚舉三種類型[9]。

2.3 信息通信調度事故修正

經過案例重用過程得到的建議方案，盡管與當前問題最相似，但可能還存在某些差別，從而導致建議方案中所記錄的解決問題的方法和求解策略不完全適合當前問題的求解，因此，需要根據當前問題的具體環境，做出一定的修正，以適合當前問題的求解，得到確認方案。案例修訂階段包括評價案例和案例調整與修改兩個階段。CBR系統在國網甘肅省電力公司是初期應用，案例較少，修正準確率相應較低。隨著新案例的不斷加入，系統能逐漸豐富自身內容，形成增量式的自學習過程。對于已成功解決的案例以及案例的處理方法按照一定的數據格式存數到案例庫中，能為今后類似案例的解決提供相應參考。

三、應用實例—異常訪問案例化

基于案例的推理（CBR）是一種重要的人工智能方法，就是對新案例在案例庫中檢索出舊案例，并進行修改，給新案例提供一種解的推理模式。甘肅公司于2013年8月27日18：32分接到總部調控中心郵件通知“上海信息災備中心通過IDS管理控制中心巡查發現以下一些IP對災備內進行異常訪問，顯示“UDP_MSSQL2000_遠程溢出[MS02-039]”。

源端通過掃描某一網段的1434端口來尋找SQL Server服務器的這種行為，可能會被某些病毒或者蠕蟲利用產生安全事件。基于CBR系統，可以將上述事故轉化成案例，如表1所示。

表1 事故案例庫

Tab .1 The accident case

時間地點原因過程結果處理手段

2013.8.27源端地址10.212.230.88源端數據庫服務器感染病毒源端通過掃描某一網段的1434端口來尋找SQL Server服務器及時啟用防護措施。進行系統補丁升級及病毒查殺。對源端地址進行排查，并且阻止主流的Web漏洞掃描和網絡爬蟲等行為。

通過上述案例化分析：在短時間間隔內，如果一臺主機向其余主機的多個端口建立連接，出現“UDP_MSSQL2000_遠程溢出[MS02-039]”可以認為發生異常訪問，預處理器就會報警，通過案例及時啟用防護措施，可以通過以下方法快速處理安全隱患。

1）加強巡檢，提高管理措施，確保主機、數據庫系統、PC終端安全穩定運行。

2）加強服務器、PC終端設備的維護，定期更新操作系統補丁，更新防病毒軟件。

3）加強對主機、數據庫系統、PC終端的安全防護漏洞掃描。

四、結束語

本文以國網甘肅省電力公司信息通信調度事故案例庫為背景，基于案例推理的方法運用到信息通信調度事故智能決策系統，不僅能夠通過合理的案例表示方法對事故信息進行結構化處理，而且結合領域專家知識、定性經驗知識，通過相近算法的匹配計算，有效提供符合用戶搜索條件并且給出實際的決策方案。另外，也可以及時啟發現事故和快速啟用防護措施，快速處理安全隱患。

參 考 文 獻

[1] Sshank R， Abe lson R R. Go als and Understand ing[M] . E rlbanum：Eksevier S cience， 1977.

[2] Schank R C， Abelson R P. Scripts， plans， goals， and understanding： An inquiry into human knowledge structures[M]. Psychology Press， 2013.

[3] Anderson J R. The architecture of cognition[M]. Psychology Press， 2013.

[4] 羅賀， 楊善林， 丁帥. 云計算環境下的智能決策研究綜述. 系統工程學報[J]， 2013

[5] 張榮梅，周義，涂序彥.交通事故處理智能決策支持系統（YCIDSS）.計算機應用，2002，22（9）：60-61.

[6] 李先鋒.融合CBR與RBR道路交通事故處理專家系統原型研究[M].合肥工業大學，2005.

[7] 金晨澤.基于Multi-Agent的瓦斯聯網系統的研究與應用[D].天津工業大學，2007.

[8] 王義祥，鄔群勇.一種基于CBR的特征屬性權重選取與自修正方法[J]. 微型機與應用，2012，31（10）：71-75.

[9] 賁志岳.基于案例推理的裝備車輛故障診斷系統[M]，中南大學，2007.