李李

摘要：隨著模糊Petri網(wǎng)理論及應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，利用模糊Petri網(wǎng)相關(guān)理論來(lái)知識(shí)推理研究成為一種較常見(jiàn)的方法。本文對(duì)基于模糊Petri網(wǎng)的并行推理的概念界定及研究意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要研究?jī)?nèi)容及研究成果進(jìn)行了詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：模糊Petri網(wǎng)；并行推理；知識(shí)表示

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）09-0057-02

Parallel Reasoning based on Fuzzy Petri nets

LI Li

（Center of Clean-Government Education and Case Management； Discipline Inspection and Supervision of Chenzhou， Chenzhou 423000， China）

Abstract： With the development of Fuzzy Petri nets theory and application technology， Fuzzy Petri nets theory is widely used to knowledge reasoning. This paper carries on a detailed description ranging from definition and significance of parallel reasoning based on Fuzzy Petri nets and research status to the main contents and research results.

Key words： Fuzzy Petri nets； parallel reasoning； knowledge representation

1 概念界定及研究意義

在現(xiàn)實(shí)世界中，確定的知識(shí)只是少數(shù)。這個(gè)充滿了不確定因素的模糊世界使得我們?cè)诶孟嚓P(guān)Petri網(wǎng)理論進(jìn)行知識(shí)推理研究中必須考慮到知識(shí)具有的“模糊性”這一特點(diǎn)[1]。 “傳統(tǒng)數(shù)學(xué)無(wú)法全部、真實(shí)地反映人腦的思維規(guī)律”—這是科研工作者在研究使計(jì)算機(jī)具有“類人類智力”過(guò)程中必須首要解決的問(wèn)題之一。其中各種模糊對(duì)象和模糊概念是各個(gè)科研人員要處理模糊世界必然要面對(duì)的兩大因素，套用以前那些精確知識(shí)的處理方法對(duì)于這些模糊概念或知識(shí)的運(yùn)用是行不通的，處理這類問(wèn)題我們必須結(jié)合各種特殊的處理方法和模糊性研究。兩方面的意義蘊(yùn)含于模糊性之中，第一，度量可能是模糊的（所處理的對(duì)象或概念的），例如：對(duì)老年人的界定等；第二，模糊性蘊(yùn)含于各種處理方法和技巧本身，即在處理或運(yùn)用中所做的動(dòng)作本身就具有某種模糊性，這被科研人員稱為模糊動(dòng)作或模糊處理。因此，基于模糊Petri網(wǎng)的知識(shí)推理系統(tǒng)的研究領(lǐng)域就是把傳統(tǒng)Petri網(wǎng)現(xiàn)有的知識(shí)處理方法與模糊數(shù)學(xué)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行深入的研究，這對(duì)提高知識(shí)推理系統(tǒng)的有效性和推理效率有著極其深遠(yuǎn)的理論和實(shí)際意義。

目前，國(guó)際上對(duì)模糊Petri網(wǎng)的理論及應(yīng)用技術(shù)的研究還處于初始發(fā)展階段。系統(tǒng)而全面地對(duì)基于模糊Petri網(wǎng)的知識(shí)推理的研究還存在一些困難： ①集中從應(yīng)用方面展開(kāi)研究，這是目前學(xué)術(shù)界針對(duì)模糊Petri網(wǎng)主要的研究方向，很少有學(xué)者關(guān)注FPN的自身理論的研究，特別是在模糊Petri網(wǎng)系統(tǒng)的初始庫(kù)所token的初始值如何確定這一方面。當(dāng)前，科研專家或研究人員依據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接給出或者主觀猜測(cè)出模糊token的初始值，這導(dǎo)致token的初始值隨意性太高，操作過(guò)程中即使算法與推理過(guò)程正確，結(jié)果也不一定正確。②不精確推理過(guò)程中模糊知識(shí)庫(kù)的一致性檢測(cè)問(wèn)題一直沒(méi)有很好的解決方案。已有的研究成果主要有成對(duì)規(guī)則比較法和關(guān)系圖或推理圖分析法[2]。③在現(xiàn)實(shí)世界中，基于模糊知識(shí)的推理存在著利用相同知識(shí)進(jìn)行多次反復(fù)推理（即存在環(huán)路問(wèn)題），如醫(yī)療診斷系統(tǒng)等。這一系列問(wèn)題有待學(xué)者們進(jìn)一步研究。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

林闖等人就如何利用Petri網(wǎng)進(jìn)行知識(shí)的表示進(jìn)行了深入的研究[3]。當(dāng)今，基于普通Petri網(wǎng)的知識(shí)推理的相關(guān)算法也已取得許多研究成果。Jonathan Lee等人提出了一種基于普通Petri網(wǎng)模型的推理機(jī)制[4]；林琪、周洪玉等人初步探討了基于Petri網(wǎng)的并行推理機(jī)制。利用Petri網(wǎng)的關(guān)聯(lián)矩陣可以實(shí)現(xiàn)基于Petri網(wǎng)的產(chǎn)生式規(guī)則推理算法，目前，諸多文獻(xiàn)都詳細(xì)討論了這種推理算法[5]。

綜上所述，基于普通Petri網(wǎng)的知識(shí)推理系統(tǒng)的研究已經(jīng)碩果累累，不久的將來(lái)，這一研究領(lǐng)域?qū)⒃谌斯ぶ悄艿难芯恐姓紦?jù)愈來(lái)愈重要的地位。

3 基于模糊Petri網(wǎng)的并行推理的主要研究?jī)?nèi)容

本人認(rèn)為，基于模糊Petri網(wǎng)的并行推理的研究主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行：

1）結(jié)合以后模糊理論的相關(guān)研究成果，給出模糊Petri網(wǎng)系統(tǒng)中初始庫(kù)所token值的確定方法，使該方法能夠量化不精確的、非定量的信息，有效地解決推理過(guò)程中出現(xiàn)的沖突問(wèn)題。

2）在深入分析現(xiàn)有進(jìn)化仿生算法的基礎(chǔ)上，提出混合仿生算法來(lái)克服仿生算法本身易陷入局部最優(yōu)、收斂速度慢等問(wèn)題，并將其運(yùn)用在模糊Petri網(wǎng)的三大參數(shù)優(yōu)化過(guò)程中，以達(dá)到提高推理結(jié)果精度的目的。

3）采用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法，在深入研究經(jīng)典Petri網(wǎng)及各類Petri網(wǎng)在知識(shí)表示及推理研究領(lǐng)域中的研究成果的基礎(chǔ)上，提出一種高效而可行的基于模糊Petri網(wǎng)的模糊知識(shí)表示及推理算法。

4 研究成果

基于模糊Petri網(wǎng)的并行推理的研究成果具有較高的應(yīng)用價(jià)值，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1）人工智能理論及機(jī)器人應(yīng)用研究領(lǐng)域

由于在人工智能理論以及機(jī)器人研究領(lǐng)域中均涉及許多智能計(jì)算及符號(hào)智能的有關(guān)算法，而本項(xiàng)目的研究成果中給出了大量的基于模糊Petri的相關(guān)算法的建模方法及其應(yīng)用技術(shù)的相關(guān)理論；

2）專家知識(shí)庫(kù)及專家系統(tǒng)的研究領(lǐng)域

由于本項(xiàng)目的研究成果中提出了一種基于模糊Petri網(wǎng)的模糊知識(shí)的表示方法以及模糊知識(shí)的推理技術(shù)，從而為專家知識(shí)庫(kù)以及專家系統(tǒng)提供了一種新的實(shí)現(xiàn)途徑，從而有可能為專家系統(tǒng)的應(yīng)用提供一種更可靠和更有效的實(shí)現(xiàn)方法；

3）并行調(diào)度決策系統(tǒng)或分布式處理系統(tǒng)研究領(lǐng)域

面向?qū)ο竽：齈etri網(wǎng)在描述異步并發(fā)（或并行）方面具有獨(dú)到之處，特別適合描述具有并發(fā)性、實(shí)時(shí)性、異步性等特點(diǎn)的分布式系統(tǒng)。因此，本項(xiàng)目的研究的成果可應(yīng)用于多任務(wù)環(huán)境下的并行調(diào)度的任務(wù)分派、分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等研究領(lǐng)域。

同時(shí)，該研究具有一定的科學(xué)意義，主要體現(xiàn)在如下2個(gè)方面：

1）Petri網(wǎng)研究領(lǐng)域的新思路

將Petri網(wǎng)與模糊理論相結(jié)合，并將其擴(kuò)充為面向?qū)ο蟮拈_(kāi)放式的遞歸網(wǎng)，從而可將一個(gè)逐漸擴(kuò)大的系統(tǒng)不斷分解成若干個(gè)子系統(tǒng)，并利用擴(kuò)充后的模糊Petri網(wǎng)的遞歸性建立各子系統(tǒng)的模型及其相互之間的關(guān)聯(lián)，同時(shí)引用時(shí)間屬性Petri網(wǎng)描述語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的研究成果，從而提供了一種利用成熟的Petri網(wǎng)理論建立基于語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜的模糊處理技術(shù)分析模型的新思路。

2）多種Petri網(wǎng)技術(shù)綜合應(yīng)用的新嘗試

本研究是多種Petri網(wǎng)技術(shù)綜合應(yīng)用的一次實(shí)踐活動(dòng)。它將普通Petri網(wǎng)、隨機(jī)Petri網(wǎng)、時(shí)間Petri網(wǎng)、面向?qū)ο驪etri網(wǎng)和模糊Petri網(wǎng)等多種技術(shù)及其理論有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使不同Petri網(wǎng)技術(shù)之間達(dá)到互補(bǔ)，并將其應(yīng)用于并行知識(shí)推理的分析與實(shí)踐中，是關(guān)于各類Petri網(wǎng)綜合應(yīng)用技術(shù)的一次新嘗試。

參考文獻(xiàn)：

[1]冉會(huì)中.基于Petri網(wǎng)的冗余控制系統(tǒng)建模與仿真[J].計(jì)算機(jī)仿真，2011，28（5）：103-106.

[2]周月明，杜玉越，劉偉.基于Petri網(wǎng)的容錯(cuò)系統(tǒng)分層建模[J].計(jì)算機(jī)工程，2010（2）：39-41.

[3] 林闖，陸維明.Petri網(wǎng)用于知識(shí)表示[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，1992（1）：1-16.

[4] Jonathan Lee， Senior Member. Modeling Uncertainty Reasoning With Possibilistic Petri Nets[J].IEEE TRANSACTION ON SYSTEMS MAN AND CYBERNETICS-PART B： CYBERNETICS，2003，33（2）.

[5] Shen R L. Reinforcement Learning for High-Level Fuzzy Petri Nets[J]. IEEE TRANSACTION ON SYSTEMS MAN AND CYBERNETICS-PART B： CYBERNETICS，2003（2）.