□彭中蓮

網(wǎng)絡(luò)是滿足信息化教學(xué)環(huán)境的一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施，是教育信息化建設(shè)的先決條件，是全面實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育的重要手段。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的大環(huán)境下，教學(xué)區(qū)、辦公區(qū)、學(xué)生區(qū)任何一個(gè)地方只要發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障，他們總是要求信息技術(shù)中心網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員能夠在第一時(shí)間內(nèi)快速地解決網(wǎng)絡(luò)故障，從而確保教學(xué)、科研活動(dòng)能夠正常進(jìn)行。對(duì)于校園網(wǎng)絡(luò)故障的診斷與定位，傳統(tǒng)的方法是采用人工方式，主要是由經(jīng)驗(yàn)豐富的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員來完成相關(guān)故障的處理。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員熟悉各種網(wǎng)絡(luò)資源的故障狀態(tài)及它們之間的關(guān)聯(lián)性，所以根據(jù)豐富的經(jīng)驗(yàn)，他們能夠快速判斷各種故障事件的優(yōu)先級(jí)并進(jìn)行相應(yīng)的處理。信息化時(shí)代，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)故障的幾率也會(huì)越來越大，但具有經(jīng)驗(yàn)豐富的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員數(shù)量有限，人工診斷又比較費(fèi)時(shí)且不能在線進(jìn)行；對(duì)于間斷性的故障，人工維護(hù)無法及時(shí)診斷和排除；學(xué)校統(tǒng)籌規(guī)劃各樓棟之間的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是具有相似性的，那么網(wǎng)絡(luò)故障診斷方式也應(yīng)具有一定的通用性；基于以上原因，在網(wǎng)絡(luò)故障診斷系統(tǒng)中引入專家系統(tǒng)勢(shì)在必行。

一、專家系統(tǒng)的基本原理

專家系統(tǒng)是人工智能技術(shù)的一個(gè)分支，它是將某個(gè)領(lǐng)域內(nèi)專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)總結(jié)歸納成一定的規(guī)則，計(jì)算機(jī)將利用這些知識(shí)去模仿專家分析問題的方法和解決問題的策略來處理領(lǐng)域問題。一個(gè)成熟的專家系統(tǒng)由6個(gè)基本組成部分組成：知識(shí)庫、推理機(jī)、人機(jī)接口、知識(shí)獲取子系統(tǒng)、解釋子系統(tǒng)和全局?jǐn)?shù)據(jù)庫，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

專家系統(tǒng)的核心部分是知識(shí)庫和推理機(jī)。其工作原理是根據(jù)知識(shí)庫中的知識(shí)和用戶提供的事實(shí)進(jìn)行推理。其過程中，不斷地由已知的前提推出未知的結(jié)論，即中間結(jié)果，并將其放入全局?jǐn)?shù)據(jù)庫中，再作為已知的新事實(shí)來進(jìn)行推理，把求解問題由未知狀態(tài)轉(zhuǎn)換為已知狀態(tài)，不斷更新，不斷循環(huán)，因此全局?jǐn)?shù)據(jù)庫中的信息會(huì)越來越多，越來越豐富。大數(shù)據(jù)視角下，所作出的結(jié)論也會(huì)更加精確。因此在回復(fù)用戶問題中，也可以快速、精確地回復(fù)，做出解釋。

圖1 專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

二、專家系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障診斷系統(tǒng)

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的特點(diǎn)，本文提出了基于專家系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障診斷系統(tǒng)。第一，網(wǎng)絡(luò)故障診斷系統(tǒng)確定發(fā)生故障的位置；第二，在系統(tǒng)的圖形界面顯示故障并在故障日志中記錄該故障；第三，在已知故障存在的情況下診斷故障的原因；第四，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)故障診斷結(jié)果排查故障。其中智能的網(wǎng)絡(luò)故障診斷是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，是專家系統(tǒng)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)故障診斷領(lǐng)域的結(jié)合點(diǎn)。它由知識(shí)獲取、知識(shí)庫、推理機(jī)和解釋機(jī)四大部分組成。

(一)知識(shí)獲取。知識(shí)庫是專家系統(tǒng)的組成基礎(chǔ)，用來存儲(chǔ)解決領(lǐng)域問題所需的專家經(jīng)驗(yàn)或知識(shí)。專家系統(tǒng)知識(shí)庫中所存儲(chǔ)的專家知識(shí)的數(shù)量和質(zhì)量決定專家系統(tǒng)性能的優(yōu)劣以及解決領(lǐng)域問題的能力。知識(shí)獲取主要有三種形式：手工知識(shí)獲取方法、半自動(dòng)知識(shí)獲取方法及自動(dòng)知識(shí)獲取方法。

1.手工知識(shí)獲?。褐R(shí)工程師提出各種問題，領(lǐng)域?qū)＜易鞒龌卮?，知識(shí)工程師整理回答的內(nèi)容，按一定形式加工輸入到知識(shí)庫中。如圖2.1所示。

圖2.1手工知識(shí)獲取

2.半自動(dòng)知識(shí)獲?。豪镁哂幸欢ㄖR(shí)編輯能力的知識(shí)獲取系統(tǒng)，采用提問的方式，幫助領(lǐng)域?qū)＜姨崛∠嚓P(guān)知識(shí)，并自動(dòng)計(jì)入知識(shí)庫。如圖2.2。

圖2.2半自動(dòng)知識(shí)獲取

3.自動(dòng)知識(shí)獲?。阂卜Q機(jī)器學(xué)習(xí)。機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)不僅可以直接同領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)話，不需要知識(shí)工程師的干預(yù)，其對(duì)話內(nèi)容可自動(dòng)變換成知識(shí)庫中的知識(shí)規(guī)則，而且還能從系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐中總結(jié)、歸納出新的知識(shí)，同時(shí)還能自動(dòng)修改當(dāng)前存在的錯(cuò)誤，并不斷完善知識(shí)庫。如圖2.3所示。

圖2.3自動(dòng)知識(shí)獲取

本文采用半自動(dòng)知識(shí)獲取的方式得到網(wǎng)絡(luò)故障領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)。

(二)知識(shí)庫。知識(shí)庫用來存放領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑闹R(shí)。通常，有三種知識(shí)表示形式，分別是：產(chǎn)生式、框架、語義網(wǎng)絡(luò)，而產(chǎn)生式在專家系統(tǒng)中運(yùn)用較為普遍。產(chǎn)生式規(guī)則的一般形式是：if(前提)，then(動(dòng)作)或(結(jié)論)，如果前提條件得到滿足，就產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作或結(jié)論。

本系統(tǒng)采用樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織所有故障知識(shí)，多個(gè)故障構(gòu)成多棵故障樹，即為故障森林。為便于操作，同時(shí)結(jié)合二叉樹的原理，將故障森林轉(zhuǎn)換成一棵二叉樹是網(wǎng)絡(luò)故障診斷專家系統(tǒng)存儲(chǔ)故障規(guī)則的前提條件。在數(shù)據(jù)庫中，本系統(tǒng)的二叉樹采用雙向鏈表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，遍歷整個(gè)二叉樹就實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)故障診斷專家系統(tǒng)的知識(shí)庫的建立。

(三)推理機(jī)。在網(wǎng)絡(luò)故障診斷專家系統(tǒng)中，系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員輸入的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)故障事實(shí)，利用知識(shí)庫中的知識(shí)，根據(jù)有效的推理策略，提出解決當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)故障的辦法。其基本思想是：網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員通過系統(tǒng)人機(jī)交付界面，輸入網(wǎng)絡(luò)故障事實(shí)；推理機(jī)針對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)故障的已知信息，采用深度優(yōu)先搜索算法，反復(fù)匹配知識(shí)庫中的規(guī)則，引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員完成網(wǎng)絡(luò)故障診斷，系統(tǒng)將記錄診斷過程。

(四)解釋機(jī)。解釋機(jī)用于解釋推理的過程及顯示推理的結(jié)論。本系統(tǒng)的解釋機(jī)包含三個(gè)部分：事實(shí)區(qū)、推理過程區(qū)和結(jié)論區(qū)。事實(shí)區(qū)，按事實(shí)先后順序列舉推理過程中用到的所有事實(shí)，并按事實(shí)性質(zhì)分類。本系統(tǒng)將故障分為硬件故障、軟件故障、網(wǎng)絡(luò)故障三類。推理過程區(qū)，按先后順序排列推理過程中所用到的知識(shí)規(guī)則。結(jié)論區(qū)，顯示推理得到的結(jié)論，即問題的結(jié)果。

三、結(jié)語

專家系統(tǒng)是人工智能的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，本文將專家系統(tǒng)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)故障診斷領(lǐng)域，提高了網(wǎng)絡(luò)故障診斷的迅速性和準(zhǔn)確性，確保了網(wǎng)絡(luò)可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行，減少了對(duì)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員的依賴。但專家系統(tǒng)中的知識(shí)獲取已成為專家系統(tǒng)的瓶頸，因此下一步研究方向是在網(wǎng)絡(luò)故障診斷專家系統(tǒng)中引入知識(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)。