突发事件案例知识表示研究

吴险峰

摘要： 本文通过对突发事件的性质、发展演化、突发事件处置参与者的协同等的机理的分析，以及对案例的深度应用需求的考量，研究了本体用于表达突发事件案例知识的优越性和表示的基本方式，并探讨了本体开发的基本过程。

Abstract： Through the analysis of the mechanisation of the emergency nature， the development and evolution， emergency handling and the participants coordination， as well as the application needs of the depth of cases， this paper studies the superiority and the basic means of representation of expressing the emergency by ontology and discusses the basic process of ontology development.

关键词： 突发事件；案例；知识表示；本体

Key words： emergency；case；knowledge expression；ontology

中图分类号：TP391.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）32-0176-03

0 引言

突发事件案例是应急管理领域宝贵的资源，近年来案例库的建设也得到了发展，但总案例的形式仍然是以文本的形式为主，尽管从纸面迁移到了计算机系统中，但本质上并无太大变化。因此对案例的利用仍旧停留在简单和混沌的状态。

本文从知识管理的角度对案例所蕴含的信息和知识加以剖析，准确锁定案例知识的表示方法，为基于知识管理的案例库建设奠定基础，这对于引入人工智能、机器学习等技术，促进案例利用水平具有积极意义。

1 突发事件案例知识表达的诉求

所谓知识表示就是指把知识客体中的知识因子与知识关联起来，突发事件的内在机理、现有的技术手段及其发展趋势，案例知识的应用预期等因素决定了知识表示策略和方法。

1.1 突发事件的性质易变及发展演化的多变性

根据发生概率的大小以及危害程度，可以将事件分为干扰、危机和突发事件三种情况，三者之间往往存在逐级转化的关系，可以看作事物发展过程中性质不同的三个阶段，在应急管理的业务中，分别对应不同的工作机制。图1示意了干扰、危机和突发事件的性质变化机理。

突发事件的发展和演化体现出了过程的复杂性。

突发事件的发展指的是事件的影响在程度和范围等不同层面的扩展，从程度上讲主要是指事件对承载体的破坏能力和破坏程度的增强，从范围来讲包括时间和空间的变化。

突发事件的演化是指事件在发生发展过程中性质、类别级别，物质及化学形式，范围及区域等要素变化过程，表现为蔓延、转换、衍生和耦合四种形式。

蔓延和转化都是事件随着自身的发展而产生了新的事件，不同之处在于，转化是指新旧事件之间存在着一种接续关系，新的事件产生时，它的前导事件已经消失。蔓延则是新旧事件并存。

衍生是指某一突发事件发生后，由于突发事件以外的因素而导致后一类突发事件的发生。耦合是指两个或两个以上因素共同作用导致突发事件进一步加剧。

突发事件性质易变及发展演化的多变性和非线性，对知识表示的完备性提出了较高的要求。

1.2 突发事件中参与者的组织与协同的复杂性

我们国家的应急组织体系是一个纵横结合的联动网络体系，在具体的突发事件处置中，参与的人员和组织可能来自不同的系统和层次，形成具有共同目标的行动体。面向突发事件，它们会形成新的组织结构，如矩阵式的组织结构：纵向形成按职能划分的专业组织，横向上以突发事件的当前任务为驱动，组成行动小组。根据突发事件的规模和程度，这些组织的规模和联结程度会有很大的区别。在处置工作中，必然还会涉及到工作职责的分工协调，应急资源的调配权限的分配及其实际运行状态等诸多问题。

参与者的组织协同的复杂性，要求知识表示具有一定的弹性，同时能够很好地表达各种形式的关系和约束。

1.3 案例和案例库的深度应用需求对知识表达要求

可以预见，突发事件案例应用将继续得到拓展，其中案例对于应急决策支持是一个研究热点。

基于案例的推理（CBR）是应急决策支持技术的一个重要分支，其主要的思想就是从记忆或以往案例库（Case Base）中查找与该新问题相同或最为相似的源案例（Source Case）。对众多案例进行同异比较，判断新发生的问题与以前发生过的问题之间的相似性、关联性，调整以前的经验和方法，用一些可量化的方式，形成支持方案。这一过程需要案例的表示具有规范性、共通性，从而才能够通过相似性计算提高匹配准确度。

此外，案例在应急管理研究、教育培训等方面也有了更深入的应用，其共同的特征是将案例中的事实等显性的知识所蕴含的隐性知识（技能知识和人力知识）提炼出来。这就要求知识的表达方法要具备相应的表述隐性知识的潜质。

2 突发事件案例的知识表达原则

根据上节对相关因素的分析，在选择知识表达方式时，应遵循以下原则：

①案例表示方式能够与应急案例专有的知识构成相匹配，其要点包括：

1）案例的过程化表示，突发事件本身的发展演变过程以及人们的应对过程构成了突发事件的过程，这一过程在信息系统中可能会采取工作流等方式来表示和处理。知识表示方法要对此有好的支持。

2）案例的层次性和多粒度表示，案例本身可以从不同的粒度来进行观察，一个大事件可能分解为若干小事件，原子事件可重构为新的事件。因此要求表示方法能够有灵活的粒度变化和组合管理能力。

3）案例的演化关联表示，案例的蔓延、转化、衍生、耦合使得案例之间构成了关联关系，表示方法应具有表达演化关联的能力。

②案例表示的可扩展性，能够汲取新的认知。表示方法在核心稳定的前提下，具有纳新变更的机制。

③案例的表示要能够与现有的、可以预见的信息技术处理方法相适应，表示的模型能够方便地以计算机数据库或文件系统储存，能够支持高效便捷的查询检索。

④案例的表示能够方便转换支持机器理解，要能够在语义层次上达到统一，为机器学习、人工智能等技术的应用提供条件。

⑤案例的表示能够方便地转化生成友好的人机界面，使领域专家、应急专业管理人员易于理解使用。

3 突发事件案例的本体表示

目前知识表示方法已有多种，如谓词逻辑、语义网络、框架、面向对象、本体等。它们各具特点，同一种知识可以采用不同的表示法，不同的表示法会产生完全不同的效果。何绍华、马创新等对几种有代表性的方法进行了比较研究，他们主要从知识表示方法对知识本身表达的完备性、表示方法的机器理解和实现难度、使用者（人）对表示方法的理解的难度三个大的维度进行评估。结论认为，本体表示方法在知识表达的完备性、用户理解、机器推理等方面表现较其他的方法有优势，该方法的主要的缺陷则表现为实现难度较大。本文认为本体方法的这些特性适合作为现阶段突发事件案例的知识表示方法。

本体原本是一个哲学概念，本体被引入知识表示领域，用来表达人们对于问题领域的知识的共同理解，描述其中概念与概念之间的关系。本体论的基本元素是词汇（term）/概念（concept），转而构成同质化的类（class）和子类（sub-class），然后各个类和概念之间加入了适合的关系（relation）后，形成了一个简单的本体。近年来，本体被应用于信息与知识的表达，本体模型具有开放、可伸缩、长于描述语义关联的特性，能够有力的支撑应用领域知识的共享与重用，具有显性化隐性知识的能力。

以过程表示为例，ISO国际标准组织发布PSL，它是一种描述语言和本体，其扩展集的元素可用于描述具体应用和实践中的过程，包括事件的执行树（Occurrence Trees）、子活动（Subactivity）、具体状态（Discrete States）、原子活动（Atomic Activity）、复杂活动（Complex Activity）和活动执行事件（Activity Occurrences）。这些描述的机制对于案例活动的表述清晰准确，容易与本体化的应急预案作比对，可以抽取过程复用，在应急决策支持中形成新的处理方案。

本体对于本文提出的突发事件案例的知识表达原则大都有较好的支持，限于篇幅，对本体表达案例知识的其他特性不做展开探讨。

4 突发事件案例本体的开发和应用过程

采用本体作为突发事件案例知识的表示方法，在实践中其核心的工作是开发案例本体，一般由应急领域专家和本体工程师协作，从应急领域的知识、以及各种形式存在的案例资料中，按照本体开发的标准过程，抽取术语、概念、关系，构成案例本体。

图1为采用本体表示法开发的案例本体的局部，案例本体采用形式语言OWL描述，此处以UML作可视化展示。

案例本体形成之后，各种来源、形式和结构的案例资源按照案例本体的规约，通过注释、格式化、形式化等整理加工，形成本体化的数字化信息，存储于数据库系统中，作为后续应用的数据基础。

5 结论

通过研究，本文认为以本体作为突发事件案例知识的表示方法，对于案例知识的表达、案例知识共享以及基于案例的决策推理均能够有较好的支持，案例本体的开发工作量巨大，在具体过程中尚有大量的细节问题值得研究。

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