《定性物理方法.ppt

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5、新一代KB系统技术 定性物理方法 定性物理方法是一种典型的深法,目的在于使用应用领域的基本原理和常识方法对物理系统的行为作定性推理。物理系统可以是自然的或人工的遵守物理定律的任何系统。与数值仿真依赖于在不同时间点的变量所取值的集合不同,定性物理研究基于更抽象的级别对系统行为作定性刻画。定性物理主要研究定性仿真和预言,但其目标远超出仿真,包括研究对行为作定性推理所需要的知识类型,制定表示这些知识的通用方案,并开发实现定性推理的机制。这里,我们着重讨论定性动力学,包括时变量的定性表示以及在推理行为中的应用。 定性物理方法的研究可上推到Hayes(1978-1979)提出的朴素物理,Hayes试图形式化地描述关于物理世界的普通日常知识,这给定性物理研究带来很多灵感。尽管常识推理仍是现在定性物理研究的一个重要目标,但研究范围已大大拓宽。定性物理研究的动机归结为以下几点: Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 5、新一代KB系统技术 定性物理方法 (1)关于物理世界的常识推理。常识推理(例如水会烧开;小球上抛行为的预言)尽管可以使用物理定律和数学方程,但人们却往往只凭直觉(几乎不做推理)来做预言。 (2)定性推理。在应用领域的推理往往超出基于普通常识的推理范围,因为需要使用领域的特有知识。在许多自然和社会科学领域,只存在关于行为的定性知识,关于变量值和变量间关系的不精确的信息,因而无法以精确的数学方式作定量描述。在某些应用领域,即使有精确的数学关系存在,也往往因缺少定量的信息而不得不作定性分析。某些问题则可能太困难了,以至于无法作完全的精确分析。数值仿真虽然能用以预言系统行为,但因代价昂贵而往往不合算。实际上,在许多情况下,我们并不需要精确的解答。只有解答处于临界状态或引起二意性时才需要求助于定量分析和数值仿真。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 5、新一代KB系统技术 定性物理方法 (3)按基本原理作MBR(Model Based Reasoning)。第一代KB系统脆弱的原因在于缺乏领域的基础性知识,定性物理试图通过建立详细的领域模型(结构、功能、因果、行为),并使用基本原理作用于模型上来解决问题。 (4)时变推理。用于推断物理系统的动态方面,即状态是如何随时间而变化的。数值仿真能实现对行为随时间而变化的描述,但计算量很大。定性推理就是要决定如何表示必须的知识和如何实现关于行为的定性时变推理。 (5)因果推理。数值仿真描述行为是以时间作为横轴的坐标形式,并未解释为什么有那样的行为,数值分析仅提供结果,但不能提供因果解释。定性物理方法基于结构和物理原理的知识,不仅推导(预言 )行为,也解释了行为是如何达到的。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 5、新一代KB系统技术 定性物理方法 相对于定量分析和定量仿真来讲,定性物理方法以牺牲对物理量描述的精确性为代价来换取对物理系统行为的推理能力,正好弥补了定量方法缺乏推理和解释能力的不足。然而,定性物理方法并不能取代定量方法,为此,理想的物理系统分析方法应有机地综合定性和定量方法,以取得更好的效果。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 5、新一代KB系统技术 定性物理方法 1、定性演算 定性推理用比实际数字更不精确的信息(如正负号、相对大小、值变化方向等)作推理。在定性物理研究中,作定性描述的参数称为 定性变量,量之间关系可用定性方程和定性不等式表示。定性变量可按如下方式来构造:取一个常规的连续变量,将其值域分割为若干子域,子域(值间隔)取一个名,以指示相应的物理意义。例如,将水温分为5个区域(加上分隔点):(-∞,0),0,(0,100),100,(100,+∞),分别取名为冰、冰点、水、沸点、汽。如此可得一定性变量,它有5个可取值。分隔连续值域的常规变量值称为界标(landmark),用以指示系统状态的质变。

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