[基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取研究]可視化提取熏顯箱中標(biāo)

　　[摘要]探討如何利用可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)知識(shí)提�。夯�于可視化技術(shù)的知識(shí)提取首先將隱性知識(shí)以可視化的形式表示出來(lái)；然后，對(duì)知識(shí)的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)以及可行性等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)；最后，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果形成最終的顯性知識(shí)，存入知識(shí)庫(kù)。指出基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取需要一定的溝通機(jī)制和促進(jìn)機(jī)制。基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循一定的原則；平臺(tái)設(shè)計(jì)主要考慮可視化技術(shù)、溝通機(jī)制以及知識(shí)的結(jié)構(gòu)化程度三個(gè)問(wèn)題。
　　[關(guān)鍵詞]知識(shí)提取　信息可視化　可視化技術(shù)
　　[分類(lèi)號(hào)]TB18 G203
　　
　　1　引言
　　
　　可視化技術(shù)利用人類(lèi)強(qiáng)大的視覺(jué)處理能力以及計(jì)算機(jī)這一自動(dòng)化系統(tǒng)，將知識(shí)的外在表示方式與人類(lèi)的視覺(jué)潛能緊密結(jié)合，極大地豐富了知識(shí)表示的方式，為知識(shí)提取提供了重要的途徑。它主要體現(xiàn)在知識(shí)構(gòu)建過(guò)程中，即利用可視化的方式將人腦中的知識(shí)表示出來(lái)，并經(jīng)評(píng)價(jià)后存入知識(shí)庫(kù)當(dāng)中，以豐富知識(shí)存量、便于重復(fù)利用以及知識(shí)創(chuàng)新�；�于可視化技術(shù)的知識(shí)提取是通過(guò)一定技術(shù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的，不同的任務(wù)環(huán)境具有不同的平臺(tái)設(shè)計(jì)模式。此外，完成知識(shí)提取還需要一定的促進(jìn)機(jī)制，如構(gòu)建知識(shí)型團(tuán)隊(duì)、制定激勵(lì)措施、推動(dòng)技術(shù)應(yīng)用等。
　　
　　
　　2　知識(shí)提取與可視化
　　
　　知識(shí)提取是讓知識(shí)主體告訴別人他所擁有的知識(shí)以及他的觀點(diǎn)是如何形成的。知識(shí)提取是一個(gè)系統(tǒng)化的過(guò)程，是由一系列技術(shù)和方法組成的，這些技術(shù)和方法通過(guò)不同形式與知識(shí)主體進(jìn)行交互、溝通及協(xié)作，來(lái)提取某一領(lǐng)域的知識(shí)(主要是隱性知識(shí))，形成知識(shí)庫(kù)�；�于可視化技術(shù)的知識(shí)提取是通過(guò)可視化技術(shù)豐富知識(shí)的表示方式，并使知識(shí)評(píng)價(jià)活動(dòng)易于開(kāi)展，進(jìn)而完成知識(shí)的提取過(guò)程，旨在改善知識(shí)提取的效率與效果、增加知識(shí)存量以及提高知識(shí)庫(kù)的質(zhì)量。
　　國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有一些學(xué)者從事了這方面的研究，也給出了一定的理論和方法。例如，在Noh等提出的隱性知識(shí)管理模型中，基于案例庫(kù)，用推理的方法，通過(guò)描繪專(zhuān)家的認(rèn)知地圖來(lái)提取專(zhuān)家的隱性知識(shí)。其知識(shí)提取的具體過(guò)程是將專(zhuān)家解決問(wèn)題的思維過(guò)程用圖形表示出來(lái)，從中提取解決問(wèn)題的方法，同時(shí)，將問(wèn)題發(fā)生情境和條件等一起存入知識(shí)庫(kù)，該過(guò)程被稱(chēng)為“有形化階段”。當(dāng)問(wèn)題發(fā)生時(shí)，就可以從知識(shí)庫(kù)中選擇適應(yīng)新情況的認(rèn)知地圖來(lái)解決新問(wèn)題。另外，國(guó)內(nèi)學(xué)者劉有源等也將可視化技術(shù)引入知識(shí)提取過(guò)程當(dāng)中。他們認(rèn)為，在建造智能CAD系統(tǒng)或設(shè)計(jì)型專(zhuān)家系統(tǒng)等基于知識(shí)的系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)十分關(guān)鍵的問(wèn)題就是充分提取領(lǐng)域?qū)＜业闹�識(shí)。由于領(lǐng)域?qū)＜业闹�識(shí)，尤其是經(jīng)驗(yàn)性和直覺(jué)性知識(shí)通常很難提取，而這些知識(shí)又正是提高知識(shí)系統(tǒng)的問(wèn)題求解能力所必須的，因此如果利用一組可視化對(duì)象將知識(shí)的內(nèi)部表達(dá)與形式化表達(dá)聯(lián)系起來(lái)，就能夠幫助領(lǐng)域?qū)＜液椭�識(shí)工程師直觀理解知識(shí)的表達(dá)和描述，從而提高知識(shí)提取的效率。
　　上述這些研究主要考慮的是可視化技術(shù)在專(zhuān)家系統(tǒng)中領(lǐng)域知識(shí)的提取，主要是將可視化技術(shù)與人工智能中的知識(shí)表示方法(例如，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架表示法、Petri網(wǎng)、面向?qū)ο蟊硎痉ǖ?相聯(lián)系，對(duì)其他類(lèi)型的知識(shí)工作者以及其它類(lèi)型的知識(shí)關(guān)注不夠；同時(shí)，利用的可視化技術(shù)比較單一，對(duì)各種可視化技術(shù)包括各種信息可視化和知識(shí)可視化技術(shù)的應(yīng)用不夠；也沒(méi)有系統(tǒng)探討可視化技術(shù)在知識(shí)提取中的應(yīng)用，包括可視化技術(shù)如何支持知識(shí)提取，如何與其他技術(shù)及平臺(tái)進(jìn)行協(xié)作等問(wèn)題。
　　
　　3　基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取實(shí)現(xiàn)框架
　　
　　
　　在充分吸收已有可視化技術(shù)在知識(shí)提取中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合知識(shí)提取過(guò)程本身的特點(diǎn)，本文給出如圖1所示的基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取實(shí)現(xiàn)框架。該框架將整個(gè)知識(shí)提取過(guò)程分為三個(gè)步驟：首先，將隱性知識(shí)以可視化的形式表示出來(lái)；然后，對(duì)知識(shí)的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)以及可行性等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)；最后，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果形成最終的顯性知識(shí)，存入知識(shí)庫(kù)。其中，前兩個(gè)步驟是知識(shí)構(gòu)建的過(guò)程，最后一步是知識(shí)沉淀的過(guò)程。可視化技術(shù)對(duì)知識(shí)提取的支撐主要體現(xiàn)在知識(shí)構(gòu)建上，同時(shí)也影響到知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建。
　　圖1中：①知識(shí)表示和知識(shí)評(píng)價(jià)之間是雙向溝通關(guān)系，目的加強(qiáng)評(píng)價(jià)者和提出者之間的溝通，以避免誤解，同時(shí)由于完成知識(shí)表示和知識(shí)評(píng)價(jià)常常有許多人參與，因此所有參與者之間也需要一個(gè)溝通機(jī)制作支撐；②為了讓提出者更好地表示自己擁有的知識(shí)，同時(shí)讓評(píng)價(jià)者能夠盡快理解、掌握提出者的知識(shí)并對(duì)其做出評(píng)價(jià)，可視化平臺(tái)的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵所在，同時(shí)可視化技術(shù)與溝通機(jī)制之間可以相互補(bǔ)充，它們既可以是彼此獨(dú)立的兩個(gè)模塊，也可以是互相嵌套的；③這里的知識(shí)庫(kù)不再是狹義上的專(zhuān)家系統(tǒng)中的知識(shí)庫(kù)或者規(guī)則，庫(kù)，而是從整個(gè)組織的角度設(shè)計(jì)的知識(shí)庫(kù)，是廣義的知識(shí)庫(kù)，其存儲(chǔ)的知識(shí)形式也是多樣的，可以是結(jié)構(gòu)化的，也可以是半結(jié)構(gòu)化的，甚至是非結(jié)構(gòu)化的。
　　
　　4　基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取平臺(tái)設(shè)計(jì)
　　
　　4.1平臺(tái)設(shè)計(jì)原則
　　4.1.1從任務(wù)情境出發(fā)　在不同的任務(wù)環(huán)境中，對(duì)知識(shí)提取平臺(tái)的要求是有差別的。在以提取最大量的觀點(diǎn)、想法或意見(jiàn)的任務(wù)情境中，例如利用頭腦風(fēng)暴法提取特定領(lǐng)域的核心概念時(shí)，知識(shí)構(gòu)建傾向于利用簡(jiǎn)易的可視化技術(shù)表示知識(shí)，對(duì)知識(shí)的具體內(nèi)容給予較少關(guān)注，而且對(duì)提取的知識(shí)也僅做少量評(píng)價(jià)或者表示完成后再評(píng)價(jià)；而在以提取高質(zhì)量知識(shí)的任務(wù)情境中，例如在領(lǐng)域本體知識(shí)工程建立時(shí)，知識(shí)構(gòu)建則傾向于利用豐富、規(guī)范的可視化技術(shù)表示知識(shí)，對(duì)知識(shí)的具體內(nèi)容以及評(píng)價(jià)要求嚴(yán)格，知識(shí)的表示和評(píng)價(jià)通過(guò)一定的溝通機(jī)制不斷反復(fù)進(jìn)行。
　　4.1.2易于掌握和使用 為了保證讓更多的人員能夠在最短的時(shí)間內(nèi)掌握平臺(tái)的使用或者能夠把握平臺(tái)的特性，以有效完成知識(shí)的提取，平臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循簡(jiǎn)單易用原則。
　　
　　4.1.3豐富的交互功能 人機(jī)交互主要體現(xiàn)在局部細(xì)節(jié)與全局結(jié)構(gòu)之間的切換以及各種動(dòng)作選擇兩個(gè)方面。全局結(jié)構(gòu)是指整個(gè)知識(shí)體系的映射方案，當(dāng)知識(shí)體系的規(guī)模較小、能夠在同一個(gè)屏幕上顯示時(shí)，直接將所有局部細(xì)節(jié)按照一定順序排列即可；而當(dāng)知識(shí)體系達(dá)到一定規(guī)模，不能在同一屏幕上顯示時(shí)，則需要提供相應(yīng)機(jī)制。例如，概念圖制作工具常常提供兩種機(jī)制：一是將較大的概念圖分割，并通過(guò)鏈接方式實(shí)現(xiàn)概念圖之間的切換；二是提供導(dǎo)航地圖，使用戶(hù)能夠迅速定位自己所瀏覽的位置。另外，還可以考慮多比例縮放機(jī)制、焦點(diǎn)+上下文機(jī)制、魚(yú)眼視圖來(lái)實(shí)現(xiàn)。動(dòng)作選擇是指為用戶(hù)提供的操作功能，一方面便于表示知識(shí)；另一方面便于快速瀏覽、過(guò)濾和評(píng)價(jià)知識(shí)。不同的操作應(yīng)采用不同機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括按鈕、面板、選項(xiàng)卡、滑塊，鼠標(biāo)操作、快捷鍵等。
　　4.1.4統(tǒng)一的集成平臺(tái) 基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取平臺(tái)不僅需要可視化的知識(shí)構(gòu)建工具，還需要一定的溝通機(jī)制，甚至需要與相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)平臺(tái)進(jìn)行集成，以使用戶(hù)不必在多個(gè)工具平臺(tái)中頻繁切換。
　　4.1.5一定的智能水平　基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取平臺(tái)處理的對(duì)象主要是知識(shí)，其智能也主要體現(xiàn)在 知識(shí)表示和知識(shí)評(píng)價(jià)方面。在知識(shí)的表示過(guò)程中，可以提供知識(shí)點(diǎn)記憶功能、高效檢索功能、自動(dòng)聯(lián)想功能、錯(cuò)誤提示功能、自動(dòng)轉(zhuǎn)換為知識(shí)庫(kù)需要的格式等功能。而在知識(shí)評(píng)價(jià)方面，平臺(tái)可以提供針對(duì)知識(shí)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)的自動(dòng)分析、統(tǒng)計(jì)、評(píng)價(jià)功能。例如，在本體構(gòu)建工程中，可視化技術(shù)不僅可以支持本體的編輯、本體結(jié)構(gòu)的直觀展示，還可以支持一致性檢查、本體演化等工作的完成。
　　
　　4.2平臺(tái)設(shè)計(jì)模式
　　不難發(fā)現(xiàn)，基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取平臺(tái)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于可視化技術(shù)、溝通機(jī)制以及知識(shí)的結(jié)構(gòu)化程度三個(gè)方面的把握。因此，本文提出了以可視化技術(shù)維、知識(shí)結(jié)構(gòu)維以及溝通機(jī)制維的三維立體設(shè)計(jì)模式(見(jiàn)圖2)。在不同的任務(wù)環(huán)境中，可以據(jù)此制定相應(yīng)平臺(tái)的具體設(shè)計(jì)方案。
　　基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取平臺(tái)設(shè)計(jì)主要從兩個(gè)角度展開(kāi)，即兩種不同的設(shè)計(jì)策略：一是以可視化技術(shù)為主導(dǎo)，再考慮其他兩個(gè)因素；二是以溝通機(jī)制為主導(dǎo)，進(jìn)而選擇可視化技術(shù)，再確定知識(shí)的存儲(chǔ)策略。
　　以可視化技術(shù)為主導(dǎo)的設(shè)計(jì)策略首先關(guān)注如何利用相應(yīng)的可視化技術(shù)去構(gòu)建知識(shí)，在這種策略中，相應(yīng)的構(gòu)建功能是關(guān)鍵。例如，可以先使用微軟的制圖工具Visio，或概念圖、思維導(dǎo)圖制作工具M(jìn)indmanager、PersonalBrain等制圖，然后將制作好的圖形以網(wǎng)頁(yè)的形式或者通過(guò)即時(shí)通信工具與他人在線(xiàn)交流，最終完成知識(shí)的評(píng)價(jià)。當(dāng)然，也有一些工具本身也集成了溝通機(jī)制，例如，KeyoneStone允許多個(gè)用戶(hù)協(xié)作共同編輯和制作同一幅概念圖，不同用戶(hù)之間可以通過(guò)其所提供的消息機(jī)制進(jìn)行溝通。
　　以溝通機(jī)制為主導(dǎo)的設(shè)計(jì)策略則首先關(guān)注的是參與提取的相關(guān)人員通過(guò)什么樣的方式進(jìn)行溝通和交流，認(rèn)為溝通機(jī)制直接決定知識(shí)提取的效果。例如，可視化Wiki編輯器――WikiMindMap，以Wiki作為溝通工具，并結(jié)合思維導(dǎo)圖來(lái)提取知識(shí)。
　　
　　4.3平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)例分析
　　基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取與任務(wù)情境密切相關(guān)，本文下面結(jié)合Ideaquarium設(shè)計(jì)實(shí)例，來(lái)詳細(xì)分析基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取平臺(tái)的設(shè)計(jì)模式和方法。
　　Ideaquarium是利用視覺(jué)隱喻技術(shù)及頭腦風(fēng)暴法提取知識(shí)的平臺(tái)。圖3是電信運(yùn)營(yíng)商利用Ideaquarium制定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)廣告戰(zhàn)略的情景：
　　制定戰(zhàn)略的過(guò)程分為三步：①根據(jù)目前的形勢(shì)界定戰(zhàn)略的出發(fā)點(diǎn)并將其映射為貝殼，還可以給出戰(zhàn)略的思考方向并將其映射為石頭；②參與人員提出自己的想法并將其映射為一條想法魚(yú)(idea fish)，根據(jù)不同的思考方向?qū)⑵浞旁诓煌�的位�?不同石頭的上方)，這一過(guò)程中參與者之間需要進(jìn)行溝通，以保證彼此能夠正確理解他人的想法并給出初步評(píng)價(jià)，想法魚(yú)的尺寸代表相應(yīng)的支持度，越大表示支持者越多；③參與人員對(duì)提出的所有想法魚(yú)分類(lèi)，制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并將其映射為標(biāo)準(zhǔn)魚(yú)(criteria fish)，然后將所有的想法魚(yú)與標(biāo)準(zhǔn)魚(yú)進(jìn)行比較，根據(jù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的程度，按高低排列所有的想法魚(yú)，越高表示越接近標(biāo)準(zhǔn)，而那些高出標(biāo)準(zhǔn)魚(yú)的想法魚(yú)即是有效的想法，通過(guò)這些想法即可制定最后的廣告戰(zhàn)略。
　　Ideaquarium讓專(zhuān)家能夠時(shí)刻把握提取過(guò)程的全貌，同時(shí)對(duì)別人及自己的想法有更好的認(rèn)識(shí)，便于及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，提取過(guò)程中也易于激發(fā)新的思路和方法。視覺(jué)隱喻的應(yīng)用使得知識(shí)提取的過(guò)程直觀、形象且更易提取新的知識(shí)。
　　Ideaquarium能夠完成大量觀點(diǎn)的提取，但是該平臺(tái)也存在以下缺陷：①對(duì)想法的內(nèi)容本身及其關(guān)系揭示不夠，它僅將想法的內(nèi)容用一句話(huà)或一條短語(yǔ)表示，而且對(duì)各個(gè)想法之間的關(guān)系僅做了簡(jiǎn)單分類(lèi)；②能夠隱喻的想法數(shù)量十分有限，如圖3中想法魚(yú)僅有10條，想法的具體內(nèi)容顯示得不夠清晰。
　　
　　5　結(jié)語(yǔ)
　　
　　有效完成知識(shí)提取工作還需要良好的外部環(huán)境的支持。通過(guò)建立一定的促進(jìn)機(jī)制，可以幫助知識(shí)提取順利完成。這些機(jī)制主要包括創(chuàng)建知識(shí)型團(tuán)隊(duì)、制定促進(jìn)知識(shí)提取的各種激勵(lì)措施以及推動(dòng)包括可視化技術(shù)在內(nèi)的各類(lèi)信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用等。
　　基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取的完成需要利用一系列的信息技術(shù)(包括各種可視化技術(shù)、溝通工具、智能處理設(shè)備)，而掌握和使用這些技術(shù)是需要花費(fèi)一定時(shí)間和精力的。因此，首先就要把基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取平臺(tái)設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)單易用，便于相關(guān)人員掌握和使用，同時(shí)讓相關(guān)人員認(rèn)識(shí)到可視化技術(shù)的價(jià)值(如為什么要利用可視化技術(shù)，可視化技術(shù)對(duì)工作及任務(wù)的完成有哪些益處等)，這樣才能取得滿(mǎn)意的推廣效果。在目前的情況下，全面推動(dòng)基于可視化技術(shù)的知識(shí)提取的應(yīng)用還不成熟，但可以在特定領(lǐng)域、在組織的特定任務(wù)環(huán)境中率先嘗試應(yīng)用。

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