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数字信息检索
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 环境保护法律法规智能检索系统研究综述
            梁泰鑫等 点击量:1235
中北大学化工与环境学院
【摘要】
阐述了如何使环境保护法律法规实现智能检索应用,把现代人工智能技术与方法引入其检索系统,使其智能化,在更高层次上完成查询功能。在对国内外研究现状分析的基础上提出了作者的观点,指出了现有系统存在的主要问题,并提出了解决思路和研究手段、展望了未来的发展趋势,指出对于环境保护法律法规智能检索系统应更为系统化、高效化、人性化的发展重点。
【关键字】
人工智能;环境保护法律法规;智能检索系统
    

    近年来,随着我国经济的发展,环境问题日渐突出,企业违法排污导致严重危害群众生产生活的事件时有发生,有关环境保护的一些基本概念被使用得比较乱,为了更好地方便广大环保工作者在业务工作中使用法律法规,如何实现智能应用检索应用,意义非常重要。智能检索是基于自然语言的检索形式,机器根据用户所提供的以自然语言表述的检索要求进行分析,而后形成检索策略进行搜索。用户所需要做的仅仅是告诉计算机想做什么,至于怎样实现则无须人工干预,这意味着用户将彻底从繁琐的规则中解脱出来。[1]

    1.本课题国内外研究现状与存在的问题

    目前使用较为大众普遍的检索系统一般都是由三个基本模块组成:数据的检索、检索后对其检索结果的处理和对数据库的维护、数据库模块主要负责建立题录、文摘及全文库,建立索引和倒排文档等,其生成的倒排档是由人工抽词或半自动化标引而成,即使由计算机全自动标引,标引也是基于文本字串的简单、直观的引用;检索模块主要负责在一定逻辑条件下,在所有相关的库集合范围内查找所需信息;结果处理模块负责提交结果报告并输出检索结果给用户。[2]

    在当下的检索系统主要是以文字型信息检索为主,对图形信息、图像信息、声音信息等检索能力几乎为零,而且大多数系统一般采用的是受控或者半受控标引语言型检索,其检索效率往往是不尽人意,而其在很大程度上检索效率仍然取决对于主题词语的控制。[3]

    1.1智能检索系统的发展研究

    从1956年人工智能被正式提出,已经有了40年历史。英国数学家、逻辑学家图灵(Turing)被世人称为人工智能之父,不仅仅是由于他创造了一个简单而又通用的非数字的计算模型,而且他还直接证明了计算机是有可能以某种被理解为智能并接受的方法工作。[4]费根鲍姆(Feigenbaum)研究小组于1968年成功研究了第一个专家系统称为DENDRALDuda(杜达)开发的PROSPECTOR地质勘探专家系统还有比较有代表性的为企业用户赢取巨大经济效益的RI商用专家系统等。

    20世纪80年代,专家系统得到了蓬勃发展,与此同时知识工程的迅速发展也在全球展开。然而到20世纪80年代后期,人工智能的发展遇到了严峻的挑战和困难,由于应用领域的狭窄和常识知识的缺乏使得预期目标无法实现,困难反应出人工智能与知识工程一些根本性的问题,如交互、扩展与体系等问题直到现在也是我们极力探讨和解决的课题之一。[5]

    1.2存在的问题

    目前普遍使用的检索系统,与20世纪80年代相比虽然有了比较大的进步,系统已经融入了比较常用的检索技术如固定词组、布尔运算、逻辑运算等,基本上满足了现有用户的检索需求,但仍然存在诸多不足之处,需要进行改进加以完善:

    (1)数据库词典收录的词条比较少,从而缺乏广泛而又全面的数据交叉标引。

    (2)检索系统缺乏较强的自学习功能。

    (3)现有的检索系统的语义分析对于同义或者相近的数据、内容分析能力基本上是不具备的,语义的同等处理能力极低或者就不能进行处理,因此开发语义检索识别系统,才能更好地实现系统智能化,才能使间接查询更全面、更系统、更彻底。[6]

    (4)数据库系统类型比较缺乏需不断丰富,系统的数据结构需不断加以改进在关系型数据库的基础上,注重对面向对象型、多媒体型、新型的集成数据库的开发。[7]

    2.作者的观点和主要开发思路

    环境保护法律法规智能检索是对现有传统检索系统的一些不足进行改进,特别是在信息检索过程中,引入了对象概念从而大大提高了语义信息的查询处理能力。为了对其信息检索性能加以改善,必须提高信息检索算法的查全率与查准率,也就是说必须通过对语义分析、自动查询扩展等处理操作进行改良“改善”。[8]

    本系统作为一个智能检索引擎,在功能上除具备一些基本功能外,还应该在一些功能上优于现有系统。[9]在本系统当中体现为如下几点:

    (1)在语义分析能力上优于现有系统,并具有一定自动查询扩展、语义推理等功能。

    (2)数据库收录的基础信息应不断更新,保证在环境保护法律法规领域里,其信息的全面与准确。

    (3)优化系统和用户交互算法,实现其能进行高程度的互操作,对用户所需查询的信息保证准确简明扼要。

    (4)考虑到本系统的特殊性,对用户检索结果应支持多种排序方式,如按法律法规的制定时间排序和按与查询条件的相似度排序等。

    3.环境保护法律法规智能检索系统的设计分析与实现方法

    3.1系统设计的结构

    本智能信息检索系统结构和工作原理如图1所示

    (1)人机接口模块一般用来让用户与信息检索

    系统进行交流的界面称其为人机接口,它可以对用户的自然语言提问进行分析、理解,并给出适合用户的结果,并且本模块还具有解释功能。人机接口模块由一组程序和对应的硬件组成,输入输出工作就是用它来完成的。

    (2)知识库及其管理系统模块

    知识库也就是通常所说的知识存储机构,用于存储专家的经验性知识与解决用户信息需求所需要的原理性知识及有关的事实等。

    (3)数据库及其管理系统模块

    用来存放用户所提供的初始数据或者事实、对问题的描述以及整个系统运行过程中所得到的运行信息、中间结果数据以及最终结果数据等。

    (4)检索推理机构模块

    检索推理模块是一个智能检索系统的核心,是按照一定的策略推理对其用户提出问题进行解决,其不仅要对知识库中的知识加以利用更注重对各种推理技术、信息检索策略的综合应用。

    (5)知识获取机构模块

    知识获取机构在本系统的功能是通过程序完成对系统的自我学习功能,保证系统知识库的性能良好,对知识体系的完整性与统一性加以维护。

    (6)解释机构模块

    解释机构的主要职能就是为人机提供一个良好的交互平台,在对自我动作、反应作出解释的同时也同样回答用户提出的相关问题,解释机构是信息检索系统与用户交流的主要渠道,也是取信于用户的一个非常重要的措施。

    3.2本智能检索系统采用的实现方法

    本系统研究以信息管理知识为基础理论,以系统科学的观点为指导,以Java语言和MySQL数据库作为工具、整体设计依照软件工程的方法,经过需求分析、总体设计、文档和代码的编制、模块测试和系统实现几个阶段,进行本系统的开发。下面对开发环境进行简要概述。

    MyEclipse,是一个十分优秀的用于开发Java,J2EE的Eclipse插件集合,是对EclipseIDE的扩展,利用它可以在数据库和JavaEE的开发、发布,以及应用程序服务器的整合方面极大的提高工作效率它是功能丰富的JavaEE集成开发环境,包括了完备的编码调试测试和发布功能,完整支持HTML,Struts,JSP,CSS,Javascript,SQL,Hibernate。

    MySQL是一个精巧的SQL数据库管理系统,由于它的功能强大、使用简便、管理方便、运行速度快,安全可靠性强、灵活丰富的应用编程接口(API)以及精巧的系统结构。

    3.3本检索系统功能模块设计

    根据系统分析设计的一般方法与模块划分的原则,同时兼顾用户易操作性,我们将系统功能模块划分为如图2所示:

    3.4数据库的建立流程

    数据库设计的一般流程如图3所示,共分六个阶段:需求和约束分析;概念模式设计;逻辑模式设计;物理数据库设计;测试、加载和运行;数据维护其中第2、3、4三个阶段为数据库设计过程,这是一个反复迭代直至达到设计目标的过程。[10]

    (1)需求和约束分析阶段包括:调查用户要求;分析数据的现状;分析数据的使用;确定环境约束条件;选择数据库管理系统或研究现有数据库管理系统的功能与性能;提出需求和约束分析报告数据字典。

    (2)概念模式设计阶段包括:实体集合;实体结构的键;实体的属性;域集合等。

    (3)逻辑模式设计阶段包括:关系(表格)的集合;关系的属性;主键;次键;外键;域集合;索引及链路等。

    (4)物理数据库设计阶段包括:确定文件的存储结构(顺序结构、随机结构、索引顺序结构、表结构、数结构);选取存取路径结构(系结构、链路结构),存取算法,次级存取结构(散列、次级索引);文件作垂直分化或水平分化,确定存储设备;确定数据块规模;确定缓冲区规模;确定数据库存储空间总规模。

    我们通过数据库设计流程对现有的环境保护法律法规进行层次关系模型整理后通过一定的方法导入到MySQL数据库中(这里通过先导出数据库SQL脚本再导入的方法),同时也用到了phpMyAdmin管理工具。

    4.展望

    通过对环境保护法律法规智能检索系统的开发填补了现有的不足与空缺,基本可以满足现在用户的需求。

    随着经济的不断发展,计算机网络的不断深度普及,不仅给我们带来了海量的数据,同时为系统的深度发展带来了生机。作者认为未来的系统发展是数据更为规范化、全球化、智能化、面向对象化,网络多媒体技术、联机分析处理等新兴技术将不断融入。原载《山东化工》2011(9)

【参考文献】
[1]蒋亚宾.关于信息检索文献综述[EB/OL][2011-01-13].http://wenku.baidu.com/view/a027843b87c24028915fc3a1.html.
[2]洪拓夷.数据库检索系统的现状分析[J].图书情报工作,1999,7(5)
[3]李琪.信息与数据库[J].桂林电子工业学院学报,1997,17(3)
[4]刘鹏.人工智能在军队政治工作领域的应用研究[D].长沙:国防科学技术大学,2009
[5]蔡自兴,徐光祜.人工智能及其应用[M].北京:清华大学出版社,1996
[6]杨宪泽.MIS的一个检索算法和纠错接口[J].科技通报,1998,14(2)
[7]肖洪.面向知识组织和检索的SCORM语义化研究[D].北京:北京大学,2006
[8]鄢百其,林凌,金晓祥.网络信息检索技巧及析疑[J].武汉科技大学学报,2008,10(2)
[9]刘玉燕.远程教育资源智能检索系统的研究与设计[D].长春:东北师范大学,2004
[10]曾向阳,陈克安,李海英.环境信息系统[M].北京:北京科技出版社,2005
        
        
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