楊春燕，湯龍

(廣東工業(yè)大學(xué) 可拓學(xué)與創(chuàng)新方法研究所，廣東 廣州 510006)

不相容問題求解的理論、方法與系統(tǒng)研究

楊春燕，湯龍

(廣東工業(yè)大學(xué) 可拓學(xué)與創(chuàng)新方法研究所，廣東 廣州 510006)

不相容問題屬于矛盾問題中的一類，是指所要實現(xiàn)的一個目標(biāo)在現(xiàn)有的條件下不能實現(xiàn)的問題。本文首先介紹了不相容問題求解研究的總體思路；然后，分別從不相容問題求解的理論基礎(chǔ)、基本步驟、計算機實現(xiàn)以及領(lǐng)域應(yīng)用等方面對現(xiàn)有研究成果進行了全面闡述；最后，指明了不相容問題研究的科學(xué)價值，并展望了其應(yīng)用前景。

可拓學(xué)；不相容問題求解；可拓集；可拓策略生成系統(tǒng)

在工程技術(shù)領(lǐng)域，存在各種各樣的矛盾問題，例如產(chǎn)品設(shè)計中，已有產(chǎn)品的功能無法滿足消費者的需要；已有設(shè)計手段、制造工藝和裝配水平無法適應(yīng)新產(chǎn)品的設(shè)計；要提高產(chǎn)品某方面的性能，卻會導(dǎo)致產(chǎn)品的另一性能受到影響。在控制過程中，如何把不可控狀態(tài)轉(zhuǎn)化成可控狀態(tài)？在檢測中，很多物理量是無法直接檢測的，如何把不可檢測的物理量轉(zhuǎn)化成可檢測的？如此眾多的矛盾問題，大多是靠某些人的聰明才智提出解決的辦法。解決這些矛盾問題有無規(guī)律可循，有無方法可依？能否建立一套理論和方法，按照一定的程序，生成解決它們的策略？

通過對產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)品設(shè)計、控制與檢測等研究中遇到的多種矛盾問題的分析，我們發(fā)現(xiàn)，要解決矛盾問題，必須涉及事、物、關(guān)系及其特征和量值的拓展與變換，必須研究事物的可變性和量變質(zhì)變的規(guī)律。因此主要研究數(shù)量關(guān)系和空間形式的數(shù)學(xué)模型無法表示矛盾問題及其處理過程。要想研究矛盾問題求解的一般規(guī)律與方法，必須建立一套新的形式化模型、定量化方法和邏輯推理工具。

不相容問題是矛盾問題中的一類，指所要實現(xiàn)的一個目標(biāo)在現(xiàn)有的條件下不能實現(xiàn)的問題。自可拓學(xué)的創(chuàng)立者蔡文研究員1983年發(fā)表了處理不相容問題的首篇論文[1]以后，逐步開始建立不相容問題求解的基礎(chǔ)理論與方法[2-4]，探索了一套形式化定量化方法處理不相容問題的規(guī)律和方法，并稱為可拓策略生成理論與方法[5]。這是中國科學(xué)家首先開拓的一個研究領(lǐng)域，并持續(xù)獲得國家自然科學(xué)基金項目的資助，目前已取得多項研究成果[6-9]。隨著理論和方法研究的不斷深入和各領(lǐng)域的研究人員的加入，尤其是應(yīng)用領(lǐng)域的科研人員的需求，使得對不相容問題求解系統(tǒng)的研究日益迫切。同時，國內(nèi)一些學(xué)者也開發(fā)了一些應(yīng)用于具體領(lǐng)域的系統(tǒng)軟件[10-14]。

1 不相容問題求解研究的總體思路

不相容問題求解的研究始于對產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計等工程問題的分析，發(fā)現(xiàn)所有的不相容問題都是由于現(xiàn)有的條件下目標(biāo)不能實現(xiàn)導(dǎo)致的。通過對這些問題的分類與界定，抽象提取出問題的構(gòu)成要素，利用以基元為邏輯細(xì)胞的一種新的建模方法——可拓模型建立方法，建立問題模型；以能表達(dá)事物可變性和定量化表達(dá)量變質(zhì)變的可拓集作為集合論基礎(chǔ)，研究問題性質(zhì)的轉(zhuǎn)化，通過建立關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則，提出判定問題相容程度的準(zhǔn)則；在進行分析的過程中，發(fā)現(xiàn)了事、物、關(guān)系等都具有可拓展性和物的共軛性；然后，建立了拓展、共軛、變換、推理、評價等形式化、邏輯化、定量化工具，以獲得這些問題的優(yōu)化解法；最后，抽象歸納出不相容問題求解的一般規(guī)律與方法，為實現(xiàn)不相容問題的智能化處理打下理論和方法基礎(chǔ)。

總體思路如圖1所示。

圖1 總體思路Fig.1 The general design thought

根據(jù)上述思路，目前已建立不相容問題求解的基本理論，形成了求解不相容問題的一般方法，并將上述理論與方法應(yīng)用于產(chǎn)品構(gòu)思與設(shè)計、人工智能、控制與檢測等領(lǐng)域的不相容問題求解及其智能化處理。

2 不相容問題求解的理論與方法

2.1 不相容問題求解的基本理論

1)提出不相容問題求解研究的科學(xué)目標(biāo)，明確其科學(xué)價值。

研究不相容問題求解的科學(xué)目標(biāo)是通過探討用形式化模型處理不相容問題的規(guī)律，形成較完整的理論體系，研究用計算機處理不相容問題的基本理論與方法，以及計算機能操作的推理技術(shù)，研制相應(yīng)的智能系統(tǒng)，去解決多個領(lǐng)域中的不相容問題，為各領(lǐng)域提供普適性的創(chuàng)新方法與工具。

文獻[15]揭示了研究不相容問題求解需要重點加強研究的科學(xué)問題及其關(guān)鍵點，包括：①研究基于變換的集合論和表征它的函數(shù)論；②使不相容問題轉(zhuǎn)化的邏輯；③能克服數(shù)學(xué)模型局限性的形式化模型；④事物拓展的規(guī)律與方法；⑤全面認(rèn)識事物的理論與方法；⑥變換的理論與方法體系。

對這些科學(xué)問題的深入研究，可以為工程科學(xué)、信息科學(xué)等多領(lǐng)域的應(yīng)用研究提供理論和方法支持，使不相容問題的智能化處理取得突破。

2)建立基元可拓集理論與方法，以定量化描述研究對象的可變性，作為不相容問題求解的集合論基礎(chǔ)，并可作為信息科學(xué)中研究信息與知識可變性的集合論基礎(chǔ)。

為了解決不相容問題，必須表達(dá)事物性質(zhì)的變化以及利用性質(zhì)相近的事物，但經(jīng)典集合和模糊集合主要從確定的角度描述事物的性質(zhì)，因此，必須建立能表述在變換下事物性質(zhì)改變(包括量變和質(zhì)變)的集合概念，作為求解不相容問題的集合論基礎(chǔ)。針對工程科學(xué)和信息科學(xué)中的各種不相容問題的解決缺乏集合論基礎(chǔ)的問題，建立了可全面表達(dá)各種變換下事物性質(zhì)變化的新的基元可拓集的概念，不但可以使集合論能定量地描述事、物和關(guān)系的量變和質(zhì)變，而且可以用一個統(tǒng)一的集合表達(dá)可拓變換體系下的不相容問題轉(zhuǎn)化，還建立了多評價特征基元可拓集，進一步明確各種不同條件下的各種類型的關(guān)聯(lián)函數(shù)的建立和使用方法，作為判斷相容程度、評價策略優(yōu)劣等的定量化工具，為復(fù)雜不相容問題求解建立集合論基礎(chǔ)。

基元可拓集可用于對信息和知識的分類、聚類和識別研究，從而形成基于變換的可拓分類、可拓聚類和可拓識別等方法。因此，可將其作為信息科學(xué)中研究信息與知識可變性的集合論基礎(chǔ)，也是可拓策略生成系統(tǒng)和可拓數(shù)據(jù)挖掘的集合論基礎(chǔ)。

以穩(wěn)定域(量變域)描述事物的量變，可拓域(質(zhì)變域)描述事物的質(zhì)變。文獻[6]建立的新的可拓集表達(dá)方式，使基元可拓域能更確切地、定量化地表達(dá)事物的質(zhì)變過程，是形式化定量化研究不相容問題轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵，使處理不相容問題的變換可以用形式化和數(shù)量化表達(dá)。

3)對于不相容問題中的研究對象，發(fā)現(xiàn)物、事和關(guān)系共有的可拓展性，建立基元和基元的拓展分析理論，并以可拓集思想為依據(jù)，建立共軛分析和共軛變換理論。

通過對產(chǎn)品創(chuàng)新與設(shè)計中的物、事和關(guān)系的研究，以物的可拓展性為基礎(chǔ)[16]，發(fā)現(xiàn)事和關(guān)系都存在拓展的可能性，稱為可拓展性，包括發(fā)散性、相關(guān)性、蘊含性和可擴性，并以基元的拓展性來表述它們，并將其應(yīng)用于對信息和知識的形式化表示與拓展，形成系統(tǒng)的拓展分析理論[9]，從而為不相容問題求解提供變換的依據(jù)。

文獻[16]提出從物質(zhì)性、系統(tǒng)性、動態(tài)性和對立性去研究物的結(jié)構(gòu)，文獻[9]結(jié)合可拓集的思想，提出從“虛部、實部和虛實中介部”、“軟部、硬部和軟硬中介部”、“潛部、顯部和潛顯中介部”、“負(fù)部、正部和負(fù)正中介部”研究物的構(gòu)成以及它們的相互轉(zhuǎn)化，形成形式化的共軛分析與共軛變換理論，為矛盾問題求解提供新的思路。

4)利用基元形式化表述物、事、關(guān)系、信息和知識，建立了形式化描述復(fù)雜事物和關(guān)系的復(fù)合元，建立了不相容問題的可拓模型。

通過對工程科學(xué)中大量不相容問題實例的研究，我們發(fā)現(xiàn)，處理不相容問題，必須涉及事、物和關(guān)系及其特征和量值，以及它們的變化。因而，在很多情況下，數(shù)學(xué)模型難以處理不相容問題。為此，文獻[16]建立了物元理論，文獻[17-18]又研究了形式化描述事和關(guān)系的基本元——事元和關(guān)系元，進而抽象出基元(物元、事元和關(guān)系元的統(tǒng)稱)的概念，作為描述研究對象的基本工具。還進一步建立了形式化描述復(fù)雜事物和關(guān)系的復(fù)合元。以基元為邏輯細(xì)胞建立了新的形式化工具——可拓模型，用于研究各種各樣的不相容問題，描述信息和知識，描述語義和語用，形成了“可拓信息—知識—策略形式化體系”[19]，把人們想處理的問題通過可拓模型轉(zhuǎn)化為計算機可以操作的形式，使利用計算機處理不相容問題成為可能。

5) 在利用計算機處理不相容問題方面，把形式邏輯和辯證邏輯相結(jié)合，建立以可拓推理和可拓變換為核心的可拓邏輯，作為化解不相容問題的邏輯工具，建立了一批推理和變換規(guī)則，為實現(xiàn)不相容問題的智能化處理打下良好的基礎(chǔ)。

為了處理不相容問題，必須考慮事物的內(nèi)涵及其變化，但描述事物內(nèi)涵的辯證邏輯是用自然語言表達(dá)的。要讓計算機能操作，必須使用形式化的語言，而形式邏輯又不考慮事物的內(nèi)涵。因此，文獻[18]利用形式邏輯的形式化與辯證邏輯的思想相結(jié)合，建立了可拓邏輯，作為處理不相容問題的邏輯工具。

6)為了建立求解不相容問題的基本手段，建立了可拓變換體系，研究了它們必須遵循的規(guī)律及其在不相容問題求解中的作用。

不相容問題求解的基本手段是變換，對接受變換的對象的拓展是解決不相容問題的新思路。在文獻[16]建立的物元變換理論與方法的基礎(chǔ)上，形成了包括物元變換、事元變換、關(guān)系元變換、論域變換、關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則變換的可拓變換體系，從而形成了求解不相容問題的基本手段，包括基本可拓變換、可拓變換的運算、復(fù)合變換、傳導(dǎo)變換、共軛變換等變換方法。通過對變換的對象、變換的方式、變換的時間、變換的施動者、變換的程度(量變或質(zhì)變、增效或減效)等的系統(tǒng)化、形式化研究，發(fā)現(xiàn)了它們必須遵循的規(guī)律及其在不相容問題求解中的作用，進而形成系統(tǒng)的可拓變換理論[6]。這是不相容問題求解研究的重要內(nèi)容。

2.2 不相容問題求解的基本方法

要用形式化、定量化的方法解決不相容問題，必須研究從建模、判斷、拓展、變換、評價，直至獲得解決問題的策略的方法，綜合形成解決不相容問題的可拓策略生成方法[5-7]。簡要介紹如下。

2.2.1 問題的形式化界定方法

任何問題都是由目標(biāo)和條件構(gòu)成的。根據(jù)基元理論，可以將問題的目標(biāo)G和條件L用基元或復(fù)合元形式化表示為

并建立原問題的可拓模型為P=G*L。

根據(jù)具體問題的要求，選取原問題的評價特征c0i, 并設(shè)c0si為問題對所涉及的任一對象Z需要的特征，c0ti為問題所涉及的原對象Z0提供的特征，量值為v0i，記

從而建立原問題的核問題的可拓模型P0=G0*L0。

2.2.2 問題相容性的判斷方法

2.2.3 問題相關(guān)度的計算方法

對于不相容問題，再利用HowNet中的詞語相似度的計算方法，改進詞語相關(guān)度、建立基元相關(guān)度、進而建立目標(biāo)相關(guān)度和條件相關(guān)度，形成問題相關(guān)度的計算方法，用于判斷不相容問題與問題庫中已解決的不相容問題的相關(guān)度[20]。若相關(guān)度達(dá)到規(guī)定的閾值，則直接采取已解決問題的策略解決該不相容問題，認(rèn)為找到解決不相容問題的策略；若相關(guān)度達(dá)不到規(guī)定的閾值，則認(rèn)為未找到解決不相容問題的策略，需要繼續(xù)對問題利用下面的方法獲得策略。

2.2.4 拓展分析方法與共軛分析方法

拓展分析方法和共軛分析方法都是提供解決不相容問題的多種思路的形式化方法。首先根據(jù)實際問題，判斷目標(biāo)基元和條件基元哪個不能改變，然后對可以改變的基元進行分析，以獲得解決不相容問題的多種途徑。

1)若目標(biāo)基元不能改變，則選擇對條件基元進行拓展分析或共軛分析，從而形成相關(guān)樹、發(fā)散樹或共軛對。依次進行如下步驟：

①選擇相關(guān)分析，建立條件基元的相關(guān)樹(網(wǎng));

②對條件相關(guān)樹(網(wǎng))的葉基元進行發(fā)散分析，獲得發(fā)散樹；如果是物元，還可進行共軛分析，即從虛實、軟硬、潛顯、負(fù)正等方面對物進行分析。

2)若條件基元不能變，則選對目標(biāo)基元進行拓展分析或共軛分析，從而形成蘊含系、相關(guān)樹或共軛對。

此外，也可先對目標(biāo)進行發(fā)散分析，通過可拓變換形成新的目標(biāo)，若新目標(biāo)蘊含原目標(biāo)，且新目標(biāo)與原條件相容，則問題解決。

3)若目標(biāo)和條件都需進行分析，則先執(zhí)行(1)再執(zhí)行(2)，合并建立問題的相關(guān)—蘊含樹。

2.2.5 可拓變換及其篩選方法

可拓變換方法是化解不相容問題的工具，包括基本可拓變換方法、可拓變換的運算方法、傳導(dǎo)變換方法等。在上述拓展分析或共軛分析所獲得的葉基元集中，選擇實施可拓變換或可拓變換的運算。以對條件的拓展分析為例，對問題的條件相關(guān)樹的樹葉實施可拓變換后，會形成可拓變換蘊含系。

通過傳導(dǎo)變換，會使原問題的相容度發(fā)生變化。使問題的相容度從K0(P0) =K(G0,L0) <0變?yōu)門KK(G0,TL0L0)=K(G0,L0)>0的可拓變換或可拓變換的運算式，即為解決原不相容問題的可拓策略。

對問題的目標(biāo)蘊含系的最下位目標(biāo)，首先要考慮在原條件下這些目標(biāo)是否能實現(xiàn)，若能，則問題解決；否則，還要對條件進行拓展分析與可拓變換，考慮在新條件下這些目標(biāo)是否能實現(xiàn)。

由于可拓變換的方式有很多，而且其中很多不是可拓策略，這一過程可能會發(fā)生計算量的組合爆炸，因此必須研究可拓變換的篩選問題。文獻[21]提出了采用GEP方法，以啟發(fā)式迭代的方式來實現(xiàn)可拓變換運算式的自組織構(gòu)建。為了使GEP方法與上述應(yīng)用需求相匹配，文獻[21]對GEP的染色體結(jié)構(gòu)、解碼方式、個體選擇機制和收斂準(zhǔn)則重新進行了研究。該方法能夠有效避免組合爆炸的發(fā)生，提升可拓策略生成的效率，在復(fù)雜不相容問題求解方面具有很大潛力。

2.2.6 可拓策略的優(yōu)度評價方法

利用上述方法，可以獲得很多解決不相容問題的可拓策略，需要根據(jù)原問題的要求選取衡量指標(biāo)，建立衡量指標(biāo)體系及各衡量指標(biāo)的關(guān)聯(lián)函數(shù)，然后選擇相應(yīng)的優(yōu)度評價方法對所有的可拓策略進行評價選優(yōu)，從而獲得解決該不相容問題的較優(yōu)可拓策略。根據(jù)衡量指標(biāo)體系的不同，優(yōu)度評價方法包括一級優(yōu)度評價方法和多級優(yōu)度評價方法[6]。

3 不相容問題求解系統(tǒng)的研究——可拓策略生成系統(tǒng)

可拓策略生成系統(tǒng)(extensionstrategygeneratingsystem,ESGS)[5]是把可拓論、不相容問題求解方法和現(xiàn)有的人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、可視化技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)等相結(jié)合，用計算機模仿人類發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—生成解決問題的策略的過程，以幫助人們獲得解決不相容問題的策略的軟件系統(tǒng)，是可拓策略生成方法的軟件化。

3.1 ESGS的主要功能模塊

ESGS的結(jié)構(gòu)主要包括如下模塊：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、問題可拓模型模塊、問題相關(guān)度計算與判斷模塊、不相容問題模塊、知識存儲模塊、可拓變換及其篩選模塊、優(yōu)度評價模塊、可拓策略庫等。

3.1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)策略生成的基礎(chǔ)，存放各種物、事、關(guān)系等原始數(shù)據(jù)和語料數(shù)據(jù)，以及按照“可拓信息—知識—策略形式化體系”的規(guī)范，經(jīng)過預(yù)處理后的各種信息元，需要根據(jù)不相容問題所涉及的領(lǐng)域分類進行構(gòu)建。

3.1.2 問題可拓模型模塊

該模塊包括用戶需求語句處理模塊[22]、原問題的可拓模型模塊和核問題的可拓模型模塊。

要有效地解決不相容問題，必須根據(jù)實際問題準(zhǔn)確地建立其可拓模型。建立問題可拓模型有如下3種方法：

1)早期研究的ESGS一般靠用戶在固定界面輸入?yún)?shù)來建立可拓模型，減少自然語言理解困難。但當(dāng)參數(shù)較多時，系統(tǒng)界面的設(shè)計難以重復(fù)利用。

2)針對需要解決的實際問題，首先根據(jù)“可拓信息—知識—策略形式化體系”的規(guī)范，結(jié)合人機交互和HowNet的KDML，形式化表示原問題的目標(biāo)和條件，建立原問題的可拓模型，根據(jù)原問題目標(biāo)的要求和條件的限制，再通過人機交互抽象出核問題的可拓模型[23]。

3)在智能Agent引導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)上，利用信息抽取技術(shù)，從用戶輸入的需求語句出發(fā)，通過對用戶需求語句的預(yù)處理、組塊分析、分類、量值提取、模型填充，從而自動建立原問題的可拓模型，再通過人機交互選取評價特征，進而建立核問題的可拓模型[24]。

3.1.3 問題的相關(guān)度計算與判斷模塊

該模塊用于對需要解決的問題進行問題的相關(guān)度計算，并判斷與不相容問題模塊中已解決的不相容問題的相關(guān)程度。

3.1.4 不相容問題模塊

該模塊用于對需要解決的問題的相容度進行計算與判斷，并存儲已有求解策略的不相容問題。

3.1.5 知識存儲模塊

該模塊是實現(xiàn)策略生成的重要部分，主要包括：拓展型知識、共軛型知識、關(guān)聯(lián)函數(shù)、可拓知識、常識知識、其他領(lǐng)域知識等模塊。

拓展型知識和共軛型知識都源于領(lǐng)域知識，需要針對不同的領(lǐng)域，根據(jù)“可拓信息—知識—策略的形式化體系”構(gòu)建；關(guān)聯(lián)函數(shù)模塊中存儲著各種類型的關(guān)聯(lián)函數(shù)及各種綜合關(guān)聯(lián)函數(shù)，建立問題相容度函數(shù)時可以調(diào)用其中的關(guān)聯(lián)函數(shù)；基于可拓變換的各種可拓知識，都存儲在可拓知識模塊中。常識知識和部分領(lǐng)域知識除了來源于問題所涉及的領(lǐng)域，還可以從HowNet的知識庫中獲取，HowNet本身就是一個具有語義的通識知識庫，可以借助其中義原及其語義關(guān)系的表達(dá)方式，對基元的結(jié)構(gòu)進行重新構(gòu)造，利用KDML語言(知識系統(tǒng)描述語言)和基元、復(fù)合元的對應(yīng)關(guān)系，轉(zhuǎn)化為基元、復(fù)合元形式及它們的運算式形式，從而作為解決不相容問題的知識基礎(chǔ)[23]。還有一些其他類型的可拓知識，需要利用基于知識庫的可拓數(shù)據(jù)挖掘方法獲取。這就為解決不相容問題提供了多種路徑。

3.1.6 可拓變換及其篩選模塊

該模塊中有很多類型的變換，包括基本可拓變換、可拓變換的運算及傳導(dǎo)變換，變換的選擇和篩選決定了策略生成的有效性和效率。目前主要有兩種處理方法：

1)根據(jù)不相容問題的目標(biāo)和條件中產(chǎn)生不相容的特征的相應(yīng)量值的差異，選擇變換的類型，且實施變換后馬上利用相容度函數(shù)度量是否是有效變換；還要根據(jù)具體問題預(yù)設(shè)閾值、相關(guān)度、評價特征及其評價函數(shù)，以便在可拓變換模塊中選擇變換時，既能保證生成的解決不相容問題的有效策略足夠多，又能避免組合爆炸問題的發(fā)生。

2)對于復(fù)雜不相容問題，可拓變換的實施與變換的結(jié)果之間可能呈現(xiàn)一定的黑箱性，導(dǎo)致難以采用1)中的方式選擇變換的類型。在此種情況下，利用GEP方法，由變換的對象拓展出的基元和基本可拓變換及其運算分別建立終點符號集合和函數(shù)符號集合，通過啟發(fā)式迭代的方式來實現(xiàn)可拓變換運算式的自組織構(gòu)建[21]。

3.1.7 優(yōu)度評價模塊

優(yōu)度評價模塊中存儲著各種評價特征及其量值域，針對要解決的實際問題的不同評價特征，可以調(diào)用關(guān)聯(lián)函數(shù)模塊中的關(guān)聯(lián)函數(shù)和綜合關(guān)聯(lián)函數(shù)，計算綜合優(yōu)度。

3.1.8 可拓策略庫

可拓策略庫中存放各種已解決的不相容問題的解決策略，當(dāng)以后再遇到不相容問題時，可以首先利用文獻[20]建立的問題相關(guān)度計算方法，與問題模塊中的已解決的問題進行比對，如果有相關(guān)度達(dá)到一定閾值的問題，則可直接到可拓策略庫查詢對應(yīng)的問題所采取的解決策略，如果可用，則獲得解決該不相容問題的可拓策略，否則，再進行策略生成的全過程，并把獲得的可拓策略存入其中。

3.2 應(yīng)用ESGS求解不相容問題的一般步驟

應(yīng)用ESGS求解不相容問題的一般步驟如圖2所示?；贖owNet的ESGS的步驟參見文獻[25]。

圖2 應(yīng)用ESGS求解不相容問題的一般步驟Fig.2 The general steps to solve the incompatible problem by using of ESGS

3.3 ESGS軟件架構(gòu)

目前已有的對ESGS軟件架構(gòu)的研究，主要有基于構(gòu)件的ESGS實現(xiàn)方法、策略生成系統(tǒng)正交軟件體系結(jié)構(gòu)、利用面向方面軟件開發(fā)改善開發(fā)過程、不相容問題策略生成的通用框架、結(jié)合HowNet的ESGS研制、基于WebService架構(gòu)的ESGS等方法[24, 26]。

3.4 ESGS軟件研制情況

通過近年對可拓策略生成系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和方法的系統(tǒng)研究，已逐步摸索到進行可拓策略生成系統(tǒng)研究的基本思路，開發(fā)了多個解決具體領(lǐng)域不相容問題的可拓策略生成系統(tǒng)。

針對不同領(lǐng)域的矛盾問題，研究人員實現(xiàn)了不同的策略生成系統(tǒng)。目前實現(xiàn)的ESGS有：房地產(chǎn)營銷優(yōu)化系統(tǒng)、防治空氣污染系統(tǒng)、提高畢業(yè)生就業(yè)率系統(tǒng)、游客停車問題系統(tǒng)、自助游ESGS、大壩安全的ESGS、租房ESGS、求職問題ESGS、防止企業(yè)人才流失系統(tǒng)、提高客戶價值的ESGS、圖像識別ESGS等，詳見文獻[24]。

4 結(jié)束語

本研究基于可拓學(xué)的基本理論與方法，給人們提供了形式化定量化解決不相容問題的基本理論和可操作的有效方法，不相容問題求解系統(tǒng)的研究與開發(fā)，可以輔助人們解決領(lǐng)域不相容問題。

本研究的科學(xué)價值在于：

1)本研究建立了能表達(dá)事物可變性和定量化表達(dá)量變質(zhì)變的基元可拓集理論，并以此為集合論基礎(chǔ)，采取以基元為邏輯細(xì)胞，以可拓模型、可拓變換、可拓推理為工具，以數(shù)學(xué)化、形式化、邏輯化相結(jié)合的研究方法，建立了適用于多領(lǐng)域不相容問題求解的一般理論與可操作的方法。

通過對各領(lǐng)域不相容問題求解的普遍規(guī)律和一般方法的形式化、系統(tǒng)化研究，使得人們解決不相容問題有一定的規(guī)律可循，可以讓普通人也能像很多聰明人一樣解決不相容問題。該研究帶動了各行業(yè)對不相容問題求解的一般規(guī)律的研究，為人們提供了一套新的系統(tǒng)的不相容問題求解方法。

2)本研究開拓了一個新的研究領(lǐng)域，使對不相容問題求解的研究，從概念與理論的層次，發(fā)展到系統(tǒng)的方法層次和可操作的邏輯推理層次，其方法體系是一種新的科學(xué)方法論，對推動相關(guān)學(xué)科發(fā)展具有重要的意義，為工程科學(xué)與信息科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用工作者應(yīng)用這些理論與方法去解決各領(lǐng)域的不相容問題架設(shè)了橋梁，對推動各領(lǐng)域應(yīng)用研究的開展，科學(xué)技術(shù)的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展起到積極作用。

3)本研究已從理論研究發(fā)展到多個領(lǐng)域的應(yīng)用研究，理論和方法成果已被成功應(yīng)用于工程技術(shù)各領(lǐng)域的產(chǎn)品創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新，也被大量應(yīng)用于信息科學(xué)與人工智能、控制與檢測、經(jīng)濟與管理等領(lǐng)域的不相容問題處理，取得了一批應(yīng)用研究成果，申請了相關(guān)專利和軟件著作權(quán)等。隨著這些成果的不斷深化和應(yīng)用的深入，尤其是基于該項目的軟件產(chǎn)品和硬件產(chǎn)品的開發(fā)利用，如：可拓策略生成系統(tǒng)軟件、可拓數(shù)據(jù)挖掘軟件、產(chǎn)品可拓設(shè)計軟件、可拓檢測產(chǎn)品、可拓控制產(chǎn)品等，必將對我國的經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展產(chǎn)生積極的影響,它將為社會的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻。本研究工作極大地推動了學(xué)科本身及其應(yīng)用的發(fā)展，對我國建設(shè)創(chuàng)新型國家、提升國人的創(chuàng)新素質(zhì)，具有十分重要的科學(xué)價值。

4)本研究可為將來進一步研制矛盾問題智能化處理系統(tǒng)打下基礎(chǔ)[27]，必將有廣闊的應(yīng)用前景。由于本系統(tǒng)所依據(jù)的基礎(chǔ)理論和方法的原創(chuàng)性，因此必將具有鮮明的自主知識產(chǎn)權(quán)。

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楊春燕，女，1964年生，研究員，廣東工業(yè)大學(xué)可拓學(xué)與創(chuàng)新方法研究所所長，中國人工智能學(xué)會可拓學(xué)專業(yè)委員會主任，中國人工智能學(xué)會常務(wù)理事，廣東省未來預(yù)測研究會副理事長。國家自然科學(xué)基金項目、863項目、廣東省自然科學(xué)基金項目通訊評議專家，全國可拓學(xué)研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)帶頭人之一。主要研究方向為可拓學(xué)、知識管理、決策科學(xué)、創(chuàng)新方法與創(chuàng)新設(shè)計、數(shù)據(jù)挖掘、智能系統(tǒng)。主持3項國家自然科學(xué)基金項目、3項廣東省自然科學(xué)基金項目和2項廣東省科技計劃項目。獲廣東省科學(xué)技術(shù)獎二等獎1項、三等獎2項，獲中國人工智能學(xué)會首屆“吳文俊人工智能科學(xué)技術(shù)獎創(chuàng)新獎”一等獎1項。發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇,在科學(xué)出版社等出版專著9部。

湯龍，男，1985年生，講師，廣東工業(yè)大學(xué)可拓學(xué)與創(chuàng)新方法研究所，中國人工智能學(xué)會可拓學(xué)專業(yè)委員會青年部副部長。主要研究方向為可拓策略生成與可拓數(shù)據(jù)挖掘，主持國家自然科學(xué)基金項目1項，廣東省教育廳項目1項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文8篇。

A review of theories, methods and systems for incompatible problem solving

YANG Chunyan， TANG Long

(Research Institute of Extenics and Innovation Methods, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China)

An incompatible problem is a class of contradictory problem, in which the goal cannot be achieved under given conditions. In this paper, the general research framework of incompatible problem solving was first introduced. Then, existing research achievements of incompatible problem solving were illustrated in terms of theoretical basis, general procedures, computer realization, and field applications. Finally, the scientific value and potential application of incompatible problem solving were suggested.

extenics; incompatible problem solving; extension set; extension strategy generating system

10.11992/tis.201607025

http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20170111.1705.034.html

2016-07-25.

國家自然科學(xué)基金項目(61273306);廣東省科技計劃項目(2016A040404015)

楊春燕.E-mail：wyw@gdut.edu.cn.

TP18

A

1673-4785(2016)06-0799-08

楊春燕，湯龍. 不相容問題求解的理論、方法與系統(tǒng)研究[J]. 智能系統(tǒng)學(xué)報， 2016, 11(6): 799-806.

英文引用格式：YANG Chunyan， TANG Long. A review of theories, methods and systems for incompatible problem solving[J]. CAAI Transactions on Intelligent Systems, 2016, 11(6): 799-806.