不確定時(shí)態(tài)信息表達(dá)模型的研究與應(yīng)用.pdf

1、在研究不斷變化著的現(xiàn)實(shí)世界時(shí)，時(shí)間是一個(gè)非常重要的因素。我們常以時(shí)間為依據(jù)來(lái)解釋各種事實(shí)和數(shù)據(jù)，因?yàn)楦鞣N事件和實(shí)體間的潛在關(guān)系常常蘊(yùn)涵在時(shí)態(tài)信息中。時(shí)態(tài)信息表達(dá)和時(shí)態(tài)推理問(wèn)題涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、哲學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等學(xué)科，在計(jì)算機(jī)科學(xué)研究中，這是信息系統(tǒng)、人工智能和其它過(guò)程建模等領(lǐng)域的核心問(wèn)題。目前對(duì)時(shí)態(tài)信息處理的研究多集中于確定時(shí)態(tài)，然而在現(xiàn)實(shí)的許多情況下，事件的時(shí)間往往很難精確判定，所以，建立一個(gè)能全面且方便地描述各類事件的不確定時(shí)態(tài)信息、又具

2、備一定時(shí)態(tài)推理能力的不確定時(shí)態(tài)信息表達(dá)模型，具有十分重要的意義。同時(shí)，模型的表達(dá)方法還要有利于存儲(chǔ)和索引不確定時(shí)態(tài)信息，以使其能應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)有用的時(shí)態(tài)知識(shí)和規(guī)律?！　”疚氖菍?duì)不確定時(shí)態(tài)信息表達(dá)模型的理論和應(yīng)用的研究。本文的研究始終以不確定時(shí)態(tài)信息處理為主線，以不確定時(shí)態(tài)信息表達(dá)模型的建立和應(yīng)用兩部分為主要內(nèi)容，提出適于表示不確定時(shí)態(tài)信息的模型，并基于此模型提出針對(duì)不確定時(shí)態(tài)信息的推理、索引、挖掘的新技術(shù)和新方法。

3、本文的研究沿著此思路進(jìn)行：(1)仔細(xì)研究表示不確定時(shí)態(tài)信息的方法，提出統(tǒng)一的表達(dá)模型，分析模型的各類性質(zhì)和時(shí)態(tài)推理能力；(2)提出適合該模型的不確定時(shí)態(tài)索引方法，便于在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中存儲(chǔ)和處理不確定時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)；(3)研究不確定時(shí)態(tài)信息表達(dá)模型的應(yīng)用：在不確定時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和索引的基礎(chǔ)上，提出新的時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)挖掘(不確定時(shí)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則)算法對(duì)時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，以發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的時(shí)態(tài)知識(shí)。本文在上述幾個(gè)方面展開(kāi)研究，主要的創(chuàng)新點(diǎn)如下：　　1.提出了一個(gè)統(tǒng)

4、一的時(shí)態(tài)信息表達(dá)模型，不僅可以表示確定和不確定時(shí)態(tài)信息，而且還能描述定性和定量的時(shí)態(tài)關(guān)系。該模型定義了三種不確定時(shí)態(tài)元素(時(shí)間點(diǎn)、時(shí)區(qū)和時(shí)距)，規(guī)定了各時(shí)態(tài)元素的定性關(guān)系和定量約束，并將三種時(shí)態(tài)元素統(tǒng)一用于表示事件的時(shí)態(tài)性質(zhì)。因此，該模型能描述各種類型的不確定時(shí)態(tài)信息。在模型中，確定時(shí)態(tài)是不確定時(shí)態(tài)的一種特殊情況?！　?.對(duì)不確定時(shí)態(tài)信息表達(dá)模型進(jìn)行了理論分析。討論了模型中各類時(shí)態(tài)關(guān)系的傳遞性，并給出時(shí)態(tài)關(guān)系間的傳遞關(guān)系表，提出了利用

5、該表解決時(shí)態(tài)約束滿足問(wèn)題的方法；在模型上擴(kuò)展了新的時(shí)態(tài)運(yùn)算符，時(shí)態(tài)運(yùn)算符的擴(kuò)展使其能支持不確定時(shí)態(tài)信息的處理，同時(shí)證明了擴(kuò)展后的時(shí)態(tài)運(yùn)算符滿足運(yùn)算封閉性和布爾運(yùn)算的基本性質(zhì)。3.提出了一種結(jié)合線性邏輯和時(shí)間Petri網(wǎng)的不確定時(shí)態(tài)推理方法。根據(jù)線性邏輯與時(shí)間Petri網(wǎng)的內(nèi)在類同性，將線性邏輯用于描述時(shí)間Petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并將兩者結(jié)合用于表示不確定時(shí)態(tài)信息和時(shí)態(tài)關(guān)系，進(jìn)行時(shí)態(tài)推理。主要解決了三個(gè)問(wèn)題：用基于線性邏輯的時(shí)間Petri網(wǎng)表示

6、不確定時(shí)態(tài)信息表達(dá)模型中的時(shí)態(tài)元素和時(shí)態(tài)關(guān)系；用基于線性邏輯的時(shí)間Petri網(wǎng)模型定義了各種不確定時(shí)態(tài)推理規(guī)則；提出了在時(shí)間Petri網(wǎng)中運(yùn)用推理規(guī)則進(jìn)行不確定時(shí)態(tài)推理的方法。相關(guān)的定理和例子表明了結(jié)合線性邏輯和時(shí)間Petri網(wǎng)，在不確定時(shí)態(tài)信息表達(dá)模型上進(jìn)行定量和定性時(shí)態(tài)推理方法是可行且有效的。　　4.提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于R*樹(shù)的不確定時(shí)態(tài)索引技術(shù)。改造了空間索引技術(shù)中的R*樹(shù)索引技術(shù)，將其用于時(shí)態(tài)索引，并根據(jù)不確定時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的特征，

7、對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化，從而在索引時(shí)減少比較的次數(shù)，更加精確地獲得搜索結(jié)果，提高了索引的性能。另外，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于R*樹(shù)時(shí)態(tài)索引和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的原型系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了索引架構(gòu)的主要功能，還實(shí)現(xiàn)了索引的存儲(chǔ)功能，保證了該原型系統(tǒng)能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。性能測(cè)試的結(jié)果表明，該原型系統(tǒng)不但在功能上得到了擴(kuò)展而支持不確定時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)，而且在性能上也優(yōu)于已有的時(shí)態(tài)索引技術(shù)?！　?.提出了一種基于參考度的不確定時(shí)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法。首先研究了關(guān)聯(lián)規(guī)則的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，

8、并根據(jù)現(xiàn)有評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題提出了一種新的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)“參考度”，應(yīng)用該標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法不僅能更有效篩選有價(jià)值的關(guān)聯(lián)規(guī)則，而且能挖掘負(fù)關(guān)聯(lián)規(guī)則。提出了適于不確定時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的時(shí)區(qū)延展和歸并算法，并在此基礎(chǔ)上提出了一種不確定時(shí)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法，由于結(jié)合了“參考度”評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，該算法能得到負(fù)時(shí)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該算法的良好性能?！　?.根據(jù)本文研究的成果，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，成功地將其應(yīng)用于肺癌預(yù)警的課題研究中。該系統(tǒng)

9、可以存儲(chǔ)和索引確定或不確定的時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)預(yù)處理、時(shí)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘等算法，可以完成一個(gè)完整的時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)挖掘過(guò)程，包括時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存索引、預(yù)處理、時(shí)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則發(fā)現(xiàn)、結(jié)果評(píng)估、結(jié)果展示等模塊。該系統(tǒng)是本文提出的不確定時(shí)態(tài)信息表達(dá)模型和各種時(shí)態(tài)信息處理方法的具體應(yīng)用。結(jié)合醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行肺癌預(yù)警課題(得到廣東省重大科技攻關(guān)項(xiàng)目A1020103和廣州市科技攻關(guān)項(xiàng)目2000-J-006-01的資助)的研究結(jié)果表明了本文提出的不確定時(shí)態(tài)信息表達(dá)模型和