不確定時態(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)實世界時，時間是一個非常重要的因素。我們常以時間為依據(jù)來解釋各種事實和數(shù)據(jù)，因為各種事件和實體間的潛在關(guān)系常常蘊(yùn)涵在時態(tài)信息中。時態(tài)信息表達(dá)和時態(tài)推理問題涉及計算機(jī)科學(xué)、哲學(xué)、語言學(xué)等學(xué)科，在計算機(jī)科學(xué)研究中，這是信息系統(tǒng)、人工智能和其它過程建模等領(lǐng)域的核心問題。目前對時態(tài)信息處理的研究多集中于確定時態(tài)，然而在現(xiàn)實的許多情況下，事件的時間往往很難精確判定，所以，建立一個能全面且方便地描述各類事件的不確定時態(tài)信息、又具

2、備一定時態(tài)推理能力的不確定時態(tài)信息表達(dá)模型，具有十分重要的意義。同時，模型的表達(dá)方法還要有利于存儲和索引不確定時態(tài)信息，以使其能應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)有用的時態(tài)知識和規(guī)律?！　”疚氖菍Σ淮_定時態(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態(tài)信息處理為主線，以不確定時態(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態(tài)信息的模型，并基于此模型提出針對不確定時態(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)和時態(tài)推理能力；(2)提出適合該模型的不確定時態(tài)索引方法，便于在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中存儲和處理不確定時態(tài)數(shù)據(jù)；(3)研究不確定時態(tài)信息表達(dá)模型的應(yīng)用：在不確定時態(tài)數(shù)據(jù)存儲和索引的基礎(chǔ)上，提出新的時態(tài)數(shù)據(jù)挖掘(不確定時態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則)算法對時態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，以發(fā)現(xiàn)有價值的時態(tài)知識。本文在上述幾個方面展開研究，主要的創(chuàng)新點(diǎn)如下：　　1.提出了一個統(tǒng)

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

5、該表解決時態(tài)約束滿足問題的方法；在模型上擴(kuò)展了新的時態(tài)運(yùn)算符，時態(tài)運(yùn)算符的擴(kuò)展使其能支持不確定時態(tài)信息的處理，同時證明了擴(kuò)展后的時態(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)合線性邏輯和時間Petri網(wǎng)的不確定時態(tài)推理方法。根據(jù)線性邏輯與時間Petri網(wǎng)的內(nèi)在類同性，將線性邏輯用于描述時間Petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并將兩者結(jié)合用于表示不確定時態(tài)信息和時態(tài)關(guān)系，進(jìn)行時態(tài)推理。主要解決了三個問題：用基于線性邏輯的時間Petri網(wǎng)表示

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

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

8、并根據(jù)現(xiàn)有評價標(biāo)準(zhǔn)存在的問題提出了一種新的評價標(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態(tài)數(shù)據(jù)的時區(qū)延展和歸并算法，并在此基礎(chǔ)上提出了一種不確定時態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法，由于結(jié)合了“參考度”評價標(biāo)準(zhǔn)，該算法能得到負(fù)時態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則。實驗結(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)計并實現(xiàn)了一個時態(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、可以存儲和索引確定或不確定的時態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)預(yù)處理、時態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘等算法，可以完成一個完整的時態(tài)數(shù)據(jù)挖掘過程，包括時態(tài)數(shù)據(jù)儲存索引、預(yù)處理、時態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則發(fā)現(xiàn)、結(jié)果評估、結(jié)果展示等模塊。該系統(tǒng)是本文提出的不確定時態(tài)信息表達(dá)模型和各種時態(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)項目A1020103和廣州市科技攻關(guān)項目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態(tài)信息表達(dá)模型和