基于扩展规则的启发式#SAT求解算法

#SAT在人工智能领域取得了广泛应用,很多现实问题可以规约成#SAT进行求解,得到命题理论的模型个数.通过对基于扩展规则的#SAT求解器的深入研究,发现选择规约子句的顺序对极大项空间的大小有着较大的影响,因此提出两种加速#SAT求解的启发式策略：MW和LC&MW.MW每次选择具有最大权值的子句作为规约子句;LC&MW每次选择最长子句作为规约子句,若最长子句存在多个,则在多个最长子句中选择具有最大权值的子句作为规约子句.利用MW策略设计了算法CER_MW,利用LC&MW策略设计了算法CER_LC&MW.实验结果表明,CER_MW和CER_LC&MW相对于先前的#SAT求解算法在求解效率和求解能力上都有显著的提高.在求解效率方面,CER_MW和CER_LC&MW的求解速度是其他算法的1.4倍~100倍.在求解能力方面,CER_MW和CER_LC&MW在限定时间内可解的测试用例更多.     

结合互补度的基于扩展规则#SAT问题求解方法

#SAT问题又称模型计数(model counting)问题是人工智能领域的研究热点之一,在人工智能领域被广泛应用.在对基于扩展规则的#SAT问题求解方法CER(counting models using extension rules)深入研究的基础上,提出一种结合互补度的#SAT问题求解方法.在计算给定子句集的模型个数时,利用SE-Tree(set enumeration tree)形式化地表达计算过程,逐步生成需要计算的子句集合,并在SE-Tree中添加终止结点,避免大部分含互补文字子句集合的生成,且不会因剪枝而导致求解不完备.提出互补度的概念,在扩展SE-Tree结点时按照互补度由大到小的顺序扩展,较早地生成含互补文字且长度较小的子句集合,有效减少枚举树生成的结点个数,进而减少对子句集合判断是否含互补文字的计算次数.实验结果表明：与CER方法相比该方法效率较好,且进一步改进了CER方法在互补因子较低时求解效率低下的不足.     

结合扩展规则重构的#SAT问题增量求解方法

#SAT问题是人工智能中的重要问题,在人工智能领域被广泛应用.在对基于扩展规则的模型计数求解方法CER深入研究的基础上,重构CER中使用的计算公式,并对其正确性进行了证明;提出极大项相交集和扩展极大项相交集的概念,并给出根据两者关系重用极大项相交集计算结果的增量求解方法,且对广义互补子句集对应的所有扩展极大项相交集进行剪枝,有效避免了计算所有极大项相交集对应极大项个数时的冗余求解;提出构建记录子句间互补关系的互补表方法,给出重用极大项相交集基础子句集互补结果的增量互补判定方法,较好地避免了判断子句间和各极大项相交集的基础子句集互补关系时的重复计算.实验结果表明:RCER方法易于实现,扩展性强,比CER方法效率更高,尤其是在互补因子较低时,效率提升更为显著.     

基于MCN和MO启发式策略的扩展规则知识编译方法

在基于扩展规则的知识编译算法的基础上提出了2种启发式策略:MCN策略和MO策略.MCN策略和MO策略利用子句集的信息分别选择相应子句和变量,减少扩展规则的使用次数,进而降低知识编译后目标子句集的规模.在此基础上,设计并实现了MCN_KCER,MO_KCER和MCN_MO_KCER算法.实验结果表明:2种启发式策略都可以大幅度减小编译后的子句集规模,同时使用它们的效果更为明显,经过编译后得到的子句集规模是原算法的1/3～1/39,从而大幅度提高之后的在线推理阶段的效率.     

关联规则的扩展模型

关联规则的发现是数据挖掘中的一个重要问题，本文在经典关联规则的基础上提出了关联规则的扩展模型。并给予了算法的讨论。     

基于多维关联规则的本体规则扩展方法

目前扩充和丰富本体存在很大的局限性.对此,文中提出采用多维关联规则技术扩展本体规则方法.通过对本体规则提取,在本体指导下的一致性处理,规则映射的建立,以及对概念本体的重新识别和更新等技术和方法充实和扩展概念本体.茶病虫害预测本体的实验结果表明该方法易于实现且具有较高的可行性和有效性.     

基于扩展规则的模型计数与智能规划方法

提出命题扩展规则方法ER的一种高效实现.在此基础上,研究了扩展规则方法在3个领域的应用:提出一次性求解一系列相近SAT问题的快速算法nER;提出基于扩展规则的模型计数算法     

基于完全加权关联规则挖掘和查询扩展的信息检索

将完全加权关联规则挖掘技术应用于信息检索,提出一种基于完全加权关联规则挖掘和查询扩展的信息检索模型,重点阐述模型的设计思想及其算法和实现的关键技术.实验结果表明,该模型有效,能提高信息检索性能,有很高的实际应用价值和推广前景.     

一种新的基于扩展规则的定理证明算法

基于扩展规则的定理证明方法是一种与归结方法互补的新的定理证明方法,首先通过对扩展规则的深入研究,给出了扩展规则的一个重要性质,设计并实现了该性质的判定算法.此外,从理论上分析及证明了该判定算法的时问和空间复杂性.基于此,提出了一种新的基于扩展规则的定理证明算法NER,将判定子句集可满足性问题转化为一系列文字集合的包含问题,而非计数问题.实验结果表明,算法NER的执行效率较原有扩展规则算法IER和基于归结的有向归结算法DR有明显提高,有些问题可以提高两个数量级.     

可能性扩展规则的推理和知识编译

在扩展规则的基础上提出了可能性扩展规则。给出了基于可能性扩展规则的可能性逻辑推理方法,利用互补因子的概念来估价推理问题的复杂度。扩展了经典逻辑的蕴含可控制类和可满足可控制类的定义,提出了可能性蕴含可控制类、不一致性程度计算可控制类的概念。在可能性扩展规则的基础上提出了EPPCCCL(each pair of possibilistic clauses contains complementary literals)理论,并证明了该理论是在最优化形式蕴含可控制类和不一致性程度计算可控制类中的,可以作为可能性     

Knowledge Compilation Using the Extension Rule

In this paper, we define a new class of tractable theories: EPCCL theories. Using EPCCL theories as a target language, we propose a new method for knowledge compilation. It is different from existing approaches in that both the compilation and the querying are based on the extension rule, a newly introduced inference rule. With our compilation method, arbitrary queries about the compiled knowledge base can be answered in linear time in the size of the compiled knowledge base. For some theories, the compilation can be done very efficiently, and the size of the compiled theory is small. Furthermore, our method suggests a new family of knowledge compilation methods.     

EPCCL理论的求交知识编译算法

超扩展规则是对扩展规则的扩充,基于超扩展规则能够求得任意两个非互补且不相互蕴含的子句所能扩展出极大项集的交集、差集和并集,并将所得结果以EPCCL（each pair of clauses contains complementary literals）理论的形式保存.基于超扩展规则的性质,本文提出了一种新的EPCCL理论编译算法：求交知识编译算法IKCHER（intersection approach to knowledge compilation based on hyper extension rule）,该算法适合难解类SAT问题的知识编译,同时是一种可并行的知识编译算法.本文还研究了如何实现多个EPCCL理论的求交操作,证明了EPCCL理论的求交过程是可并行执行的,并设计了相应并行求交算法PIAE（parellel intersection of any number of EPCCL）.通过对输入EPCCL理论对应普通子句集的利用,设计了一种高效的并行求交算法imp-PIAE（improvement of PIAE）.基于上述算法本文还设计了两个并行知识编译算法P-IKCHER（IKCHER with PIAE）和impP-IKCHER（IKCHER withimp-PIAE）,分别采用PIAE并行合并算法和imp-PUAE并行合并算法.最后,通过实验验证了大部分情况下IKCHER算法的编译质量是目前为止所有EPCCL理论编译器中最优的,P-IKCHER算法所使用的合并策略并没有起到加速的效果,反而使得编译效率和编译质量有所下降,而impP-IKCHER算法提高了IKCHER算法的编译效率,四核并行下最高可提高两倍.     

数据库中加权关联规则的发现

关联规则发现是数据库中知识发现研究中的热点课题,有着广泛的应用领域.在现有的研究中,数据库中的各个项目是按平等一致的方式加以处理的.然而,在现实世界数据库中却并非如此,不同的项目往往有着不同的重要性.为了将它们反映出来,对项目引入权值,从而提出了新的加权关联规则问题.由于项目权值的引入,频繁项目集的子集不再一定是频繁的.为此,又提出了项目的k-支持期望概念,并由此提出了加权关联规则的发现算法.     

几何效应的可拓知识表示研究

科学效应中蕴含庞大的科学知识,是面向功能矛盾问题求解的重要基础。为了建立科学效应的可拓知识库,实现面向功能问题的可拓智能设计,提出了一种以几何效应为例的面向实际应用的可拓知识表示方法,利用该方法对实际问题中几何效应的输入与输出关系所蕴含的可拓知识进行形式化表示。首先根据几何效应,建立基元模型;根据领域知识和可拓学中的相关规则,建立基元间的相关关系;根据主动变换、传导变换知识和基元的发散规则,对相关网中某基元实施主动变换;再根据可拓变换的蕴含系和传导变换规则,得到一系列的传导变换,进而建立可拓知识表达式,实现输入与输出的转换关系的表达;最后以双曲面搅拌器设计为例进一步拓展相应的可拓知识以解决领域问题。本研究可以使设计人员更加全面地理解几何效应实现的机理,以便更准确地选择应用几何效应解决实际问题,也为其他类型科学效应的可拓知识表示研究打下良好基础。