知识工程研究所科研成果综述.ppt
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1、知识工程研究所科研成果综述知识工程研究所科研成果综述北京科技大学信息工程学院北京科技大学信息工程学院知识工程研究所知识工程研究所http:/综述内容综述内容研究所简介研究所简介所长简介所长简介主要学术成果主要学术成果国家发明专利国家发明专利主要软件产品(主要软件产品(ICCKDSS)介绍)介绍主要应用成果介绍主要应用成果介绍一.研究所简介北京科技大学知识工程研究所成立于北京科技大学知识工程研究所成立于 20012001年年3 3月,由博士生导师杨炳月,由博士生导师杨炳儒教授任所长。儒教授任所长。本所在知识表示(语言场理论)、推理机制与知识发现、智能系统、本所在知识表示(语言场理论)、推理机制与
2、知识发现、智能系统、柔性建模、集成技术等理论与技术研究方面取得了突破性的成果,开柔性建模、集成技术等理论与技术研究方面取得了突破性的成果,开拓了基于内在机理研究的知识发现新方向。拓了基于内在机理研究的知识发现新方向。在理论研究基础上,本所在理论研究基础上,本所建立了多个研究基地与协作基地,大力推广、应用研究所的研究成果。建立了多个研究基地与协作基地,大力推广、应用研究所的研究成果。本所培养出了本所培养出了1 1名博士后、名博士后、5252名博士、百余名硕士、名博士、百余名硕士、7 7名外国留学生。名外国留学生。现有博士生现有博士生1616人,硕士生人,硕士生3030余人。余人。研究所主要成员:
3、谢永红博士,张桃红博士研究所主要成员:谢永红博士,张桃红博士联系方式:联系方式:北京科技大学北京科技大学 信息工程学院信息工程学院 知识工程研究所(知识工程研究所(100083););手机:;手机:;E-;研究所主页:研究所主页:http:/二二.所长简介所长简介杨炳儒教授杨炳儒教授 北京科技大学信息工程学院首席一级、资深教授、博士生导师、北京科技大学信息工程学院首席一级、资深教授、博士生导师、知识工程研究所所长。知识工程研究所所长。历任计算机系副主任,信息工程学院副院长。历任计算机系副主任,信息工程学院副院长。享受国务院特殊津贴的有突出贡献的专家;国际注册科技专家。享受国务院特殊津贴的有突出
4、贡献的专家;国际注册科技专家。兼任国家科技基础条件平台建设专家顾问组专家、教育部学位中兼任国家科技基础条件平台建设专家顾问组专家、教育部学位中心评审专家、中国教育专家委员会专家、国家心评审专家、中国教育专家委员会专家、国家863高新技术项目、高新技术项目、国家自然科学基金项目、教育部科技项目及国内外几个著名刊物国家自然科学基金项目、教育部科技项目及国内外几个著名刊物的评审专家。的评审专家。任国际一般系统学会中国模糊信息与模糊工程学会名誉理事长、任国际一般系统学会中国模糊信息与模糊工程学会名誉理事长、中国人工智能学会离散数学专委会主任与知识工程专委会副主任中国人工智能学会离散数学专委会主任与知识
5、工程专委会副主任等。等。曾任英国剑桥曾任英国剑桥CIT高级督察官,国家教委考试中心高级督察官,国家教委考试中心NIT专家组成员,香港专利事务所高级顾问。专家组成员,香港专利事务所高级顾问。受聘于多个大学任讲座教授或兼职教授。受聘于多个大学任讲座教授或兼职教授。曾十余次出国出境参加国际学术会议曾十余次出国出境参加国际学术会议(多次担任国际会多次担任国际会议程序委员会委员与分会主席议程序委员会委员与分会主席)、讲学与合作研究。、讲学与合作研究。获两次国际重要奖励(获两次国际重要奖励(“成就奖成就奖”与与“杰出成就奖杰出成就奖”-国际上两次获奖者国际上两次获奖者12人)人)是国内较早进入知识发现领域
6、的学者,具国内外的高是国内较早进入知识发现领域的学者,具国内外的高知名度。杨教授被多家重要媒体以知名度。杨教授被多家重要媒体以“著名信息工程专著名信息工程专家家”、“中国著名计算机科学家、知识发现专家中国著名计算机科学家、知识发现专家”、“中国当代大师中国当代大师”为题作了报道。为题作了报道。科研方面:科研方面:在国内外发表学术论文近在国内外发表学术论文近450篇;经查新被篇;经查新被SCI、EI、ISTP收收录共录共155篇,论文共被引用篇,论文共被引用411次,次,WOS引用:有引用:有21篇被引用篇被引用51次(注:该研究领域至今才有不到次(注:该研究领域至今才有不到20年的发展历史)年
7、的发展历史),相关相关论文已被论文已被“REPRODUCTION IN DOMESTIC ANIMALS”、“JOURNAL OF FOOD SAFETY”等重要国际刊物引用。等重要国际刊物引用。出版著作出版著作15部(独专著部(独专著8部部-其一为英文在美国出版,合编其一为英文在美国出版,合编著著7部)部),其中国内第一本关于知识发现的专著其中国内第一本关于知识发现的专著知识工程与知识工程与知识发现知识发现已被引用已被引用231次。次。通过国家与省部级正式鉴定或验收的科研课题共通过国家与省部级正式鉴定或验收的科研课题共30余项,在余项,在研课题研课题5项项(均为课题负责人均为课题负责人)。独
8、获国际重要科技奖励独获国际重要科技奖励2项项(有评价书有评价书)、获位于第一名的国内、获位于第一名的国内省部级科学技术奖励省部级科学技术奖励8项。项。以唯一发明人获以唯一发明人获4项国家发明专利证书项国家发明专利证书(另通过实审另通过实审4项项,受理受理2项项)、1项计算机软件著作权登记证书和项计算机软件著作权登记证书和1项软件产品证书。项软件产品证书。教学方面:教学方面:讲授讲授12门课程,全部脱书脱稿,多次观摩教学,力求教学的科学门课程,全部脱书脱稿,多次观摩教学,力求教学的科学性与艺术性,长期博得听课师生的一致赞誉。性与艺术性,长期博得听课师生的一致赞誉。提出提出“知识逻辑结构核心论教学
9、观知识逻辑结构核心论教学观”、“知识逻辑结构与思维导知识逻辑结构与思维导图融合教学法图融合教学法”。获教学研究成果奖多项;发表教学改革的论文;承担国家教改项获教学研究成果奖多项;发表教学改革的论文;承担国家教改项目;独编与主编多部教材;曾在中央电视台与天津电视台讲授价目;独编与主编多部教材;曾在中央电视台与天津电视台讲授价值工程,获奖与好评。值工程,获奖与好评。先后培养与指导青年教师先后培养与指导青年教师2名、博士后名、博士后1名、博士生名、博士生67名、硕士生名、硕士生 73名、外国留学生名、外国留学生7名。名。鉴于上述主要成就与贡献,曾被载入鉴于上述主要成就与贡献,曾被载入世界数学家名录世
10、界数学家名录、世界名世界名人录人录、世界科技咨询专家世界科技咨询专家、世界优秀人才名录世界优秀人才名录、中华当中华当代大师代大师;“科技日报科技日报”、“人民画报人民画报”、“中国画报中国画报”、“新华新华社社”、“中国科学院中国科学院”、“科学中国人科学中国人”等以等以“著名信息工程专家著名信息工程专家”、“著名计算机科学家、知识发现专家著名计算机科学家、知识发现专家”等为题做了报道;天津电视台等为题做了报道;天津电视台也曾用中英文向国内外做过相关报道。也曾用中英文向国内外做过相关报道。三.主要学术成果一、知识发现与智能系统方向一、知识发现与智能系统方向1、在国际知识发现领域率先提出基于内在
11、认知机理的知识发现、在国际知识发现领域率先提出基于内在认知机理的知识发现理论体系理论体系KDTICM预处理方法预处理方法预处理方法预处理方法 知识表示方法知识表示方法知识表示方法知识表示方法 知识发掘方法知识发掘方法知识发掘方法知识发掘方法知识评价与优化方法知识评价与优化方法知识评价与优化方法知识评价与优化方法 后处理方法后处理方法后处理方法后处理方法方方方方法法法法技技技技术术术术层层层层 内在机理研究内在机理研究内在机理研究内在机理研究双库协同双库协同双库协同双库协同 机机机机 制制制制双基融合双基融合双基融合双基融合 机机机机 制制制制免疫进化机制免疫进化机制免疫进化机制免疫进化机制信息
12、扩散机制信息扩散机制信息扩散机制信息扩散机制结结结结构构构构模模模模型型型型层层层层机机机机理理理理层层层层知识发现新结构模型知识发现新结构模型KDDKDK*KD(D&K)FBSMKDD*逻辑基础逻辑基础逻辑基础逻辑基础哲学基础哲学基础哲学基础哲学基础方法论基础方法论基础方法论基础方法论基础基基基基础础础础层层层层1)4个先导性的系统框架个先导性的系统框架(纵向研究纵向研究):把知识发现系统把知识发现系统(过程过程)视为认知视为认知系统系统(过程过程),用系统论与认知科学的方法来研究其复杂进程用系统论与认知科学的方法来研究其复杂进程,相继发现相继发现了四个机制了四个机制(每个机制里都含有核心定
13、理及其技术实现方法每个机制里都含有核心定理及其技术实现方法,揭示其潜揭示其潜在本质与规律性在本质与规律性)并沿机理并沿机理-模型模型-算法线路构造了四个知识发现系统框算法线路构造了四个知识发现系统框架架:框架一框架一:以认知心理学为基础以认知心理学为基础,发现双库协同机制发现双库协同机制(结构对应定理结构对应定理);并由此诱导出新型过程模型并由此诱导出新型过程模型KDD*;进而由机理与模型的研究派生进而由机理与模型的研究派生出了新型挖掘关联规则的出了新型挖掘关联规则的M算法算法.框架二框架二:以协同理论为基础以协同理论为基础,发现双基融合机制发现双基融合机制(过程模型逻辑等价过程模型逻辑等价定
14、理定理);并由此诱导出新型过程模型并由此诱导出新型过程模型KDK*;进而由机理与模型的研进而由机理与模型的研究派生出了新型究派生出了新型KDK相关算法相关算法.框架三框架三:以认知物理学为基础以认知物理学为基础,发现信息扩张机制发现信息扩张机制(动态动态进程参数演化定理进程参数演化定理);并由此诱导出新型复杂类型数据挖并由此诱导出新型复杂类型数据挖掘过程模型掘过程模型DFSSM;进而由机理与模型的研究派生出了进而由机理与模型的研究派生出了新型文本分类、文本聚类挖掘算法以及基于新信息熵新型文本分类、文本聚类挖掘算法以及基于新信息熵公式的公式的SID3挖掘算法等挖掘算法等.框架四框架四:以认知生物
15、学为基础以认知生物学为基础,发现免疫进化机制发现免疫进化机制(协同协同定理定理),并由此诱导出新型基于免疫进化机制的知识发现并由此诱导出新型基于免疫进化机制的知识发现结构模型结构模型;进而由机理与模型的研究派生出了新型基于进而由机理与模型的研究派生出了新型基于免疫进化机制的时序模式发掘算法、粗糙集分类规则免疫进化机制的时序模式发掘算法、粗糙集分类规则挖掘算法以及基于免疫进化机制的聚类挖掘算法挖掘算法以及基于免疫进化机制的聚类挖掘算法.2)由系统框架到理论体系由系统框架到理论体系KDTICM的构建的构建(横向研横向研究究):共经历了十余年时间,先对四个系统框架进行整合集共经历了十余年时间,先对四
16、个系统框架进行整合集成、交叉融合;在此过程中又形成了若干新的过程模成、交叉融合;在此过程中又形成了若干新的过程模型和算法型和算法,如如:过程模型过程模型KD(D&K)=KDD*+KDK*;以多以多关系频繁模式发现研究、基于超图的链接挖掘方法研关系频繁模式发现研究、基于超图的链接挖掘方法研究和多关系朴素贝叶斯分类研究为主要研究内容,先究和多关系朴素贝叶斯分类研究为主要研究内容,先后构造了后构造了MRFPDA算法、算法、MLMFPD算法等。算法等。最终建立由理论基础、最终建立由理论基础、4个机制个机制(理论支柱理论支柱)、8个个新过程模型、新过程模型、17种新技术方法组成的基于内在认种新技术方法组
17、成的基于内在认知机理的知识发现理论知机理的知识发现理论KDTICM.3)KDTICM与传统的实用智能系统交叉融与传统的实用智能系统交叉融合合,构造了构造了4类新型实用智能系统:类新型实用智能系统:基于知识发现的专家系统基于知识发现的专家系统(ESKD)基于知识发现的智能决策支持系统基于知识发现的智能决策支持系统(IDSSKD)基于知识发现的智能预测支持系统基于知识发现的智能预测支持系统(IFSSKD)基于知识发现的计算机辅助创新智能系统基于知识发现的计算机辅助创新智能系统(CAIISKD).从根本上改善了从根本上改善了“知识获取知识获取”与与“知识贫知识贫乏乏”的瓶颈问题的瓶颈问题,提高了经典
18、实用智能系统提高了经典实用智能系统的结构、功能与智能化程度的结构、功能与智能化程度.4)KDTICM的技术实现的技术实现(载体载体)-具有自主知识产权的大型具有自主知识产权的大型集成化组合构件式知识发现软件系统集成化组合构件式知识发现软件系统ICCKDSS(1.0版版).ICCKDSS采用了采用了C/S与与B/S相结合的方式开发而成相结合的方式开发而成,并并配有相应的文档和软件说明书配有相应的文档和软件说明书.该系统已通过中国软件评测中心的正式检测该系统已通过中国软件评测中心的正式检测,获软件著获软件著作权登记证书与软件产品证书作权登记证书与软件产品证书.5)KDTICM的应用的应用:KDTI
19、CM及其衍生的新型智能及其衍生的新型智能系统成功地应用于农业、生物信息学、中医、现系统成功地应用于农业、生物信息学、中医、现代远程教育网、气象、国际商务、铝电解生产、代远程教育网、气象、国际商务、铝电解生产、税务、数字资源整合等领域。税务、数字资源整合等领域。在国内外在国内外“数据挖掘技术仅在商业的软决策上成功应数据挖掘技术仅在商业的软决策上成功应用用,而在工业等领域难获硬效益而在工业等领域难获硬效益”的现实面前,后三个的现实面前,后三个领域取得较为显著的直接经济效益领域取得较为显著的直接经济效益;已在已在6个单位具体实施推广应用个单位具体实施推广应用;分别与国内外分别与国内外13个公司签定了
20、销售与研发协议个公司签定了销售与研发协议;曾与美国曾与美国Zaptron公司与德国柏林洪堡大学合作研发公司与德国柏林洪堡大学合作研发.2、在国际知识发现领域开辟了基于知识库的知、在国际知识发现领域开辟了基于知识库的知识发现识发现(KDK)新方向新方向这是至今在国内外尚待开拓的专题这是至今在国内外尚待开拓的专题.早在早在2003年就正式提出年就正式提出KDK:即针对知识库里的事实:即针对知识库里的事实,采用归纳学习方法产生归纳假设采用归纳学习方法产生归纳假设,再用卡尔纳普的归纳再用卡尔纳普的归纳逻辑进行假设的验证与评价逻辑进行假设的验证与评价;针对知识库里的规则针对知识库里的规则,采用采用广义概
21、念格方法产生归纳假设广义概念格方法产生归纳假设,再用柯恩的归纳逻辑进再用柯恩的归纳逻辑进行假设的验证与评价;行假设的验证与评价;现得国家自然科学基金资助现得国家自然科学基金资助,开展高阶逻辑背景下的研开展高阶逻辑背景下的研究;究;已在国内外主流刊物上发表多篇有影响的论文已在国内外主流刊物上发表多篇有影响的论文,吸引了吸引了相关学者开展此项研究。相关学者开展此项研究。3、在国际知识发现领域首次总结与提出当今面临的、在国际知识发现领域首次总结与提出当今面临的5类重类重大问题大问题领域进展中的两大核心问题(领域进展中的两大核心问题(“基础理论的匮乏基础理论的匮乏”和和“缺少杀手缺少杀手锏式的应用锏式
22、的应用”)两大猜想问题两大猜想问题主流发展中富有挑战性的问题主流发展中富有挑战性的问题应用研究中的相关领域重大问题应用研究中的相关领域重大问题领域技术标准的制定问题领域技术标准的制定问题 并对这五类问题的意义或部分解决方案进行了深入探讨并对这五类问题的意义或部分解决方案进行了深入探讨.特别是为解决数据挖掘中因特别是为解决数据挖掘中因“海量数据海量数据”而造成的时空与而造成的时空与计算复杂性这一难题计算复杂性这一难题,我们提出了旨在化海量为有限量的我们提出了旨在化海量为有限量的“逆问题猜想逆问题猜想”和和“磁铁效应猜想磁铁效应猜想”,并实现了部分解决方并实现了部分解决方案案.4、生物信息学领域中
23、国际性难题、生物信息学领域中国际性难题-蛋白质二蛋白质二级结构预测研究取得突破级结构预测研究取得突破国际性难题:国际性难题:基于计算机程序的蛋白质基于计算机程序的蛋白质3维结构预测中维结构预测中二级结构预测研究已经有二级结构预测研究已经有30多年的历史,其主流发展多年的历史,其主流发展是各种不同预测方法的研究;然而长期以来,蛋白质是各种不同预测方法的研究;然而长期以来,蛋白质二级结构预测研究进展缓慢;同时当前出现了绕过二二级结构预测研究进展缓慢;同时当前出现了绕过二级,直接由一级预测三级的趋势,但精度均不理想。级,直接由一级预测三级的趋势,但精度均不理想。故蛋白质二级结构预测研究已成为本世纪分
24、子生物学故蛋白质二级结构预测研究已成为本世纪分子生物学和生物信息学领域中公认的国际性难题。和生物信息学领域中公认的国际性难题。原始创新性:原始创新性:我们没有步国际主流发展的仅研究预测我们没有步国际主流发展的仅研究预测方法的后尘方法的后尘,而是作为预测系统加以研究而是作为预测系统加以研究,它涵盖了系统它涵盖了系统模型、系统方法、系统优化等核心构件。模型、系统方法、系统优化等核心构件。预测结果:预测结果:在在ILP相应的数据库相应的数据库Q3精度达精度达93.88%(国际最高达国际最高达81%);在在RS126数据库数据库Q3精度达精度达84.1%(国际最高达国际最高达81.65%);在在CB5
25、13数据库数据库Q3精度达精度达80.49%(国际最高达国际最高达78.44%).均处均处国际领先水平国际领先水平.商业前景商业前景:1)利用基因技术改良天然蛋白质序列和结构,得到新的蛋白利用基因技术改良天然蛋白质序列和结构,得到新的蛋白质,以用于工业、农业、医药卫生等领域质,以用于工业、农业、医药卫生等领域;2)蛋白质立体结构是进行生物制药的先决条件蛋白质立体结构是进行生物制药的先决条件;3)可产生效益的模式有可产生效益的模式有:建立蛋白质立体结构资料库建立蛋白质立体结构资料库;建立单核建立单核苷多态基因的特殊资料库。苷多态基因的特殊资料库。展望:展望:二级继延伸二级继延伸,扩展至三级扩展至
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