基于案例推理的信息通信调度事故决策研究

【摘要】 针对信息通信调度事故的知识特征，提出基于案例推理的方法来解决信息的利用和传播问题。将基于案例推理的方法应用于信息通信调度事故领域，根据领域知识特点结合人工智能其他技术，研究和分析案例表示、案例检索和案例修正等各阶段的任务方法，建立系统框架，构造信息通信调度事故决策系统。

【关键词】 信息通信 调度事故 基于案例推理 决策系统

Study on Decision Information Communication Scheduling Accident Case based Reasoning

YANG-Shibo 1， Liu Ning 1，JIN-Xin1，CHEN-Baojing1，CHAI-Jing1

（1.Priorities of Gansu Province Electric Power Company Information Communication， Information and Communication Control Center， Lanzhou 730070，China）

ABSTRACT：The paper introduces case based reasoning approach to solve the information utilization and dissemination issue on basis of information communication scheduling accident knowledge characteristics. This paper applies CBR to information communication scheduling accident knowledge domain and builds the system structure including case representation，retrieval and revise such phase tasks in combination with other AI technology. The information communication scheduling decision system is then constructed and accident validation is established.

KEYWORDS：information communication；scheduling accident；Case based reasoning；decision system

前言

信息通信行业近年来飞速发展，通信调度事故的频繁出现给社会造成了巨大损失。如何从事故与失败中总结知识经验，并有效的传达给相关专业的人员，防止类似事故发生，是一项具有重要意义的工作。

在调查分析信息通信调度事故现状及原因的基础上，通过搜集事故案例，并对事故案例的经验进行挖掘运用，完成完整信息库的建立从而对已有事故经验知识进行学习借鉴成为智能决策的重要研究思路。

相关研究表明人类学习和解决问题往往基于以往案例推理，基于案例推理（Case-Based Reasoning，CBR）[1]以人类认知心理学模型为基础来解决专家问题。Schank[2]提出在动态的内存结构中保留过去的经验来进行学习和回忆的理论。Anderson[3]也认为人类学习、解决问题是将过去的案例作为模型来利用，也是专家最重要的解决问题的方法。本文采用案例推理方案，设计合理的信息通信调度事故案例库，对案例信息进行存储统计，可为应急指挥人员实时指供与当时事故相似的案例信息进行辅助决策。

一、案例推理和决策相关理论及应用

作为对人类思维经验的一种模拟，基于案例的推理是一种基于过去实际经验或经历的推理。完整的案例推理系统由案例组成，这些案例可以描述问题、结果、解决方案，并可对其效用进行评估。同时能够通过修改和补充过去案例的解决方案以适应新的类似案例。CBR推理的过程归纳为以下四个步骤：检索、重用、修正、存储。如图1所示。

决策支持系统（Decision Support System，简称DSS）是用来处理半结构化与非结构化问题，允许决策者直接干预并能接受决策者的直观判断和经验的动态交互式计算机系统的计算机软件系统 [4]。基于案例的推理已在应急决策环境展现出其优势，该方法能通过与网络海量数据的整合发挥其知识发现和学习的优势[ 5]。

考虑到基于案例推理的方法在理论层面的优势及其诸多领域的推广应用，本文以基于案例的推理为基础，发挥其在非结构化或结构化程度低的领域中的优势，应用于信息通信调度中完成事故决策。

二、基于案例推理的信息通信调度事故决策方案

信息通信调度事故的形成过程复杂，涉及面较广，包括人员操作、线路故障及环境等各种因素综合作用。考虑到信息调度事故的发生具有随机性、模糊性和不确定性，基于规则的推理方式无法对其进行决策和处理 [6]。领域专家已在事故处理中已积累了丰富的经验，存在大量的实际案例。采用CBR作为决策的基础，符合人类的认知心理。

本文对照CBR模型中的任务流程，结合国网甘肃省电力公司信息通信调度事故知识特性对信息通信调度事故决策进行功能模块策略设计，根据用户所提交的事故情况，提供合适的事故解决方案，辅助工作人员进行智能决策[7]。

具体来说，首先，将信息通信调度事故按照特定知识表示方式进行规范化和统一化表示，形成信息通信调度事故案例存入案例库 ；然后，用户可限定某些检索条件作为问题描述部分，案例推理系统通过特定相似性运算规则检索出与当前问题相匹配的信息通信调度事故案例，如两者问题描述部分完全相同，则输出该信息通信调度事故案例，否则推荐相似度较高的信息通信调度事故案例。

此外，用户还可参考经过增、减的推荐信息通信调度事故处理方案直接执行，或酌情参考相似信息通信调度事故案例，以此形成新的信息通信调度事故案例。用户还可以反馈新案例是否具有可行性，再决定是否作为新案例加入案例库，以便为以后问题的求解使用，如图2所示。

2.1 信息通信调度事故案例表示

案例表示是建立CBR系统需要解决的基本问题，是案例推理实现的基础，决定着推理的广度和应用范围。案例表示的正确、恰当与否，直接影响着案例检索的效率和诊断质量。案例的表示目前尚无统一模式，当前主要采用的方法包括逻辑表示法、规则表示法、框架表示法、语义网络表示法和面向对象表示法等[7]。

考虑到案例表示包括问题描述和对应解决方案，本文用二元组形式进行表示，即。也由此明确案例检索和案例修正的执行部分。具体来说采用案例特征属性表示法，将案例特征属性组成一个集合来表示相应的案例，通过对信息调度通信事故不同特征属性分析，可将事故发生时间、地点、原因、过程、结果和处理手段综合，以上6方面基本可以完成对信息调度通信事故规范化和完整化描述。因此案例可以表示为：Case = { 时间，地点，原因，过程，结果，处理手段}，值得注意的是特征属性对于案例检索和匹配的贡献程度不同，本文利用专家赋权法，事先由信息通信领域专家根据经验进行判断给定特征属性不同的赋权策略[8]。

2.2 信息通信调度事故检索策略

案例检索是通过一种检索机制，从案例库中检索出与目标案例相似的一个或若干个源案例，当系统需要解决一个目标案例时，CBR利用相似性知识和特征索引对案例库进行查询，返回若干符合目标案例要求的源案例，其中与特征最相关的若干源案例将返回成为目标案例的参考结果。

本文将整个案例检索分为三个步骤[9]：

一是对目标案例进行分析，获取与目标案例相关的特征属性；

二是从案例库中查找与目标案例相关的若干源案例；

三是从初步匹配得到的源案例中选取一个或若干个与目标案例最相似的源案例。整个过程利用基于联想语义网络的智能查询技术实现。

由于案例各属性类型多种多样的，为了正确地进行匹配，须对不同类型的数值采用不同的相似度计算方法。属性值的相似度计算方法一般可以分为数值、有序枚举、无序枚举三种类型[9]。

2.3 信息通信调度事故修正

经过案例重用过程得到的建议方案，尽管与当前问题最相似，但可能还存在某些差别，从而导致建议方案中所记录的解决问题的方法和求解策略不完全适合当前问题的求解，因此，需要根据当前问题的具体环境，做出一定的修正，以适合当前问题的求解，得到确认方案。案例修订阶段包括评价案例和案例调整与修改两个阶段。CBR系统在国网甘肃省电力公司是初期应用，案例较少，修正准确率相应较低。随着新案例的不断加入，系统能逐渐丰富自身内容，形成增量式的自学习过程。对于已成功解决的案例以及案例的处理方法按照一定的数据格式存数到案例库中，能为今后类似案例的解决提供相应参考。

三、应用实例―异常访问案例化

基于案例的推理（CBR）是一种重要的人工智能方法，就是对新案例在案例库中检索出旧案例，并进行修改，给新案例提供一种解的推理模式。甘肃公司于2013年8月27日18：32分接到总部调控中心邮件通知“上海信息灾备中心通过IDS管理控制中心巡查发现以下一些IP对灾备内进行异常访问，显示“UDP_MSSQL2000_远程溢出[MS02-039]”。

源端通过扫描某一网段的1434端口来寻找SQL Server服务器的这种行为，可能会被某些病毒或者蠕虫利用产生安全事件。基于CBR系统，可以将上述事故转化成案例，如表1所示。

表1 事故案例库

Tab .1 The accident case

时间 地点 原因 过程 结果 处理手段

2013.8.27 源端地址10.212.230.88 源端数据库服务器感染病毒 源端通过扫描某一网段的1434端口来寻找SQL Server服务器 及时启用防护措施。进行系统补丁升级及病毒查杀。 对源端地址进行排查，并且阻止主流的Web漏洞扫描和网络爬虫等行为。

通过上述案例化分析：在短时间间隔内，如果一台主机向其余主机的多个端口建立连接，出现“UDP_MSSQL2000_远程溢出[MS02-039]”可以认为发生异常访问，预处理器就会报警，通过案例及时启用防护措施，可以通过以下方法快速处理安全隐患。

1）加强巡检，提高管理措施，确保主机、数据库系统、PC终端安全稳定运行。

2）加强服务器、PC终端设备的维护，定期更新操作系统补丁，更新防病毒软件。

3）加强对主机、数据库系统、PC终端的安全防护漏洞扫描。

四、结束语

本文以国网甘肃省电力公司信息通信调度事故案例库为背景，基于案例推理的方法运用到信息通信调度事故智能决策系统，不仅能够通过合理的案例表示方法对事故信息进行结构化处理，而且结合领域专家知识、定性经验知识，通过相近算法的匹配计算，有效提供符合用户搜索条件并且给出实际的决策方案。另外，也可以及时启发现事故和快速启用防护措施，快速处理安全隐患。

参 考 文 献

[1] Sshank R， Abe lson R R. Go als and Understand ing[M] . E rlbanum：Eksevier S cience， 1977.

[2] Schank R C， Abelson R P. Scripts， plans， goals， and understanding： An inquiry into human knowledge structures[M]. Psychology Press， 2013.

[3] Anderson J R. The architecture of cognition[M]. Psychology Press， 2013.

[4] 罗贺， 杨善林， 丁帅. 云计算环境下的智能决策研究综述. 系统工程学报[J]， 2013

[5] 张荣梅，周义，涂序彦.交通事故处理智能决策支持系统（YCIDSS）.计算机应用，2002，22（9）：60-61.

[6] 李先锋.融合CBR与RBR道路交通事故处理专家系统原型研究[M].合肥工业大学，2005.

[7] 金晨泽.基于Multi-Agent的瓦斯联网系统的研究与应用[D].天津工业大学，2007.

[8] 王义祥，邬群勇.一种基于CBR的特征属性权重选取与自修正方法[J]. 微型机与应用，2012，31（10）：71-75.

[9] 贲志岳.基于案例推理的装备车辆故障诊断系统[M]，中南大学，2007.