廈門大學(xué)軟件學(xué)院

PAGE61PAGEI廈門大學(xué)軟件學(xué)院2007年本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯工作安排論文完成時(shí)間1、學(xué)生應(yīng)在2007年5月28日（周一）前，將：(1)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）初稿；（2）、畢業(yè)論文任務(wù)書（需有指導(dǎo)教師的簽名和學(xué)生本人的簽名，在校外實(shí)習(xí)的需同時(shí)有校外指導(dǎo)教師的簽字）、分階段進(jìn)度安排；交指導(dǎo)教師。學(xué)生提交給指導(dǎo)教師的論文初稿在格式上應(yīng)嚴(yán)格按照學(xué)校的要求執(zhí)行（見附件），論文請(qǐng)按照“封面、中文摘要（400字）、中文關(guān)鍵詞（3~5個(gè)）、英文摘要（400字）、英文關(guān)鍵詞（3~5個(gè)）、中文目錄、英文目錄、第一章、第二章、…、第N章、致謝、參考文獻(xiàn)、附錄”的次序進(jìn)行排列，可以按照以下方式安排章節(jié)：第一章為“引言”；第二章介紹系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)；第三章介紹系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)；第四章給出系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)（運(yùn)行）結(jié)果；第五章為“結(jié)束語(yǔ)2、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生的論文應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真的修改，包括論文內(nèi)容和論文格式，特別是論文格式，應(yīng)嚴(yán)格按照學(xué)校的要求執(zhí)行。同時(shí)填寫：教師分階段指導(dǎo)記錄、論文評(píng)語(yǔ)（包括指導(dǎo)教師評(píng)定的成績(jī)和指導(dǎo)教師簽名，見附件1）。3、學(xué)生必須在2007年6月4日（周一）上午11：30前，將論文的正式稿以及開題報(bào)告、畢業(yè)論文任務(wù)書、分階段進(jìn)度安排、教師分階段指導(dǎo)記錄、論文評(píng)語(yǔ)等（需裝訂，裝訂的次序?yàn)檎撐恼礁?、開題報(bào)告、畢業(yè)論文任務(wù)書、分階段進(jìn)度安排、教師分階段指導(dǎo)記錄、論文評(píng)語(yǔ)，見附件，裝訂方式同碩士學(xué)位論文，裝訂地點(diǎn)在學(xué)校圖書館）1份，論文評(píng)閱時(shí)間學(xué)院將安排有關(guān)教師對(duì)學(xué)生的論文進(jìn)行評(píng)閱，評(píng)閱教師認(rèn)真填寫評(píng)閱意見，并給出評(píng)閱成績(jī)。評(píng)閱教師在2007年6月11日（周一）將評(píng)閱意見和評(píng)閱成績(jī)上交學(xué)院羅斌老師。評(píng)閱教師和被評(píng)閱的學(xué)生論文名單在論文答辯時(shí)間小組答辯2007年6月12日（周二）全天（上午8：00-11：30，下午2：30-5：30），1學(xué)院公開答辯2007年6月14日（周四）全天（上午8：30-11：30，下午2：30-5：30），各小組評(píng)優(yōu)的學(xué)生（不超過占總?cè)藬?shù)的25%）將參加學(xué)院答辯要求每位學(xué)生的論文答辯時(shí)間為15分鐘，其中10分鐘為學(xué)生報(bào)告時(shí)間（包括軟件或硬件系統(tǒng)的演示時(shí)間），5分鐘為答辯小組教師提問時(shí)間。參加答辯的每位同學(xué)在答辯前需做好充分的準(zhǔn)備，將答辯報(bào)告用的PowerPoint和答辯時(shí)演示的軟件系統(tǒng)預(yù)先裝到答辯會(huì)場(chǎng)的計(jì)算機(jī)中，有關(guān)軟件系統(tǒng)安裝問題請(qǐng)與各答辯小組的秘書聯(lián)系。原則上，每位同學(xué)都需要演示自己開發(fā)的軟（硬）件系統(tǒng)。在校外進(jìn)行實(shí)習(xí)的同學(xué)，如果確實(shí)無(wú)法將開發(fā)的軟件帶回學(xué)校進(jìn)行演示，可采用截屏、拍照、攝像等方式，將自己所做的工作在答辯過程中展示出來，否則要影響答辯成績(jī)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定每位同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)由四部分構(gòu)成：導(dǎo)師評(píng)定的成績(jī)15%評(píng)閱教師評(píng)定的成績(jī)15%軟（硬）件系統(tǒng)演示成績(jī)30%答辯成績(jī)40%各部分成績(jī)按照百分制進(jìn)行打分，最后按照以上比例計(jì)算出總評(píng)成績(jī)，并折算為四級(jí)計(jì)分（優(yōu)秀：85-100分；良好：70-84分；及格：60-69分；不及格：0-59分）。各小組評(píng)定本組成績(jī)時(shí)，優(yōu)秀的比例不得超過本組學(xué)生數(shù)的25%，并于2007年6月13日軟件學(xué)院200本科畢業(yè)論文(科研訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計(jì))題目：XXXXXXXXXXXXX姓名：XXX學(xué)院：軟件學(xué)院系：專業(yè)：軟件工程年級(jí)：2003級(jí)學(xué)號(hào)：XXX指導(dǎo)教師（校內(nèi)）：XXX職稱：XXX指導(dǎo)教師（校外）：XXX職稱：XXX2007年6月X日摘要基于模型診斷是近年來興起的一項(xiàng)新的診斷技術(shù)，它克服了傳統(tǒng)診斷技術(shù)的一些缺陷，因而能獲得更好的效果。但是在目前已有的診斷系統(tǒng)中，一般都默認(rèn)其有完備而可靠的模型，這在實(shí)際中卻常常無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因而造成診斷理論與現(xiàn)實(shí)過程的脫節(jié)。本文在目前已知的對(duì)待診斷設(shè)備的可靠描述之外，提出了可加入一部分假設(shè)性信息作為對(duì)無(wú)法完備模型的補(bǔ)充，并且這些假設(shè)采用了從規(guī)范缺省理論中的規(guī)則轉(zhuǎn)化而成的公式形式。這些假設(shè)將加入到可以肯定為真的對(duì)待診斷設(shè)備的已知可靠描述中，形成對(duì)設(shè)備的新描述，并在新描述的基礎(chǔ)上進(jìn)行推斷得出診斷結(jié)果。這樣做的目的在于希望加上可修正的假設(shè)后，能縮小最終的診斷結(jié)果空間。本文進(jìn)一步給出了在加入這些假設(shè)后診斷系統(tǒng)的相關(guān)基本概念，包括含缺省約束的基于模型診斷、最小診斷、部分診斷、中心診斷、蘊(yùn)含、蘊(yùn)含式及本原蘊(yùn)含等等。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于新提出的含缺省約束的基于模型診斷給出了描述診斷空間的不同方法，即分別用最小診斷和中心診斷的方法來刻畫新系統(tǒng)的診斷空間。本文同時(shí)指出，在含缺省約束的基于模型診斷系統(tǒng)中，最小診斷的錯(cuò)誤部件集的超集仍舊構(gòu)成診斷的充要條件是該系統(tǒng)的所有沖突均為正沖突。另外，本文還給出了對(duì)于含缺省約束的最小診斷和中心診斷的刻畫方法，其中還包括兩種刻畫含缺省約束的中心診斷的方法及其比較。這兩種方法提出了含缺省約束的中心診斷與缺省本原蘊(yùn)含/蘊(yùn)含式的直接關(guān)系，并指出了這種刻畫即為含缺省約束的基于一致性中心診斷和中心溯因診斷刻畫的一般化情形，從而將理論與實(shí)現(xiàn)聯(lián)系了起來。關(guān)鍵詞：含缺省假設(shè)的診斷問題；基于模型的中心診斷；缺省本原蘊(yùn)含/蘊(yùn)含式AbstractModel-baseddiagnosiswasarisingtechnologyfordiagnosisinrecentyears.Itcoveredsomedisadvantagesofthetraditionaldiagnosisandgetsbetterresults.Butacompleteandsoundmodelwasconsideredasdefaultinmodel-baseddiagnosissystems,andsuchacriteriawasoftendifficulttoreachinpractice,whichdisconnectedthediagnosistheoryandreality.Thispaperaddedsomeassumptionsintothesounddescriptionsofthedevicetobediagnosedasasupplementoftheincompletemodel,andalltheassumptionsweredescribedbyformulaetransformedfromdefaultrulesofnormaldefaulttheory.Theseassumptionswiththesounddescriptionsofthedevicethatweresuretobetrueformedanewdescriptionofthedevicetobediagnosed.Thediagnosiswasconcludedfromthenewdescriptions.Theaimofsuchapracticeistoshrinkthediagnosisresultsetbyaddingtheassumptions.Thebasicconceptsofthediagnosissystemwithsomenewassumptionswerealsolistedincludingmodel-baseddiagnosiswithdefaultassumptions,minimaldiagnosis,partialdiagnosis,kerneldiagnosis,implicant,implicateandprimeimplicant,etc.Andthepapershoweddifferentmethodstocharacterizethenewdiagnosissystemwhichwereminimaldiagnosisandkerneldiagnosisrespectively.Thepaperalsoindicatedthatinmodel-baseddiagnosiswithdefaultconstraintsthesupersetofthewrongcomponentsinminimaldiagnosiswasstilladiagnosisifandonlyiftheconflictsofthesystemwerepositive.Andthispaperalsocharacterizedtheminimaldiagnosisandkerneldiagnosis,includingtwomethodsforkerneldiagnosisandtheircompare.Themethodsshowedofthestraightlinkbetweenmodel-baseddiagnosisandtheprimeimplicants/implicatesinthisassumption-addedmodel-baseddiagnosissystem.Intheend,thispaperindicatesthatthelinkisthegeneralizationofkernelconsistency-baseddiagnosisandkernelabductivediagnosis,whichconnectsthetheorywithimplementing.Keywords:diagnosisproblemcontainingdefaultconstraints;model-basedkerneldiagnosis;primeimplicant/implicates.目錄TOC\o"1-3"\h\z第一章基于模型的診斷方法 121.1基于模型診斷的基本思想 121.2與其它傳統(tǒng)診斷方法的比較 131.2.1與Diagnostics方法的比較 131.2.2與建立故障字典診斷方法的比較 131.2.3與基于規(guī)則系統(tǒng)方法的比較 131.2.4與判定樹方法的比較 141.3基于模型診斷的基本過程 141.4基于模型診斷的基本方法 141.4.1基于一致性的診斷 141.4.2溯因診斷 171.5基于模型診斷方法之間的比較 181.6基于模型診斷方法的缺陷以及目前已有的改進(jìn) 191.6.1模型常常無(wú)法完備 191.6.2診斷空間常常過大 201.6.3診斷效率不高 251.7本文的主要工作 25第二章含缺省約束的基于模型診斷 272.1缺省邏輯 272.2含缺省假設(shè)的診斷問題 292.3含缺省假設(shè)的最小診斷 30第三章刻畫含缺省約束的基于模型診斷 333.1用最小診斷刻畫含缺省約束的基于模型診斷 333.2用中心診斷刻畫含缺省約束的基于模型診斷 373.3刻畫含缺省約束的基于模型中心診斷 393.4舉例 43第四章總結(jié) 44致謝 45參考文獻(xiàn) 46附錄 457ContentsTOC\o"1-3"\h\zChapter1Model-basedDiagnosis 121.1TheBasicPrinciplesofModel-BasedDiagnosis 121.2ComparedwithOtherDiagnosis 131.2.1Diagnostics 131.2.2FaultDictionary 131.2.3RuleSystems 131.2.4DecisionTree 141.3ProcessofModel-BasedDiagnosis 141.4BasicMethodofProcessofModel-BasedDiagnosis 141.4.1Consistency-basedDiagnosis 141.4.2AbductiveDiagnosis 171.5ComparisonBetweenModel-BasedDiagnosises 181.6DefectsandImprovementsofModel-BasedDiagnosis 191.6.1NoCompleteModels 191.6.2TooManyResults 201.6.3LowEfficiency 251.7MainImprovements 25Chapter2Model-basedDiagnosiswithDefaultConstraints 272.1DefaultLogic 272.2Model-basedDiagnosiswithDefaultConstraints 292.3MinimalDiagnosiswithDefaultConstraints 30Chapter3CharacterizingModel-basedDiagnosiswithDefaultConstraints 333.1CharacterizingwithMinimalDiagnosis 333.2CharacterizingwithKernelDiagnosis 373.3CharacterizingKernelDiagnosiswithDefaultConstraints 3943.4Example 438Chapter4Summary 40Acknowledgement 452References 463Supplement 457第一章基于模型的診斷方法1.1基于模型診斷的基本思想[1]基于模型的診斷是為了克服傳統(tǒng)專家系統(tǒng)診斷方法的嚴(yán)重缺陷而于20世紀(jì)70年代中期興起的一項(xiàng)新型的智能推理技術(shù)，被一些人工智能專家稱為診斷領(lǐng)域的革命。它的主要思想如圖1所示[2]。實(shí)際設(shè)備診斷模型實(shí)際設(shè)備診斷模型預(yù)觀言測(cè)觀測(cè)到行為差異預(yù)期行為觀測(cè)到行為差異預(yù)期行為圖1基于模型診斷的基本思想從圖中可以看出，基于模型診斷推理的基本觀點(diǎn)[1]是可以使用有關(guān)某個(gè)待診斷設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與行為的知識(shí)來診斷該設(shè)備，這是該方法與傳統(tǒng)診斷推理方法的最主要區(qū)別。在基于模型診斷方法中，一方面有實(shí)際設(shè)備，它的行為可被觀測(cè)到；另一方面有描述該設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與行為的模型，可以預(yù)言其預(yù)期行為。觀測(cè)指出設(shè)備實(shí)際做了什么，而預(yù)言指出設(shè)備應(yīng)該做什么。如果這兩者出現(xiàn)了差異，就產(chǎn)生了診斷問題。基于模型診斷的基本任務(wù)[1]是從模型和觀測(cè)出發(fā)進(jìn)行推理，從而決定出哪些部件產(chǎn)生故障，才能夠解釋出現(xiàn)的所有差異。基于模型診斷中使用的模型可以用標(biāo)準(zhǔn)的AI技術(shù)來建造[2]，如謂詞邏輯、框架、約束等。診斷算法也是基于標(biāo)準(zhǔn)的AI技術(shù)，如定理證明、啟發(fā)式搜索、定性模擬、Bayesian網(wǎng)等等。模型可以分為不同的類型：結(jié)構(gòu)型、功能型、行為型，或者他們的組合。模型是可重用的[2]。一方面，同一設(shè)備模型應(yīng)該能用于不同的問題求解任務(wù)(例如，診斷、模擬、重構(gòu)等)；另一方面，當(dāng)一設(shè)備作為更大系統(tǒng)的一個(gè)組成部件時(shí)，該設(shè)備的模型仍是可用的。1.2與其它傳統(tǒng)診斷方法的比較1.2.1與Diagnostics方法的比較[2]Diagnostics是一個(gè)用于生產(chǎn)線末端電子設(shè)備上的檢驗(yàn)程序，其功能是保障設(shè)備的正常運(yùn)行。Diagnostics使用的是窮舉法來一一檢驗(yàn)所有的預(yù)期行為，直至發(fā)現(xiàn)一個(gè)異常的。而如前所述，基于模型的診斷方法做的是面向征兆的診斷，即當(dāng)觀測(cè)到的行為與預(yù)期行為出現(xiàn)差異時(shí)(這時(shí)的觀測(cè)又稱為征兆)才進(jìn)行診斷推理，從模型和征兆出發(fā)找出可能出故障的部件。顯然，當(dāng)設(shè)備復(fù)雜到它的正確行為集大得很難窮舉時(shí)，使用Diagnostics是不可行的，這時(shí)就可以使用基于模型的診斷方法從一些特殊的征兆出發(fā)尋找內(nèi)在故障。1.2.2與建立故障字典診斷方法的比較[2]故障字典(Faultdictionaries)方法的關(guān)鍵是它的故障模型是預(yù)先指定的，即必須預(yù)先選好可能出故障的部件，細(xì)致地描述這些部件是如何失靈的，并從這些可能性進(jìn)行推理。因此，它所包容的故障類型是固定的且較少。而基于模型的診斷方法將故障行為定義為“與預(yù)期不符的任何行為”。稱一個(gè)部件出了故障是指它沒有做它應(yīng)該做的事情。因此，該方法比故障字典方法所覆蓋的故障類型廣。1.2.3與基于規(guī)則系統(tǒng)方法的比較[2]傳統(tǒng)的基于規(guī)則系統(tǒng)(Rule-basedsystems)具有很強(qiáng)的設(shè)備依賴性，其使用規(guī)則將征兆與內(nèi)在故障聯(lián)系起來，而這種聯(lián)系是基于專家對(duì)設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)而不是基于設(shè)備的結(jié)構(gòu)和行為。對(duì)每一設(shè)備都需要建立一個(gè)新的規(guī)則集。因此，如何從專家那里獲取必要的診斷知識(shí)是維護(hù)并發(fā)展這些系統(tǒng)的瓶頸。而基于模型的診斷使用的是描述待診斷設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和行為的模型，該模型在生產(chǎn)設(shè)備時(shí)就可建立，并且隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的使用，可以用電子形式顯示描述，而不是隱含在設(shè)計(jì)者的頭腦中或不正規(guī)地散落于幾篇論文中。因此，基于模型方法的使用費(fèi)用相對(duì)低一些。另外，這種方法具有很強(qiáng)的設(shè)備獨(dú)立性，也就是說，給出一個(gè)設(shè)備的模型，那么對(duì)該設(shè)備的診斷工作可立即開始，而一旦給出另一設(shè)備的模型，那么對(duì)那個(gè)設(shè)備的診斷工作也可立即開始。1.2.4與判定樹方法的比較[2]判定樹(Decisiontrees)提供了一種簡(jiǎn)單有效的方法記錄指導(dǎo)診斷的測(cè)試序列及結(jié)論，但它沒有指出診斷所需的知識(shí)，缺乏透明度，即沒有指明為什么診斷是這樣的，并且更新困難。類似基于規(guī)則的系統(tǒng)，這種方法也是依賴于具體的設(shè)備，對(duì)每一新的設(shè)備都需要重新建立。如上所述，基于模型的診斷方法可克服判定樹方法的缺點(diǎn)。1.3基于模型診斷的基本過程基于模型的診斷分為診斷產(chǎn)生、診斷測(cè)試以及診斷辨別3個(gè)階段[2]。（1）診斷產(chǎn)生的基本任務(wù)：已知一個(gè)差異，決定出哪些部件可能失靈，從而導(dǎo)致該差異。（2）診斷測(cè)試的基本任務(wù)：對(duì)診斷產(chǎn)生過程中的每一個(gè)診斷進(jìn)行測(cè)試，找出哪個(gè)能夠解釋對(duì)設(shè)備所作的所有觀測(cè)。（3）診斷辨別的基本任務(wù)：當(dāng)有多個(gè)診斷通過測(cè)試時(shí)，應(yīng)該要搜集什么樣的額外信息才能辨別它們，以得出最后的診斷。目前，無(wú)論是從理論研究還是實(shí)際應(yīng)用上來看，都可以將這3個(gè)階段結(jié)合在一起，或至少將診斷產(chǎn)生和診斷測(cè)試結(jié)合起來。1.4基于模型診斷的基本方法目前，有代表性的兩種基于模型診斷的基本方法分別是基于一致性診斷[1]和溯因診斷[6]。 1.4.1基于一致性的診斷基于一致性診斷的基本思想是要求診斷結(jié)果與診斷問題的背景及觀測(cè)結(jié)果一致。以下是文獻(xiàn)中對(duì)基于一致性診斷給出的相關(guān)定義和定理。定義1[1]一個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)三元組，其中：是系統(tǒng)描述，是一階語(yǔ)句的集合；是系統(tǒng)組成部件，是一個(gè)有限的常量集；為觀察集，是一階語(yǔ)句的集合。在此定義的基礎(chǔ)上，有人作出了擴(kuò)充，以容納更多與診斷相關(guān)的信息。定義2[16]一個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)四元組,其中：為系統(tǒng)描述，是一個(gè)一階語(yǔ)句的集合；為系統(tǒng)的組成部件，是一個(gè)有限常量集合；是表示上下文數(shù)據(jù)，是一個(gè)基原子集合；為觀察集，是一個(gè)一階語(yǔ)句集合。顯然定義1和定義2最大的區(qū)別在于定義2增加了的部分。和是有區(qū)別的，前者是一些相關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)并不能用診斷來解釋，比如醫(yī)學(xué)診斷中患者的年齡和性別。而后者是指對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際測(cè)量，比如醫(yī)學(xué)診斷中的臨床表現(xiàn)和生化化驗(yàn)結(jié)果等等。但在以下介紹基于模型診斷的經(jīng)典理論時(shí)，我們?nèi)匀徊捎枚x1中的形式。另外，我們采用一元謂詞表示“abnormal（反常）”，當(dāng)部件反常時(shí)，為真。定義3[1]文字為或，。子句是不含互補(bǔ)對(duì)的文字的析取式。定義4[1]已知兩個(gè)部件集定義如下：定義5[1]假設(shè)有，那么關(guān)于的基于一致性的診斷為，使得是可滿足的。定義6[1]稱一個(gè)基于一致性診斷為最小基于一致性診斷當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)于的任意一個(gè)真子集都不是一個(gè)診斷。定義7[1]的一個(gè)沖突是指從出發(fā)推出的一個(gè)子句。一個(gè)沖突是最小沖突當(dāng)且僅當(dāng)該沖突的任意一個(gè)真子子句都不是一個(gè)沖突。定義8[1]稱一些文字的合取式覆蓋另一些文字的合取式當(dāng)且僅當(dāng)?shù)拿恳粋€(gè)文字都出現(xiàn)在中。定義9[1]設(shè)是命題公式的集合，稱一可滿足的基文字合取式是的一個(gè)蘊(yùn)涵（Implicant）當(dāng)且僅當(dāng)能推出中的每一個(gè)語(yǔ)句。稱是的一個(gè)本原蘊(yùn)含(Primeimplicant)當(dāng)且僅當(dāng)能覆蓋的唯一的的蘊(yùn)含是本身。定義10[1]設(shè)是命題公式的集合，稱基文字的析取式C為的蘊(yùn)含式（Implicate）當(dāng)且僅當(dāng)能推出C。稱C為的本原蘊(yùn)含式（Primeimplicate）當(dāng)且僅當(dāng)不存在C的真子子句，使得為的蘊(yùn)含式。由于基于一致性的最小診斷無(wú)法刻畫診斷空間，為此文獻(xiàn)[3]提出了基于一致性的中心診斷。定義11[3]的一個(gè)基于一致性的部分診斷為一可滿足文字的合取式，使得任一被覆蓋的可滿足的文字的合取式，是可滿足的。定義12[3]基于一致性的中心診斷是具有如下性質(zhì)的基于一致性的部分診斷：即能覆蓋它的唯一的基于一致性的部分診斷是它本身。定理1[3]（刻畫基于一致性的中心診斷）的基于一致性的中心診斷是的所有最小沖突的本原蘊(yùn)含。1.4.2溯因診斷溯因診斷的基本思想是除了要求診斷結(jié)果與診斷背景一致以外，還要求從診斷結(jié)果出發(fā)，能推出觀測(cè)結(jié)果。該方法的基本定義如下：定義13[6]設(shè)，則的溯因診斷為，使得是可滿足的，且。定義14[6]稱一個(gè)溯因診斷為最小基于一致性診斷當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)于的任意一個(gè)真子集都不是一個(gè)診斷。類似地，溯因診斷也有沖突的概念。此處不再贅述。定理2[6]若存在關(guān)于的溯因診斷，則是可滿足的，且也是可以滿足的。推論1[6]是關(guān)于的溯因診斷當(dāng)且僅當(dāng)是可滿足的，且。1.5基于模型診斷方法之間的比較基于一致性診斷方法所提供的診斷空間很大，需要限制這一診斷空間以找到真正的故障所在。許多學(xué)者都認(rèn)識(shí)到基于一致性診斷提供的可能的解空間很大，需要限制它以找出真正的解。而溯因診斷的限制較強(qiáng)，已經(jīng)證明，它所提供的解釋集是基于一致性診斷提供的解釋集的子集。并且，對(duì)于封閉的簡(jiǎn)單因果理論，溯因診斷等于基于一致性診斷。自然而然的，可以想到采用溯因診斷來減小基于一致性診斷所產(chǎn)生的可能解空間。舉一個(gè)簡(jiǎn)化的例子如下[13]。考慮汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)部件油杯的行為模型。設(shè)該部件有兩種行為方式以及，它的模型包括如下公式，設(shè)該模型是完備的。設(shè)且觀察到，那么使用基于一致性診斷方法產(chǎn)生出的診斷有兩個(gè)：。而使用溯因診斷方法產(chǎn)生的診斷只有一個(gè)：。由于完備是指每一觀察的所有原因都在中，因此由溯因診斷方法給出的唯一解是合理的，而由基于一致性方法給出的另一解是不合理的。這是因?yàn)樵谠虻耐陚淠Ｐ椭?，是的唯一原因。由此可見，使用溯因診斷方法進(jìn)一步縮小了基于一致性診斷方法的診斷空間。正是由于我們已知溯因診斷的結(jié)果空間被包含在基于一致性診斷的結(jié)果空間中[23]，因此，可以采用一種統(tǒng)一的定義機(jī)制來包含兩種不同的基于模型診斷方法。定義15[14]已知一個(gè)系統(tǒng)，其中系統(tǒng)的相關(guān)定義如定義2，又設(shè),稱為關(guān)于的一個(gè)基于模型的診斷當(dāng)且僅當(dāng)以下兩個(gè)條件同時(shí)成立：若，則；。當(dāng)分別取為和時(shí)，可以分別得到基于一致性診斷和溯因診斷的定義。1.6基于模型診斷方法的缺陷以及目前已有的改進(jìn)1.6.1模型常常無(wú)法完備基于模型的診斷要求給出診斷系統(tǒng)的完備模型，這樣才能保證最終診斷一定包含在已知的解空間內(nèi)。而一旦模型不是完備的，則有可能丟失掉了真正的解。但是，由于知識(shí)本身是不完備的，所以若想很完美地模型化一個(gè)現(xiàn)實(shí)的診斷問題往往非常困難。針對(duì)這一問題，有學(xué)者提出了開發(fā)故障模型[2]。這一模型的系統(tǒng)描述中除了有描述設(shè)備正常行為的完備理論外，還加入了描述反常行為的公理。不過有人已經(jīng)證明，在這種情況下，使用最小診斷這個(gè)概念沒有任何實(shí)際用途。開發(fā)故障模型在90年代成為很活躍的研究領(lǐng)域[2]。使用故障模型的優(yōu)點(diǎn)是它不僅能診斷出故障部件，而且能指出具體的反常行為，這能幫助設(shè)計(jì)進(jìn)一步的測(cè)試。更為重要的一點(diǎn)是，如果沒有故障模型而只使用正常行為模型，那么產(chǎn)生的診斷空間很大，于是又有人提出了最小正常診斷的概念，此概念就是針對(duì)故障模型而提出的基于一致性的診斷方法。用該方法可指出在某些觀察下必須正常運(yùn)行的部件，即排除了它們出故障的可能性，并能縮小針對(duì)正常行為模型的最小診斷所產(chǎn)生的診斷空間。開發(fā)故障模型已有實(shí)際的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，即GDE(GeneralDiagnosticEngine)系統(tǒng)。它既能產(chǎn)生單故障診斷，又能產(chǎn)生多故障診斷，并能提供衡量選擇的一個(gè)詳細(xì)的構(gòu)造策略。該系統(tǒng)的重點(diǎn)是使用了ATMS(Assumption-basedTruthMaintenanceSystem)。1998年，有人在教育系統(tǒng)中使用了GDE來診斷學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為[5]。1.6.2診斷空間常常過大由于基于一致性診斷對(duì)診斷空間的限制太弱，即不要求任何觀測(cè)被診斷邏輯推出，這導(dǎo)致診斷空間中可能包含了大量的無(wú)用解，因此影響了診斷效率。另外，定義選擇理想診斷的度量標(biāo)準(zhǔn)也是困難的。因此，有很多學(xué)者提出了多種方法想要縮小診斷空間，從而確定最終的解。前面提出的開發(fā)故障模型即為其中的一種。另外還有幾種方法分述如下：（1）溯因診斷[1]另一種限制診斷空間的方法即為溯因診斷，正如本文前面已舉的實(shí)例那樣，溯因診斷能夠?qū)谝恢滦栽\斷所產(chǎn)生的診斷空間進(jìn)行限制，有時(shí)甚至能直接得出真正的解。但是，溯因診斷對(duì)診斷空間的限制太強(qiáng)，它要求所有觀測(cè)需要被診斷邏輯推出，這樣，如果待診斷系統(tǒng)的模型不完備，則可能丟失真正的解。為此，人們趨向于研究如何將基于一致性的診斷和溯因診斷兩種方法比較、融合。有人將診斷看成是帶一致性約束的溯因問題，并提出了一個(gè)如前文所示的統(tǒng)一定義[14]，使得不同的邏輯定義都可在這一定義中進(jìn)行表示，并能夠進(jìn)行比較。通過比較，指出對(duì)于一個(gè)已知的領(lǐng)域或問題，選擇哪一個(gè)邏輯定義更為合適。在這一定義下，上面兩種方法僅僅是兩個(gè)極端情形。在該定義的基礎(chǔ)上又有人研究了基于模型的中心診斷，并對(duì)它的診斷過程進(jìn)行了形式化[9]。（2）經(jīng)典因果關(guān)系[9]還有一種重要的對(duì)診斷空間進(jìn)行限制的方法就是利用因果關(guān)系。因果關(guān)系知識(shí)是常識(shí)推理的一個(gè)重要部分。近幾年，許多學(xué)者意識(shí)到了將因果關(guān)系應(yīng)用于基于模型診斷領(lǐng)域的重要性。如等人和等分別在經(jīng)典因果理論種研究了基于一致性的診斷和溯因診斷。定義16[9]假設(shè)是命題語(yǔ)言。一經(jīng)典因果理論為三元組，其中為原因集，是的原子集；是包含原因和結(jié)果關(guān)系信息的領(lǐng)域理論，是的語(yǔ)句集。中的語(yǔ)句具有形式，其中，為文字的合取式?？紤]圖2所示的電路圖，一節(jié)電池S與3個(gè)同型號(hào)的燈泡相連，為電線與燈泡直接相連。該系統(tǒng)的組成部件，假設(shè)其經(jīng)典因果關(guān)系理論為，其中表示因果關(guān)系信息的理論為：原因集結(jié)果集圖2電路圖（3）擴(kuò)展因果關(guān)系[13]在經(jīng)典因果理論的基礎(chǔ)上，有人認(rèn)識(shí)到只使用經(jīng)典因果理論有一定的局限性，因?yàn)槌艘蚬P(guān)系以外，還存在著其他類型的信息，如定義信息[13]：（1-1）（1-2）此外，還有表示伴隨關(guān)系的信息[13]，如（1-3）（1-4）伴隨關(guān)系不可能由因果關(guān)系推出，否則就不必列出，也起不到縮小診斷空間的作用。它應(yīng)該是從設(shè)計(jì)角度能解釋得通得，并可能帶有一點(diǎn)類似啟發(fā)式型得信息。這樣，使用它才有可能排除那些在邏輯上可能但違反自然法則得不可能的診斷。適當(dāng)?shù)陌殡S關(guān)系信息的加入會(huì)起到縮小診斷空間的作用。例如，設(shè)觀測(cè)。如果沒有定義理論，那么僅僅從上面的經(jīng)典因果理論和觀測(cè)出發(fā)，計(jì)算不出任何一個(gè)基于一致性的診斷。將（1）、（2）加入定義理論，（3）、（4）加入伴隨信息。則的關(guān)于的基于一致性最小診斷為：，，，，，。而加入后的基于一致性最小診斷只有一個(gè)。正是因?yàn)榘殡S關(guān)系理論的加入縮小了上面經(jīng)典因果理論的診斷空間。由此，擴(kuò)展因果理論的概念被提出來并定義如下：定義17[13]假設(shè)是命題語(yǔ)言。一擴(kuò)展因果理論為三元組，其中：(1)為經(jīng)典因果理論，同定義16；(2)為定義理論，是的語(yǔ)句集；(3)為伴隨關(guān)系理論，是的語(yǔ)句集。已經(jīng)證明，在封閉的擴(kuò)展因果理論中，溯因診斷和基于一致性的診斷是一樣的。這一結(jié)果可用于測(cè)試選擇的策略。在此基礎(chǔ)上，有學(xué)者提出了擴(kuò)展因果理論中的基于模型的診斷問題的新定義[13]：定義18[13]設(shè)待診斷系統(tǒng)的模型為擴(kuò)展因果理論，基于模型的診斷問題是一個(gè)三元組，其中：為擴(kuò)展因果理論，反映了待診斷系統(tǒng)的背景知識(shí)；為系統(tǒng)組成部件，是一個(gè)有限的常量集；用于表示上下文數(shù)據(jù)，；為觀察集，。在此處的即為定義2中，主要用于對(duì)系統(tǒng)的行為作出預(yù)報(bào)，它不必用診斷解釋。目前，對(duì)于上述的能夠刻劃基于模型診斷空間的廣義因果理論上的基于模型中心診斷的診斷過程已經(jīng)進(jìn)行了形式化[15]，并給出了更具有一般性的對(duì)診斷的刻畫結(jié)果[13]：一方面，得到的診斷不僅可以描述部件的正?；蚍闯＃€可描述部件的各種故障行為方式；另一方面，當(dāng)需要被邏輯推出的觀測(cè)原子集取從空集到觀測(cè)全集一系列不同的觀測(cè)子集時(shí)，可得到從廣義因果理論上的從基于一致性診斷到溯因診斷等一系列診斷的計(jì)算方法。在實(shí)際應(yīng)用中，可使用這些診斷方法，通過分析涉及表示每一觀測(cè)原子的那部分模型的完備性來適當(dāng)選擇需要被邏輯推出的觀測(cè)原子集，使得診斷空間不大，又不會(huì)丟失有用解。（4）含約束的診斷系統(tǒng)[16]含約束的診斷系統(tǒng)的基本思想是對(duì)診斷系統(tǒng)加上一定的用邏輯語(yǔ)言表示的依賴于應(yīng)用領(lǐng)域的約束條件，以達(dá)到削減診斷空間，選擇理想診斷的目的。以圖3所示的全加器診斷問題為例，它由異或門和，與門和以及或門所組成。圖中給定了一組合法的電路輸入值，并把電路輸出的正常值放在方括號(hào)里面;此時(shí)對(duì)它的兩個(gè)輸出端做測(cè)量，實(shí)際觀測(cè)值中一個(gè)與正常值相等，另一個(gè)不等。使用基于模型的診斷方法，得到十六個(gè)診斷，其中有四個(gè)是極小診斷。如果我們把的輸出值限制為1，即。增加這個(gè)約束后，計(jì)算到的極小診斷只剩下一個(gè)，即出故障的是，這也是最可能的診斷。圖3全加器含約束診斷系統(tǒng)的約束又被分為判別約束和候選約束，判別約束都是候選約束，反之不然。一個(gè)候選約束至少要把一個(gè)診斷排除在診斷空間之外。而判別約束對(duì)診斷空間的影響能力更強(qiáng)。且這種含約束的診斷與溯因診斷并不相同。（5）不確定因果理論[17]使用經(jīng)典因果理論的診斷具有一定的局限性，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)世界中的許多知識(shí)往往具有不確定性，如知識(shí)的可靠程度是不同的，有的知識(shí)是普遍性真理，是確定無(wú)疑的。而有的知識(shí)是一定形式的假設(shè)和經(jīng)驗(yàn)，它們的正確與否還依賴于實(shí)踐的檢驗(yàn)。例如，機(jī)械設(shè)備的診斷問題經(jīng)常需要使用多種深度的知識(shí)，特別是經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。因?yàn)閷?duì)機(jī)械設(shè)備的診斷問題第一原理的知識(shí)很缺乏或者很復(fù)雜以至于難以使用。在此情況下，要建立完備可靠的經(jīng)典因果理論模型幾乎是不可能的。最近，有學(xué)者[17]等給出了當(dāng)待診斷系統(tǒng)的模型為不確定因果理論時(shí)的基于模型診斷和模型中心診斷等概念，論證了基于模型中心診斷與本原蘊(yùn)涵/蘊(yùn)涵式的直接關(guān)系，并且根據(jù)知識(shí)不確定程度對(duì)候選診斷進(jìn)行了排序，以便迅速確定真實(shí)診斷。但是，雖然目前已經(jīng)提出了種種對(duì)于縮小診斷空間的改進(jìn)，但其效果還是難以讓人滿意。1.6.3診斷效率不高對(duì)于復(fù)雜一些的診斷問題，診斷的效率不高。如前所述，基于模型的診斷常常被理解為不斷迭代的診斷產(chǎn)生、診斷測(cè)試和診斷辨別過程。也就是說，在診斷過程中先要生成所有的極小診斷，然后再采取一些措施選擇最理想的診斷。這樣一來，診斷過程的每個(gè)階段都需要用到與領(lǐng)域相關(guān)的知識(shí)，這樣得到的診斷空間也是龐大的。但在實(shí)際診斷過程中，征兆不是一次性全部得知的，有時(shí)會(huì)因?yàn)樽鲂╊~外的觀測(cè)或者改變輸入值，而要重新產(chǎn)生新的假設(shè)，或者需要撤銷某些假設(shè)。在不斷獲知新的征兆的過程中，前面的診斷甚至有可能與新的征兆出現(xiàn)不一致，這些都需要結(jié)合其他領(lǐng)域的邏輯理論進(jìn)行研究。但是目前的基于模型的診斷研究幾乎沒有這方面的成功理論。1.7本文的主要工作本文在目前已知的對(duì)待診斷設(shè)備的可靠描述之外，提出了可加入一部分假設(shè)性信息作為對(duì)無(wú)法完備模型的補(bǔ)充，并且這些假設(shè)采用了從規(guī)范缺省理論中的規(guī)則轉(zhuǎn)化而成的公式形式。這些假設(shè)將加入到可以肯定為真的對(duì)待診斷設(shè)備的已知可靠描述中，形成對(duì)設(shè)備的新描述，并在新描述的基礎(chǔ)上進(jìn)行推斷得出診斷結(jié)果。這樣做的目的在于希望加上可修正的假設(shè)后，能縮小最終的診斷結(jié)果空間。本文進(jìn)一步給出了在加入這些假設(shè)后診斷系統(tǒng)的相關(guān)基本概念，包括含缺省約束的基于模型診斷、最小診斷、部分診斷、中心診斷、蘊(yùn)含、蘊(yùn)含式及本原蘊(yùn)含等等。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于新提出的含缺省約束的基于模型診斷給出了描述診斷空間的不同方法，即分別用最小診斷和中心診斷的方法來刻畫新系統(tǒng)的診斷空間。本文還給出了對(duì)于含缺省約束的最小診斷和中心診斷的刻畫方法，其中包括兩種刻畫含缺省約束的中心診斷的方法及其比較。這兩種方法將能有效地把理論與實(shí)現(xiàn)聯(lián)系起來。

第二章含缺省約束的基于模型診斷2.1缺省邏輯[18]1980年，Reiter發(fā)表《ALogicForDefaultReasoning》一文，正式提出了一種新的非單調(diào)邏輯即缺省邏輯，它的基本定義如下：定義19[18]一個(gè)缺省理論是一個(gè)二元組，其中為一閉合式公式集；為一缺省規(guī)則集，中任一規(guī)則形如：稱為的前提，為的驗(yàn)證式，為的結(jié)論。若均不含自由變?cè)?，則稱該缺省規(guī)則是封閉的；當(dāng)中每一缺省規(guī)則均封閉時(shí)，稱T為一閉缺省理論。定義20[18]設(shè)是上一閉缺省理論，為閉公式集，定義為滿足以下條件的最小集：；；若，且，則。稱一閉集為的擴(kuò)充當(dāng)且僅當(dāng)是的不動(dòng)點(diǎn)。定理3[18]設(shè)是上一閉缺省理論，為一集，定義：；則是的擴(kuò)充當(dāng)且僅當(dāng)。定義21[18]設(shè)是閉缺省理論，為的擴(kuò)充，則下的產(chǎn)生缺省集定義為：定理4[18]設(shè)是閉缺省理論的擴(kuò)充，則因此，擴(kuò)充是由及上一些缺省結(jié)論構(gòu)成的演繹閉包。定理5[18]設(shè)是閉缺省理論的擴(kuò)充，且，則也是的擴(kuò)充。由于一般的閉缺省理論可能不存在擴(kuò)充，因此Reiter提出了一種常用的缺省理論即規(guī)范缺省理論[18]。稱缺省規(guī)則：為規(guī)范的；稱一個(gè)缺省理論為規(guī)范的當(dāng)且僅當(dāng)理論的每一缺省規(guī)則都是規(guī)范的。從上面的定義可以看出，缺省邏輯的基本思想是想通過缺省集來給出關(guān)于當(dāng)前世界的一種經(jīng)驗(yàn)猜測(cè)，從而使不完全知識(shí)完全化，并通過擴(kuò)充來刻畫對(duì)世界的認(rèn)識(shí)[18]。從人類認(rèn)識(shí)過程看，知識(shí)是在認(rèn)識(shí)的進(jìn)化過程中從不完全到相對(duì)完全，并不斷接近客觀真理，因此知識(shí)的不完全性與認(rèn)識(shí)的特定階段相關(guān)，而非單調(diào)理論所描述的也僅僅是關(guān)于某一問題特定階段的知識(shí)，知識(shí)中的錯(cuò)誤和新知識(shí)是在認(rèn)識(shí)過程中，當(dāng)它與人們的預(yù)測(cè)及試驗(yàn)不一致時(shí)和遇到了新的觀測(cè)事實(shí)后才被發(fā)現(xiàn)，推理的非單調(diào)性也是在對(duì)錯(cuò)誤的修正時(shí)才呈現(xiàn)出來，因而在含缺省假設(shè)的條件下，我們可以討論基于認(rèn)識(shí)進(jìn)程的診斷過程，研究知識(shí)的進(jìn)化對(duì)于診斷結(jié)果的影響。2.2含缺省假設(shè)的診斷問題在第一章提及的診斷系統(tǒng)中，一般都默認(rèn)其有完備而可靠的模型，但這在實(shí)際中常常無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因?yàn)閷?duì)于某些大型或是復(fù)雜設(shè)備，人們往往無(wú)法完全獲得或是一次性獲得所有構(gòu)造完備模型所必需的知識(shí)。另外，一般還假設(shè)系統(tǒng)中每一處的觀測(cè)值和預(yù)期正常值也都是可獲得的，但對(duì)于比較復(fù)雜的設(shè)備，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)也有可能是比較困難甚至是完全不可能的。我們同時(shí)也注意到，雖然完備模型可能一時(shí)難以取得，但我們可以保證已經(jīng)獲得的關(guān)于待診斷設(shè)備的知識(shí)均是可靠的。于是，為了解決完備性問題，我們可以在目前已知的對(duì)待診斷設(shè)備的可靠描述之外，再引入一些其他的相關(guān)信息，如文獻(xiàn)[14]中所描述的定義信息和伴隨信息，或如文獻(xiàn)[16]中所定義的一些約束，或如本文將要提出的假設(shè)性的補(bǔ)充信息，這些相關(guān)信息的最直接目的就是縮小龐大的診斷空間。在本文中，這些假設(shè)都是采用從規(guī)范缺省理論中的規(guī)則轉(zhuǎn)化而成的公式的形式。如前所提及的，規(guī)范缺省理論中的規(guī)則形如：其中，為前提，為驗(yàn)證式和結(jié)論。而轉(zhuǎn)化后的公式為，其中表示不被相信。在前提不存在時(shí)，就只有。轉(zhuǎn)換的正確性已被文獻(xiàn)[19]和[20]證明。這樣做的目的在于：其一，由于這些補(bǔ)充信息都是假設(shè)，它們與已經(jīng)能肯定為真的性質(zhì)不同，還需要進(jìn)一步的驗(yàn)證，如果不正確，則需要進(jìn)行修正。事實(shí)上，改變假設(shè)實(shí)際上意味著改變主體的信念狀態(tài)。由此，我們可以在信念修正的框架中繼續(xù)深入討論。其二，缺省邏輯實(shí)際上包含著一種選擇的優(yōu)先次序，比如說，設(shè)形如：，而則形如，則我們可以認(rèn)為在否定了，，…，的前提下，若又找不到一定成立的證明，那么此時(shí)被認(rèn)為成立。這種對(duì)選擇序列的近似和模擬將讓我們的診斷更接近于現(xiàn)實(shí)中診斷不斷修正和不斷產(chǎn)生新診斷的實(shí)際過程。基于以上思想，我們提出了下面的含有缺省約束的診斷系統(tǒng)，或稱診斷問題。定義22一個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)五元組，其中：為系統(tǒng)描述，是一個(gè)一階語(yǔ)句的集合；為系統(tǒng)的組成部件，是一個(gè)有限常量集合；是表示上下文數(shù)據(jù)，是一個(gè)基原子集合；為觀察集，是一個(gè)一階語(yǔ)句集合；為缺省約束集，是使得可滿足的由規(guī)范缺省理論中的規(guī)則轉(zhuǎn)化而成的公式集合。2.3含缺省假設(shè)的最小診斷設(shè)為一理論，用表示在中存在一個(gè)從到的證明。定義23已知一含缺省約束的診斷系統(tǒng)，其中系統(tǒng)定義如定義22，設(shè)，稱為含缺省約束的一個(gè)基于模型的診斷當(dāng)且僅當(dāng)以下兩個(gè)條件同時(shí)成立：若，則；。當(dāng)分別取為和時(shí)，可以分別得到含缺省約束的系統(tǒng)的基于一致性診斷和溯因診斷的定義。定義24稱一含缺省約束的基于模型診斷為含缺省約束的基于模型最小診斷當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)于的任一真子集，都不是一個(gè)含缺省約束的基于模型的診斷。由此定義可知，一個(gè)最小診斷由一個(gè)最小的出錯(cuò)組成部件集合確定，而其他的組成部件均被認(rèn)為是正常的。由該定義很容易得出以下結(jié)論：定理6若是系統(tǒng)的一個(gè)含缺省約束的基于模型診斷，則存在一個(gè)含缺省約束的基于模型最小診斷，使得成立。在僅僅用正確行為的模型來刻畫一個(gè)設(shè)備時(shí)，我們可以得出結(jié)論“若是系統(tǒng)的一個(gè)含缺省約束的基于模型最小診斷，且有，則也是一個(gè)診斷”，但若在正確行為的模型中加入了對(duì)錯(cuò)誤行為的描述，則上面的結(jié)論就并不一定成立了，因?yàn)橐粋€(gè)最小診斷的錯(cuò)誤部件集的超集并不一定構(gòu)成一個(gè)診斷。為此，我們可以采用別的辦法來解決這個(gè)問題。其中之一就是采用新的方法來刻畫系統(tǒng)的診斷空間。定義25一個(gè)子句是不含互補(bǔ)對(duì)的文字的析取式。一個(gè)正的子句是指其所有的文字都是正文字?？兆泳湟脖灰曌髡泳?。定義26含缺省約束的基于模型診斷系統(tǒng)的一個(gè)沖突是從出發(fā)推出的一個(gè)子句。一個(gè)正沖突是指推出的子句中的文字都是正的。一個(gè)沖突稱為最小的，當(dāng)且僅當(dāng)該沖突的任一真子子句都不是沖突。將含缺省約束的基于模型診斷系統(tǒng)的所有沖突構(gòu)成它的沖突集，稱其沖突集是最小的當(dāng)且僅當(dāng)該集合的任意一個(gè)真子集都不再是沖突集。由以上關(guān)于沖突的定義容易推出定理7：定理7含缺省約束的診斷系統(tǒng)存在一個(gè)診斷當(dāng)且僅當(dāng)空子句不是的沖突。

第三章刻畫含缺省約束的基于模型診斷如前所述，由于在目前的含缺省約束的診斷系統(tǒng)中，我們不大可能僅僅把那些有關(guān)待診斷設(shè)備的正常行為的描述作為模型，因此，我們需要用別的方法而不只是含缺省約束的最小診斷的概念來刻畫整個(gè)的診斷空間。為此，我們提出了含缺省約束的部分診斷和中心診斷的概念。但在作出新的刻畫之前，我們?nèi)杂斜匾紫扔米钚≡\斷的概念來描述含缺省假設(shè)的基于模型診斷方法，以便與新的刻畫方法作一個(gè)比較。3.1用最小診斷刻畫含缺省約束的基于模型診斷定理8已知含缺省約束的診斷系統(tǒng)如定義22，是它的一個(gè)沖突集，且有，則是一個(gè)含缺省約束的基于模型診斷當(dāng)且僅當(dāng)是可滿足的。證明：（必要性）由于是一個(gè)含缺省約束的基于模型診斷，因此是可滿足的，從而對(duì)于任何從推出的語(yǔ)句集，也是可滿足的。又因?yàn)槭且粋€(gè)沖突集，根據(jù)沖突集的定義，它是由推出的子句集，因此是可滿足的。（充分性）若是可滿足的，假設(shè)不可滿足，則有但是又是一個(gè)子句，因此它一定屬于，那么這就和是可滿足的相矛盾。因此是可滿足的，是一個(gè)含缺省約束的基于模型診斷。證畢。類似地，很容易證明定理9。定理9已知含缺省約束的診斷系統(tǒng)如定義22，是它的一個(gè)最小沖突集，且有，則是一個(gè)含缺省約束的基于模型診斷當(dāng)且僅當(dāng)是可滿足的。定理10已知含缺省約束的診斷系統(tǒng)如定義22，是它的最小沖突集，是使得可滿足的最小集，則是該系統(tǒng)的含缺省約束的最小診斷。證明：由于是最小集，因此對(duì)于任一，都不可滿足，也就是說，對(duì)于任一，有因此而可滿足，因此可滿足。由定理8有是一個(gè)診斷。且若有使得也是一個(gè)診斷，則也是可滿足的，這與本題前提條件矛盾。因此也是最小診斷。證畢。定理11（對(duì)含缺省約束的最小診斷的刻畫）已知含缺省約束的診斷系統(tǒng)如定義22，是它的一個(gè)含缺省約束的最小診斷當(dāng)且僅當(dāng)是系統(tǒng)的最小正沖突集的本原蘊(yùn)含。證明:（必要性）設(shè)是系統(tǒng)的最小沖突集，而則是最小正沖突集，且是它的一個(gè)最小診斷，根據(jù)定理8，是可滿足的。又因?yàn)?，所以也是可以滿足的。而包含了所有的正負(fù)文字，因此，的子句一定包含了文字。于是，而中只有正文字，因此可知從而是的蘊(yùn)含，而是一個(gè)最小診斷，任何一個(gè)的子集都沒有以上的性質(zhì)，因此也是的本原蘊(yùn)含。（充分性）設(shè)是系統(tǒng)的最小正沖突集，而則是最小正沖突集，并且是本原蘊(yùn)含。假設(shè)是不可滿足的，因此有正子句成立。由于是最小沖突集，因此的子句中一定包含的文字。但這與是的本原蘊(yùn)含矛盾。因此原假設(shè)錯(cuò)誤，是可以滿足的。中的沖突形如，其中，。對(duì)于每一，必有某一個(gè)這樣的沖突會(huì)包含否則就不會(huì)是的缺省本原蘊(yùn)含。我們下面證明這樣的在中的包含的沖突一定會(huì)形如。否則，這樣的在中的包含的沖突一定會(huì)形如，其中且。于是就會(huì)是比更小的蘊(yùn)含，這就與是本原蘊(yùn)含產(chǎn)生了矛盾。因此，對(duì)于任一，是一個(gè)沖突使得不可滿足。由于我們已經(jīng)證明了是可滿足的，因此是滿足該性質(zhì)的最小集合。證畢。3.2用中心診斷刻畫含缺省約束的基于模型診斷定義27已知一含缺省約束的診斷系統(tǒng)，其中系統(tǒng)中的相關(guān)定義如定義22，設(shè)，稱一可滿足的為含缺省約束的一個(gè)基于模型的部分診斷，若對(duì)每一被它覆蓋的可滿足的都有以下兩個(gè)條件同時(shí)成立：若，則。。當(dāng)分別取為和時(shí)，可以分別得到含缺省約束的系統(tǒng)的基于一致性部分診斷和部分溯因診斷的定義。定義28含缺省約束的基于模型的中心診斷是具有如下性質(zhì)的含缺省約束的部分診斷，即能覆蓋它的唯一的含缺省約束的部分診斷就是它本身。類似地，含缺省約束的基于一致性中心診斷和中心溯因診斷是該定義的兩個(gè)極端情形。從以上的定義很容易得出如下定理：定理12為一個(gè)含缺省約束的基于模型診斷當(dāng)且僅當(dāng)存在一個(gè)含缺省約束的中心診斷來覆蓋它。定理12說明可以使用含缺省約束的中心診斷來刻畫含缺省約束的基于模型診斷。定義29設(shè)是命題公式的集合，稱一可滿足的基文字合取式是的一個(gè)缺省蘊(yùn)含當(dāng)且僅當(dāng)能推出中的每一個(gè)語(yǔ)句，稱為的一個(gè)缺省本原蘊(yùn)含當(dāng)且僅當(dāng)能覆蓋的唯一的的蘊(yùn)含是本身。定義30設(shè)是命題公式的集合，稱基文字的析取式為的缺省蘊(yùn)含式，當(dāng)且僅當(dāng)能推出。稱為的缺省本原蘊(yùn)含式，當(dāng)且僅當(dāng)不存在的真子子句，使得為的缺省蘊(yùn)含式。定理13若是系統(tǒng)的一個(gè)含缺省約束的基于模型最小診斷，，則也是一個(gè)含缺省約束診斷的充分必要條件是的所有最小沖突都是正的。證明：（必要性）設(shè)對(duì)部件集，是的一個(gè)沖突，則也是一個(gè)沖突，因此不是一個(gè)診斷，我們只需證明是一個(gè)沖突。假設(shè)其不是，則可滿足。設(shè)是使得可滿足的的最大子集，由定理10，是一個(gè)含缺省約束的最小診斷，而，所以也是一個(gè)診斷，矛盾。（充分性）設(shè)是系統(tǒng)的一個(gè)含缺省約束的基于模型最小診斷，且。由定理9，若是的最小沖突集則是可滿足的。而對(duì)于任意的，和一定會(huì)有一個(gè)出現(xiàn)在中，因此的每一個(gè)子句都包含的一個(gè)文字，且這個(gè)文字為正因?yàn)檫@些子句都是正的。因此，從可知的每一個(gè)子句都包含的一個(gè)正文字，可滿足，于是也是一個(gè)含缺省約束的診斷。證畢。定理14系統(tǒng)的基于一致性部分診斷是該系統(tǒng)的所有最小沖突的蘊(yùn)含。證明：設(shè)是的沖突集，因?yàn)檫壿嬌系葍r(jià)于的最小沖突集，因此我們只需要證明部分診斷是的蘊(yùn)含即可。進(jìn)一步地，類似定理9，我們只需證明是部分診斷當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)于任何可滿足的被覆蓋的文字合取式，可滿足。設(shè)是一個(gè)含缺省約束的部分診斷，我們證明對(duì)于中的任一，有。假如不是，則至少存在一個(gè)使得，即中無(wú)文字在中出現(xiàn)。用表示那些與的文字不互補(bǔ)的的文字。則將使得不可滿足而覆蓋。這與是部分診斷矛盾。另一方面，設(shè)是的蘊(yùn)含，由于對(duì)于中的任一，有，所以對(duì)于任何被覆蓋的文字的合取式，有。于是對(duì)于任何這樣的，是可滿足的，因此是一個(gè)含缺省約束的部分診斷。證畢。3.3刻畫含缺省約束的基于模型中心診斷定理15含缺省約束的基于模型系統(tǒng)的基于一致性的中心診斷是的所有最小沖突的本原蘊(yùn)含。證明：設(shè)用表示的最小沖突集。如果是該系統(tǒng)的一個(gè)中心診斷，則由定理14，是該系統(tǒng)的所有最小沖突的蘊(yùn)含，下面用反證法證明該也是本原蘊(yùn)含。若不是，則存在使得不等于，但覆蓋，且對(duì)任意的，有。因此，對(duì)于每個(gè)被覆蓋的可滿足的文字的合取式，有。于是對(duì)于這樣的，是可滿足的，這說明不是中心診斷，矛盾。另一方面，設(shè)是的一個(gè)本原蘊(yùn)含，則由定理14，也是一個(gè)部分診斷。下面用反證法證明也是中心診斷。若不是，則存在一個(gè)合取式，使得覆蓋，但不等于，且滿足也是一個(gè)部分診斷。則由引理2可知是的一個(gè)蘊(yùn)含，這與是的本原蘊(yùn)含矛盾。證畢。設(shè)系統(tǒng)如定義22，若有形如，且形如，下面用表示，表示，用表示的所有形如子句形式的缺省本原蘊(yùn)含式的合取式，形如，對(duì)其中每一，都有。用表示的所有形如子句形式的缺省本原蘊(yùn)含式的合取式，形如，對(duì)其中每一，都有，特別地，若，則。定理16每一含缺省約束的基于模型的部分診斷都是含缺省約束的基于一致性部分診斷。定理16可以由定義28直接推出。定理17已知一含缺省約束的診斷系統(tǒng)，其中系統(tǒng)中的相關(guān)定義如定義22，為的所有形如子句形式的缺省本原蘊(yùn)含式的合取式，為的所有形如子句形式的缺省本原蘊(yùn)含式的合取式，則為一個(gè)含缺省約束的基于模型的中心診斷當(dāng)且僅當(dāng)為的一個(gè)缺省本原蘊(yùn)含。證明（必要性）設(shè)為一個(gè)含缺省約束的基于模型的中心診斷，由定理16可得也是一個(gè)含缺省約束的基于一致性的部分診斷。又由定理14有設(shè)，則對(duì)中的任意一個(gè)，都有。由是含缺省約束的基于模型的中心診斷知，也是含缺省約束的基于一致性的部分診斷。由定義28，，即。這就是說是的一個(gè)蘊(yùn)含式。因此中一定存在某一個(gè)缺省本原蘊(yùn)含式，使得是的子析取式，于是中一定存在某一，使得是的子合取式。從而。這就與上面的對(duì)中的任意一個(gè)，都有矛盾，因此原假設(shè)不對(duì)，故有由和有設(shè)存在一個(gè)覆蓋且是的缺省本原蘊(yùn)含，則。由和定理14，是含缺省約束的基于一致性部分診斷。又根據(jù)定義28，。因?yàn)?，所以，又，因此。由定義28，是含缺省約束的基于模型的部分診斷，它又覆蓋了含缺省約束的基于模型的中心診斷，因此就是，因此是的缺省本原蘊(yùn)含。（充分性）設(shè)是的缺省本原蘊(yùn)含，由上面證明可知它一定是一個(gè)含缺省約束的基于模型的部分診斷。設(shè)存在一個(gè)覆蓋且是一個(gè)含缺省約束的基于模型的部分診斷，那么由必要性部分證明可知一定是的蘊(yùn)含。它又覆蓋了的缺省本原蘊(yùn)含，因此就是，即是含缺省約束的基于模型的中心診斷。證畢。當(dāng)分別取為和時(shí)，可以分別得到含缺省約束的系統(tǒng)的基于一致性中心診斷和中心溯因診斷的刻畫。3.4舉例還是利用圖2為例，電池與三個(gè)燈泡通過電線并聯(lián)。為簡(jiǎn)化模型，設(shè)電線都是直接和燈泡相連。中包含的公式以及其中的定義信息和伴隨信息都和前文一致。如果觀測(cè)到的結(jié)果是，并且我們相信造成觀測(cè)結(jié)果的所有原因都在中，那么可以取，則根據(jù)定理17計(jì)算得 ，即診斷為電源和電線都是正常的，燈泡壞了。這和我們的直觀得出的結(jié)論一致。實(shí)際上，此時(shí)只取也可以得出相同結(jié)論。在這種情況下，可以不需要任何缺省約束，即。如果觀測(cè)到的結(jié)果是，則在根據(jù)定理17得出的診斷結(jié)果會(huì)較多，可能是電線中的一根或者兩根壞了，也可能是燈泡壞了，還可能是電線和燈泡都?jí)牧恕４藭r(shí)若我們還知道電線不久前剛剛換過，因此一般不予考慮，而燈泡使用很久了，于是可以設(shè)定。加入后就可根據(jù)定理17得出最終的唯一診斷為。當(dāng)然，也可以根據(jù)實(shí)際情況更改，或是被事實(shí)及其他的可靠推理結(jié)果反駁，這就涉及到進(jìn)一步的修正問題。

第四章總結(jié)我們提出的含有假設(shè)性約束的診斷系統(tǒng)與文獻(xiàn)[5]和文獻(xiàn)[6]中的貢獻(xiàn)并不相同。文獻(xiàn)中所提出的對(duì)于診斷系統(tǒng)的增補(bǔ)中所包含的公式的真值或者在最開始就是確定為真的，或者是能與系統(tǒng)模型有沖突的，而本文中提出的缺省約束（Defaultconstraints）的主要思想是構(gòu)造一個(gè)動(dòng)態(tài)集合，集合中包含的約束公式在被證偽前被認(rèn)為是真，這些公式也需要和已有的可靠系統(tǒng)模型描述一致，但可在被證偽后撤銷。而在第三章中我們給出了多種對(duì)于含缺省約束的基于模型診斷系統(tǒng)的描述，如分別用含缺省約束的最小診斷和中心診斷來描述含缺省約束的診斷空間，以及對(duì)含缺省約束的最小診斷和中心診斷的不同刻畫。從對(duì)含缺省約束的最小診斷的刻畫中我們得出結(jié)論，若要使得某個(gè)含缺省約束的最小診斷的出錯(cuò)部件的超集仍然是一個(gè)診斷，充要條件是其沖突全為正沖突。而我們所得到的對(duì)于含缺省約束的系統(tǒng)的中心診斷的刻畫，實(shí)際上是將求中心診斷的過程分成了沖突識(shí)別和候選產(chǎn)生兩步，直觀上看，該系統(tǒng)下的中心診斷是在基于一致性部分診斷上加上了最少的文字，從而保證它不光與一致，還能邏輯推出。因此在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以采用類似的方法計(jì)算。這樣的計(jì)算方法以及上面的例子容易讓我們得出結(jié)論，在加入適當(dāng)?shù)幕ハ嘁恢碌募僭O(shè)之后，可以縮小原先所得的診斷空間。但并不是說，假設(shè)越多診斷空間就一定會(huì)越小，即具有非單調(diào)性（Nonmonotonic）。我們提出含缺省約束的診斷系統(tǒng)的目的是希望在模型不完備的情況下，先以已有的可靠模型描述和待證偽的假設(shè)為前提計(jì)算診斷空間，若這些假設(shè)中某條被后來的觀測(cè)或者其他的可靠描述反駁，則需要對(duì)假設(shè)集合進(jìn)行修正。因此，在后續(xù)的工作中可以研究如何在此類診斷系統(tǒng)中對(duì)假設(shè)集進(jìn)行不斷修正并研究其對(duì)診斷空間產(chǎn)生的影響。致謝在完成畢業(yè)論文之際，我有無(wú)限的感慨和滿腔的謝意要說。研究生的三年是我自覺成長(zhǎng)最大的三年，無(wú)論是對(duì)我的專業(yè)學(xué)科還是對(duì)我的人生態(tài)度，都有著不可磨滅的重大影響。我首先要感謝我的指導(dǎo)教師鄧安生教授和曾文華教授，他們高超的學(xué)術(shù)水平、不懈的治學(xué)追求和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度讓我受益良多。他們對(duì)我的嚴(yán)格要求和細(xì)心指點(diǎn)使我在學(xué)術(shù)之路上能邁過坎坷，繼續(xù)前行。其次我要感謝我的父母，他們對(duì)我的殷殷期望和諄諄教誨是我三年來前進(jìn)的重要?jiǎng)恿?，他們的愛是我永遠(yuǎn)可以依靠的。然后我還要感謝我的同學(xué)和朋友，郭一晶常和我一起討論，李蕓和譚昌明是我最重要的精神后援。沒有了他們，我的生活將了無(wú)生趣。我知道我需要感謝的人實(shí)在太多而無(wú)法一一列舉，但是請(qǐng)相信，我已將大家對(duì)我的無(wú)私關(guān)心和熱情幫助銘記在心。參考文獻(xiàn)[1]ReiterR.Atheoryofdiagnosisfromfirstprinciples[J].AI,1987,32(1):57~96.[2]歐陽(yáng)丹彤,歐陽(yáng)繼紅,劉大有.基于模型診斷的研究與新進(jìn)展[J].吉林大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào),2001(2):38~45.[3]deKleerJ,MackworthAK,ReiterR.Characterizingdiagnosisandsystems[J].AI,1987,32(1):97~130.[4]GeneserethMR.TheUseofDesigndescriptionsinautomateddiagnosis[J].AI,1984,24(1～3):411～436.[5]KoningK,BredewegB.UsingGDEineducationalsystems[C].Proceedings13thECAI.NewYork:JohnWileyandSuns,1998.279～283.[6]PooleD,GoebelR,AleliunasR.Theorist:Alogicalreasoningsystemfordefaultsanddiagnosis[C].TheKnowledgeFrontier.NewYork:SpringerVerlag,1987.331～352.[7]ConsoleL,DupréDT,TorassoP.Atheoryofdiagnosisforincompletecausalmodels[A].Proceedingsofthe11thIJCAI[C].SanFrancisco,[8]歐陽(yáng)丹彤,姜云飛.基于一致性的最小正常診斷及其應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),1998，21(6):560～565.[9]歐陽(yáng)丹彤,姜云飛.刻畫基于模型的中心診斷[J].軟件學(xué)報(bào),1999,10(1):74～77.[10]NejdlW,FroehlichP,SchroederM.Aformalframeworkforrepresentingdiagnosisstrategiesinmodel-baseddiagnosissystems[A].Proceedingsofthe14thIJCAI[C].SanFrancisco,CA:Morgan-KaufmannPublishers,1995.1721-1727.[11]KonoligeK.Abducitonversusclosureincausaltheories.AI.1992,53(2-3):255～272.[11]McIraithS,ReiterR,Ontestsforhypotheticalreasoning[A].HanmscherW,ConsoleL,deKleerJeds.ReadinginModel-basedDiagnosis.SanMatep,CA:Morgan-KaufmannPublishers,1992.89～96.[12]歐陽(yáng)丹彤,姜云飛.基于擴(kuò)展的因果理論的鑒別診斷[J].軟件學(xué)報(bào),1999，10(7):719～723.[14]歐陽(yáng)丹彤,姜云飛.廣義因果理論的基于模型的診斷[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展,1999,36(1):31～35.[15]歐陽(yáng)丹彤,歐陽(yáng)繼紅,孫吉貴.廣義因果理論上基于模型診斷過程的形式化[J].吉林大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào),2000(4):32～36.[16]陳榮,姜云飛.含約束的基于模型的診斷系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2001,24(2):127～135.[17]李占山,姜云飛,孫吉貴.不確定因果理論的基于模型診斷[J].吉林大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào),2000(4):27～31.[18]懷進(jìn)鵬，李未.開放的缺省理論.計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)[J],1994(9):652－661.[19]ReifrankM,DresslerO,BrewkaG.Ontherelationbetweentruthmaintenanceandautoepistemiclogic[A].ProceedingsofIJCAI-89[C].SanFrancisco,[20]RodiW,PimentelS.Anon-monotonicassumption-basedTMSusingstablebases[A].Proceedingsofthe2ndInternationalConferenceonPrinciplesofKnowledgeRepresentationandReasoning[C].SanFrancisco,[21]ConsoleL,TorassoP.Aspectrumoflogicaldefinitionsofmodel-baseddiagnosis[J].ComputationalIntelligence,1991,7(3):133~141.[22]deKleerJ.