知識圖譜建模與智能推理技術(shù)

第一章緒論1
1.1知識圖譜建模與智能推理的概念和沿革1
1.2知識圖譜和智能推理的應(yīng)用進展4
1.3知識圖譜建模與智能推理的需求分析12
1.4本書各章內(nèi)容概要15

第二章知識本體、信息標準化和領(lǐng)域知識本體17
2.1知識本體17
2.1.1知識本體的基本類型19
2.1.2知識本體的設(shè)計規(guī)則20
2.2工業(yè)自動化信息國際標準ISO 15926 21
2.2.1ISO 15926簡介21
2.2.2ISO 15926-2知識本體的基本要素23
2.3ISO 15926原理借鑒和擴展31
2.3.1過程系統(tǒng)的領(lǐng)域知識本體內(nèi)容信息分類31
2.3.2過程系統(tǒng)的領(lǐng)域知識本體結(jié)構(gòu)信息分類32
2.3.3影響方程35
2.4過程系統(tǒng)的領(lǐng)域知識本體總貌37
2.5劇情對象模型（SOM）39
2.5.1劇情的定義39
2.5.2危險劇情的定義39
2.5.3劇情對象模型（SOM）設(shè)計40
2.5.4危險劇情在系統(tǒng)安全領(lǐng)域的應(yīng)用進展48

第三章方法和任務(wù)知識本體56
3.1常用推理分析方法56
3.1.1演繹法——正向推理56
3.1.2歸納法——反向推理57
3.1.3溯因法——雙向推理58
3.1.4默認推理58
3.1.5因果反事實推理59
3.2可操作性分析（HAZOP）方法60
3.2.1HAZOP的產(chǎn)生背景和意義60
3.2.2HAZOP國際標準和術(shù)語定義61
3.2.3HAZOP原理62
3.2.4設(shè)計描述64
3.2.5HAZOP應(yīng)用65
3.2.6HAZOP分析步驟67
3.2.7人工HAZOP分析方法的不足和改進76
3.3保護層分析（LOPA）方法81
3.3.1LOPA的定義和作用81
3.3.2LOPA的優(yōu)點82
3.3.3LOPA的局限性82
3.3.4LOPA的結(jié)果類型83
3.3.5執(zhí)行LOPA的必備條件83
3.3.6LOPA方法描述83

第四章高效推理算法、圖論與網(wǎng)絡(luò)拓撲90
4.1高效基本回路搜索算法90
4.1.1詹森回路搜索算法90
4.1.2詹森回路搜索算法原理92
4.1.3有向圖基本回路搜索算法程序92
4.2有向圖基本通路搜索算法及程序97
4.2.1有向圖基本通路搜索算法要點97
4.2.2有向圖基本通路搜索算法程序設(shè)計98
4.2.3基本通路搜索算法程序例題99
4.3網(wǎng)絡(luò)獨立通路和回路搜索算法應(yīng)用案例100
4.3.1信號流圖的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)解法100
4.3.2圖形化控制系統(tǒng)信號流圖分析CSA軟件101
4.3.3采用CSA自動解算復(fù)雜信號流圖系統(tǒng)107
4.4回路搜索和推理在動態(tài)系統(tǒng)分析和決策中的作用113

第五章基于符號有向圖（SDG）的深度學(xué)習(xí)119
5.1符號有向圖（SDG）方法的歷史與進展121
5.2SDG方法的優(yōu)缺點123
5.3SDG原理與建模124
5.3.1定量和定性仿真與SDG的關(guān)系124
5.3.2SDG模型及定義126
5.3.3SDG建模方法和原則128
5.3.4SDG模型的主要推理機制131
5.4SDG簡單建模實例132
5.4.1世界系統(tǒng)SDG建模132
5.4.2離心泵與液位系統(tǒng)SDG建模133
5.5SDG模型簡化141
5.6加熱爐SDG建模與驗證試驗142
5.6.1加熱爐工藝流程簡介143
5.6.2加熱爐故障診斷模型的建立145
5.6.3SDG模型檢驗與驗證方法分類152
5.6.4加熱爐SDG故障診斷試驗154
5.7反應(yīng)再生裝置SDG故障診斷試驗158
5.7.1反應(yīng)再生裝置工藝流程簡介158
5.7.2反應(yīng)再生裝置故障診斷模型的建立162
5.7.3反應(yīng)再生裝置SDG故障診斷試驗167
5.8SDG深度學(xué)習(xí)啟示172

第六章知識圖譜建模與智能推理軟件AI3的設(shè)計與開發(fā)174
6.1AI3概述174
6.2AI3總體功能、結(jié)構(gòu)設(shè)計描述和應(yīng)用174
6.3圖形化人機界面使用說明與要點177
6.3.1AI3圖形化建模編程要點177
6.3.2AI3基本畫面和圖形化操作方法設(shè)計與實現(xiàn)178
6.4推理引擎開發(fā)190
6.4.1具體事件一致性和條件約束推理方法190
6.4.2正向推理192
6.4.3反向推理192
6.4.4雙向推理193
6.4.5AI3推理速度測試194
6.5推理輸出結(jié)果表達197
6.5.1AI3推理結(jié)果畫面197
6.5.2工況數(shù)據(jù)（“快門”）一覽表202
6.5.3反應(yīng)溫度記錄曲線查詢202
6.5.4模型中具體事件超限狀態(tài)顯示203
6.6AI3應(yīng)用建模方法205
6.6.1經(jīng)驗漸進法建模要點206
6.6.2“與門”串聯(lián)連接規(guī)則206
6.6.3經(jīng)驗與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合的建模要點207
6.6.4知識圖譜的初步認知212

第七章AI3在智能教學(xué)中的應(yīng)用214
7.1智能教學(xué)系統(tǒng)（ITS）應(yīng)用進展214
7.2學(xué)習(xí)內(nèi)容、教學(xué)方法和智能教學(xué)219
7.3智能仿真培訓(xùn)系統(tǒng)222
7.4知識本體模型與仿真模型的協(xié)同技術(shù)226
7.4.1仿真模型的質(zhì)量評估226
7.4.2動態(tài)仿真模型的特點及建模注意事項229
7.5高精度動態(tài)仿真模型開發(fā)案例231
7.5.1充分利用工程設(shè)計的成熟計算方法231
7.5.2閥門特性仿真建模234
7.5.3間歇反應(yīng)動力學(xué)仿真建模238
7.6多功能過程與控制仿真實驗系統(tǒng)245
7.6.1MPCE實驗系統(tǒng)構(gòu)成246
7.6.2MPCE過程動態(tài)特性測試實驗案例254
7.6.3PID控制器參數(shù)整定實驗257
7.7MPCE連續(xù)反應(yīng)先進控制案例262
7.7.1連續(xù)反應(yīng)系統(tǒng)（CSTR）工藝流程262
7.7.2CSTR控制硬件配置263
7.7.3CSTR控制目標263
7.7.4CSTR系統(tǒng)測試及分析264
7.7.5系統(tǒng)控制策略設(shè)計267
7.8智能型危險化學(xué)品特種作業(yè)仿真培訓(xùn)與考核軟件272
7.8.1重特大事故的主因——人為失誤274
7.8.2預(yù)防操作工人為失誤必要的技能、難點和解決方法274
7.8.3危險化學(xué)品特種作業(yè)實際操作仿真培訓(xùn)與考核系列軟件276
7.8.4AI3-TZZY培訓(xùn)與考核軟件內(nèi)容277
7.8.5AI3-TZZY系統(tǒng)考核方法要點279
7.8.6AI3-TZZY培訓(xùn)與考核軟件特點280
7.8.7智能仿真培訓(xùn)系列軟件主要類型288
7.8.8AI3和智能仿真軟件適用范圍288

第八章AI3在過程工業(yè)中的應(yīng)用290
8.1大型過程工業(yè)智能安全評估應(yīng)用290
8.2智能HAZOP軟件CAH使用方法295
8.3大型過程工業(yè)智能故障診斷探索308

結(jié)語316

附錄一因果反事實推理“如果-怎么樣？”化工過程典型問題集319

附錄二專家陪練-AI3軟件說明334

參考文獻341