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基于数字图书馆的辅助科技创新平台设计研究

时间:2014-04-21 14:57来源:未知 作者:admin 点击:
引言 科技创新能力是一个单位乃至一个国家和民族兴衰的关键,世界各国都把提升科技创新能力作为国家发展战略。在我国,管理层和学术界对科技创新的意义、作用、相关理论研究得比较透彻,对科技创新平台的研究也较多,出现了一些地方科技创新平台、行业科技创
      引言
  科技创新能力是一个单位乃至一个国家和民族兴衰的关键,世界各国都把提升科技创新能力作为国家发展战略。在我国,管理层和学术界对科技创新的意义、作用、相关理论研究得比较透彻,对科技创新平台的研究也较多,出现了一些地方科技创新平台、行业科技创新平台以及单位科技创新平台。分别从管理、技术、政策、信息共享等不同角度对科技创新平台进行研究。不过,从认知科学角度、从知识利用和团队知识协同角度研究科技创新平台设计的较少。
  科技创新(知识创新)是在前人研究的基础上进行的,离不开已有的科技成果和知识,这要求科技创新的主体在探索未知世界时应尽可能多地了解国内外信息,以防止重复研究,投入创造性的工作中去。同时,知识创新离不开知识联想,认知心理学(联结主义模型)认为,知识联想是基于神经元的活动将多方面知识联结起来 ,而个体大脑中存贮的知识有限,这就需要在合适的时间将合适的知识传递给合适的用户。相关知识和信息的提示有可能激发科技人员的创新火花,从而提高科技人员的创新能力。作为人类知识集散地的图书馆在科技创新中起着重要作用,如何充分发挥图书馆的信息(知识、文献)相对集中的优势,结合计算机技术、网络技术、人工智能等现代科技成果,为科技创新作出更大贡献,是值得图书情报界研究的课题。本文试图从信息支撑、知识关联和知识发现的角度,以启发科技人员创造性思维为目的,论述构建一个便于科技人员在科技创新中获得所需的信息、知.识、知识联想以及科研团队知识协同于一体的科技创新辅助平台,该平台是基于数字图书馆之上的,从而实现图书馆在科技创新中发挥应有的作用。
  1 基于数字图书馆的科技创新辅助平台应具有的功能
  1.1 信息获取功能科技创新(知识创新)活动都是在前人的基础上进行的,一切创新离不开前人的研究成果。因此,该平台应具有信息获取功能,实现从检索到完整信息获取全过程的一站式服务,这是数字图书馆应具备的基本功能。
  1.2 信息交换功能信息交换是在科研活动中,同行之间、团队成员之间就某一问题需要讨论或相关信息进行交换,尤其是团队成员之间这种交换非常频繁。因此,辅助平台应该为其提供信息交换功能。
  1.3 知识联想功能科技创新(知识创新)是一个创造性思维过程,知识联想是一个非常重要的环节,需要一个由此及彼的联想过程,从而启迪思维火花,产生新知识。作为辅助创新平台应该提供这样一个功能,能使得使用者在查询某一问题时,提示出与此相关的另外一些问题、知识点及解决方案等。另外,通过发挥专家在知识关联的作用,可以将专家的隐性知识转化成显性知识,为使用该平台的其他科研人员所用,从而形成知识再利用的良性循环。
  1.4 知识整理功能科技创新活动中,相关的一些知识(如文章、摘要、笔记)需要整理和管理,这些工作占去科研人员大量时间,辅助平台应该提供这方面的功能,以使科研人员从大量繁琐的事务工作中解放出来。
  1.5 知识整合功能以某一知识点为基础,围绕该知识点将相关知识进行链接,从而形成一个知识群,为知识联想提供基础。
  1.6 机构知识累积功能科研团队在创新活动中产生的知识需要记录、保存下来,并管理起来,便于后续研究和研究总结时使用。
  作为辅助创新平台,应该为知识累积提供管理功能。
  1.7 团队协作创新功能现代科学研究的特点决定了一项研究很少是单个个体完成的,需要多人也就是团队协作完成,这样就要求平台提供团队成员间信息交流、任务分配、文件管理等方面的功能。
  2 基于数字图书馆的科技创新平台实现的可能性数字图书馆的快速发展为构建基于数字图书馆的科技创新平台提供了可能。首先,数字图书馆集中了大量数字资源,可为科技创新活动提供丰富的信息资源。其次,不少数字图书馆进行基于元数据层面的资源整合,在此基础上可开发知识整合、知识关联服务功能,为科技创新(知识创新)提供知识联想功能。
  第三,不少数字图书馆整合机构知识库系统,还可整合诸如文件管理系统、即时通信系统等系统的相关功能,可满足辅助平台所需的其他功能。第四,数字图书馆的相关统计功能可为科研提供相应的辅助功能。
  由以上几点可看出,在数字图书馆基础上完全可以开发出满足科技创新中所需的大量功能需求。
  3 基于数字图书馆的科技创新平台整体构建基于以上设想,在数字图书馆的基础上扩展科技创新辅助功能,其基本构架如下:
  整体设计思想是:通过该平台,读者不仅能获得科技创新中所需的文献信息,还可通过关联知识库与描述性知识库的链接,获得科技创新中所需的相关知识;通过关联知识库提供的关联知识,使使用者(科研人员)获得灵感,启迪创造性思维。通过团队协作系统,可进行团队成员之间知识的共享、交流和工作的协作,从而达到辅助科技创新的功能。在上述平台中,统一检索系统、资源调度系统等在数字图书馆的资源整合中均已解决,而团队协作系统中的工作协调、即时交流等系统可以借助现有的一些商业软件,集成到该平台中,实现相应的功能,团队知识共享系统可以借助于机构知识库的应用来实现。所以,实现该平台的关键在于关联知识库和描述性知识库的构建,这也是该平台实现科技创新(知识创新)功能的关键。
  4 辅助科技创新平台构建的关键—— 关联知识库建设
  4.1 基本思路知识与知识之间存在着一定的关联关系,这种关系既有显性的(如主题关系、引证关系),但更多的是存在大量隐性关系。美国芝加哥大学Swanson DonR.教授利用知识片段理论,证明事实上文献间隐含关联数量可能远多于显性的相互引证关联的数量,并提出将文献中的具有隐含逻辑关系的知识片段组织起来可以发现新知识 。关联知识库就是将各种显性和隐性关联关系揭示出来,并形成由近及远,由亲到疏的知识族(群)。通过知识族在科技创新中产生知识联想,从而为科技创新提供服务。
  基本思路是研究人员就某一问题在该辅助创新平台上检索时,系统除了在元数据库中检索相关信息外,通过关联知识库就检索的知识进行相关链接,将与所检索知识的知识群展现给研究者,当研究者对某一知识点感兴趣时,再点击该知识点链接描述性知识库,了解详细的知识。还可以以此知识点进行进一步知识关联,这样一步步关联下去,可以揭示知识片段之间的隐含关系,从而启迪科研人员的思维火花,进行创造性思维,产生新的知识。例如,要查找“人工智能”方面的信息,其知识关联(如图2),若对图中“故障诊断”知识点感兴趣,可点击“故障诊断”进行进一步知识关联(如图3),也可直接点击相关知识片段,了解“人工智能”、“故障诊断”相关知识。还可以进一步关联下去,找出与“人工智能”感兴趣的更多的隐含关联的知识点,从而为“人工智能”知识创新提供思维信息。
  4.2 构建策略关联知识库初始构建主要有两个途径,一是以各类专业词表为基础,利用词表的族、交叉参见等关系,构建关联知识库的知识关联,这样的关联更多的是显性关联;二是授予专家(科研人员)添加关联知识的权限,专家既是该系统的使用者也是关联知识库的构建者。他们根据自己已有知识和研究中掌握的知识,将相关知识关联起来推荐给系统,这样的关联更多的是隐性关联,也是将专家隐性知识显化的过程。
  专家添加关联知识不仅仅局限于初始构建阶段,可以贯穿于整个系统初建和运行始终。
  关联知识库初始构建完成后,再利用元数据库中的相关功能,运用相关知识挖掘软件,丰富关联知识库。丰富关联知识库的过程实际上也是知识发现(知识挖掘)的过程,为实现知识发现的功能,需要在系统中引入启发型协调器。学者杨炳儒在其专著《基于内在认知机理的知识发现理论》中对启发型协调器有过专门研究 。启发型协调器主要是在两个方向上发展,一是系统根据用户提供的感兴趣方向(用户聚焦)进行知识挖掘,这是传统的知识挖掘,可以为用户提供他所感兴趣的知识,即所谓的“定向知识发现”。但如果仅沿此方向进行,大量数据中的潜在有用信息往往被用户忽略;二是在原有的用户聚焦的基础上,增加系统自身提供聚焦方向的功能,将大量数据中的潜在有用知识也就是隐性关联挖掘出来,从而实现启发用户进行创造性思维的目的。
  在利用启发型协调器构建关联知识库中,需要注意的是如何控制关联规模,即要增加自动修复功能,也就是要在对于重复性、一致性、冗余性、从属性、循环性等给予准确定义的基础上,利用相关理论和工具,实时地、尽早地将重复、矛盾、冗余的知识进行处理,从而做到只对那些有可能成为新知识的假设进行评价,提高知识挖掘的效率。
  5 描述性知识库建设
  5.1 何为描述性知识人类的知识可分为显性知识和隐性知识,显性知识也称“编码知识”,是指能借助语言、文字、图表加以表示的知识;隐性知识是指只能意会、体验而不能言传或“言不由衷”、“词不达意” 的知识。 。显性知识和隐性知识之间可以相互转化。本设计的基本思想就是要在显性知识和隐性知识之间构建一个桥梁,为研究者提供更大的想象空间。绝大部分显性知识可用语言文字进行描述,因此可称其为描述性知识,描述性知识库是关联知识库的支撑数据库,它是关联知识的详细描述。
  5.2 描述性知识库的构建思路描述性知识库的构建主要有两个途径,一是以全文库为基础,通过全文检索的方法在全文库中检索相关知识点进行定位,再将其知识片段展现出来,比较典型的有“读秀知识库”;二是单独构建知识库,将各种描述性知识汇集于一个知识库中,比较典型的有“百度百科”等。两种方式均可以达到展现知识片段的目的,在具体系统设计时,可采取购买相关数据库知识产权并开放接口比较省时省事省力。
  6 结语
  数字图书馆建设的不断深入和计算机技术、人工智能技术等的快速发展,为构建基于数字图书馆的科技创新辅助平台提供了可能和基础,也为图书馆在国家科技创新以及为科学研究提供服务中提供了新的途径。本研究在这方面作了初步的尝试,并结合武汉理工大学的特点构建了一个初步的平台。在研究和构建平台中,笔者感到诸如关联知识库规模有效和精确控制(包括理论上和技术上)等方面,还有研究空间,还需完善。(责任编辑:admin)
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