生物領域知識激勵的功能知識建模與類推方法研究

《生物領域知識激勵的功能知識建模與類推方法研究》是依託上海交通大學，由馬進擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：生物領域知識激勵的功能知識建模與類推方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：馬進
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

傳統的仿生設計通過簡單模仿生物領域存在的生物功能、行為原理和結構以啟發工程領域設計活動。其將設計活動局限在從已知生物實例出發的對生物形態、現象的簡單模仿，而忽視了對如何系統地利用生物領域知識激勵工程領域設計活動的方法研究，導致設計結果存在極大的隨機性和偶然性。.本課題意在從設計方法學的角度出發，對仿生設計進行深入討論和研究，將知識工程方法引入仿生設計中並提出系統地生物激勵設計方法，其包括：基於功能本體的生物和工程領域一致性知識表示模型以解決跨領域知識表示存在的不一致性；研究跨領域知識聚類檢索方法以實現對已有生物領域實例知識的智慧型檢索重用；根據設計活動的出發點不同，分別研究工程領域問題需求出發的問題驅動生物激勵設計和生物領域已知實例出發的解驅動生物激勵設計所對應的跨領域類推過程模型，並完成人機互動式生物激勵設計系統的開發，以實現生物領域知識對工程領域創新設計活動的系統支持。

結題摘要

現有的仿生設計通過模仿生物領域存在的生物功能、行為原理和結構以啟發工程領域設計活動。其將設計活動局限在從已知生物實例出發的對生物形態、現象的簡單模仿，而忽視了對如何系統地利用生物領域知識激勵工程領域設計活動的方法研究，導致設計結果存在極大的隨機性和偶然性。本課題對仿生設計進行了系統地討論和研究，提出了生物激勵設計方法，根據設計活動的出發點不同，將生物激勵設計畫分為：從工程領域問題需求出發的問題驅動生物激勵設計和從生物領域已知實例出發的解驅動生物激勵設計。基於此完成構建了支持跨領域知識重用的一致性知識表示模型，研究了跨領域知識檢索算法並提出了生物激勵設計解方案生成與評價方法，實現了生物領域知識激勵工程領域設計活動。 本課題通過研究生物領域和工程領域知識的特點，採用知識工程的相關技術，從功能的角度出發，提出了基於功能本體生物知識建模與重建及套用方法以實現生物領域知識對工程領域設計活動的跨領域支持。本課題主要的研究成果如下： 1. 提出了基於功能本體的生物和工程領域跨領域一致性知識表示模型。 2. 基於生物領域和工程領域知識元模型，提出了融合功能語義相關性和行為特徵參數相合性地跨領域知識聚類檢索方法。 3. 提出了問題驅動和解驅動的生物領域知識的跨領域重用過程模型。 最後，基於以上方法開發了跨領域知識元建模模組和生物領域知識在工程領域重用過程模組構成的人機互動式生物激勵設計系統（BIDS，Biologically Inspired Design System）。 綜合上述成果，本研究為工程領域創新設計奠定了堅實的工作基礎。同時為設計活動開展提供了系統的方法支持。項目資助發表SCI論文7篇，EI及核心論文5篇，國際會議並做大會發言1篇。培養博士生4名，其中2名已取得博士學位.項目投入經費20萬元，各項支出基本與預算相符，剩餘經費計畫用於本課題研究後續支出。