工程设计中的批评与评估工具——GENCRIT

# 工程设计中的批评与评估工具——GENCRIT ## 1. 权重因子（WF）的修正 在评估节点的相对重要性时，权重因子（WF）仅能体现一个节点相较于其父节点的其他子节点的相对重要性，而未考虑树的深度以及特定节点所代表的解决方案的比例。因此，在根节点的前一级，节点的 WF 会通过一个因子进行增强，该因子代表该节点所承载的解决方案的部分。 例如，若节点 A 有子节点 B[1]、B[2]、G、H、I 和 K，其中 B[1] 有两个后代节点 E[1] 和 F[1]，B[2] 有四个后代节点 E[2]、F[2]、E[3] 和 F[3]，K 有一个后代节点 J，那么总共有 7 个叶节点。此时，代表节点 B[1] 下方叶节点总数比例的 2/7 会被加到 B[1] 的 WF 上，4/7 会加到 B[2] 的 WF 上，1/7 会加到虚拟节点 K 的 WF 上。修正后的 WF 用于计算根节点 A 的加权平均评级。 ## 2. 通用批评工具——GENCRIT ### 2.1 GENCRIT 的作用 在基于知识的专家系统（KBES）环境中，批评工具可用于构建批评器，主要执行以下两项任务： - **评估任务**：利用批评知识库中的知识评估给定的一组解决方案，并按偏好顺序对解决方案进行分级。 - **跨领域测试**：在涉及多个领域交互的情况下，测试生成的解决方案是否满足其他领域的标准，为处理多学科知识提供了一种替代机制。 ### 2.2 GENCRIT 的架构 GENCRIT 是为 KBES 环境开发的通用批评工具，其主要组件包括： - **批评知识库**：以约束的形式存在，当一组条件满足时，指导处理器为某个方面分配特定的评级和相关备注。要评估的方面可能属于四个类别之一。 - **编译器**：验证批评知识库在语法和语义上的正确性，完成各种检查后，将知识库的内容加载到内存中的相关数据结构中。 - **处理器**：作为 GENCRIT 的推理机制，分三个阶段执行任务： 1. 将以框架库形式存储在磁盘上的解决方案加载到内存中，并将解决方案的各个系统按层次结构进行组装。 2. 评估知识库中的各个方面，并将它们连同评级和相关备注一起附加到解决方案层次结构的相应位置。 3. 最后，处理器将各个评级组合起来，得出解决方案的总体评级。 ### 2.3 GENCRIT 批评知识库的结构和语法 #### 2.3.1 总体结构 GENCRIT 的知识库结构如下： ```plaintext TITLE DECLARATIONS CRITIQUING KNOWLEDGE END ``` 此外，包含 C 语言程序的文件需要与 GENCRIT 库链接。 #### 2.3.2 各部分详细说明 - **标题（TITLE）**：每个知识库必须有一个标题，语法为： ```plaintext TITLE <任意长度的标题名称> ``` - **声明（DECLARATIONS）**：知识库中使用的所有系统、外部程序和过程都必须进行声明，以确保编译器避免逻辑错误。声明的形式为： ```plaintext <类型> <名称 1>, <名称 2>, …… ``` 其中类型可以是 SYSTEM、PROGRAM 或 PROCEDURE。 - **批评知识（CRITIQUING KNOWLEDGE）**：声明部分结束和知识部分开始由关键字 CRITIQUE 分隔，批评知识分为三个部分：SYSTEM、INSTANCES 和 METAGROUP。 - **SYSTEM**：针对系统的各个属性以及这些属性之间的交互进行批评。特定系统的所有知识都写在 SYSTEM 标题下，系统可以任意排列。处理器会扫描解决方案框架库并将组件系统按层次结构组装。其语法如下： ```plaintext SYSTEM <系统名称> WF = <权重因子> { <项目>: WF = <权重因子> <值 1> = <过程 | 外部程序>, <值 2> = <过程 | 外部程序>. } IF(<条件 1> AND <条件 2> AND...) { RF = <值> REMARK: <文本> } ``` 其中，WF 表示项目相对于同一级别其他项目的相对重要性，可选；项目可以是系统的单个属性或不同属性之间的交互；值通过外部程序或过程获得；约束封装了评估项目的标准；RF 是项目的评级，范围在 0 到 100 之间；备注是评级意义的定性翻译。 - **INSTANCES**：在工程设计中，特定系统的多个实例很常见，INSTANCES 部分的知识用于批评此类系统中某个特定属性的多个实例之间的交互。其形式如下： ```plaintext INSTANCES SYSTEM <系统名称> { <项目>: WF = <权重因子> [ <值 1> = <过程>, <值 2> = <过程>, ] IF ( <条件 1> AND <条件 2> AND...) { RF = <值> REMARK: <文本> } ``` 该类别中项目评估涉及的值总是通过过程获得。 - **METAGROUPS**：用于陈述跨系统属性之间交互的批评知识。其形式如下： ```plaintext METAGROUPS { <项目> : WF = <权重因子> <值 1> = <过程 | 外部程序>, <值 2> = <过程 | 外部程序>, IF ( <条件 1> AND <条件 2> AND...) { RF = <值> REMARK : <文本> } ``` 条件中可以包含任何系统的任何属性，属性通过其路径指定。处理器会将元组级别的项目附加到系统层次结构中与属性路径中引用的最高系统相同的级别。 ### 2.4 GENCRIT 的工作流程 GENCRIT 的批评过程分为三个阶段： 1. **加载与组装**：将以框架库形式存在的解决方案加载到内存中，并从根节点开始按层构建系统网络，直到叶级节点的前一级。 2. **评估与附加**：扫描批评知识库，评估其中提到的各个项目，并将它们附加到解决方案层次结构的适当位置。系统项目附加在所属系统下方，元组级项目附加在属性路径中引用的最高系统的同一级别。对于代表系统多个实例之间交互的元组项目，项目的指定 WF 会乘以该系统的实例数量。 3. **评级组合**：将评估项目的评级组合起来，得到解决方案的总体评级，提供最大评级、最小评级和加权平均三个评级。如果在附加评估项目后，处理器发现某个系统没有叶节点附加，则将该系统从网络中移除。 ### 2.5 示例分析 #### 2.5.1 办公楼配置评估示例 以办公楼规划问题为例，使用四个主要标准对解决方案进行批评：方向、采光和视野、建筑效率（建筑标准）以及侧向系统适用性（结构观点）。具体的批评知识如下： ```plaintext TITLE A Critic that evaluates overall office building configurations SYSTEM site, bldg ```