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基于人工智能技術(shù)的數(shù)據(jù)庫未來發(fā)展方向

  發(fā)布時間: 2022-07-18      瀏覽量:2128

數(shù)據(jù)可以代表實際存在事物的信息,通過分析數(shù)據(jù)的形式將其細(xì)化出來。相比之下,知識則是一種概念和抽象信息,人們在看了之后掌握的是大范圍的內(nèi)容,而在看了數(shù)據(jù)之后則是了解的具體事物內(nèi)容。一般,數(shù)據(jù)和知識都被人類當(dāng)成信息,但兩者在結(jié)合之后就會形成一個信息庫,這是計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)。


在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中,會有很多真實的數(shù)據(jù)。但是,在人工智能系統(tǒng)當(dāng)中,則被稱之為知識庫,表達的是一種抽象的概念或定律。數(shù)據(jù)庫的組織方式之一就是數(shù)據(jù)模型,其中,主要涵蓋了約束、操作以及結(jié)構(gòu)三個內(nèi)容,比較典型的數(shù)據(jù)模型可以確定靜態(tài)事實和關(guān)系。而知識模型是數(shù)據(jù)庫的知識構(gòu)成形式,通過知識模型可以看出具體的信息表示,其中包含了知識操作和結(jié)構(gòu)知識以及知識約束等。


對數(shù)據(jù)庫客戶進行業(yè)務(wù)監(jiān)管的監(jiān)督系統(tǒng)被我們稱之為數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)管理監(jiān)督系統(tǒng),專門用來對數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)進行監(jiān)督管理。當(dāng)數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的數(shù)據(jù)信息需要進行刪除、修改、增添、發(fā)送時,就需要得到管理系統(tǒng)的允許,該管理系統(tǒng)還可以對數(shù)據(jù)庫加以維護。如果數(shù)據(jù)庫中的信息有所丟失時,就可以通過該管理系統(tǒng)進行再組織。


對知識庫進行管理的系統(tǒng)被稱之為知識庫管理系統(tǒng),專門用來對知識庫加以管控,其可以對知識庫進行維護和拓展,如知識庫的基本定義等。當(dāng)知識庫吸收了新的知識之后,就需要更改知識庫,這時也同樣需要得到知識管理系統(tǒng)的允許。數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)已經(jīng)在很多專業(yè)領(lǐng)域都已經(jīng)有了廣泛使用,但是,問題也漸漸地凸顯出來,就是優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)在實際應(yīng)用的整個過程當(dāng)中,有著很強的技術(shù)通用性,而優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫卻還有著一定的技術(shù)局限性,這樣就使得優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫大多數(shù)都只能用于處理現(xiàn)成的數(shù)據(jù),而它的處理還遠遠不具備全面性,只能用于處理百分之五至百分之十的現(xiàn)成數(shù)據(jù)。


人工智能技術(shù)的廣泛性和實用性大多都只是需要圍繞在如何正確指定一個計算領(lǐng)域之中,適用的計算范疇并不寬泛。再者,由于傳統(tǒng)人工意識智能本來就不應(yīng)該具有其在計算上的精確性以及功能不足的諸多弊端,這樣就可能使得最終計算結(jié)果中所給出的實際答案并不完全可靠。但是,人工智能技術(shù)仍然可以廣泛地應(yīng)用在如何有效解決一個適合人類高難度的計算問題上。數(shù)據(jù)庫和其他傳統(tǒng)數(shù)據(jù)知識庫的不同是在處理海量數(shù)據(jù)時的對象、表達形式、結(jié)構(gòu)等都完全不一樣,在具體操作和進行數(shù)據(jù)資源管理上也自然不同,其存在的區(qū)別十分明顯。數(shù)據(jù)庫的儲存能力較強,而知識庫儲存能力較弱;數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)非常簡單,知識庫結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些;數(shù)據(jù)庫普通用戶也可以更新,而知識庫只有專家才能進行更新,這給用戶帶來了一定的不便;數(shù)據(jù)庫可以推導(dǎo)出具體的知識,而知識庫可以推導(dǎo)出新的知識庫。這些足以說明數(shù)據(jù)庫和知識庫之間的不同。


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人工智能和數(shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)合的策略分析

1.人工智能的起源

人工智能的快速發(fā)展最早甚至可以追溯到20世紀(jì)50年代,最早的基于人工智能結(jié)構(gòu)技術(shù)的理論流派只有兩種:聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)主義和數(shù)字符號結(jié)構(gòu)主義。隨著時間的不斷推移,人們又將現(xiàn)代人工智能主義分為五大主要流派:包括符號結(jié)構(gòu)主義、聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)主義、行為主義、進化結(jié)構(gòu)主義以及貝葉斯派。


符號主義可謂是AI技術(shù)流派中的開山鼻祖以及常青樹。它的理論起源為古典邏輯學(xué)與計算哲學(xué),常用的演算法為邏輯規(guī)則以及決策樹。他們的主要學(xué)術(shù)思想是其邏輯為基于人工深度智能,并來源于數(shù)理邏輯。因此主要含義是,人類使用各種語義符號、規(guī)則、邏輯等對人類社會知識系統(tǒng)體系本身進行各種具有表征性的語義描述,以及對其進行各種邏輯性的推理。聯(lián)結(jié)主義則是AI技術(shù)派的網(wǎng)紅,因為近些年來常見的深度學(xué)習(xí)方法就是其典型模式。聯(lián)結(jié)神經(jīng)主義的理論起源為現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué),是一種綜合了現(xiàn)代認(rèn)知分析心理學(xué)、心理分析哲學(xué)與現(xiàn)代人工智能等多個科學(xué)領(lǐng)域而發(fā)展形成的一種科學(xué)理論。主要應(yīng)用場景是圖像、聲音識別以及翻譯等。這一派的學(xué)者相信智能的起源是萬物互聯(lián)。模型的基礎(chǔ)建構(gòu)研究參照點是對典型人腦神經(jīng)模型的構(gòu)建研究,常見的構(gòu)建形式為人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理模型。


進化算法主義概念起源于現(xiàn)代生物遺傳進化學(xué),常用進化算法為遺傳算法以及生物遺傳代碼編程。整體遵循的原則為遺傳與變異,以及適者生存的原則,然后選擇其中能夠達到目的的最優(yōu)解。


貝葉斯派是AI技術(shù)派中的理性大學(xué)霸,起源是統(tǒng)計學(xué)。這一流派最常使用的算法為樸素貝葉斯以及馬爾可夫。原理為獲取未知狀態(tài)下事件發(fā)生的可能性,然后進行概率推理,并做出主觀的相應(yīng)決策。接著再用貝葉斯運算公式對每個結(jié)果函數(shù)進行一次檢測后,對每個概率函數(shù)進行一個相應(yīng)的數(shù)值修正,最后得出最優(yōu)決策。


我國在距今長達60多年的人工智能研究發(fā)展史中,不同的歷史時期,聯(lián)結(jié)實用主義和深度符號實用主義兩大主要派系分別占據(jù)不同的學(xué)術(shù)主導(dǎo)地位。進入21世紀(jì)以后,特別是最近十年以來,聯(lián)結(jié)實用主義再次重新煥發(fā)勃勃生機,以開展深度機器學(xué)習(xí)計算方法研究為主導(dǎo),在深度大數(shù)據(jù)、算力及符號算法的不斷提升下,人工智能再次得到爆發(fā),并逐步取得了許多實質(zhì)性的新進展,尤其在計算機數(shù)字視覺、自然語言處理等多個領(lǐng)域,取得了巨大的新進展。


2.結(jié)合的策略與分析

如今,伴隨著人工智能的進化,也遇到了很多數(shù)據(jù)庫發(fā)展中遇到的問題,都仿照數(shù)據(jù)庫的發(fā)展模式得到了突破。比如,人工智能檢索的方式緩慢,在此基礎(chǔ)上將人工智能的檢索結(jié)構(gòu)做出變革性改進,也從之前比較簡單的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜起來,對于信息的存儲能力越來越大,也可以大面積的訪問,在功能方面有了很大的增加。數(shù)據(jù)庫技術(shù)在近年來的發(fā)展中,也遇到了和人工智能相類似的問題,但在解決問題的過程當(dāng)中,突破了原本的局限,信息處理能力得到很大的提升,還增加了語義信息查詢等功能。將人工智能和數(shù)據(jù)庫技術(shù)相融合,就是指將兩種技術(shù)經(jīng)驗、優(yōu)勢相結(jié)合,從而將組成后的系統(tǒng)功能加以提升,該系統(tǒng)可以解決人工智能或數(shù)據(jù)庫技術(shù)單方面無法解決的問題,從而造福于人類。這樣的融合不單單是人工智能和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的集成,其中還接觸到了很多的交互性知識,借鑒雙方的成長經(jīng)驗,取長補短,具體的領(lǐng)域包含了知識表示和模擬信息模型。在該技術(shù)當(dāng)中,將數(shù)據(jù)庫和知識庫進行連接,以此來構(gòu)成一個更為全面的知識數(shù)據(jù)系統(tǒng),其信息處理能力自然而然也會得到增加,在分系統(tǒng)之中,也有著屬于自己的工作模式,所涉及到的知識和數(shù)據(jù)都有著很強的共享性。也就是說,數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)、知識和知識之間可以進行共享,且時效比較強,在操作時效率更高。


其次,在把人工智能和數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合之后,人工智能系統(tǒng)可以取長補短。從客觀上來講,人工智能在信息共享和故障恢復(fù)等具體操作上,要比數(shù)據(jù)庫技術(shù)差一點,在和數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合后,就可以借鑒數(shù)據(jù)庫技術(shù)的管理經(jīng)驗,將人工智能的知識管理、知識庫設(shè)計等進行改良,從而改善人工智能的特性和功能,人工智能可以獲得更好的發(fā)展。比如,數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)具有最基本的信息輸入、檢索等各種功能,這樣就可以把它當(dāng)成是基于人工智能專業(yè)知識數(shù)據(jù)庫的一個范例,將知識數(shù)據(jù)庫的三級目標(biāo)設(shè)計當(dāng)成是專業(yè)知識庫的設(shè)計目標(biāo),而將知識數(shù)據(jù)庫的三級設(shè)計表示和各種設(shè)計應(yīng)用方法結(jié)合當(dāng)成是基于人工智能專業(yè)知識數(shù)據(jù)庫的三級設(shè)計應(yīng)用方法,諸如 E-R方法等。


人工智能和數(shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)合的設(shè)計方向

在以往的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)基礎(chǔ)之上,又新添加了一個演繹推理機制,該機制的出現(xiàn)使得直接從存儲數(shù)據(jù)當(dāng)中推演非直接存儲結(jié)論成為可能。比如,在INGRES和UNIFY等數(shù)據(jù)庫當(dāng)中,如果添加PROLOG等類型的推理語言,不但可以使其具有很強的演繹性,也可以擁有大型數(shù)據(jù)庫管理能力。


以往的企業(yè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要面向的業(yè)務(wù)對象是一般業(yè)務(wù)職員,為了能夠讓整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)同時面向高級業(yè)務(wù)管理人員,對高層業(yè)務(wù)管理自動采集分析管理數(shù)據(jù)、提供自動決策,以便于實現(xiàn)高層決策的科學(xué)化、自動化和信息化。因此,引入決策支持系統(tǒng),也就是演繹數(shù)據(jù)庫。決策支持系統(tǒng)研究的是以計算機為基礎(chǔ)的知識信息系統(tǒng)對決策進行支持,這里的知識信息系統(tǒng)主要指的就是數(shù)據(jù)庫。近幾年來,決策支持也是數(shù)據(jù)庫技術(shù)尤其是數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)要解決的一個中心問題。


所謂專家系統(tǒng),就是將行業(yè)專家的主要知識點和經(jīng)驗總結(jié)計算出來,形成計算規(guī)則,并將它們以適當(dāng)?shù)挠嬎阈问街苯哟嫒雽I(yè)計算機,即首先建立專家知識庫,然后專家采用合適的邏輯控制策略,按專家輸入的原始計算數(shù)據(jù)順序選擇合適的計算規(guī)則后,再進行邏輯推理、演繹,作出正確判斷和進行決策。


專家信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有著一定的技術(shù)專業(yè)性,如果把專家系統(tǒng)中的技術(shù)理念應(yīng)用到以往的專家數(shù)據(jù)庫信息管理服務(wù)系統(tǒng)和專家知識庫信息管理服務(wù)系統(tǒng)當(dāng)中,就一定可以打造出一個大型專家信息數(shù)據(jù)共享管理系統(tǒng)。在該共享系統(tǒng)之中,可以對大量的專家信息管理數(shù)據(jù)進行一一共享,在此基礎(chǔ)之上,面對任何一個問題都會一一解答。這一應(yīng)用系統(tǒng)不僅有著非常強的資源獨立性,在實際使用中看起來也非常獨立,可靠性和使用性能比較好,可以對現(xiàn)有知識庫和數(shù)據(jù)等資源進行日常維護和功能拓展,可以同時在很多虛擬環(huán)境下正常運作,也就是可以用來解決一些操作難度和系數(shù)比較大的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用問題。


專家系統(tǒng)的應(yīng)用研究方向是目前人工智能研究領(lǐng)域中較為深入的一個研究方向,甚至已經(jīng)出現(xiàn)了實用的專家系統(tǒng),比較著名的產(chǎn)品有Andandralrl系統(tǒng)、Mycinim系統(tǒng)等。專家系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題就是如何正確表達和有效運用專家專業(yè)知識。因此,專家知識庫管理是專家系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。對數(shù)據(jù)庫而言,一個智能的DBMS首先也應(yīng)當(dāng)具備專家功能,即它可以針對用戶的要求或問題,根據(jù)某種規(guī)則從數(shù)據(jù)庫中提取出必要的數(shù)據(jù),最后以易于理解的形式回答用戶。


積極數(shù)據(jù)庫有著簡單的特點,雖然很簡單,卻有著很強且有效的推理能力,對于數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)可以隨機性地激發(fā)規(guī)則,還可以在激發(fā)的同時,將規(guī)則激活時候的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)記錄下來。


對于數(shù)據(jù)庫,尤其是大型數(shù)據(jù)庫來說,如何存儲和檢索大量數(shù)據(jù)是一個很有意義的課題,智能檢索系統(tǒng)就是針對這個課題產(chǎn)生的。當(dāng)智能檢索技術(shù)與自然語言理解結(jié)合在一起時,DBMS的表現(xiàn)就與人更加接近了,也就是DBMS的智能程度更高了。


知識數(shù)據(jù)庫相當(dāng)于是數(shù)據(jù)庫和知識庫的完整結(jié)合,和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫有一點相似之處,就是可以將知識從程序當(dāng)中抽離出來,再添加到數(shù)據(jù)庫中來。知識數(shù)據(jù)庫可以分成兩個種類:一個是面向系統(tǒng)知識,可以在一定程度上提高數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的工作質(zhì)量;另一個是面向應(yīng)用知識,包含演繹、語義以及決策等多種知識,目的在于對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)加以延伸,使其可以適應(yīng)更多的應(yīng)用領(lǐng)域,在運行中可以給用戶帶來更多的便捷和幫助。


語義數(shù)據(jù)模型就是在數(shù)據(jù)庫模型基礎(chǔ)之上,添加語義表達能力之后形成的,它的出現(xiàn)可以讓數(shù)據(jù)庫表達能力和處理功能更為豐富,也可以處理一些更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)。


結(jié)語

科技的進步,也是人類史上的一大進步,如果將人工智能和數(shù)據(jù)庫技術(shù)進行有機結(jié)合,那么則可以開發(fā)出推動人類生活進步的高新技術(shù)產(chǎn)品,便捷人們的生活和工作。人工智能和數(shù)據(jù)庫技術(shù)在發(fā)展中都遇到了對方所遇到的問題,在將兩者進行結(jié)合之后,可以朝著演繹數(shù)據(jù)庫、專家數(shù)據(jù)庫、積極數(shù)據(jù)庫、知識數(shù)據(jù)庫、語義數(shù)據(jù)模型等方向設(shè)計,兩者技術(shù)之間相互借鑒,取長補短,從而開發(fā)出一種綜合性的新興技術(shù)。


來源:《網(wǎng)絡(luò)安全和信息化》雜志



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