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【关键词】 关联理论;听力理解;认知推理
中图分类号:H01文献标识码:A文章编号:1006-0278(2012)04-160-02
一、引言
大学英语四六级考试对阅读和听力的重视度一直居高不下。自05年大学英语四六级考试改革以来,听力的比例从原来的20%提高到35%。而对一向轻听说的中国学习者来说,听力即是英语学习的难点也是得分的关键点。短对话成为学习者主攻的对象。分析近年来四六级短对话,逻辑推理题逐渐成为考察的重点。Rost指出,听力是“分辨和理解语言的能力,它是最基本的语言技巧之一”。 根据关联理论, 推断语篇话语含意的过程就是寻找最佳关联的过程。 只有明了语篇中几个对象之间的内在关联,才可能超越对文字表层意义的理解,从而理解语篇的深层含意,真正弄懂听力材料,理解语篇内涵。
二、关联理论
关联理论是20世纪80年代Sperber和Wilson在《关联性:交际与认知》一书中正式提出的,是指语言交际被看作是一个信息意图和交际意图的示意推理过程。关联理论的核心问题是交际与认知,是人们理解话语的过程,也就是按照关联原则建构认知语境并最终实现说话人交际意图的过程(何兆熊,2000)。简言之,要正确理解对方语言,就得在接受语言信息的过程中,通过语境来寻找信息的关联(取得语境效果) ,然后再根据话语与语境的关联情况进行推理。
三、听力理解特征
语言学家H.G.Widdowson认为听力理解有两个层面:一方面,听力理解意味着对句子意义的认识,即辨认出我们接收到的信号与有关语言的语音和语法系统之间的联系,意识到它们构成句子,而后获取句子的意义;另一方面,听力理解是对句子在交际中的功能及其价值的一种认识活动。说者将交际意图表达出来,让听者注意到这个交际意图,听者则会根据此意图,依靠自己的认知能力,运用三种知识信息推断出与自己的认知环境相关联的交际信息。因此,话语理解涉及语言解码和推理两个过程:前者指语言结构的逻辑形式,即语义原形;后者指把逻辑形式转换成话语命题之后推导出的隐含意义。后者是对前者的深入挖掘。而这一过程,也就是关联理论强调的核心——“推理”,即充分运用说话人语境(如地点,场合等),背景知识等通过新旧信息的加强、矛盾和共同推出说话者的真实含义。
四、关联理论在听力对话中的应用
关联理论认为语言交际就是一种明示推理过程。明示是对说话人而言的,指说话人通过编码向听话人传达交际意图。而推理是对听话人而言,即解码过程,利用各种相关因素理解说话人话语的真实含意。听力理解略有不同的是,除了说话人和对话人,还存在听话人。当现实生活中的语料被搬到书面材料当中,听话人要根据说话人和对话人的语料,激活大脑中的有效机制,从点到面或由面及点的寻求双方的交际意图和相关信息。结合关联理论强调的“语境”“推理”“认知”等核心概念,突破传统语义,句法等层面,寻求应对四六级短对话更多有效机制。听力过程是一个语音信息的处理过程——即大脑对语音信息进行解码的过程。从关联理论的角度看,听力理解是认知过程。关联理论把语用和认知结构结合起来,将语用学研究的重点从话语的产生转移到了话语的理解上来,有助于学生在听力中敏锐地捕捉相关因素,有效地调动认知环境,创造关联性语境,达到准确地理解所听内容。
关联理论认为交际的本质是推理,推理的理据包括多个层面:词汇层面,语境层面,认知层面等等。先看以下这个例子:
(1)W: Have you found anything wrong with my stomach?
M: Not yet. I’m still examining. I’ll let you know the result next week.
Q: What’s the probable relationship between the man and the woman?
这个对话的意图是根据对话双方判断二者的关系,从词汇和语境层面“stomach”“examining”就可以推断出二者为医生和病人的关系。除了语言和语境知识, 受话人需要运用相关的背景知识去理解说话人所要表达的信息。如下:
(2)M:Do you know YaoMing?
W:I am a Chinese.
W的话语较为含蓄,为M提供了一个推理的认知环境,使M获得了语境信息仅为M是个中国人,M再从自己的认知环境确认中国人都知道姚明这一语境假设,于是M分析出W的前提暗含着:Every Chinese should know YaoMing. W is a Chinese.再根据这个暗含前提,推断出W的暗含意图,最终获得W喜爱功夫这个语境效果:He knows YaoMing as well.
上面这个例子中的回答单凭语言解码是不够的,需要认知推理,也就是必须与一定的语境假设相结合进行演绎推理,才能找出对话者的确切含义,否则无法理解。
(3)M: Did you enjoy Smiths’ party yesterday?
W: I’d rather stay at home.
Q: how did the woman think of the party?
在这个对话中,对话者没有使用较为明确的单词回答提问者的问题,而是用了较为含蓄的表达。在这种情况下,只有充分利用认知语境进行推理,认知语境由三种信息组成:词汇信息,百科信息和逻辑信息。而三个因素的相互作用使得个体语境千差万别,而对话双方只有最大程度的争取“互明”,即交际双方对认知环境中的事实或假设在心理上能作出共同的认知和推断(何自然,1996)。结合对话中的词汇信息和逻辑信息,就不难根据“I’d rather”推断出说话人的意图,晚会颇为无趣等类似性质。
五、结语
听力的实质是收听者语言水平,背景知识,记忆能力等诸要素中寻找关联的因素,进行逻辑推理而得出结论的过程。书面材料大都取自于生活,可见,人们在日常对话中往往遵循着关联原则,即根据一切相关信息全面认知事物,从而达到理解话语的真正目的,在这其中,寻找关联是正确认知的基础。
根据关联原则,任何一个交际行为都传递着最佳相关性的假定或期待,听话者总是以最小的认知努力来获得最大的语境效果,并以此推导说话者的交际意图。事实上,语言本身具有很大的模糊性,交际又涉及诸多因素,如社会文化特征,说话者谈话意图,行为特征等都可能给最佳关联原则带来一定的局限性,因此,在做听力理解问题的时候,学习者应充分利用明说和暗含,共同判定答案的同时,提高对明示单词的警觉性,进一步确认原因。
参考文献:
[1]Rost, M. Introducing L istening [ M ]. London: Penguin, 1994.
[2] Sperber, D. &. D. Wilson. Relevance: Communication and Cognition [M].Oxford: Blackwell, 1995:15.
[3]何兆熊.新编语用学概要[M].上海:上海外语教育出版社,2000.
[4]何自然.语用学概要[M].湖南教育出版社,1988.
本着这一教学理念,笔者无论是在日常教学中,还是在不同级别的公开课当中,都注意提醒自己要以培养学生的思维能力为努力目标.那这一教学目标如何才能有效达成呢?在笔者看来,在初中数学教学中无论多糟糕的教学都能让学生自然地产生一些思维能力,但教学作为一种学生成长过程殊的过程,因此更应该在自然能力生成的基础上,教师发挥更多的提升作用.笔者对此有所实践并思考,现以初中数学教学中对观察力和逻辑推理能力培养为例,将一些浅显的收获形成文章,以与同行切磋.
一、初中数学教学中观察能力和逻辑推理能力意义浅述
进入课程改革以来,笔者常常体会到一个道理,就是在我们的初中数学教学中只有真正认识到一件事物的意义,我们才能把一件事情看透并且做好,如果认识不到意义,往往就会流于形式而容易半途而废.就以数学观察和逻辑推理为例,基于一些教学经验,我们会知道初中数学学习过程中,学生会经历大量的数学观察和逻辑推理,但至于为什么需要数学观察和逻辑推理,数学观察和逻辑推理对于学生的思维能力培养具有哪些重要的作用,则往往不被我们数学老师所重视.这就造成了我们的教学往往只能是知其然而不知其所以然.
根据笔者的经验,笔者对数学观察及逻辑推理之于学生的思维能力提升有着这样的理解:
数学观察是数学学习活动中的重要组成部分,其观察对象是隐藏在数学模型后的数学符号,或者是隐藏在数学符号背后的数学模型.为什么两者互为现象与实质?是因为我们的初中数学教学中,呈现在学生面前的大体上是这两种情形:一是直接提供数学情境,这时需要学生在观察的基础上进行思考,进行数学模型的构建,并用相应的数学符号来描述这一数学模型;二是提供给学生抽象的以符号为载体的数学问题,需要学生通过观察进行思考,然后还原出相应的数学模型.由此我们可以看出其中数学观察是数学建模和抽象思维的基础,学生的数学思维能力正是在观察的基础上形成的.
而逻辑推理则是在数学观察的基础上,根据学生内隐的或者说默会的数学知识产生一种自然的直觉,在这种直觉思维能力的作用下,学生会自发地由已知向未知进行推理,这种推理的初步形式是直觉的、跳跃性的,然后在学生书写或陈述的过程中,需要一步步地进行阐述,为了合乎逻辑关系,逻辑推理就发生了.显然,这种推理能力是思维能力的一部分.
例如,在学习一元二次方程时,我们往往会给学生提供一元二次方程标准方程的变式给学生,如最简单的变式5x2+3x-1=4,学生在看到这一方程之后就会通过观察,将其与标准方程对照,得出二次项、一次项和常数项前面的系数各是多少,然后通过知识的重现与选择,看其是否能够变成(x+a)(x+b)=0的形式,如果不能则需要用求根公式进行求解.这一系列过程中充斥着数学观察与逻辑推理,能力强的学生可以在思维中直接完成,能力相对较弱的则需要借助于草稿纸才能完成,但不管怎样,我们都能看出初中数学学习中数学观察与逻辑推理存在场合之广泛和意义之重大.
二、初中数学教学中观察能力和逻辑推理能力培养策略浅述
在认识到意义的基础上,我们提出的培养学生数学观察能力和逻辑推理能力的目标就需要靠良好的教学策略才能实现.关于这一点笔者也想谈谈自己的一些浅显的看法与做法.
在笔者看来,实现培养学生思维能力首先就要培养好学生良好的数学直觉.这种数学直觉即是指数学观察的直觉与逻辑推理的直觉.事实表明,只有具有了良好的直觉,学生才有可能在接触到数学问题时迅速地反映出问题解决的思路.而要具有良好的直觉,又必须以数学观察和逻辑推理能力为载体,因为两者是一种相辅相成、互相促进的关系.有数学课程专家研究得出这样一种关系,就是学生的直觉与兴趣之间有着密切的关系,这种研究结果应该说与我们的教学经验是吻合的.因为在日常教学中我们常常注意到这样的现象,就是对数学学习感兴趣的同学往往在课堂上有着良好的直觉,具体表现正是学生能够敏锐地观察到数学问题的关键所在,能够迅速地对问题解决思路形成良好的逻辑推理的大体过程.而对数学学习不感兴趣的学生在遇到问题时,往往表现得比较迟钝,观察不到问题背景中的数学因素,因而就无法展开逻辑推理.
这样,我们的论述也就由数学直觉过渡到数学兴趣上来,在初中数学教学中培养学生真正的数学兴趣策略一般有:
让学生观察体会数学美.数学兴趣异于一般的学习兴趣,其关键在于让学生发现数学的魅力,而这在初中数学内容中有着丰富的素材,例如数学的高度概括性,生活中长度、温度、时间的描述均离不开“数”,例如数学的对称性,数轴、各种曲线如抛物线、各种几何对称图形如圆等,“数”与“形”是人们描述自然的抽象且有用的手段.
让学生感受逻辑推理的力量.无论是代数中的分析计算,还是几何中的推理证明,如果我们能够带领学生去发现其中丝丝入扣的关系,就能在“因为……,所以……”中,在不断地发现等量关系中感受到逻辑推理的力量.如果我们还能将这种逻辑推理迁移到其它领域,如生活中某些事件的猜想、某些专业领域如警察分析案件中均离不开逻辑推理时,逻辑推理的力量就更加能够为学生所体会.
以上所述的数学直觉与数学兴趣是笔者认为比较重要、比较基础的两点,其余策略由于篇幅所限,不再赘述.
三、关于数学思维能力培养的一点思考
一、词语同现
词语同现是指意义上相关的词汇有可能出现在同一语篇中,构成以某一话题为中心的词汇链,也有人称之为语义场。
[例1]A man was trying to take a photo of a crow(乌鸦)that had a nest in a tower, but the crow always left when she saw his coming. The bird did not ________until the man left the tower.
A. relax B. recover C. react D. return
解析:return与left相对,“离开”“返回”这两者属于词语同现,故选D。
二、词语复现
词语复现指某一个词以原词、同根词、同义词、反义词(如wrong与not correct )、上义词、下义词等方式重复出现在语篇中,语篇中的句意就是通过这种复现关系达到相互衔接的。如:
[例2]Fore example, many birds have good number sense... Another interesting experiment showed a bird’s ________
number sense.
A. amazing B. annoying C. satisfying D. disturbing
解析:选项中的“amazing (令人惊异的)”与上文中“good number sense(良好的数字感)”中的good相对应,属近义复现,故选A。
[例3]Number sense is not the ability to count. It is the ability to recognize a change in number...It seems that number sense is something we have in common with many animals in this world, and that our human ________ is not much better than a crow’s.
A. sight B. nature C. ability D. belief
解析:与上文中number sense ability “数字感知能力” 中ability是原词复现,故选C。
三、逻辑推理
在做完形填空时许多考生都会有这样的经历,即使他们对选项当中的每个词的意思都非常清楚,但得分不高。因为完形填空考查的是一种综合能力,不仅是对词汇的考查,对句子之间和上下文之间逻辑关系的推断也是完形填空考查的重点。其中逻辑关系主要包括因果关系、转折关系、对比关系、并列关系等。
[例4]If a nest has four eggs and you remove one, the bird will not notice. However, if you remove two, the bird generally leaves. This means that the bird knows the ________between two and three.
A. distance B. range C. difference D. interval
解析:通过对上文两个实验的对比,“从四个蛋中拿走一个,鸟儿不会注意到”和“从四个蛋中拿走两个,鸟儿就会发现”可推断出鸟儿能知道“一”和“二”的区别,故选C。
[例5]For example, babies about fourteen months old almost always notice if something is taken away from ________group. But when the number goes beyond three or four, the children are often fooled.
A. single B. small C. local D. new
解析:从表转折的连词But可知,上句和下句之间是转折关系,下句提到“当数量超过三和四时,孩子就往往被愚弄”,换句话说“数量较少时,孩子就不会注意到了”,故选B。
【实践演练】
1.(2013全国)Michael Greenberg is a very popular New Yorker. He is not famous in sports or the arts. But people in the streets ________ him,especially those who are poor.
A. know about B. learn from C. cheer for D. look after
2.(2013全国)He looks like any other businessman, wearing a suit and carrying a briefcase(公文箱). But he’s ________. His briefcase always has some gloves.
A. calm B. different C. crazy D. curious
3.(2013全国)A pair of gloves may be a ________thing,but it can make a big difference in winter.
A. small B. useful C. delightful D. comforting
4.(2013全国)In winter, Mr. Greenberg does not ________ like other New Yorkers, who look at the sidewalk and hurry down the street.
A. act B. sound C. feel D. dress
5.(2013全国)It runs in the________. Michael’s father always helped the poor as he believed it made everyone happier.
A. city B. family C. neighborhood D. company
6.(2013天津)His hands tell the story of his life as a ________, including all his struggle... On one of those hot mornings I was picking sweet corn with my dad to fill the last order from the grocery.
A. teacher B. gardener C. farmer D. grocer
7.(2013天津)His loving and selfless nature has inspired me to become more sympathetic and ________, putting others first.
A. careful B. regretful C. considerate D. humorous
8.(2013天津)When Joe was about to start school, all signs pointed to success. Yet things turned out to be quite _______.
A. unfair B. boring C. disappointing D. dangerous
9.(2013重庆)On that afternoon, as the math teacher started to introduce difficult concepts, dark clouds covered the sky, and the storm set in... Soon math time was followed by the time for ________. All children naturally drew ________pictures on such a day.
A. class B. sports C. art D. tea
A. great B. dark C. different D. strange
10.(2013山东)I think my change started when I was at Palomar College. At first, I just wanted to get my ________ and be left alone.
A. balance B. homework C. degree D. interest
11.(2013山东)By the end of my first semester, I was really ________. It seemed as if everyone but me had made friends and was having fun.
A. careful B. lonely C. curious D. guilty
12.(2013山东)When she died, I was ________, but I was also very grateful to her.
A. homeless B. heartbroken C. bad-tempered D. hopeless
13.(2013湖南)When I was 8 years old, I once decided to run away from home. With my suitcase ________ and some sandwiches in a bag, I started for the front door and said to Mom, “I’m leaving.” “If you want to ________, that’s all right,” she said.
A. packed B. returned C. cleaned D. repaired
A. drop out B. go by C. move around D. run away
14.(2013湖南) “Wait a minute,” Mom said. “I want your ________ back. You didn’t wear anything when you arrived.” This really angered me. I tore my clothes off - shoes, socks, underwear and all...
A. bag B. clothes C. sandwiches D. suitcase
15.(2013湖南)I dashed to the front door and banged on it loudly. “Who’s there?” I heard. “It’s Billy! Let me in!” The voice behind the ________ answered, “Billy doesn’t live here anymore. He ran away from home.”
A. house B. tree C. door D. yard
16.(2013江苏)That was why she was alone on the ________, wearing an expensive swimsuit. It had taken a massive tantrum(大发脾气) to get her parents to buy it. They were back at the beach-house...
A. beach B. bed C. floor D. ship
17.(2013辽宁)...and all of a sudden she saw an amazing ________. There on the other side of the valley was a little house and its windows were golden.
A. hill B. valley C. background D. sight
18.(2013四川)There, I met 14-year-old Stephanie, whose burns are a lot more serious than mine. But she is so ________ that she never lets anyone put her down.
A. honest B. strong C. active D. young
19.(2013陕西)We ordered hamburgers and Coca Cola at the counter. When our ________ came, I started walking towards an empty table.
A. food B. turn C. bill D. menu
20.(2013安徽)Becoming fluent in a language will take years, but learning to get by (凑合,过得去) takes ________.
A. some risks B. a lot less C. some notes D. a lot more
参考答案与解析
1. A 逻辑推理。从上文可知“Greenberg是一个很受欢迎的人”,可推断“街上的人都认识他”。故选A。
2. B 逻辑推理。上文提到“他像其他商人一样,穿着西装,带着公文箱”,但是“公文箱里总是装着几双手套”,由此可推出他是不一样的。故选B。
3. A 逻辑推理。由线索词but推出,这里应选与下文big相对应的small。故选A。
4. A上下义复现。由下文look at the sidewalk和 hurry down the street可知,look和hurry属于个人的行为表现, 故选A,act和look、hurry是上下义词复现。
5. B上下义复现。选项中family是下文中提到Michael’s father的上义词,即上下义词复现,故选B。
6. C逻辑推理。由下文的场景“picking sweet corn”可知,爸爸是一个农民,故选C。
7. C词语同现。与sympathetic(同情的)和putting others first可能同时出现的应是considerate(体贴的),故选C。
8. C 逻辑推理,由表示转折的yet推出,选项中disappointing与上文success相对应,故选C。
9. 前空选C,词语复现。下文中提到的“drew picture”与选项中的“art”属于词语复现,故选C。
后空选B,逻辑推理/原词复现。上文中的场景提到“dark clouds covered the sky, and the storm set in”,在这样天气,孩子自然而然地会画出暗淡的图画。故选B。dark也是原词复现。
10. C 词语同现。由上文的场景at Palomar College可知,我只想取得自己的学位,词语同现。故选C。
11. B 逻辑推理。由下文可知,除了我之外,每个人都交上了朋友并玩得很开心,由此可推出我没有交上朋友,可见我是孤独的,故选B。
12. B 词语同现。上文提到的“die”与选项中的“heartbroken”词语同现,故选B。
13. 前空选A,逻辑推理。由语境“run away from home”可知,我离家出走,肯定要打包行李。故选A。
后空选B,词语复现。上文提到“run away”,本空格属于词语复现,故选D。
14. B 原词复现。下文提到“clothes”,本空格属于词语复现,故选B。
15. C 原词复现。上文提到了“door”有人敲门,接着就是门后的人回答,本空格属于词语复现。故选C。
16. A 词语同现。与下文所提到的“swimsuit”和“beach-house”同现的选项应是“beach”,故选A。
17. D 上下义复现。选项当中的“sight”是下文提到的“valley”“house”“windows”的上义词,即是上下义词复现,故选D。
18. B 逻辑推理。由下文提到“she never lets anyone put her down”,可推出Stephanie很坚强,故选B。
19. A 上下义复现。选项中的“food”是上文提到的“hamburgers”和“Coca Cola”的上义词,即是上下义词复现,故选A。
20. B 逻辑推理。由转折词but推出,选项中的“a lot less”与上文提到的“take years”相对应,故选B。
Abstract: According to the characteristics of fault diagnosis of communication instruments in TT&C-ship and the needs of diagnosis, we made fault tree analysis and expert system technology were combined ,based on this,we designed the complete system model, designed knowledge model, designed fault diagnosis flow of the common meteorological instruments. The system should made operator lookup and solve instruments fault quickly and true.
关键词: 通信装备;故障诊断;故障树;专家系统
Key words: communication instrument;Fault Diagnosis;Fault Tree;Expert System
中图分类号:V55 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)33-0190-03
0 引言
目前测量船在用的通信装备技术含量高、工作原理复杂、专业性强、种类繁多,测量船出海期间通信的实时性对通信保障工作提出极高的要求,同时长时间的海上船摇对通信装备也具有很大的影响,这些因素都为科技人员对通信装备维护保养设置了很高的标准,同时要求一旦装备发生任何故障,科技人员要能够快速定位解除故障,对岗位人员的故障排查、定位能力要求很高。而当前航天测量船对通信装备的故障诊断排查主要依靠科技人员的经验积累来完成,效率不高。因此,设计一套测量船通信装备故障诊断系统用来有效辅助科技人员快速、准确进行装备故障诊断,便成为当前一个迫切需要解决的问题。
1 设计思想
故障树分析法[1]是一种将系统故障形成原因按树枝状逐级细化的图形演绎方法。它通过对可能造成系统故障的各种因素(包括硬件、软件、环境、人为因素等)进行分析,画出逻辑框图(故障树);再对系统中发生的故障事件,由总体至部分按树枝状逐级细化分析。常见的故障树诊断主要有逻辑推理诊断法和最小割集诊断法[2]。
专家系统[3]是一种智能计算机程序,它是运用知识和推理来解决只有专家才能解决的问题。由于不同的专家系统所需要完成的任务和特点不同,其系统结构也不尽相同。目前比较流行的专家系统的一般结构包括人机接口、推理机、解释器、知识库管理模块、综合数据库、知识库。
针对航天测量船装备故障诊断的特点及诊断需求,根据优势互补原则,从产生与作用、知识获取、知识转换、诊断功能的扩展等方面归纳分析出故障树分析法与专家系统的结合点,作为故障诊断系统的设计思想。
1.1 从专家系统与故障树的产生和作用来看,两者是有一定联系的 故障树是图形化的用于系统可靠性分析和故障诊断的模型;而专家系统是当系统失效时综合利用各种诊断信息,依据知识库中的知识,通过推理确定系统的故障原因,并给出排除故障的方法和建议。
1.2 从专家系统知识获取的角度来看,故障树分析法也是一种基于诊断模型的知识获取方法,该方法在故障诊断中的应用在一定程度上解决了专家系统在实际应用中对动态系统知识获取的瓶颈问题。
1.3 从故障树知识与专家系统知识转换的角度来看,故障树具有标准化的知识结构。故障树的顶事件对应于专家系统要分析解决的任务,其底事件对应于专家系统的推理结果;而故障树由顶到底的层次和逻辑关系对应于专家系统的整个推理过程。
1.4 从故障树分析方法对专家系统故障诊断功能的扩展角度来看,逻辑推理诊断法用故障树中各底事件、中间事件、顶事件的发生概率对故障树转化生成的规则进行排序,提高了系统搜索匹配规则的效率;在最小割集诊断法中,引入最小割集重要度和底事件概率重要度,提高了故障诊断命中率,减少了测试工作量。故本系统设计中采用逻辑推理诊断法和最小割集诊断法结合的故障诊断方法。
2 总体模型设计
航天测量船通信装备故障诊断系统主要包括六个功能模块,分别为:系统管理模块、知识库管理模块、故障诊断模块、诊断维修记录模块、辅助工具模块、帮助模块等六个模块。其中每个模块可以分别通过包含各自的子模块来具体实现。系统模型如图1所示。
2.1 系统管理模块 主要实现数据库连接配置、用户登录、用户管理、修改密码等功能。
2.2 知识库管理模块 主要实现对知识的获取、管理和维护,以使知识库不断完善。
①知识获取子模块:可通过向导和设计视图两种方式获取知识。向导方式适用于初次创建某装备知识库;设计视图方式适合于对已初步形成的某装备的知识库实现有针对性的局部知识获取。②知识管理子模块:实现将知识以数据库表的形态呈现给用户,以便用户对各种表中存储的知识直接进行添加、删除、编辑、查询等操作。③知识检索子模块:将知识按照不同的装备、不同的归属结点以及不同的知识类别进行列表索引。④知识备份子模块:主要实现对数据库中全部知识的复制备份。
2.3 故障诊断模块 主要实现对选定装备的故障诊断工作,提供逻辑推理和最小割集两种诊断方法。
①故障识别子模块:主要通过与用户交互相关的诊断信息来实现故障类型的判断。②逻辑推理诊断子模块:主要实现利用逻辑推理诊断方法进行故障诊断。③最小割集诊断子模块:主要实现利用最小割集诊断方法进行故障诊断。④诊断维修记录参考子模块:将调用逻辑推理诊断子模块或最小割集诊断子模块进行故障诊断的故障类型相关诊断维修记录提供给用户参考,帮助用户进行故障维修。⑤排故措施参考子模块:对调用逻辑推理诊断子模块的诊断最终结论或最小割集诊断子模块中的每一步诊断提示给出相关的排故措施,帮助用户进行故障维修。⑥诊断维修记录存档子模块:当用户对故障诊断的结论进行维修验证后,需提交此次故障维修相关信息,如维修结论、维修结论描述、维修解决方案、维修人员、维修时间、维修地点、装备编号、生产厂家、服役时间等要素。
2.4 诊断维修记录模块 主要实现对诊断维修记录的查询、增加、删除、编辑等管理维护以及对系统存档的诊断维修记录进行定量分析。
2.5 辅助工具模块 主要提供一些系统的辅助工具功能,如Visio绘图工具、打印、记事本、计算器等。
2.6 帮助模块 主要包括关于系统的简单信息和使用帮助。
3 诊断知识库E-R模型设计
诊断知识库中拥有知识的数量和质量是本系统性能和问题求解能力的关键因素[4],根据面向对象的不同可将故障诊断知识库大致分为七个数据表:结点表、故障类型表、故障树节点事件表、故障识别规则表,故障规则表、测试条目表、排故措施表。图2为通信装备故障诊断知识库的E-R图(下划线的数字表示是其所属实体的主键)。
图中数字标示的含义具体如下:
1:结点名称;2:结点编号;3:结点层次;4:结点所属仪器装备编号;5:父结点编号;6:子结点编号组合;7:结点原理(文字说明);8:结点原理图编号;9:维修知识属性;10:维修知识内容;
11:故障类型名称;12:故障类型编号;13:故障类型所属结点编号;14:故障树结构图编号;15:故障原理图编号;16:故障原理(文字说明);17:下级链结故障(树)类型编号组合;18:故障识别规则编号;
19:故障树节点事件编号;20:节点事件;21:节点事件层次;22:事件性质;23:父节点事件编号;24:子节点事件编号组合;25:本节点事件与子节点事件的关系;26:节点事件隶属故障类型编号;
27:故障识别规则编号;28:故障类型权值;29:故障征兆编号组合;30:故障征兆对应的域值编号组合;31:故障征兆对应的条件权值组合;32:用户确认的故障征兆对应的可信度组合;33:前件关系;34:追加关系;35:追加前件的规则编号;36:结论编号;37:规则强度;38:规则阈值;39:结论域值;
40:故障规则编号;41:规则隶属的故障类型编号;42:规则前件编号组合;43:规则前件关系;44:追加关系(前件);45:追加前件的规则编号;46:规则结论编号组合;47:规则结论关系;48:追加关系(结论);49:追加结论的规则编号;50:结束标志组合;51:规则属性组合;
52:测试条目编号;53:测试条目隶属的仪器装备编号;54:测试条目内容;55:测试条件;56:测试工具;57:测试位置;58:测试位置图编号;59:测试方法与步骤;60:标准测试值;61:实际测试值;
62:排故措施编号;63:排故措施针对的诊断最终结论编号;64:排故知识(文字说明);65:排故图编号。
4 故障诊断流程
本文中对诊断流程设计考虑了系统使用的逻辑推理诊断法和最小割集诊断法。图3为故障诊断流程图。
用户可通过两种方式进入故障诊断流程:
①第一种方式:用户直接选择装备名称、型号、故障类型。系统将该故障类型直接调入“故障识别冲突集”中,转入第④步;
②第二种方式:用户根据自己的相关经验,选择故障可能发生的最小范围的结点,也可以同时选择提交故障征兆以及故障征兆发生的环境、条件等域值;
③若用户在第②步中同时提交了结点和故障征兆两类信息,则系统根据用户提供的诊断信息,按照搜索和故障识别规则的匹配策略把相匹配的故障识别规则结论放入“故障识别冲突集”中。若“故障识别冲突集”为空,则返回至第②步。若不为空,则转入第④步;
④系统按照故障类型权值大小,依次在“故障识别对话”中向用户询问“故障识别冲突集”中的故障识别规则前件的可信度;
⑤系统按照故障规则的匹配策略,判断出该故障类型识别是否成功。若故障类型识别不成功,需要修改已提交的某规则前件可信度。若成功则调用故障类型的诊断线程;
⑥用户可选择采用逻辑推理诊断法和最小割集诊断法。若用户选择逻辑推理诊断法,转入第⑦步;若用户选择最小割集诊断法,转入第⑨步;
⑦系统定位到某故障类型,提供与之相关的诊断维修参考。系统按照故障规则的搜索、匹配策略,实现基于故障规则的逻辑推理诊断。若启用的是一条测试规则,则在“故障诊断对话”中依次询问该测试条目,并给出该测试条目的测试工作参考。若此次逻辑推理诊断成功,系统给出最终诊断结论的排故措施参考以及诊断路径解释;若系统得出的最终诊断结论是另一故障类型,则系统自动转入第⑥步。若用户维修验证成功,则按要求将此次诊断维修记录存档后,结束诊断;若用户维修验证不成功,可参阅以往该故障类型的诊断维修记录,帮助用户调整维修方案,也可以转入第⑧步或选择最小割集诊断法进行该故障类型诊断;
⑧系统按冲突求解策略自动调用“故障识别冲突集”中其它故障类型的诊断线程,转入第⑥步或根据用户需要返回至第①步或第②步;
⑨系统为每一步诊断提示,给出相应的排故措施参考、诊断维修记录参考以及提供用户查看该故障树的各最小割集重要度、最小割集中的各底事件的概率重要度等统计数据。若用户在某一步的诊断提示下的维修验证成功,则将此次诊断维修记录按要求存档后,结束诊断;若用户维修验证均不成功,可转入第⑧步或选择逻辑推理诊断法进行该故障类型诊断。
5 结束语
目前,航天测量船对通信装备的故障诊断排查主要依靠科技人员长期累积的经验来完成,具有效率不高的特点。结合了故障树分析法与专家系统的通信装备故障诊断系统的应用不仅可以辅助科技人员快速、准确地进行故障分析、定位,大幅提高排除故障的效率,而且可以协助科技人员找出装备的薄弱环节,并提出相应的改进措施。
参考文献:
[1]刘迅.基于故障树与BAM神经网络的只能故障诊断方法[C].科学技术与工程,2010:3101-3105.
[2]郑丽敏.人工智能与专家系统原理及其应用[M].北京:中国农业大学出版社,2004:131-154.
关键词 三段论推理,心理逻辑,心理模型,知识和试题双重结构模型。
分类号 B842.5
1 问题的提出
目前,西方推理心理学的研究者们对人类在推理过程中是如何进行心理加工的这一问题提出了众多的理论模型,其中最有代表性的是以下2种在“人类推理是否合乎逻辑”问题上相互对立的理论:
一是由Braine等人提出的“心理逻辑”(mental-logic)理论,该理论强调人类推理加工的逻辑性质,其主要观点是,认为人类推理过程包括以下3个组成部分:(1)一组推理图式;(2)一种以图式为工具进行推理的推理程序;(3)一组独立激活的实用原理,它们影响对表面结构的解释,并且能暗示或抑制某种推断和推理策略[1]。
二是由Johnson-Laird提出的“心理模型”(mental model)理论,该理论把推理者的推理错误归之为受非逻辑加工因素的影响所致,认为人类在进行推理活动时,整个过程可分为理解、描述和有效性检验3个不同的阶段;推理者在进行推理时其结果的正确性如何依赖于由推理前提所能建构的心理模型的数量:能建构的心理模型越多,推理者越难得出正确结论[2]。
总之,西方心理学家的非逻辑理论认为,人们进行推理时完全不理会形式的法则,只是在其他因素影响下完成推理行为;而逻辑理论则认为,人们进行推理时是会考虑形式逻辑的法则的,只是在某些因素影响下会使推理者选择不合形式逻辑法则的结论。
胡竹菁对现有的西方演绎推理心理学研究进行剖析后曾指出,虽然“心理逻辑”和“心理模型”在推理加工的逻辑非逻辑问题上是两种对立的理论模型,但它们的共同缺点之一是“未能注意到试题的结构与推理者知识结构的相互关系,因此对于被试的推理结果只按形式逻辑规则来判定其正误,而未能考虑到被试在进行结论正确性的决策时的心理活动过程”[3]。例如,对于表3中的一个三段论推理题的前提组合“所有的植物都是生物,所有的松树都是植物”,另一个三段论推理题的前提组合 “所有的大夫都是教师,所有的运动员都是大夫”,根据形式逻辑的观点,上述2题在推理形式上都属于第一格的AA式,也就是说,它们具有下列共同的逻辑形式:“所有的M都是P,所有的S都是M”,因此,都能推出有效结论“所以,所有的S都是P”,即第一组前提能推出有效结论“所有的松树都是生物”,第二组前提能推出有效结论“所有的运动员都是大夫”。也就是说,根据形式逻辑法则,上述2题都是有效的推理。在西方现有的研究中,如果被试认为例题2的推理结论是错的,则几乎所有的研究者都根据这种结论违反了形式逻辑法则而认为他作了错误的推理。
我们认为,这样的看法对于推理者来说是不公平的,因为虽然试题1和试题2在形式逻辑意义上具有相同的逻辑形式结构,但这2题在推理内容的构成方面是不同的:试题1是由内容正确的前提组成,试题2则是由内容不正确的前提组成。因此,如果大学生被试对试题2进行推理时,对推理结论正确与否的回答是“正确”,我们不能由此认为这些大学生被试不知道“运动员不一定是大夫”的道理,他们所以会作出这样的回答是因为根据形式逻辑法则,这种推理结论是有效的;而如果大学生被试对试题2进行推理时,对推理结论正确与否的回答是“错误”,虽然这种回答不符合形式逻辑法则,但我们也不能由此就认为这些大学生被试不知道“所有的M都是P,所有的S都是M,所以,所有的S都是P”是正确的逻辑推理形式。他们之所以会这样回答是因为推理题的内容是错误的。总之,人们在进行逻辑推理时,所面对的推理题是有一定的结构的,他们进行推理时所依据的推理知识只不过是试题结构在人脑中的反映而已,所以,这些推理知识也是有结构的。由此,我们在探讨人类推理的心理加工过程时,也就应该分析推理加工与试题结构和知识结构的相互关系。而西方三段论推理心理学研究的缺陷之一就是未能看到试题结构和知识结构之间的相互关系。
为解决这些问题,胡竹菁提出了一个有关人类演绎推理的新的理论模型,即“知识和试题双重结构模型”[3],其基本观点是:
(1)人的推理行为(B(r))是推理试题结构(含形式结构IS(form)和内容结构IS(content))和推理者所掌握的推理知识结构(含形式知识结构KS(form)和内容知识结构KS(content))的函数,用公式表示即:B(r)=f(IS(form)、IS(content),KS(form)、KS(content))。
(2)可以用“理性推理”和“逻辑推理”2个维度来衡量推理者进行推理时所依据的知识:前一个维度是反映推理者对推理所要求的知识掌握了多少,反映的是处于不同知识水平的推理者所进行的推理加工行为,推理者掌握较多推理知识时所进行的推理加工属于理性加工,推理者掌握较少推理知识时所进行的推理加工属于非理性加工;后一个维度是反映推理者所掌握的推理知识中有关“推理形式”和“推理内容”之间的比例,反映的是推理者对这2种知识所掌握的比例不同的推理者所进行的推理加工行为,推理者掌握“推理形式”方面的知识比“推理内容”方面的知识更多时所进行的推理加工属于逻辑加工,推理者掌握“推理形式”方面的知识比“推理内容”方面的知识更少时所进行的推理加工属于非逻辑加工。简言之,推理者在一定推理知识指导下所进行的推理行为称之为“理性推理”; 推理者在没有任何推理知识指导下所进行的推理行为称之为“非理性推理”。当推理者主要是依据形式逻辑知识来选择推理结论时,他所进行的推理加工可称为逻辑加工,反之,如果推理者是根据对“推理内容”知识的掌握来进行推理结论的选择时,则他所进行的推理加工称为非逻辑加工。
胡竹菁等曾对三段论推理过程中被试在进行结论正确性的判定时是否存在“形式标准”和“内容标准”这两种判定标准问题作了实验论证[4]。但有人对此提出了不同看法,认为“当被试‘知道某一前提有错,也知道三段论推理题在形式上是正确的时候’是否一定如作者所说会因‘两种评判标准’的矛盾而产生心理上的冲突呢?可以设想,具有相当文化水准和科学训练的大学生不至于连前提有误而‘形式正确’的三段论不能得出正确结论这样的常识也没有;把结论判为‘对’,恐怕绝大多数是由于既未发现前提中的内容错误(这一发现可以从逻辑上判定结论错误),也未发现结论本身的错误(这一发现可以从事实上直接判定结论错误)”[5]。
心理学的研究不能仅停留在“设想”上。为了进一步弄清大学生在知道“前提有误”的情况下进行推理时是否会选择不符合形式逻辑要求的结论,比较上述3种模型对被试答题结果的解释效果,进而进一步认识人类三段论推理的心理加工实质,我们设计并实施了这一实验。
2 实验方法
2.1 实验材料
包括“句子判断”、“纯形式三段论推理”和“含有内容的三段论推理”三部分组成。
“句子判断” 测验部分包括32道判断题。其内容就是“含内容的三段论推理”题中的前提所组成(如表3所示的一组前题为“所有的植物都是生物,所有的松树都是植物”,其中每个前提都构成一道句子判断题)。在这些判断题中,有些是大部分人熟悉的句子,有些则是人们不太熟悉的句子;此外,有些句子的内容是正确的,有些句子的内容则是错误的。这两个维度组合在一起就形成如下4种类型的句子判断题:熟悉正确(如“所有的松树都是植物”)、熟悉错误(如“所有的运动员都是大夫”)、不熟悉正确(如“所有的溴都是卤族元素”)、不熟悉错误(如“所有的甲烯都是烯烃”)。
被试在句子判断中的任务是对构成16道推理题前提的32个句子的正误作出判定。
“纯形式三段论推理”测验包括8道试题。其中,选择按Johnson-Laird的观点属于1个心理模型(如“所有的P都是M,所有的M都是S”)、2个心理模型(如“所有的B都是A,有些的B不是C”)和3个心理模型(如“所有的M都不是P,有些S是M”)的三段论各1种(上述3题的正确率依次为89%、51%和38%),用不同的英文字母对每种模型建构2道试题,另外,再建构2道在形式上推不出正确结论的三段论推理题。实验过程中这8道题按随机排列的顺序依次呈现。
“含内容的三段论推理”测验包括16道试题。其构成如表1所示。实验过程中第三部分的16道题也按随机排列的顺序依次呈现。每道试题之后都有9种不同的选项:其中,全称肯定、全称否定、特称肯定、特称否定的结论各2项(其中1项是以大前提非中项的概念为主项,另1项是以小前提非中项的概念为主项),第9个选项为“上述所有结论都不对”。
2.2 被试
江西师范大学随机抽取的大学生被试72名,所有被试均告知未学过形式逻辑学或辩证逻辑学。
2.3 实验程序
为了避免被试参考前面的试题,全部测验题都输入计算机。被试根据计算机提示的信息在键盘上操作解题。被试在句子测验中的任务是对句子内容是否正确作出判断。在解三段论推理题时的任务和要求是对所列出的九种推理结果作出自已的选择。所有被试均按“句子判断、纯形式三段论推理题、含内容的三段论推理题”的顺序在答卷纸上根据显示器上出现的题目按要求作出自己的选择。
3 结果分析与讨论
3.1 纯形式三段论推理结果分析
被试在不同心理模型的两道纯形式三段论推理中按形式逻辑的要求都作出正确选择的人数统计如表2所示。
前面已指出,我们在3种模型中所选出的试题类型在Johnson-Laird(1991)实验中的正确率分别为89%、51%和38%。由上表结果可知,我们的实验结果除2个模型的正确率与Johnson-Laird的结果有比较大的差异外,另外2种模型的结果与Johnson-Laird的正确率相近。
我们的研究目的是想了解既掌握了推理形式又知道前提内容的正误的被试会怎样进行推理。由于掌握2个或3个模型推理形式的被试太少,下面的分析将主要集中在56位已经掌握一个模型的形式逻辑推理的被试答题结果上。
3.2 一个模型不同内容的句子判断结果分析
被试在1个模型不同内容的三段论推理题掌握2个前提的人数统计有如表3所示。
表3中的数据表明,已掌握1个模型的三段论推理题的56位被试在对本实验中所列出的不同的推理题的内容的知识结构是不一样的。表中“合计”一栏的含义是指在2个前提上都作出正确判定的人数,括号中的数值是指该人数值在56个正确掌握1个模型推理题的人群中的百分数。总的来说,被试在句子判断测验中的结果分析显示,他们对生活中熟悉内容的掌握比生活中不熟悉内容的掌握要更好。
3.3 一个模型含内容的三段论推理结果分析
既掌握了1个模型的三段论推理形式,又知道2个前提的正误的被试正确进行三段论推理的人数统计如表4所示。
表4的结果表明,虽然有56位被试对本实验中所列出的一个模型的形式逻辑推理规则基本掌握,但被试在不同内容结构推理题中的正确答题人数还是有很大差异的:对熟悉的正确内容构成的三段论推理题正确作答人数高达84.6%,而对熟悉的错误内容构成的三段论推理题按形式逻辑规则要求正确作答人数则只有48.1%,在其他27名正确判定2个前提的正误的被试中,有18名被试作了“上述结论都不对”的选择,这在27名按形式逻辑规则未能选择正确答案的被试中占67%的比例,在52名既掌握形式逻辑规则又知道两个前提的内容是错误的被试中占37%的比例;对不熟悉的内容构成的三段论推理题无论其内容是否正确,按形式逻辑规则要求正确作答人数都比较低。
4 讨论
4.1 Braine等人提出的“心理逻辑”(mental-logic)理论认为人类进行逻辑推理时是按形式逻辑的规则进行推理的。从表4所列的结果可以看出,当人们对既知道形式逻辑规则又知道前提内容是正确时,确实有超过84%的人按形式逻辑规则进行并正确地选择答案;但表4的结果也表明,即使是在纯形式推理题中能按形式逻辑推理要求正确判定推理结论的被试在对熟悉的错误内容所构成的三段论推理题进行推理时也有一半左右的被试不再按形式逻辑规则来选择推理结果。
4.2 表2的数据表明,被试在对由纯形式符号所构成的形式逻辑题进行推理时,不同模型数量的正确率确实有差异,被试在一个模型推理题上的正确率比多模型的正确率更高。但心理模型不能解释表4所列的被试对同一模型不同内容所构成的三段论进行推理时得到的结果,已掌握形式逻辑推理规则的56位在对由不熟悉内容所构成的1个模型的三段论推理结果的平均正确率只有20%左右,与他们在多模型三段论推理中得到的结果相似。
4.3 本实验结果再次证实,当既掌握形式逻辑推理规则又知道推理题中前提有误的人在推理过程中要从已知推出未知时,确实存在“推理形式”和“推理内容”两种判定标准。这两种标准是人类推理知识的构成部分,而推理知识也就是人们对于推理试题的形式和内容的反映。当被试用这两种推理标准来对其结构在形式上是对的但在内容上是错误的推理题进行推理时,“形式标准”要求他们按推理规则选择“所有的…是…”的答案,而“内容标准”则要求他们选择“上述所有答案都不对”的答案,结果,只有近一半的被试作出了符合形式逻辑规则要求的推理,有37%的被试则按内容标准选择了“上述所有答案都不对”的答案。这一结果再次表明,由胡竹菁提出的“试题与知识双重结构模型”能较好地说明人类进行三段论推理时的内容心理加工过程。
参 考 文 献
1 Braine M D, O′brien D P. Mental Logic. Lawrence Erlbaum Associates, Publishers, 1998, 1~6
2 Johnson-Laird P N, Byrne R M. Deduction. Lawrence Erlbaum Associates, Publishers, 1991, 35~36
3 胡竹菁. 演绎推理的心理学研究. 北京: 人民教育出版社, 2000, 229~243
4 胡竹菁, 张厚粲. 论三段论推理过程中结论正确性的两种判定标准. 心理学报, 1996. 28(1): 58~63
5 邓立平. 对“论三段论推理结论正确性的两种判定标准”的几点评议. 心理学报, 1999. 31(1): 118~120
FURTHER CONSIDERATION ON THE DUAL-CRITERIA
FOR CORRECT REASONING
Hu Zhujing, Zhu Liping
(Educational School of Jiangxi Normal University, Nanchang 330027)
Abstract