基于复杂问题定义模型的复杂问题求解

第２５卷第３期２００８年３月

计算机应用研究

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

Ｖ０１．２５Ｎｏ．３

Ｍａｒ．２００８

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓ

基于复杂问题定义模型的复杂问题求解

范绍坤，窦万春

（南京大学计算机科学与技术系计算机软件新技术国家重点实验室，南京２１００９３）

摘要：复杂问题求解往往涉及多个知识领域，其对应的工作流和知识流也非常复杂。为了促进后续问题求解

过程的可靠性和针对性，利用现有的形式化和非形式化的方法，提出了一种复杂问题定义模型，并在此基础上分析了复杂问题求解过程中的知识流和工作流。结合大型软件项目开发，提出了复杂问题求解的参考步骤。关键词：复杂问题求解；复杂问题定义；元学习；群学习；工作流；知识流

中图分类号：ＴＰｌ８

文献标志码：Ａ

文章编号：１００１—３６９５（２００８）０３－０６７０－０４

Ｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｂｌｅｍｓｏｌｖｉｎｇｂａｓｅｄ

Ｏｎ

ｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｂｌｅｍｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｍｏｄｅｌ

。

ＦＡＮＳｈａｏ－ｋｕｎ，ＤＯＵＷａｎ—ｃｈｕｎ

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ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＮｏｖｅｌＳｏｆｔｗａｒｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｅｐｔ．ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９３，Ｃｈｉｎａ）

ｅｏｎｃｅｌＴｌｓ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｂｌｅｍｓｏｌｖｉｎｇｕｓｕａｌｌｙｌｅｄｇｅｆｌｏｗ．ａｒｅａｌｓｏｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ．Ｂａｓｅｄｐｌｅｘｐｒｏｂｌｅｍｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｍｏｄｅｌ

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ｆａｃｉｌｉｔａｔｅｐｒｏｂｌｅｍ

ｓｏｌｖｉｎｇ．Ａｎｄｌａｔｅｒａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｗｏｒｋｆｌＯＷａｎｄｔｈｅｋｎｏｗｌｅｄｇｅｆｌｏｗｗｈｉｃｈ

ｓｏｌｖｉｎｇ

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ｓｔｕｄｙ，ｐｒｅｓｅｎｔｅｄｆｏｕｒｐｒｏｐｏｓｉｔｉｏｎａｌｓｔｅｐｓｆｏｒｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｂｌｅｍｓｏｌｖｉｎｇ．

ｐｒｏｂｌｅｍ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｌｅｘｋｎｏｗｌｅｄｇｅｆｌｏｗ

ｓｏｌｖｉｎｇ（ＣＰＳ）；Ｃｏｍｐｌｅｘ

ｐｒｏｂｌｅｍｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ；ｍｅｔａ—ｌｅａｒｎｉｎｇ；ｇｒｏｕｐ—ｌｅａｒｎｉｎｇ；ｗｏｒｋｆｌｏｗ；

文本法等；形式化定义方法有公理法、逻辑法（描述逻辑和时

０引言

问题求解过程往往是一个基于已有的知识和条件，制订某种解决方案，进而为实现预定目标而开展的认知过程…。问题求解是人类生活中非常重要的组成部分，也是推动人类社会发展的基本因素之一。小到每天怎么安排个人时间，大到怎么安排一个国家的阶段发展计划，都涉及具体的问题求解过程。其中，有些问题规模较大，解决周期较长，其求解过程往往需要多个领域、多个团队之间的相互合作，这类问题的求解对应一个复杂的求解过程（如英国的ｅ—ｓｃｉｅｎｃｅ计划。２ｏ）。目前，复杂问题求解方面的研究在计算机科学、心理学、生命科学、认知科学等领域都是一个重要的研究课题。

一般而言，问题求解过程往往分为以下四个步骤：ａ）问题定义。用一定的工具来定义问题的已知条件和预期结果。ｂ）计划制订。确定一个合适的方案来解决这个问题。Ｃ）计划执行。执行步骤ｂ）中的预定计划。ｄ）评价并回顾。评价问题求解方案，并从求解过程中提取有用的知识以促进类似问题的求解过程”Ｊ。作为上述步骤的关键环节，问题定义是问题求解的逻辑起点，也是后续环节的行为参考依据。因此，有针对性地对问题定义环节所涉及的理论基础和技术手段进行分析和研究，具有很强的理论价值和应用前景。

现有的问题定义方法一般可以分为形式化和非形式化定义两种。４Ｊ。非形式化定义方法有分类法、签名法、关键字法、

收稿日期：２００７—０１—１９；修回日期：２００７—０４－１３新人才）资助项目（ＢＫ２００４４１１）

间逻辑）、建模语言等。形式化方法往往比较严格，易于人和机器理解，但是需要问题定义者熟悉相关的形式化理论，而且对问题本身的理解也要相当全面。非形式化方法比较容易被一般的人掌握和实现，但是难以清楚地定义问题的内在逻辑。此外，复杂问题求解过程往往对应一个复杂的、跨组织的、跨学科的工作流和知识流执行过程口冉Ｊ。目前，对应于这种复杂的工作流和知识流，还没有一种比较完善的管理机制。

根据上述分析，本文有针对性地提出了一种复杂问题定义模型，围绕该模型进行了具体的理论和应用分析。本文介绍了复杂问题定义模型及其内涵，对基于复杂问题定义的复杂问题求解过程中的知识流和工作流进行了分析和研究，通过实例分析了复杂问题定义及其驱动的工作流和知识流的应用模式。

１

复杂问题定义模型及其内涵

一般而言，复杂问题求解（如理论体系的建立、新产品的

研发）具有如下特点：

ａ）问题求解涉及多个知识领域，其执行过程需要跨领域的知识交互和知识互补。

ｂ）问题求解需要多个团队长期相互协作，而这些团队往往来自不同的领域，有着不同的知识背景。

Ｃ）问题求解涉及的协作过程与交互内容在很大程度上依赖于动态的问题逻辑。具体求解中，往往需要根据特定的过程

基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０３０３０２５，６０６７３０１７）；江苏省基础研究计划（创

作者简介：范绍坤（１９８２一），男，江苏扬州人，硕士研究生，主要研究方向为工作流、知识管理（ｆｓｋ＠ｇｒａｐｈｉｃｓ．ｎｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ）；窦万春（１９７１一），男，副教授，博士，主要研究方向为知识管理、工作流、网格计算．

万方数据