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　　随着体育事业的发展,体育项目的知识不断增加。知识的管理和应用已成为体育竞技项目提高竞争力的重要手段。基于本体的知识表示具有结构化、共享性等特点,是当前知识表示方向的研究热点。本体是领域中概念及概念间关系的描述,通过概念间关系的描述来表示概念的语义。本文针对奥运竞技项目技战术分析的特点,以本体作为知识集成和共享的载体,将奥运竞技项目中复杂、分散的知识组织起来,构建了技战术分析特征知识库,并基于知识库研究实现了技战术指标决策原型系统。

　　论文首先从竞技体育项目技战术分析的特点出发,借鉴体育竞技专家已有技战术分析成果,研究本体的特点和构建本体的方法,通过领域知识分析、概念封装、建立类属性,构建起一个技战术分析结构化本体,使技战术分析知识能够统一化表示。

　　基于利用本体的知识表示方法,研究了知识库的体系结构,为有效地利用现有数据库资源,研究了数据库关系模式的本体映射方法,提出了关系数据库的本体映射规则,并在乒乓技战术分析数据库的本体转换中得到了有效应用。

　　研究了非结构化知识检索方法,在基于本体的知识管理平台下,重点研究,,,,,,搜索引擎技术和全文检索方法,实现了乒乓球项目技战术指标检索,能够有效获取非结构化知识,使竞技指标体系更完善。

　　最后,基于结构化和非结构化知识研究了决策支持技术,提出了决策树算法和时间序列算法相结合的智能决策和预测方法。通过对决策树算法剪枝技术的改进,建立了指标权重决策树。把权重决策树的决策结果序列应用到时间序列算法中,实现了一个乒乓技战术分析决策原型系统,该系统能够较好地评价运动员的技术水平,并对一段时间的技战术发展趋势做出预测。

　　研究生签名, ,盏聋鏖 嘶莎月,, ,,硕士论文 奥运竞技体育项目技战术分析知识库的研究与实现

　　达文波特在《工作的知识》一书中给出知识的定义——知识是一种包含了结构化的经验,价值观,关联信息以及专家见解等要素的动态混合物。在信息科技领域,信息通过数据来表达一定的意义。数据是事物、概念或指令的一种形式。信息经过加工和改造形成知识。知识是人类在实践的基础上产生的经过时间检验的客观实际的可靠反映。知识一般可以分为陈述性知识、过程性知识和控制性知识,,,。

　　数据是一系列关于事件的离散的客观事实的描述,是对过去发生的事情的记录,不具有特定的背景和意义。数据并不能告诉我们如何去做决策或其它的事情,也不能说明自身的重要性和相关性。但数据却是十分重要的, 因为它是组成信息和知识的原材料。信息则是具有一定目的数据,是数据按照有意义的前后关系进行排列的结果,它具有特定的意义,其目的在于改变信息接收者看待问题的角度,从而对他的判断和行为产生影响。与数据不同,信息有具体的含义,与背景和目标有关。

　　,,知识的相对性。人类历史和科技文化发展的相对性,使知识也具有相应的相对性,不同时期的知识可能差别很大。

　　,,知识的进化性。随着人类对客观真理的认识和探索,科技文化的不断提升,知识也不断得到更新、不断向前发展。

　　,,知识的依附性。知识都是依附于一定的载体存在的,载体消失知识也随之消失,不同领域的知识也有着不同的价值。

　　,,知识的共享性。知识的重要特点就是知识具有共享性,使知识的使用者能够方

　　知识的表示和管理是知识研究的重要内容,知识与决策系统相结合也是知识管理和开发的一个新方向。基于本体的知识表示成为知识领域的重要研究内容和实现方式,本体概念来自于哲学领域,我们把描述某个领域的知识的一组概念和概念的属性, 以及这些概念属性之间的关系和关系之间的约束的集合统称为本体,,,,,,,,,,。面向不同领域的兴趣和机构关系,采取不同的描述方法来建立领域本体,领域本体在专业领域知识库

　　知识库,,,,,,,,,, ,,,,,是用于存储特定领域的专门知识的信息库。知识由特定领域的描述、关系和过程组成。知识库存储与领域有关的问题求解知识、说明性知识、控

　　,制策略知识以及专家经验知识等。为知识系统完成其任务提供原始信息。知识库就是把专家的知识与经验以及书本上的知识、甚至是设想、推理等进行收集、整理、归纳成若

　　干规则,模拟专家的分析方法、解决问题的策略,为用户提供检索和利用知识的方法。即知识库就是知识、经验、规则、事实的集合,,,乃,。知识库是数据库的一种拓展和延伸,因而应该具备数据库的基本功能, 即对知识数据的存储、修改、管理等功能,知识库也能利用知识与经验的规则进行决簸支持和预测统计,还能提供知识的检索和用户的再次

　　建立知识库的一个核心问题是知识表示, 即要求具有表达专家知识的能力,有良好

　　定义的语义解释、正确的推理,可处理不确定知识,有利于知识获取,能简单方便的修

　　改、维护和扩充等。通过知识的有效表达,使用户能理解知识库中的知识,并利用其做出分析和决策,获得问题的解答,并向用户提供清晰的解释。知识库也是建立专家系统

　　决策支持和预测统计是知识库的核心内容,也是区别于一般数据库的重要标志。决策与预测模型的研究是数据挖掘、知识发现的重要课题。现在有很多的决策模型被提出和在实际项目中得到应用,其中的基于分类算法的决策树模型被广泛地研究和运用,遗传算法、时间序列算法【 ,, ,,, ,,,等等预测模型也是决策与预测的重要算法。在知识库的构建过程中,针对不同的实际应用的特点,选择合适的模型与算法来实现我们的决策预测系统, 以及对算法的改进和创新是知识库建立研究过程中的热点和难点。

　　知识库检索为知识再次利用提供了接口,随着网络的快速发展与普及,信息也成倍的增长。知识检索就是解决在浩瀚的知识海洋中找到我们需要的知识片断, 以友好的界面形式呈现在用户面前,供用户查阅和利用。

　　竞技体育项目的发展日新月异,运动训练实践不断总结出新的经验, 同时又不断提出新的问题和要求,竞技体育项目技战术分析研究也愈来愈重要。 由于各种竞技体育项目的技战术的复杂性和比赛的多变性, 田麦久【 ,】根据技战术重要性的不同把竞技体育运

　　动项目划分为,个等级,其中乒乓球、羽毛球和网球即隔网项目为第四等级,仅次于最高等级。因而,运动员的技战术对比赛的胜负起着极其重要的作用。

　　吴焕群、张晓蓬,,,, ,,, ,,】等人长期跟踪研究中国乒乓球队,在积累大量统计数据和丰富的技战术分析经验基础上,首次建立乒乓球“三段评估法”的实力诊断模型,在中国乒乓球队备战历届奥运会和世界锦标赛期间,对主力队员进行了竞技状态的诊断。实践证明它具有较强的实用性。隔网对抗项目技战术分析的基础是比赛和训练观察,具有系统性、直接性等特点。为了准确地反映比赛的技战术过程, 比赛观察尽可能地将比赛客

　　观、完整地用事先制定的观察指标系统地记录下来, 以便进行数据处理和研究。随着计算机软硬件技术和网络的飞速发展,计算机技术的引入成了技战术分析研究的发展趋势。欧美不少运动队就是依靠场外电脑进行现场的技战术统计,及时把双方的技战术信息传输给场内的主教练,协助其调兵遣将、实计用谋。

　　同时,在技战术分析中, 引入数据挖掘方法、回归分析、聚类分析等研究运动员某项技术或战术的得分率、失误率、使用率、显著性检验等, 了解和预测技战术发展的方向。这些科学方法的引入,使我们的技战术分析研究有了飞速发展,技战术分析知识的积累和再研究,在我们竞技体育向前发展历程中具有重要的借鉴意义和指导性。

　　本体的本质就是领域知识的共享和复用,标准且形式化的领域本体能够为信息系统之间的高层互操作提供很好的工具,本体论的形式化描述可成为信息系统可复用和共享的组建,并且大大提高了知识的搜索、积累和共享的效率,使知识共享和知识复用成为现实。 由于本体理论及其技术的优越特性,吸引了国内外的众多研究者,使得本体论在很多领域得到广泛的应用, 比如仿真知识库、机械设计、语言学、医疗知识库等。表,, ,, ,列举了其中的部分研究项目,并对其进行了简单说明。

　　体,面向一般任务和领域的本体,,,,,,,,,,,,, 一般性的仿真系统本体

　　根据本体论包含的内容可以分为经典本体论和混合本体论。经典本体论只包括概念,混合本体论还包含本体的关系。按照本体论的不同应用领域可以分为以下三大类【 ,,, ,,】 ,人或组织之间达成的概念共识,系统间互操作的交互本体,系统工程领域。根据特定应用领域的规模或视点的抽象级别的不同,本体论可以分为,元级本体、通用本体、领域本体和应用本体。

　　通用本体,又称为核心本体,描述独立于特定问题或领域的非常通用的概念,例如空间、时间、对象、事件和行为等,在文献【 ,】中,这些通用本体己被开发成机器可读字典,

　　领域本体,通过特殊化高级本体中的术语,分别描述与通用领域或普通工作相关的词汇,

　　应用本体,描述依赖于特定领域和工作的概念,这些概念经常应用于领域实体执行某些活动时所扮演的角色,从方法的抽象模型中已开发出相应应用本体。

　　按照本体包含内容的轻重级别可以分为轻型,,,,,,,,,,,,,,本体和重型,,,,,,,,,,,,,,本体。轻型本体主要是,,,搜索引擎的本体,例如,,,,,,它包括主题层次,但却很少考虑概念的严格定义、概念组织的原则, 以及单词和概念之间的区别等,主要目的是增强搜索引擎。重型本体更加强调每个概念的严格意思、哲学上已开发的组织原则, 以及概念间严格的语义关系等。

　　对本体论的操作可以分为以下六种类型,本体编辑、本体代数、本体构建、本体转换、本体检查和本体查询。接下来第二章节里将仔细分析本体的构建方法,结合奥运竞技项目技战术的特点,完成乒乓竞技项目技战术分析知识本体的构建工作。

　　知识库,,,,,,,,,,,,,,,是知识工程领域的基础,在它的基础上,开发出了专家系统、办公自动化系统、决策支持系统和规划系统等, 因此对知识库系统和知识库管理系统的研究和开发受到了人们的高度重视。美国、欧洲国家、 日本等国投入了大量的人力、物力进行研究和开发, 目标是建立大型的、易维护和可重用的知识库系统。影响较大的有美国军方,,,,,投资的,,,,,,,,、欧洲数国联合开发的,,,,,,,,,及美国的,,,项目,,,】等。 国内的研究也在如火如荼的开展,早在八五、 ,,,规划中就有所体现,许多面向实际应用领域的知识库系统已经被开发出来,如机械设计、复杂产品设计等等知识库系统。 目前正在向商品化方向发展, 目的是开发出适合我国国情具有领域价值的知识库系统。

　　知识库是数据库在知识处理领域的拓广和延伸,用于对知识进行系统化的组织与管理。知识库系统是由知识库、知识库管理系统、推理机构、知识获取系统、人机交互接口等基本部分组成。其中知识表示、知识利用和知识获取是知识库系统实现的三大关键技术问题【 ,,, ,,,。 目前知识库研究热点主要体现在知识的高效表示和存储方面以及知识的推理和检索技术研究。如何开发出人机交互友好、具有智能推理的知识库系统是知识库向前发展必需解决的问题。

　　数学模型和数据处理模型等,通过人机交互辅助各级决策者实现科学决策的系统,,, ,,, ,,,。决策支持系统是针对上层管理人员经常面临的半结构化或非结构化问题,依据模型或分析技术进行求解,形成一系列求解规则,依据这些规则提供决策支持,而不是完全的替代高层决策者制定决策,,,, ,,,。

　　经过多年的发展和完善,决策支持系统逐步形成了人机界面、数据库、模型库三维一体的基本框架【 ,,,。伴随着人工智能技术的发展,将专家系统‘ ,,,、神经元网络、遗传算法等与传统决策支持系统相结合,产生了一系列概念、结构和方法,如智能决策支持系统,,,,,, ,,,,,,。决策支持也是一个知识发现的过程,从数据集中抽取和精华新的模式。知识发现是从数据集中识别出有效的、新颖的、潜在有用, 以及最终可理解的模式的非平凡过程。

　　由于决策支持系统涉及诸多学科领域的知识, 因而吸引了国内外管理工程、 自动控制、计算机以及数学等诸多领域的专家从各自不同的角度,对决策支持系统进行研究、开发和应用。 目前,在决策支持系统研究中, 主要是与智能技术相结合,在规则推理和人工神经网络集成策略、决策支持系统与专家系统的结构模型分析、基于人类思维模式的层次智能构建框架等方面,,,, ,,∞】 。

　　随着科学技术的发展和人们生活水平的提高,体育运动已得到人们越来越多的重视和参与,体育运动也成为提高生活质量的有效方式,在全面实现小康、建设和谐社会进程中发挥着重要作用。奥运竞技体育项目,顾名思义,就是奥运会中的竞技体育项目。竞技体育亦称竞技运动,,,,,是体育运动的重要组成部分,它是以体育竞赛为主要特征,以创造优异运动成绩,夺取比赛优胜为主要目标的社会体育活动。 ,,世纪以来,竞技体育逐渐成了一种具有世界性影响力的文化种类。竞技体育作为体育系统的有机组成部分,在发挥社会效益的同时,其经济效益也在社会主义市场经济体制下得到了一定的发挥空间。

　　随着体育运动的发展,特别是竞技体育的发展以及与商业相结合,使之发挥了巨大的社会效益和经济效益,这些效益反过来又促进了竞技体育的蓬勃发展。 同时,世界各国的竞技体育比赛促进了国际文化交流,也使体育竞技竞争更为激烈和残酷。正因为如此,我们对于竞技体育的研究也更加深入,积累的经验教训也相当丰富。怎样有效地来管理和利用已有的研究成果,在这些成果上进行数据的再次发掘和应用,为以后的竞技体育发展提供参考和指导,成了竞技体育研究的重要课题。

　　本课题来源于上海体育学院竞技体育系运动技战术研究中心委托开发的奥运竞技项目技战术知识库平台项目。该课题作为上海体育学院运动技战术研究中心的奥运攻关课题,在传统的技战术分析基础上,利用本体语义表示技战术分析概念以及概念间的关

　　系,实现数据库结构知识的本体映射,建立起一个竞技体育领域的专业知识库,将决策支持和预测技术运用到复杂的技战术指标综合分析、评价、预测中,建立起一个基于决策树算法和时间序列预测算法的决策支持平台,将全文搜索引擎技术应用到知识库的检索中,提供给用户一个通用检索接口。项目采用决策支持和时间序列预测技术为复杂的检战术指标体系的构建提供了有效手段,数据检索为决策支持提供了丰富的数据支持,使竞技指标的综合分析的内涵细化到指标的分析、决策、预测等多方面。

　　奥运竞技体育项目技战术分析是优化训练效果、提高体育成绩的重要手段和方法,但是技战术的综合分析和预测决策也成为竞技体育项目技战术分析领域的棘手问题。其复杂性主要体现在以下几个方面,①指标体系难以确定,包括指标选取, 由于体育运动本身的技巧性、主观性,使得竞技体育技战术分析的指标选取更为困难,指标的定性分析和定量分析, 以及指标体系的模型建立和模型的样本数据的选取与实验等等。②评价结果的智能化要求逐渐提高,对评价结果的准确性和有效性要求也越来越高。面向决策者的需要,需要给出有利于决策判断的评价结果。③评价问题的复杂化,需要把决策过程运用于未来的预测,未来的预测又要作用于现在的决策,需要把分析、决策、预测有机的统一组织起来,它们之间的关系影响着评价问题的结论。而目前的决策支持技术和预测方法已经成功地解决了许多历史难题,合理有效的运用这些技术和算法到奥运竞技项目技战术分析决策预测中具有重要的意义,对已有算法的研究和改进, 以使其更加适合于具体的应用也是对算法的一种发展,应用于具有复杂因素的体育竞技项目中同样具有重要意义。

　　知识库系统的体系结构研究和竞技体育项目技战术知识库实现方法研究使我们建立知识库成为可能。知识库建立的难点在于知识表示,基于不同表示方法的知识库的特点也不同,基于本体的知识表示使知识库具有很好的共享性和可重复使用性。专业领域本体的构建为领域知识表示奠定了基础,竞技体育项目本体的构建本来就是一件困难的事情, 因为体育运动具有很强的人为能动性,要想充分地完全地表达一项体育运动的本体需要深刻理解项目的特点、熟悉体育运动的规律, 同时结合专家的意见, 因此基于本体表示法的知识库应用于奥运竞技技战术知识的管理和分析中,具有十分重要的意义和探索的价值。

　　解决上述难题的技术前提是对决策算法的充分研究和预测模型的有效应用, 以及对于领域知识库的构建方法的掌握。知识库的构建使我们更加有效管理我们的知识,通过结构化知识和非结构化知识样本数据提取,从神经网络法、演化法、模糊评价法、分类决策法、时间序列预测法等等案例分析和算法中选择最适合我们的算法和模型,进行算方法改进和实验分析,将研究结果转化为决策者需要的决策数据,为之提供前瞻性和指导性的建议和支持。