湖 北 工 业 大 学 硕 士 学 位 论 文
目录
摘 要 ................................................................... I Abstract ................................................................. II 目录 .................................................................... III 1绪论 ..................................................................... 1 1.1本课题研究的来源 .................................................... 1 1.2研究现状及意义 ...................................................... 1 1.3本文内容安排 ........................................................ 3 2协商研讨系统概述 ......................................................... 5 2.1协商研讨模式和协商研讨过程框架 ...................................... 5
2.1.1协商研讨模式 .................................................. 5 2.1.2协商研讨过程框架 .............................................. 5 2.2协商研讨系统 ........................................................ 6 2.3研讨信息可视化的相关概念 ............................................ 8
2.3.1研讨信息可视化的含义及理论基础 ................................ 8 2.3.2研讨信息可视化的必要性 ........................................ 8 2.4小结 ................................................................ 9 3协商研讨系统中可视化的内容 .............................................. 10 3.1研讨信息组织结构与可视化 ........................................... 10
3.1.1研讨信息的组织结构 ........................................... 10 3.1.2研讨信息文本的可视化 ......................................... 13 3.2共识达成趋势可视化 ................................................. 15
3.2.1共识达成概述 ................................................. 15 3.2.2共识达成趋势算法 ............................................. 15 3.2.3共识达成趋势可视化 ........................................... 19 3.3共识提取及研讨专家意见分布可视化 ................................... 22
3.3.1共识提取算法 ................................................. 22
III
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3.3.2共识提取及研讨专家意见分布可视化 ............................. 23 3.4小结 ............................................................... 23 4 可视化技术分析 ......................................................... 25 4.1树视图在研讨信息可视化中的应用 ..................................... 25
4.1.1树视图介绍 ................................................... 25 4.1.2研讨信息的形树结构实现 ....................................... 26 4.2 MSCHART在共识达成趋势可视化中的应用 ................................ 28
4.2.1 MSChart介绍 ................................................. 28 4.2.2基于MSChart的共识达成趋势可视化 ............................. 29 4.3共识提取及研讨专家意见分布可视化技术分析 ........................... 31 4.4小结 ............................................................... 32 5可视化技术在协商研讨系统中的实现 ........................................ 33 5.1系统的使用流程 ..................................................... 33 5.2协商研讨系统中的人机交互界面 ....................................... 34
5.2.1管理员端的设计 ............................................... 34 5.2.2主持人界面的设计 ............................................. 34 5.2.3研讨专家界面的的设计 ......................................... 35 5.3可视化功能模块的实现 ............................................... 36
5.3.1研讨信息文本的可视化实现 ..................................... 36 5.3.2共识达成趋势的可视化实现 ..................................... 36 5.3.3共识提取及研讨专家意见分布的可视化实现 ....................... 37 5.4案例分析 ........................................................... 38 5.5小结 ............................................................... 44 6总结与展望 .............................................................. 46 6.1结论 ............................................................... 46 6.2展望 ............................................................... 46 参考文献 ................................................................. 48 致谢 ..................................................................... 52 附 录 .................................................................... 54
IV
1绪论
1.1本课题研究的来源
[1]
钱学森院士提出了“从定性到定量的综合集成方法”来解决开放复杂问题，
而 “从定性到定量的综合集成方法”的实践环境是人机结合、人网结合的综合集成研讨厅[2]。协商研讨是一个典型的复杂问题，由于研讨过程的重要性和复杂性，需要利用多个领域的研讨专家来对问题做出从定性到定量的综合判断[3]。本文研究课题来源于为某研究院开发的以研讨为主的研讨平台——协商研讨系统。协商研讨系统的作用是针对系统中添加的需要研讨专家研讨的问题，选择相应研讨流程，完成各项研讨任务，并通过对研讨资源的有效集成与管理，为研讨参与者提供信息共享、意见综合、协同工作等服务，并借助可视化的人机交互过程来提高协商研讨的规范性和科学性。其理论依据是群体研讨、计算机图形学以及认知心理学。在协商研讨系统中，研讨主持人选择合适的研讨流程进入研讨环境，协商研讨系统的功能是提供研讨环境供研讨专家进行协商研讨，实现研讨专家意见的综合和研讨共识的达成。在协商研讨过程中会产生大量的信息需要管理和分析，协商研讨系统提供各种可视化的功能对研讨信息进行深度分析和展示，协助协商研讨顺利高效的进行。协商研讨系统的可视化功能为了解研讨信息中隐藏的数据及共识达成趋势提供了直观的显示方式，提高了协商研讨的效率。
1.2研究现状及意义
协商研讨系统的构思是把研讨专家们和信息系统、知识库、各种人工智能系统及计算机组织起来，形成一个巨型的人机结合的智能系统，共同作用来求解开放复杂问题，从认知心理学的层次来看，它又是认知科学的一项应用技术。具有可视化功能的协商研讨系统为处理开放复杂的问题提供了良好的途径，可视化为研讨专家提供进一步理解研讨问题的过程。由于协商研讨的结构化特点，研讨问题往往是错综复杂的，协商研讨开始初期，研讨专家不能全面深入地了解研讨问题的每个侧面，协商研讨系统利用可视化的人机交互过程，通过试探性的和启发性的问题求解方法来帮助研讨专家逐步调整和加深对研讨问题结构的认识，通过交互图表[4]展示从关系复杂的研讨信息中提取的有效信息，将看不见的信息直观的显示出来，提供了发现新问题的新的途径，丰富了研究和认知手段。研讨信息可视化有助于缩短研讨专家对研讨问题认知的时间[5]，促进研讨专家之间相互学习从而促进共识达成；可以激发研讨专家形象思维，并且提供了一种有效的信息
统计功能和信息共享模式，提高了研讨专家沟通的有效性，有助于消除研讨专家对问题的分歧，丰富了研究和认知手段[6]以及群体发现信息的途径[7]。
从对基于可视化技术的协商研讨系统的构思，可以看出，与其它方法不同的是，基于可视化技术的协商研讨系统不是一系列数学公式的汇总，也不是以某几条定理或公理为基础搭建起来的抽象框架[8]。它的实质是指导研讨专家在研讨复杂问题时，把计算机的高性能、研讨专家的智慧和专家的发言信息有机地结合起来，以易于人们理解的图形形式展示出来，从而构成一个统一的、复杂的问题求解的系统。因此，从软/硬件上和组织结构体系上实现具有可视化功能的协商研讨系统，并将之应用于复杂问题的求解显得尤为重要。
目前，国内外学者在研讨可视化在方面已经做了一些研究，取得了一定的成就，大致有以下几种可视化的技术：（1）基于知识的引导技术[9]， (2)可视化交互建模VIDEMO (Visual Interactive Decision Modeling)技术[10]，(3)基于图形的建模技术[11]等。借助以上或其他技术，国内外学者设计并实现了一些具有可视化功能的研讨系统。
国内学者在可视化研讨上做的研究主要有，张兴学、张朋柱在这方面做出了一些尝试，在严格定义信息结构及其相互关系的基础上，设计并实现了“电子公共大脑视听室(Electronic Common Brain Audiovisual Room，ECBAR)”[12]，建立了一个可视可听的研讨系统，在该系统中，研讨专家的发言从信息学上的角度分为反对、支持、质疑、补充和相关五种，研讨信息以“研讨网络”的形式展现出来，并用实验证明了可视化技术在提高群体成员研讨过程的把握程度、激发群体参与研讨的兴趣和积极性、更多的了解其它成员的发言情况等方面有一定的作用，但随着研讨的深入，研讨专家的发言数量越来越多，“研讨网络”结构将更加复杂，发言之间的逻辑关系无法明显的显示出来。谭俊峰，张朋柱[13]等在研讨信息结构模型的基础上，提出的应用于群体研讨的共识分析和评价技术(Analysis and Identifying Consensus， CAI)，并结合神经网络技术，给出一个具有自适应功能的系统设计与实现，并用实验证明了它在研讨中可以取到一定的效果。谭俊峰[14]等人研究的研讨树，其目的是在以计算机为媒介的群体研讨中，使人们通过结构化的发言来提出方案并对其进行研讨，从而提高研讨效率和有效性，同时提供群体记忆的功能。唐锡晋、刘怡君[15]等将对偶刻度法应用于群体研讨系统，并采用对偶刻度法和可视化技术将研讨专家与发言者的关键词关联映射形成可视化显示，便于理解研讨过程并展开联系，还提供有关研讨过程与研讨结果的各种分析支持。
国外也有许多类似的研究，比较有影响的有：Nikos Karacapilidis和Dimitris Papadias[16]等人研究和开发了的HERMES系统，HERMES旨在通过支持决策者
们的争论，推动经典决策方法的发展.该系统用JAVA实现，并且能够在任何标准浏览器上运行，该系统可以应用于分布、异步合作，并且允许大量的用户同时在线研讨。Daniel Suthers，Arlene Weiner[17]等人研究和实现的Belvedere系统，Belvedere是为结构化研讨信息和分析研讨信息而设计的，侧重于对单一主题研讨信息的表达，是一种用来加强研讨专家的科学论证能力和刺激研讨专家进行科学论证的工具，研讨专家可以运用Belvedere来建立和演示模型的论点的探究图表。这些图由数据节点、假设节点和未指明的节点构成[18]。有向的连接可以用来表现节点间的支持和反对关系。类似的系统还有Convince Me[19]、Reason! Able[20]等。Convince Me中的研讨信息是由因果关系的节点网络和研讨专家从中得出的结论组成的，Convince Me试图提高方案一致性，以便研讨专家能深刻的了解方案。Reason! Able的主要目的是使用户变成更好的推理者，支持通过构造方法逐步的指导用户进行研讨。这些都从各自不同的角度做出了一些研究，但都存在一定的问题，对研讨系统可视化的研究还需解决以下问题：
（1）研究适合协商研讨信息可视化的研讨信息组织模型，将研讨信息结构化的显示出来，使研讨人员能快速高效的获得研讨信息中隐藏的信息，从而提高研讨的效率。
（2）研究更加合理的共识达成趋势和提取算法，并将共识达成趋势可视化的显示，来帮助研讨人员理解半结构化问题的复杂性，缩短个体对研讨问题的认识时间，从而有效的解决研讨过程中出现的研讨专家发言散乱、不切题的问题。 （3）研讨结果的可视化展示问题，需要研究更多丰富的可视化技术来展示研讨的结果。
本文针对以上问题，根据研讨信息结构以及研讨信息之间的逻辑关系将研讨信息以“协商研讨树”[19]的形式显示出来，提出了一种共识达成趋势及共识提取算法，实现了共识达成趋势可视化、共识提取及研讨专家意见分布可视化。设计并实现了一个具有可视化功能的协商研讨系统，考虑了各种多媒体工具在研讨过程中的使用，并用VS2008实现了该系统，最后通过实例对比分析了具有本文提出的可视化功能的协商研讨系统和不具有可视化功能的协商研讨系统的实际应用效果，结果表明具有可视化功能的协商研讨系统可以提高协商研讨的效率使协商研讨结果更加客观、准确。
1.3本文内容安排
本文重点研究可视化技术在协商研讨系统中的应用，并设计开发了在计算机