時間:2023-03-22 17:30:20
序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇計算機輔助管理論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
現象一:計算機輔助教學大多以“觀摩課”的方式成為教育教學中的一個點綴,信息技術并沒有真正與學科教學“融合”在一起。這主要是因為在進行計算機輔助教學的過程中,需要老師自己開發課件,而開發課件需要花費很大的時間和精力。一位計算機教育經驗豐富的老師在談到自己開發軟件的經驗時直言不諱:“雖然CAI是一個好的教學媒體,但也是一項需投入多(時間,人力,經費)產出少的工作,它僅適用于教學中的評比、檢查、參觀、學習一類裝點門面的場合”,筆者在教學過程中也確實了解到大多數學校一般是在上公開課或評比課時,才用計算機來進行輔助教學。
現象二:雖然市場上已經有相當數量的教學軟件,但是適用于教學的軟件并不多,因此大多數情況下是教師自制課件,但是在制作課件的過程中很多學校普遍存在著這樣的情況,由學科老師編寫稿本,由計算機技術人員編程實現,開發成小型的教學軟件,很大一部分學科老師由于計算機操作技能的生疏,使得課件的最佳優勢不能發揮出來,且在實際應用中常常因操作失誤而失敗,這就大大抑制了教師自制課件的積極性。
現象三:一般我們上課時用的課件都是事先根據教學要求而設計確定的,而現在多數課件的開發恰恰忽略了這一點,單純追求直觀和生動,忘記了作為主體存在的學生的主動性。只強調教師的“教”而忽略了學生的“學”,全部教學設計都是圍繞如何“教”而展開,很少涉及學生如何“學”的問題,按照這樣的理論設計的課堂教學軟件。學生參與教學活動的機會少,大部分處于被動接受狀態,學生的主動性、積極性很難發揮,更不利于創造型人才的培養。很容易會進入一種“人灌+機灌”的新的課堂教學誤區。而教師也受到定型情節的課件,完全圍繞著課件講課,缺少了課堂教學中最為精彩的“即興發揮”。把原本的“課件輔助教師”變成了“教師輔助課件”。
二、現狀的雖然CAI有著許多突出的特點,并在實踐中證明是有效的。但是作為新生事物必然存在不足和缺陷,如CAI教學系統一次性投入大,費用高,而且CAI技術要求高。因此限制了許多有經驗的學科教師親自編制課件。CAI課件的制作遠沒能達到傳統教學過程中備課這么方便自由。這也是機輔助教學開展中碰到的最主要的一個原因。但是考慮仔細一下,不難發現:老師很難把過多的精力投入到開發軟件上,如果老師把大量的時間和精力都投入到軟件開發上,就不能將主要精力放在如何利用計算機技術組織教學上來,甚至不能將主要精力放在教學上來。從而出現了計算機輔助教學只在這種公開課、觀摩課來進行教學,裝點一下門面的這類情況。其實,我們認為教師最主要的任務不在于開發軟件,而是如何現有的軟件把計算機的優勢發揮出來。需要指出的是這里所說的“軟件”并不是指一個具體的課件,而應是面向學科的工具型軟件,包括帶有學科特色的平臺和多媒體資料庫。實際上,近幾年來國內出現了一批有教學應用價值的軟件。只要教師能基本掌握使用計算機的能力,稍加培訓就能夠自如的運用它們來按自己的意愿制作小軟件,緊密配合自己的教學過程,實現計算機輔助教學,現在有一個用于幾何教學的平臺叫作“幾何畫板”它適合用于平面幾何、解析幾何、射影幾何等教學中使用,同時也能用于物理教學中的力學、幾何光學與數學模型、幾何圖像結合密切的部分課程。而且界面簡單、容易、直觀好用,因此這樣的軟件很受老師的歡迎。另外一個比較重要的原因就是一些老師把計算機輔助教學的作用看的過高,沒有根據教學要求來進行課件設計。制作出來的課件有原來的“滿堂灌”變成了現在的“灌”,因此在設計課件時,不僅要注意軟件的設計技巧,更要注意學習和教學設計的運用,這才有助于提高CAI課件的質量。
三、尋求計算機輔助教學軟件開發和應用的新路子──積件思路不同的軟件是有不同的功能特點和用途的,世界上不存在一種適應各種條件的萬能軟件。隨著計算機軟件技術的高速,使全世界幾乎所有的主流軟件都向資源庫、平臺化、人性化方向發展,顯然教育軟件也應該走世界軟件發展的共同方向。因此,運用積件思想,走素材資源庫和制作平臺相結合的新思路,是使軟件開發和應用走出目前困境的有效途徑。積件是一種思想,它是一種關于CAI發展的系統思路,是針對課件的局限性而發展起來的一種新的教學軟件開發和應用模式。積件提出者認為,積件由積件庫和積件平臺組成。積件庫是教學資料和表達方式的集合,包括五個部分:⑴多媒體教學資料庫;⑵微教學單元庫;⑶虛擬積件資源庫;⑷資料呈現方式庫;⑸教學策略庫。積件組合平臺則是供教師和學生使用組合積件庫并最終用于教學的軟件環境。積件的過程,對課堂教學來說,就是教師根據教學的實際需求,面對不同的教學對象,針對某一教學階段和教學目標,充分利用教學素材,結合教學策略,制作出千變萬化的有效課件。
CAI教學的發展,在國外始于60年代行為主義學習理論所倡導的程序教學法,即根據刺激反應—強化原則,及時獲取教學信息的反饋,有效地實行個別化教學。由于當時的計算機發展剛剛起步,軟件開發價格昂貴,操作難度大,并未受到廣泛關注。80年代,計算機技術的飛速發展,為CAI創造了有利條件,尤其是認知心理學的興起,使CAI軟件開發更側重于應用,注重知識的條理性和結構化,強調與學習者已有的認識結構相匹配,使其在原有認知結構基礎上,通過計算機的輔助達到同化和順應,從而形成新的認知結構。近幾年,由于認知心理學理論的日益成熟及多媒體計算機技術的開發,使CAI更注重于學生學習能力的形成、學習策略的掌握和提供更多的個別化教學選擇。CAI的發展趨勢,正順應了現代化教學的兩個基本趨勢,即強調教學的主體性,強調充分發展學生的個性,全面提高學生的整體素質。
目前,我國正處于“應試教育”向素質教育的轉軌時期,堅持素質教育的基本觀點,就要面向全體學生,即通過個體的發展,實現真正意義上的全面發展;同時,幫助學生具備各方面的基本素質,形成合理的素質結構,為學生未來發展奠定基礎,使學生終身受益。而要實現個性的全面發展,必須立足于學生個體差異、因材施教,這不僅要有雄厚的知識基礎,還必須掌握獲取知識技能的方法,形成自學能力,這樣才能適應未來社會不斷變化的需要。
CAI教學的主要特點,為我們進行素質教育目標的實施,提供了有益的幫助。首先,計算機信息存貯量大,處理迅速,方便的人機交互功能,提供了良好的個別化學習環境。學生能根據自己的學習能力理解和發展水平,調節學習進度和難度,真正實現因材施教。其次,計算機的模擬功能,可使抽象內容形象化,靜止內容動感化,為學生創造生動、活潑、直觀、有趣的教學條件;而教師的設問和強化刺激手段可極大地調動學生的學習熱情,激發學習動機,形成有意注意,消除學習的疲勞和緊張。這樣做既有助于學生良好的心理品質的形成,又使學生獲取準確、深刻的直觀感知,從而形成完整的理性認識,提高課堂教學質量。第三,CAI可以提供培養自學能力的條件。教師可根據學生已有的認識基礎,構建問題情境,指導學生獨立地上機學習,并輔之以必要反饋練習,及時肯定或解答,幫助學生總結學習方法,查找學習障礙,逐步提高學生自學能力和處理實際問題的能力。此外,CAI在提高課堂效率、增大課堂容量、進行全面即時性輔導、減輕學生課業負擔等方面,還具有很好的功能。
CAI的這些功能,決定了它在化學教學中會發揮日益重要的作用。近年來,雖然很多學校在計算機硬件的配置上下了很大功夫,但在軟件的開發和利用上明顯滯后于硬件的配置。而且,相當多的教師對CAI在化學教學中的應用認識不足,參與不夠,對CAI化學教學模式的研究更鮮為人知。為此,結合我校CAI化學教學的開發和實踐,我們對CAI化學教學模式提幾點看法。
二、計算機輔助化學教學的幾種模式
(一)計算機模擬教學模式
CAI的模擬功能,是計算機輔助教學中較早開發和利用的一種功能。目前,很多學校的軟件應用是這種教學模式。
模擬教學模式,主要是指利用CAI的模擬功能把一些抽象的理論內容,或不易觀察清楚、危險性較大、難于操作的實驗內容,通過二維或三維動畫形式,進行信息處理和圖像輸出,在顯示屏幕上,進行微觀放大,宏觀縮小,瞬間變慢,短時間內調動學生多種感官參與活動,使學生獲取動態圖像信息,從而形成鮮明的感性認識,為進一步形成概念,上升為理性認識奠定基礎。
模擬教學只是教學過程中的一個環節,比傳統的掛圖、模型或錄像都更真實地接近于事物的本來面貌,而且可反復播放,因此更有利于學生理解知識的本質,培養他們的形象思維能力,也有助于抽象思維能力的提高。
CAI在化學教學中的模擬教學,主要適用于理論性和抽象性較強的內容:如原子核組成、電子云、核外電子運動、化學鍵中離子鍵、共價鍵形成、溶解和結晶、原電池、電解池、離子反應和離子方程式、NH3分子結構、有機官能團的結構等。另一方面適用于實驗難以操作、危險性大而觀察不明顯的內容,例如,溴苯制備、氫氣還原氧化銅、氨氧化、乙酸乙醋水解等。此外,工業生產知識內容,如硫酸、硝酸工業制法,煉鐵也可制成CAI課件進行教學。
(二)多媒體綜合教學模式
計算機可以控制多種教學媒體,這是其優于其它教學媒體的特殊功能。實際上,傳統教學模式的教學中,教師上課也有聲音、形象、板書、文字、掛圖和實物等,教師也可根據教學過程中學生的反映來調整教學策略。但我們這里所說的多媒體有二層含義,其一是把微機與其它教學媒體相互連接,賦于其它媒體交互性,同時使用幻燈、投影、錄像等手段,使多種媒體有機地貫穿于教學的全過程。其二是多媒體計算機技術的使用,即“利用計算機交互式地綜合處理文字、圖形、圖像、聲音等多種信息,使它們建立起邏輯連接,成為一個系統”,使之具有綜合性,即一機多用,同時又可形成人機互動,互相交流的操作環境,形成一種身臨其境的情境。
由于多媒體計算機技術是90年代在法國首先提出和使用的,我國高中配置多媒體計算機系統的學校不多。因此,主要的多媒體綜合教學模式還是指前一種,但未來的發展趨勢,應當是使用多媒體計算機平臺,設計課件,操作使用鼠標,簡單易行,而且教師并不需要有太多的計算機知識,因此具有更廣闊的發展前景。
實際上,進行CAI教學,應當逐漸從單純的CAI向多媒體組合的CAI發展。例如,在“原電池”一節的教學中,我們把原電池中原電池原理及形成條件作為本節課的重點,為了突出重點內容講授,讓學生從微觀本質理解原電池的形成,不僅采用了傳統的分組實驗教學,利用投影給出原電池實驗要求、觀察步驟,指導學生實驗,并利用微機模擬原電池所形成的閉合回路,通過電子轉移的流動過程和聲響,及兩極不同顏色的Zn2+離解,H+析出標示出內外電路所構成的閉合回路,使學生認識原電池本質;最后利用錄像播放不同新型原電池的工作情況,使學生最終形成對原電池比較深刻和全面的理解。
這種多媒體組合教學,可在一定程度上突破學生認識的時空限制,拓寬學生獲取信息的渠道,使學生的視覺、聽覺、觸覺等多種感覺系統參與信息的收集過程,形成教與學的雙向互動,更好地發揮學生思維的想象力和創造性,激發學習興趣,極大地提高學習效率。
(三)計算機個別輔導教學模式
我們目前采用的主要是班級授課制,很難在全班實現個別化教學,而實現個別化教學,又是化學教學由“應試教育”向素質教育轉化的重要途徑。由于CAI的課件,主要強調人機交互功能,因此實現一對一的個別化教學有得天獨厚的條件。
個別輔導模式,主要是用計算機部分地代替教師,按照程序教學的原則,設計不同的層次遞進的教學途徑,學生可根據自己的學習水平,選擇不同的學習程序,提出需要學習的內容;計算機可向學生提問,并對學生的問題進行分析,作出正確與否的判斷,給出高質量的反饋,如遇困難,還可以適當降低學習坡度,使學生循序漸進,得到知識的鞏固和自學能力的提高。個別輔導教學模式,是一種適合自學的個別化教學方式。如果程序設計的分支越多,預想情況越豐富,越能幫助反復學習,克服障礙,共同達到教學目標,優化學習過程。
這種教學模式,雖然主要是以學生為主體,但也不能忽視教師的主導作用;教師不僅要指導學生尋找解決問題的方法,而且要針對學生的實際,精心設計程序,使學生能用最短的時間找到解決問題的途徑,同時也可以幫助學生總結自己的個性特點、學習風格,從而幫助學生形成良好的學習品質和自學方法,真正實現個別化教育的目標。
個別輔導教學模式,由于受CAI課件的限制及學生計算機使用的熟練程度的影響,很難在短時間內得到大范圍的推廣,而現有的軟件局限性又較多,因此可嘗試在選修課教學中,進行小范圍的試點,當課件使用比較成熟時再做推廣應用。
以上我們只對現有的常用教學模式進行了歸類,除此之外,CAI的問題解決、教學游戲及查詢和問話等多種基本模式,在個別化教學的課件中都有所表現,在此我們限于篇幅,不再贅述。
三、計算機輔助教學的實踐和體會
我校開展計算機輔助教學的時間較長,不僅在化學學科,在其它各科教學中,都設計過豐富的CAI課件,這主要源于計算機硬件的配置和得力于一批對軟件開發興趣濃厚的中青年教師群體。這樣一個大的環境也在無形中推動了CAI化學教學的開發和應用。
1.引言
從嚴格的意義上來說,外語界存在著教學翻譯與翻譯教學之區別,前者僅指外語教學中以翻譯促進外語的掌握,翻譯僅是外語學習中的部分目標,而后者則特指英語翻譯專業教學,即翻譯本身就是外語學習的最終目標之一。[1]本論文中取翻譯側重于前者,但兼顧后者,即把翻譯教學當作英語專業中貫穿始終的語言學習活動(包括其中的翻譯課程)來看待。
長期以來,翻譯只是被看作外語教學過程中的一種訓練方法或者一般意義上的實用技術,而翻譯教學也通常是一些經驗之談和技巧的傳授教育管理論文,類似于師傅對徒弟進行“傳幫帶”的形式。在中國,翻譯真正作為一種專業來進行系統化的培養還是近一二十年的事情。當然,相關的翻譯教學實踐及其研究也是近年來才真正興起。然而,翻譯教學對于英語語言的學習具有十分重要的意義,它既是語言專業學生的培養目標之一,也是借以訓練與提高目標語言能力的重要途徑。
2.傳統英語翻譯教學
傳統的英語翻譯教學曾經在英語教學領域發揮重要的作用,但同時也存在一些明顯的問題。有學者就指出了當前英語翻譯教材存在著“知識老化,題材、體裁單一”,“缺乏真實語境”等問題。[2][3]
簡單概括而言,傳統的主流英語翻譯教學呈現出以下兩個特點。
2.1 以文學、會議、旅游等翻譯內容為主,一般實行通用內容翻譯教學。因為英語專業屬于英語語言文學專業,其翻譯教學也基本采用文學、語言學內容為主,早期翻譯教材里選用較多翻譯材料便是楊憲益和戴乃迭先生的紅樓夢以及早期英語小說的漢譯;另外占比較多比例的是一些會議發言,通常是政府機關會議報告;再有一些就涉及到各地的旅游,一般是中國的名勝景點等。[4][5][6]這些翻譯材料顯然是翻譯的經典,加以認真研究和反復揣摩對于任何一個翻譯學習者都將受益非淺。然而,當前翻譯市場的主流卻并非這類文學作品或者重要會議的報告和重要名勝的介紹。因為這些內容通常已經由專業人士完成,并形成較固定的譯法,在翻譯人員的選擇方面也已經穩定在特定高校畢業生當中,并不會考慮一般高校英語專業畢業生論文開題報告范例。
2.2 翻譯練習以虛擬化場景為主。傳統的翻譯教學一般選擇虛擬內容進行練習,較少觸及現實翻譯教育管理論文,離學生現實較遠。這主要表現在翻譯素材的選擇上,沒有針對不同學生的特點進行選擇練習。比如要我們江西省贛州地區的學生翻譯與北京故宮相關的語言材料,或者要求他們去翻譯國家重要會議報告。這些內容與譯者目前乃至未來的生活都相距甚遠,無法激發學生的翻譯熱情。
3.當代英語翻譯教學發展趨勢
隨著時代的進步,在翻譯市場的強勁推動下,加上目前信息技術的迅速發展,中國的翻譯教學開始逐漸與市場對接,并在教學方式上日益注重信息技術使用。其特征表現如下:
3.1 實用化。國內的翻譯教學開始走向實用化,教學內容不斷增加翻譯市場中經常出現的材料,尤其是公司技術材料、法律文本(合同類)、企業對外宣傳等方面的內容。
3.2 信息化。主要表現為計算機輔助翻譯軟件的廣泛使用和翻譯語料的收集整理,也包括翻譯過程中對信息技術的高程度依賴(文檔編輯、翻譯材料收發、資料查找、信息收集等)。
3.3 專業化。這里的專業化是指翻譯領域的專業化。由于不同領域所涉及的具體專業知識差別,不能期望每個譯者都能進行全部領域的專業翻譯。掌握一定的語言基礎,學好一定的翻譯技巧,然后結合自身情況,深入發展某一領域的翻譯能力將是未來翻譯教學發展的方向。
4.基于地方特色翻譯教學課程建設的意義
4.1 順應了英語翻譯領域專業化發展要求
隨著社會分工的日益精細,各個領域之間的知識差異變得益加巨大,任何一個譯者也無法通曉所有領域的翻譯。采用針對地方特色內容的翻譯教學使英語翻譯的培養在翻譯領域上朝專業化方向發展。同時,精深一個領域的翻譯,也為日后往其它領域擴展打下堅實的語言及翻譯技巧基礎。
4.2 可以強化英語翻譯教學的現實針對性
因為集中于訓練基于地方特色內容的翻譯,其教學比較具體可感,容易激發學生的學習和操練熱情。學生對于涉及本地的內容一般容易產生親近感教育管理論文,不至于疏遠與抵觸翻譯教學活動。同時,在適當的條件下,這些翻譯教學及相關練習還能直接滿足翻譯市場的需求,使翻譯教學與市場直接關聯起來。
4.3 有助于服務地方對外經濟建設與文化宣傳
通過開發地方特色翻譯課程的教學,培養出的人才可以更好地服務于地方經濟建設的對外宣傳。由于地域差異,沒有經過專業系統的訓練,一般的英語專業人才很難勝任具有獨特地方特色的經濟發展相關材料的翻譯。根據以往的經驗,不少招商宣傳翻譯材料都表現出對原文主旨的偏離、曲解,原因主要還不是外語能力,而是缺乏對本地區經濟狀況的系統掌握及相關的翻譯知識。地方特色英語翻譯課程的建設也能起到對外宣傳地方特色文化的作用,比如江西省贛南地區的文化發展源遠流長,歷代有不少名人留駐此地,有豐富的客家文化、蘇維埃革命史等等。另外,有不少針對贛南地區的研究在世界上也是不多見的,比如客家文化相關的人類學研究、一些有色金屬的開采加工研究等。這些都需要有更為準確得體的對外翻譯,以更好地讓世界了解贛南文化。
4.4 促進學科交叉研究,創新外語教學模式
地方特色翻譯教學涉及到其它學科,如歷史學、人類文化學、工業技術等知識,這種嘗試有利于推動外語教學模式的創新,也可以豐富翻譯教學的研究,為探索翻譯教學中的翻譯領域專業化發展模式作出積極貢獻。
5.基于地方特色翻譯教學課程建設
5.1 英語翻譯課程建設的基本內容論文開題報告范例。
首先是確定課程性質(含教學目標等)教育管理論文,其次教學內容設置(包括教學大綱,教材編寫或選擇等),然后考慮教學條件創建(涉及信息化技術設備支持及教師隊伍培養等)。
5.2 課程性質。
地方特色英語翻譯教學課程是一門針對地方特色內容的專業領域翻譯教學課程。學生在學習本課程之前應該接受過較為系統的英語語言基本功訓練,能閱讀中等程度的英語材料,滿足一般的聽說及寫作要求。以《贛南英語翻譯教學》課程為例,其課程教學目標是培養學生掌握贛南地方特色產業、文化及科技等內容的翻譯,做到能較流暢地翻譯相關內容,滿足一般的應用要求。
5.3 教學內容設置。
基于地方特色英語翻譯課程主要強調與本地相關內容的翻譯教學及實踐,具體表現在教學內容的設置上以地方材料為主。下面以贛南英語翻譯教學課程的內容為例,說明地方特色英語翻譯課程內容的設置。
5.3.1 翻譯基本技巧。
這部分內容與其它翻譯課程的內容相似,主要是用于引導學生進入翻譯課程,包括翻譯的基本理論、一般的翻譯技巧、輔助翻譯工具及書籍的使用等。
5.3.2 地方特色相關材料閱讀。
這里主要選擇一些與地方特色內容相關的典型材料供學生進行學習,包括英語和中文材料,讓學生熟悉特色材料的表達和描述。同時配以相關領域的專業常識講解,使學生能夠更好地了解相關領域知識,為翻譯做準備。還可以提供相關專業參考書籍、重要網站鏈接等信息。就贛南地方英語翻譯課程而言,涉及的內容包括贛州地理概況、贛南紅色革命歷史、贛南歷史名人生平事跡介紹、贛南政治、教育及社會建設現狀及遠景規劃、有色金屬礦業發展現狀、贛南臍橙等特色農產品、贛南客家文化、采茶戲、興國山歌,還有贛南旅游景點如通天巖、郁孤臺、八境公園、龍南客家圍屋等。
5.3.3 英譯漢實踐。
通過翻譯一些與地方特色相關的英語材料來進行英漢翻譯研究討論。可以從China Daily里選取一些與贛南相關的新聞進行漢譯訓練,或者從英文Wikipedia里選擇一些相關的贛南歷史事件或者人物、地理或者民間文化等內容進行翻譯,或者從有色金屬礦業技術的入門性英語原著中摘取適當的內容進行翻譯。
5.3.4 漢譯英實踐。
有了前面的學習與訓練,就可以開始漢譯英訓練教育管理論文,將一些地方漢語材料翻譯成英語。可以選取翻譯市場上常見的翻譯內容作為翻譯實踐與研討的材料。比如本地經濟形勢介紹、交通及市場狀況描述、特色產業的發展形勢、地方文化的對外宣傳描述等內容。就贛南而言,可以針對贛南的交通、有色金屬采礦及加工發展情況、贛南臍橙的產業化運作、贛南客家文化在中國及世界的地位、以及一些旅游景點如崇義縣陽嶺國家森林公園等等材料進行翻譯。
5.3.5 地方特色相關材料的翻譯練習題目及參考譯文。
提供足量的練習材料以加深對所學內容的理解和掌握。翻譯訓練材料可以根據教學進度由學生自行選擇合適的內容進行翻譯練習。教材附有相應的參考譯文,以供學生揣摩語言組織、語義處理技巧,不斷提高翻譯水平。
5.4 教學形式
隨著時代的發展,翻譯教學形式在不斷更新,由于地方特色翻譯教學屬于具有市場針對性的專門課程,其教學形式需要深入研究論文開題報告范例。課程的開發涉及到教學大綱的制定,其中包括教學目標、課程性質、教學課時分配、課堂組織形式等具體操作細節,而這些細節必須要體現出與普通翻譯課程不一樣的特色。贛南地方特色英語翻譯課程建設在教學形式上主要考慮了以下兩方面的內容。
5.4.1 信息技術的充分利用。
目前語料庫在翻譯教學上的應用已經得到較多學者的認可。[7][8][9]因為地方翻譯材料相對比較專業化,其內容比較固定,翻譯的重復利用率高,可以考慮針對贛南地方特色的翻譯材料進行語料庫建設,形成一個翻譯記憶庫,在教學中通過共享翻譯記憶庫來輔助學生進行翻譯訓練,同時,將這些學生的翻譯訓練譯文加入系統,反過來又可以進一步充實原有的共享記憶庫。國內目前較為通行的塔多斯(Trados)計算機輔助翻譯系統,可以方便地實現翻譯記憶與共享。目前外語系(部、學院)大多已經建立網絡自主學習系統,在這個系統的基礎上安裝機助翻譯系統極其方便,成本也低廉,可操作性強。[10]
5.4.2 結合田野調查教育管理論文,展開翻譯訓練。
地方特色翻譯主要涉及當地相關內容,可以通過田野調查的方式,使翻譯內容變得具體可感,既可加深學生對所譯內容的理解,也可激發學生的翻譯熱情。比如涉及贛南客家文化的內容,可以到客家文化城或者客家相關歷史文化景點進行實地考察;若涉及有色金屬產業的內容,則可聯系相關企業,深入企業生產工地展開調查研究。
6.結語
本論文以贛南地方特色英語翻譯課程開發與建設為例,主要從理論上探討了地方特色英語翻譯教學課程的建設,論證了課程開設的必要性與可行性,還研究了課程性質、內容設置、教學形式等關鍵內容。基于地方特色英語翻譯課程的開發與建設有其重要意義,它可以進一步推動英語翻譯課程的多樣化與專業化發展。由于各種限制,本研究還沒有開展專門的教學實踐,然后根據教學效果進行教學評估,從而得出較為客觀的課程建設結論。這部分實驗教學論證環節將由后續研究來完成。
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汛限水位是為預防可能出現的洪水、確保大壩及下游安全、水庫在汛期允許興利蓄水的上限水位。我國傳統的汛限水位是以概率和統計學為基礎,采用不考慮預報信息的情況下設定的。調整汛限水位作為實現洪水資源化的重要手段,與水庫防洪風險緊密相連,將對經濟、政治、社會、環境產生利害雙重性的影響。借鑒國外經驗,結合我國國情對影響汛限水位調整的因素進行綜合分析,有利于在水資源規劃方面兼顧當前和長遠利益,使有限的水資源更好地為可持續發展服務。
1、水資源開發利用現狀
人類水資源開發共經歷了傳統水利、工程水利和資源水利三個階段。我國自建國后進入進入工程水利階段以來采用外延性擴建水利工程的方式增加供水,盡管經濟得到發展,卻遇到水資源開發利用方式粗放、水資源條件難堪重負的問題。以現行用水方式推算,我國到2030年用水最高峰期將達8,800億立方米,將超過水資源、水環境承載力極限。強化節水措施、推進資源水利發展在我國勢在必行。
我國正處在加速實現現代化的特殊時期,快速的經濟發展不僅給資源水利的發展帶來了機遇,也帶來了挑戰。一方面,根據發達國家經驗,在2030年完成工業化之前,年需水總量還將逐年遞增;另一方面,節水技術的推廣是以資金和技術為支撐的循序漸進發展的過程,在經濟、技術相對薄弱的情況下式的推行節水,將增加發展成本、動搖經濟快速發展的基礎。
通過適當的工程、非工程措施,挖掘現有水庫的蓄洪潛力體現了資源水利的特點,有利于經濟、快捷地緩解當前水資源緊缺狀況,有利于為節水技術的發展爭取更多的時間和經濟支持。
2 、汛限水位挖掘的潛力點
2.1防洪標準
水庫防洪標準是通過設計洪水數值的大小體現的。我國目前采用的是以高緯度國家蘇聯為代表的萬年一遇洪水和與中低緯度國家美國為代表的可能最大洪水(PMF)兩種標準中的最大者,實際上以蘇聯標準為主,山區和平原大型水庫分別采用萬年一遇洪水、兩千年一遇洪水標準設防。蘇聯是高緯度國家,年最大洪水多以融雪為主形成,變差系數Cv較小,萬年洪水僅為多年平均值的2~5倍。中國緯度較蘇聯的偏低,暴雨是形成洪水的主因,變差系數Cv較大,萬年洪水為多年平均值的6~10倍,北方則高達14~30倍。對中國河流近600年來歷次洪水的考證也證實,其中最大值接近于PMF,而PMF一般比萬年洪水小10%~30%。一些學者已經對我國在缺水的情況下仍套用蘇聯經驗提出了質疑。
2.2流域下墊面
由于人類活動的影響,流域的下墊面較以前發生了很大改變。
1)直接影響
建國初期所建的大型水庫是在全流域范圍根據氣候和特定的下墊面條件完成水文演算的。此后幾十年,水庫上游相繼建起的一系列蓄水建筑物使流域下墊面條件發生了改變,匯流成洪條件也相應發生了改變。在上游工程防洪標準高于下游水庫防洪標準的情況下,洪峰及時段洪量減少,峰現時間延后,水庫的防洪風險相應降低。
2)間接影響
人類的生產活動也間接對徑流產生影響。一方面,農作物增加了水分蒸騰,降低產流能力;另一方面,人們開采地下水和礦藏為接納降水騰空了地下庫容。山西一些地區由于采煤,地面河流已經連年干涸。海河中西部平原近年該區發生量級200mm的暴雨未發生大的澇災,而相同量級降雨在20世紀60~70年代將造成相當嚴重的災情出現。目前國內有關地下水庫的研究較少。
2.3分期汛限水位控制
水庫汛限水位的確定與P頻率設計洪水及最大出庫流量有關。在最大出庫流量不變的情況下,在年際尺度上,根據P頻率設計洪水可確定出一個固定汛限水位值;在年內尺度上,由于設計洪水只發生于汛期,可認為汛前P頻率設計洪水發生率為1,汛末為0,其間逐漸遞減,相應的汛限水位可形成由低到高的曲線而水文風險不變。汛限水位動態調控方法不但增加了水庫的興利庫容,在汛前將庫水位用至汛限水位以下的情況下,還可減小汛期的防汛風險。此外,國家在水庫加固中重視擴大泄流能力也是汛限水位調整的有利因素。
2.4天氣預報
水文專家龐炳東指出,汛限水位是水庫迎接設計洪水,而設計洪水并非每年都出現。過去由于天氣預報技術落后,無法對下一步可能發生的洪水進行相對準確的預估,水庫運行控制時較為保守,往往為等待設計洪水,失去了蓄水機會。隨著天氣預報精度的提高,人們可以從物理成因角度去探求洪水成因,而不必把注意力偏重于以概率和統計學為基礎的小概率事件上。
3、汛限水位優化的限制因素
對失事水庫的調查數據表明,漫壩多發生于沒經嚴格水文規劃的小型水庫,大型水庫發生率極小,滲流、管涌和地震毀壩是造成我國大型水庫失事的主因。
我國的水庫大多建于20世紀50~70年代,由于施工質量差,工程隱患多,多年來蓄水不足。后來國家對一些水庫進行了除險加固,但工情變得更為復雜,工程能否應對汛限水位優化后造成的水位超常規運行還存在不確定因素。汛限水位優化后的主要風險將在于工程隱患及工程管理方面。
4、結論
我國大型水庫在汛限水位優化方面存在蓄洪潛力挖掘空間,對汛限水位進行優化能增加洪水利用率、緩解當前及今后一段時間的水資源緊張狀況,為經濟的持續快速發展與節水技術的全面推廣爭取時間。
水庫在創造效益的同時也兼具風險性,在洪水資源化方面的任何努力都必須在保證工程足夠安全的前提下進行。在沒經安全論證的情況下,現行水庫運行模式不能拋棄。
鑒于影響汛限水位優化的因素復雜,建議從多方面開展工作:
(1)科學規劃。根據對水文、水資源供需情況的重新調查,特別是根據工程的安全狀況的評估進行統籌規劃,利用水文遙測系統、天氣預報系統和現有成熟水位優化理論,制定出兼顧工程安全和地區用水需求的理論汛限優化水位。
(2)主動管理。除了要對工程安全進行常規監測外,還要在非汛期嘗試逐步抬高運行水位,以發現并消除隱患,進一步從物理角度對工程蓄水潛力進行摸底;對水庫工程進行抗震模擬實驗;建立涵蓋降水、需水、工程安全等因子的計算機輔助決策系統,防止出現人為決策失誤。
(3)展開工作。聯合國土部門利用國家推進城市化的政策構建蓄滯洪區并以此形成土地儲備銀行。
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分類號:TP182
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1 引言
中醫藥是中華民族的文化瑰寶,無論作為文化遺產還是作為醫學資源,都理應得到保護和傳承。對中醫藥理論知識與實踐經驗的總結、詮釋與研究,是中醫藥傳承的一項核心任務。知識工程(knowledge engineering)為中醫藥知識的組織、存儲、處理和利用提供了必要的理論、方法和工具,在中醫藥領域具有廣闊的應用前景[1-2]。
知識工程是隨著信息革命而出現的一種新興的知識管理和知識創造手段。知識工程源于人工智能領域,其最初的目標是構建基于知識的系統(或稱專家系統)[1,3]。為了構建基于知識的系統,需要獲取足夠的專業知識,并將這些知識表示為計算機可以理解的形式,以支持自動推理和問題求解[3]。因此,知識獲取、知識表示以及知識運用成為知識工程領域研究的主要問題。隨著知識工程在知識管理中應用的不斷深入,知識工程的研究范疇從知識庫和專家系統,擴展到自由文本、半結構性數據和多媒體內容的處理。時至今日,知識工程已發展為涉及知識表示與推理[4]、語義網[5-6]和數據挖掘[7]等多個技術領域的交叉學科,在電子科學、電子商務和電子政務等許多領域得到了廣泛的應用。
知識工程在中醫藥領域的應用起源于20世紀70年代。當代著名中醫學家關幼波與計算機專家合作,于1979年研制了首個實用的中醫專家系統DD中醫關幼波診療肝病的計算機系統,它在臨床應用中取得良好效果[8]。此后,全國興起了一股中醫專家系統研發與應用的熱潮[9],知識工程作為專家系統的支撐技術也得到了中醫界的重視。近30年來,中醫藥工作者采用知識工程方法對中醫藥領域的知識遺產進行廣泛采集和永久保存,建成了大量的知識資源和智能系統,為中醫藥知識創新提供了有力的支持[10]。為此,本文對中醫藥知識工程進行系統總結和綜合論述,分析存在的問題和發展趨勢,為相關領域學者和知識工程師提供參考。
2 中醫藥知識工程的概念
中醫藥知識工程是指將中醫藥知識整合存入計算機系統,以使計算機能夠利用這些知識來解決中醫藥領域復雜問題的工程學科[1-2]。旨在實現中醫藥知識的“計算機化”,并將計算機技術融入中醫藥知識的收集、挖掘、整理、更新、傳播及轉化等環節,從而豐富和完善中醫藥知識體系,提升中醫信息系統的智能水平。之所以稱之為一項“工程”,是因為這項工作涉及系統性的方法、大規模的協作、嚴密的流程以及復雜的產品(本體、知識庫、專家系統等),這些都是系統工程的顯著特征。
中醫藥知識來自中醫專家的頭腦,以及書籍、論文、病案等各種專業資料。為使中醫藥知識“計算機化”,需要從各種知識源中廣泛獲取知識,將知識進行編碼并錄入計算機系統;還要按照一定的結構和方案對知識進行組織和存儲;最終實現專家系統、知識發現等各種計算機應用。中醫藥知識工程的關鍵環節,包括中醫藥知識表示方法的研究、中醫藥領域知識的獲取、中醫藥知識庫系統的構建、中醫藥知識發現研究以及中醫藥智能系統(如臨床決策支持系統)的研發等。
中醫藥知識工程是中醫藥與信息科學(包括人工智能)相結合的產物,是多學科交叉的研究領域。它也是中醫藥知識管理的一項關鍵支撐技術,有助于實現中醫藥知識管理與服務模式的創新。
3 中醫藥知識工程的意義
中醫藥知識工程有利于開拓臨床思路,支持臨床決策,研究中醫理論,豐富教學內容,指導實驗研究,促進中醫藥知識傳承與創新[1-2]。具體而言,中醫藥知識工程可在以下三大方面發揮積極作用。
3.1 梳理知識體系,保護知識遺產
中醫藥知識遺產具有很高的科學和文化價值,但其知識體系尚存在模糊籠統之處。只有對中醫藥知識遺產進行系統梳理,去蕪存菁,才能凸顯中醫藥知識的精華之處。使用語義網絡、描述邏輯等知識表示方法,能夠精確描述中醫思維邏輯,建立數字化的中醫藥知識體系,這對中醫藥學科發展具有十分重要的意義。
3.2 促進知識傳承,加速人才培養
中醫傳承的核心問題是如何將中醫名家的個人經驗轉化成普遍的知識,從而培養更多經驗豐富的名醫,提升中醫界的整體水平。中醫藥知識工程旨在系統總結前人經驗,將歷代醫家的智慧結晶轉化為全面、系統的領域知識庫,研發中醫輔助學習系統,以提升初學者的學習效率,促M專業醫師之間的交流,從而突破中醫傳承的瓶頸。
3.3 發現新知識,促進學科發展
通過實施中醫藥知識工程,可對中醫藥信息化過程中積累的海量數據進行分析與挖掘,建立跨越年代、流派、學說和病證的整體性知識模型,從而加深我們對中醫辨證論治規律的認識,使中醫藥領域兩千多年來積累的知識遺產得到有效整理和挖掘。
4 中醫藥知識工程的理論體系構建
中醫藥知識工程研究的核心任務是利用信息科學的理論和方法,對中醫藥知識體系的全部內容進行系統梳理和準確表達。可以說,中醫藥知識工程所研究和處理的核心對象就是中醫藥知識體系。兩千多年以前的《黃帝內經》奠定了中醫學的理論基礎;經過兩千年的發展,至今已經形成了一個以中國古代哲學為基礎,以中醫藥學理論為架構,以臨床實踐經驗為主體的知識體系[2]。
中醫藥知識體系有其自身特點和復雜性,對知識工程技術產生了獨特的需求。中醫特色的思想方法、含義模糊的中醫概念以及中醫專家的隱性知識都對知識表達、知識獲取和知識利用產生重大影響和制約。因此,面向西醫等其他領域的知識工程方法并不完全適用于中醫藥領域。中醫藥知識工程領域迫切需要一套符合自身特點的理論和方法,從而有效處理中醫藥知識的模糊性和復雜性,支持標準化知識體系的建設。因此,有必要對中醫藥知識工程的理論思想進行深入研究和系統總結,從而指導中醫藥知識的建模、獲取、組織、存儲、共享與服務等一系列工程實踐活動。建立中醫藥知識工程的理論體系是一項繁重、長期的工作。本文主要圍繞思維模擬、知識表示、知識獲取、知識發現等4個主要方面,對中醫藥知識工程的理論思想、研究熱點以及核心概念意涵進行簡要論述,為今后的理論研究工作提供參考。
4.1 中醫思維模擬研究
中醫思維模擬是指在對中醫思維進行深入分析的基礎上,用計算機系統對中醫的思維過程進行模擬,從而完成計算機輔助診療等復雜任務。中醫深受中華傳統哲學和文化的影響,產生了獨特的思想方法和思維模式,包括“天人合一”“取象比類”以及“辨證論治”等等。中醫藥知識體系是中醫思S的直接產物。開展中醫藥知識工程研究,首先需要深入理解中醫的核心思維模式。
中醫思維是一個復雜的思維過程,具有形象性、模糊性和整體性等特點,需要針對這些特點提出創新性的思維模擬方法。例如,“取象比類”是貫穿中醫知識體系的思維模式,與中醫其他的思想方法共同構成了中醫“象思維”。在中醫藥知識工程領域,需要追溯中醫“象思維”的思想源流,并采用認知語言學等學科方法對其進行分析,據此提出與之相適應的計算機模擬方法[11]。又如,中醫辨證思維是一個涉及分析、綜合、推理、歸類、鑒別的復雜思維過程,需要將中醫辨證理論與實際的病案結合起來進行分析,總結中醫辨證思維的規律,從而建立合理、準確的中醫辨證計算模型[12]。思維模擬研究在中醫臨床診療等領域具有潛在的應用價值。但首先需要在臨床實踐中對計算機建立的中醫思維模型加以檢驗,以驗證其準確性和實用性。
4.2 中醫藥知識表示研究
知識表示(knowledge representation)是指通過某種方案、數據格式或語言,將領域知識表達為計算機可直接處理的數據。知識表示處于知識工程的中心地位,它既是知識獲取的基礎,又是知識存儲和運用的前提。為實現基于知識的系統,必須將領域知識表示為某種計算機可處理的形式,并錄入到計算機系統中去,存儲于知識庫之中。知識表示的合理性直接決定知識處理的效率,對知識獲取和應用的效果也有很大的影響。
廣義上,知識表示的目標就是實現人類知識的顯性化、機讀化和結構化,從而支持自動推理,知識檢索和知識發現等應用。知識表示方法有很多種,包括狀態空間、謂詞邏輯、框架、產生式、語義網絡、與或圖、Petri網等。這些方法適用于表示不同類型的知識,從而被用于各種不同的應用領域。如何選取或提出合理的知識表示方法,用最恰當的形式來表示中醫證候、中藥、針灸、溫病、養生等各方面的知識,是中醫藥知識表示研究的重點問題。
目前,知識工程領域的一種主流觀點是將建立一個知識系統的過程視為一種“建模”活動。知識建模(knowledge modeling)是指采用某種計算機方法構建一個“知識模型”,它在特定領域中能像專家那樣解決問題。其本質是通過模型來表示知識,因此屬于一種形式化的知識表示方法。近年來,采用本體等技術建立知識模型,已成為中醫藥知識分析的一種常用手段,也是中醫藥知識表示研究的一個主要方向[13-14]。
4.3 中醫藥知識獲取研究
知識獲取(knowledge acquisition)是指從專門的知識源中全面、系統地獲取知識,并將其轉換為某種計算機可處理的形式(如程序、規則、本體等)[15-16]。這里的知識源可以是人類專家,也可以是案例、教科書、論文、數據庫、網站等知識載體。一般情況下,知識獲取需要由“知識工程師(knowledge engineer)”與領域專家配合,共同來完成工作。知識工程師的任務是幫助領域專家激活隱性知識,完成知識的轉換,建立基于知識的系統。
知識工程的一個典型場景是:一組知識工程師找到并訪問特定領域的專家,聽取專家的介紹,記錄專家的經驗性知識并將其表達為計算機可處理的形式,存入知識庫中。將知識庫與推理引擎結合起來,也就構成了一個新的專家系統。知識獲取也必然涉及知識驗證的問題:知識工程師需要對知識進行評審和驗證,以確保知識的準確性。
知識獲取是任何知識管理和知識工程的基礎性工作。在中醫藥領域,知名老中醫的經驗和古籍文獻占有重要地位,是知識獲取的重點對象。一方面,知名老中醫知識和經驗的獲取,是中醫藥知識獲取的重要環節。它屬于專家認知獲取的范疇,也就是將專家頭腦中隱含的知識轉換為某種形式的顯性知識的過程。另一方面,中醫藥領域產生了海量的古籍文獻。古籍數字化對于中醫藥信息的快捷傳播和永久保存具有重要意義。如何從數字化的古籍文本中有效提取中醫藥知識,則是知識工程所關注的問題。無論是通過專家訪談等方法獲取領域專家的經驗和實踐方法,還是查閱大量文獻搜集領域知識,都是復雜的、繁瑣的工作,且多數情況下只能通過人工方法完成。因此,知識獲取是中醫藥知識工程領域中面臨的關鍵瓶頸[16]。如何突破“知識獲取”瓶頸,也就成為知識工程研究的一個熱點問題。
4.4 中醫藥知識運用研究
知識運用是指將領域知識庫以及機器推理、知識發現等技術運用于科研、臨床、教學等領域,輔助中醫藥工作者解決復雜問題并提升工作效率。知識工程在中醫藥領域的具體應用包括:四診客觀化研究、中醫辨證規范化研究、方劑量效關系分析、中藥新藥發現、中醫臨床診療、中醫教學等等。為使知識工程的成果產生社會效益和經濟效益,促進中醫藥知識創新和學科發展,必須研究如何運用知識的問題。知識工程學不能逐一研究具體應用的過程或方法,而是研究在各種應用中都可能用到的共性方法,包括知識推理、知識搜索、知識發現、知識服務等。
傳統上知識運用研究的一個中心問題是如何構建專家系y。中醫專家系統是指用計算機人工智能技術來模擬著名老中醫診療病人的臨床經驗,從而使該軟件具有專家診治病人的水平[8]。如前文所述,隨著“中醫關幼波診療肝病的計算機系統”的出現,全國興起了一股研發中醫專家系統的熱潮。據陸志平等[9] 估計,中醫專家系統已不下300個,并遍及中醫的內、外、婦、兒、五官以及針灸等各科。專家系統能對中醫四診信息進行處理和解釋,并產生臨床推薦意見和臨床警示,可用于輔助職業醫師進行臨床決策。該系統的構建涉及知識獲取、機器學習、知識推理、知識搜索等多方面的理論和方法學研究。
自20世紀90年代開始,隨著數據庫技術的普及以及數據庫內容的不斷積累,使業務人員產生了從數據庫中挖掘知識的愿望。為此,學者們將數據庫技術與人工智能、統計學、機器學習等傳統技術相互融合,產生了知識發現這一交叉學科[17]。知識發現(knowledge discovery in database,KDD),可被理解為“數據庫中的知識發現”。近年來,中醫團體探索將各種KDD方法應用于中醫藥領域。KDD被用于研究方劑配伍規律[18],輔助中醫開具中藥處方[19],解釋中醫證候的本質[20-21],以及輔助基于中醫藥的新藥研發[22],都取得了良好的效果。KDD作為中醫藥知識分析和科研創新的一種新方法,也成為中醫藥知識運用研究的一個熱點。
5 中醫藥知識工程的關鍵技術分析
中醫藥知識工程將本體(ontology)、文本挖掘(text mining)、語義網(semantic Web)等多種信息技術與中醫藥領域知識相結合,以促進中醫藥知識的創造、管理和運用。在下文中,圍繞知識建模、知識獲取、知識存儲、知識發現等4個主要方面,對中醫藥知識工程中涉及的關鍵技術進行具體分析。
5.1 中醫藥知識建模技術
知識建模是將領域知識表達為計算機可處理模型(即知識模型)的過程,它是知識工程的基礎。中醫藥知識體系與中華傳統文化息息相關,具有鮮明的文化和語言特色,這決定了中醫藥知識建模的獨特性。歷代中醫普遍采用“取向比類”等形象思維方法,中醫藥概念之間的關系錯綜復雜,中醫文獻中包含大量古漢語成分,這些因素導致中醫藥知識難于精確描述和定量刻畫。需要對知識建模的方法和技術進行創新,并研究出一套符合中醫藥特點的知識建模框架,以支持中醫藥知識工程的實施以及知識服務平臺的建設。
知識建模技術有很多種,技術人員所熟知的統一建模語言(UML)和實體關系模型(ER模型)都屬于知識模型。本體是1990年代出現的知識建模方法,其核心任務是對領域概念體系進行系統梳理和準確表 達[13]。本體在復雜知識建模和自動推理等方面體現出技術優勢,因此在生物醫學領域逐漸成為主流技術。
近年來,中醫藥知識工程的一個熱點是通過構建中醫藥領域本體,對中醫藥理論和知識體系進行辨認、梳理、澄清和永久保真處理。中醫團體已經開展了基于本體的中醫藥知識建模方法研究,并實際構建了一系列領域本體[14] 。例如,中國中醫科學院中醫藥信息研究所研制了“中醫藥學語言系統(Traditional Chinese Medicine Language System,TCMLS)”這一大型中醫藥領域本體[23] 。TCMLS對中醫藥領域的概念和術語系統進行了完整的表達,在中醫藥學研究中得到廣泛應用。此外,本體建模的對象還包括陰陽、五行、臟腑、證候、中藥、方劑等諸多領域。這些本體最終可被整合為一個完整的中醫藥領域本體,支持知識獲取、知識發現、知識服務等中醫藥知識工程的后續工作。實踐表明,本體可有效捕捉中醫藥領域的概念體系,并以概念為核心將中醫藥知識體系準確地表達出來,能夠勝任中醫藥領域知識建模的任務。
5.2 中醫藥知識獲取技術
如上文所述,中醫藥知識獲取是一項復雜的工作,被公認為知識處理過程中的一個瓶頸,嚴重限制了知識工程和知識系統的發展。近年來,學者們主要試圖通過“集體智能”和“機器智能”這兩條路徑來突破中醫藥領域的知識獲取瓶頸。
“集體智能”是指組織大量領域專家一起編輯知識庫,從而實現專家知識的共享與融合。實現集體智慧的關鍵在于建立合理的交流、協作和激勵機制。隨著互聯網的迅速推廣,中醫界開始利用互聯網技術建立各種面向中醫藥領域的知識工程平臺,進行跨學科、跨組織、跨地域的協作式知識加工,開展了一系列大規模的知識工程項目,建成了一系列術語系統、領域本體、文獻庫、數據庫和知識庫。例如,中國中醫科學院中醫藥信息研究所建立了基于互聯網的“中醫藥虛擬研究院”,部署了一個協同知識工程平臺,支持全國40余家機構,近300人進行協同工作[24-25]。在該系統的直接支持下,研制了“中醫藥學語言系統”[23]等一系列大型知識系統。實踐表明,基于互聯網的虛擬環境能將不同機構、不同地區的研究人員組織起來,有效解決資金分散、缺乏協調、研發能力不足等問題,實現知識工程的規模化[25]。
“機器智能”是指研發文本挖掘技術,使機器能夠直接從文獻等知識載體中提取結構性知識。文本挖掘在中醫藥領域已得到成功應用,能夠顯著提升知識庫加工的效率[26]。但與生物醫學領域的大量研究工作[27]相比,文本挖掘在中醫藥領域的應用仍處于早期探索階段。需要針對中醫藥文獻的特點,進一步研發實用的挖掘方法,提升挖掘結果的完整性和準確性,從而深度挖掘中醫藥文獻中蘊含的知識。
5.3 中醫藥知識存儲技術
知識存儲(knowledge storage)特指在計算機系統中安全、可靠、有序地存儲知識資源,以支持知識管理和知識工程應用。知識庫是實現知識存儲的重要支撐工具,也是知識工程的重中之重。知識庫一般是針對特定領域以及問題求解而建立的,對領域知識進行全面收集和系統整理,進而對知識進行組織、分類和保存,以支持知識檢索和查詢。
構建中醫知識庫系統,是指用人工智能技術把中醫藥理論和專家的經驗按規范化、標準化的格式組建成知識庫[8]。知識庫一般具有形式化、結構化、易查詢、易操作等特點,能支持機器推理。傳統上知識庫主要是指采用謂詞邏輯、框架等知識表示方法,在計算機系統中表示和存儲的知識集合。但在中醫藥信息化實踐中,人們也把文獻庫、數據庫、本體等多種形式的知識載體統稱為“知識庫”。它們都能起到知識存儲的作用,與自然語言處理、機器學習等方法相結合后仍可支持智能應用,因此稱之為廣義的知識庫也不為過。
近年來,中醫藥知識庫建設得到迅猛發展,在中醫人體、中醫疾病、中醫證候、中醫醫案、中藥、中醫養生等方面都出現了知識庫系統[28]。中醫藥知識庫在中醫藥信息化中扮演著核心的角色,在文獻整理、知識可視化、知識共享、臨床診療、教學、研究等諸多方面取得實際應用,為中醫藥知識遺產的數字化保存和深度挖掘提供了創新性的手段。
5.4 中醫藥知識發現技術
知識發現是從數據中獲取有效、新穎、有潛在應用價值和最終可理解模式的非平凡過程[17]。知識發現是人工智能、數據庫、統計學、機器學習等多種技術相互交叉產物。知識發現在20世紀90年代提出之后,獲得了廣泛關注和迅速發展,產生了高頻集、關聯分析、分類、預測、聚類、孤立點分析、時序/序列分析等一系列行之有效的方法,還出現了Weka、Rapidminer等較為成熟的開源軟件。這為知識發現技術在中醫藥領域的應用創造了條件。
中醫在數千年的臨床實踐與理論研究中積累了海量的數據、文獻和知識。如何利用這些寶貴資源就成了發展中醫藥必須面對的一個問題。而KDD所擅長的正是從海量的數據中尋找有意義的模式和知識,是分析中醫藥海量數據所需的理想技術手段。近年來,中醫團體已開展了將頻繁模式發現、關聯規則發現、聚類分析、復雜網絡分析等多種KDD方法引入中醫藥領域的若干探索。例如,使用關聯規則發現等方法對方劑數據進行分析,來揭示方劑配伍規律[18];通過知識發現方法輔助中醫開具中藥處方[19]以及中藥新藥研發[22];通過基于隱結構模型的機器學習方法來揭示中醫證候的本質[21];使用文本挖掘方法從海量文獻中挖掘新穎知識,構建并分析中醫藥復雜網絡[20]。這些工作表明,面對中醫藥領域的海量數據,采用KDD技術進行有效的知識發現既是必要的,也是可行的[29]。
過20多年的發展,中醫藥知識發現的方法和技術已進入相對成熟期,針對中醫藥領域的各種問題都產生了一系列行之有效的方法。但成熟并不意味著完善,面對中醫藥數據描述多樣化、數據仍不完備的特點,仍然需要對現有的KDD技術進行改進和發展,以滿足中醫藥科學研究和知識創新的需要。
6 中醫藥知識工程的發展趨勢
近年來,中醫藥知識工程實踐取得長足發展,成功建立了大量的知識資源。但中醫藥知識資源往往服務于特定的醫療和研究機構,彼此之間異質、異構,難以實現集成與共享,形成嚴重的“知識孤島”現象,成為長期困擾中醫藥知識工程領域的技術難題。中醫藥與西醫等相關領域的知識資源也難以實現有效的關聯,阻礙了跨學科研究的開展。
為此,學者們[6,30]提出使用語義網作為中醫藥數據表示標準,實現中醫藥內部的知識整合以及中西醫領域的知識互聯,從根本上解決“知識孤島”問題。2001年,萬維網發明人(T.B. Lee)在《科學美國人》上正式提出了語義網的構想,認為它將是一個機器可以理解的開放性信息空間[5]。語義網技術的核心優勢在于將數據結構和存儲方式各異的數據轉換為統一格式并重新,從而實現數據資源的交換與集成。語義網為實現跨領域知識關聯提供了理想的技術平臺,有助于構建面向特定領域的大規模知識圖譜,進而實現各領域知識圖譜的關聯與融合。語義網最終將發展為一個全球性的知識圖譜,提供全面、智能的知識檢索服務,促進知識共享和人機協作。
可基于語義網技術建立中醫藥知識圖譜,從而實現中醫疾病、中藥、方劑、針灸、醫案等中醫藥各門類知識資源的集成[30-31]。TCMLS作為一個包含10余萬個中醫概念以及100余萬個語義關系的大型語義網絡,為構建中醫藥知識圖譜提供了相對完整的框架。鑒于此,于彤等[31]提出以中醫藥學語言系統為骨架,將中醫藥領域現有的術語資源和數據庫資源融合起來,構成大規模知識圖譜,并實現基于知識圖譜的知識檢索、知識展示和知識服務等功能。在未來,可進一步擴充中醫藥知識圖譜,通過語義關系表達中醫和西醫之間的結合點,從而實現這兩個領域的知識圖譜的關聯和融合。這套方法將使中醫藥知識資源接入全球互聯的知識圖譜之中,支持各種面向結合醫學的知識共享、決策支持和知識發現應用,在中西醫結合醫學中發揮更大的作用和影響力。
6 小結
中醫藥根植于中華文化,源于中國傳統哲學,是中華民族非常寶貴的知識遺產。中醫藥知識工程成為中醫藥知識遺產保護和知識創造的一種新模式,能有效推動群體性的知識創新活動,加速知識轉化過程,促進知識的傳播。
中醫藥經過數千年的發展,形成了一座偉大的知識寶庫,這決定了中醫藥知識工程的巨大價值和艱巨性。中醫藥領域知識體系相當復雜,對知識工程技術提出了獨特的需求。在中醫藥領域實施知識工程是一項極其復雜且具有挑戰性的工作,其中還有很多尚未解決的科學問題和技術難題,需要進行長期的研究。展望未來,中醫藥知識工程必將成為中醫藥信息學學科體系的重要組成部分,也將在中醫藥科學研究和臨床實踐中發揮越來越重要的作用。
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Knowledge Engineering for Traditional Chinese Medicine: A Review of Theoretical System and Key Technologies
Yu Tong
Information Institute of Traditional Chinese Medicine, China Academy of Chinese Medical Sciences,
中圖分類號: R123.7文獻標識碼:A 文章編號:
汛限水位是為預防可能出現的洪水、確保大壩及下游安全、水庫在汛期允許興利蓄水的上限水位。我國傳統的汛限水位是以概率和統計學為基礎,采用不考慮預報信息的情況下設定的。
隨著人口的增加和社會經濟的發展,我國的年用水量不斷增加,水資源供需矛盾突顯。為了緩解當前的水危機,國家在2003年提出了實現洪水資源化的理念。
調整汛限水位作為實現洪水資源化的重要手段,與水庫防洪風險緊密相連,將對經濟、政治、社會、環境產生利害雙重性的影響。借鑒國外經驗,結合我國國情對影響汛限水位調整的因素進行綜合分析,有利于在水資源規劃方面兼顧當前和長遠利益,使有限的水資源更好地為可持續發展服務。
1.水資源開發利用現狀
人類水資源開發共經歷了傳統水利、工程水利和資源水利三個階段。我國自建國后進入進入工程水利階段以來采用外延性擴建水利工程的方式增加供水,盡管經濟得到發展,卻遇到水資源開發利用方式粗放、水資源條件難堪重負的問題。以現行用水方式推算,我國到2030年用水最高峰期將達8,800億立方米,將超過水資源、水環境承載力極限。強化節水措施、推進資源水利發展在我國勢在必行。
我國正處在加速實現現代化的特殊時期,快速的經濟發展不僅給資源水利的發展帶來了機遇,也帶來了挑戰。一方面,根據發達國家經驗,在2030年完成工業化之前,年需水總量還將逐年遞增;另一方面,節水技術的推廣是以資金和技術為支撐的循序漸進發展的過程,在經濟、技術相對薄弱的情況下式的推行節水,將增加發展成本、動搖經濟快速發展的基礎。
通過適當的工程、非工程措施,挖掘現有水庫的蓄洪潛力體現了資源水利的特點,有利于經濟、快捷地緩解當前水資源緊缺狀況,有利于為節水技術的發展爭取更多的時間和經濟支持。
2.汛限水位挖掘的潛力點
2.1防洪標準
水庫防洪標準是通過設計洪水數值的大小體現的。我國目前采用的是以高緯度國家蘇聯為代表的萬年一遇洪水和與中低緯度國家美國為代表的可能最大洪水(PMF)兩種標準中的最大者,實際上以蘇聯標準為主,山區和平原大型水庫分別采用萬年一遇洪水、兩千年一遇洪水標準設防。蘇聯是高緯度國家,年最大洪水多以融雪為主形成,變差系數Cv較小,萬年洪水僅為多年平均值的2~5倍。中國緯度較蘇聯的偏低,暴雨是形成洪水的主因,變差系數Cv較大,萬年洪水為多年平均值的6~10倍,北方則高達14~30倍。對中國河流近600年來歷次洪水的考證也證實,其中最大值接近于PMF,而PMF一般比萬年洪水小10%~30%。一些學者已經對我國在缺水的情況下仍套用蘇聯經驗提出了質疑。
2.2流域下墊面
由于人類活動的影響,流域的下墊面較以前發生了很大改變。
1)直接影響
建國初期所建的大型水庫是在全流域范圍根據氣候和特定的下墊面條件完成水文演算的。此后幾十年,水庫上游相繼建起的一系列蓄水建筑物使流域下墊面條件發生了改變,匯流成洪條件也相應發生了改變。在上游工程防洪標準高于下游水庫防洪標準的情況下,洪峰及時段洪量減少,峰現時間延后,水庫的防洪風險相應降低。
2)間接影響
人類的生產活動也間接對徑流產生影響。一方面,農作物增加了水分蒸騰,降低產流能力;另一方面,人們開采地下水和礦藏為接納降水騰空了地下庫容。我國一些地區由于采煤,地面河流已經連年干涸。海河中西部平原近年該區發生量級200mm的暴雨未發生大的澇災,而相同量級降雨在20世紀60~70年代將造成相當嚴重的災情出現。目前國內有關地下水庫的研究較少。
2.3分期汛限水位控制
水庫汛限水位的確定與P頻率設計洪水及最大出庫流量有關。在最大出庫流量不變的情況下,在年際尺度上,根據P頻率設計洪水可確定出一個固定汛限水位值;在年內尺度上,由于設計洪水只發生于汛期,可認為汛前P頻率設計洪水發生率為1,汛末為0,其間逐漸遞減,相應的汛限水位可形成由低到高的曲線而水文風險不變。汛限水位動態調控方法不但增加了水庫的興利庫容,在汛前將庫水位用至汛限水位以下的情況下,還可減小汛期的防汛風險。此外,國家在水庫加固中重視擴大泄流能力也是汛限水位調整的有利因素。
2.4天氣預報
水文專家龐炳東指出,汛限水位是水庫迎接設計洪水,而設計洪水并非每年都出現。過去由于天氣預報技術落后,無法對下一步可能發生的洪水進行相對準確的預估,水庫運行控制時較為保守,往往為等待設計洪水,失去了蓄水機會。隨著天氣預報精度的提高,人們可以從物理成因角度去探求洪水成因,而不必把注意力偏重于以概率和統計學為基礎的小概率事件上。
3.汛限水位優化的限制因素
對失事水庫的調查數據表明,漫壩多發生于沒經嚴格水文規劃的小型水庫,大型水庫發生率極小,滲流、管涌和地震毀壩是造成我國大型水庫失事的主因。
我國的水庫大多建于20世紀50~70年代,由于施工質量差,工程隱患多,多年來蓄水不足。后來國家對一些水庫進行了除險加固,但工情變得更為復雜,工程能否應對汛限水位優化后造成的水位超常規運行還存在不確定因素。汛限水位優化后的主要風險將在于工程隱患及工程管理方面。
4結論
我國大型水庫在汛限水位優化方面存在蓄洪潛力挖掘空間,對汛限水位進行優化能增加洪水利用率、緩解當前及今后一段時間的水資源緊張狀況,為經濟的持續快速發展與節水技術的全面推廣爭取時間。
水庫在創造效益的同時也兼具風險性,在洪水資源化方面的任何努力都必須在保證工程足夠安全的前提下進行。在沒經安全論證的情況下,現行水庫運行模式不能拋棄。
鑒于影響汛限水位優化的因素復雜,建議從多方面開展工作:
(1)科學規劃。根據對水文、水資源供需情況的重新調查,特別是根據工程的安全狀況的評估進行統籌規劃,利用水文遙測系統、天氣預報系統和現有成熟水位優化理論,制定出兼顧工程安全和地區用水需求的理論汛限優化水位。
(2)主動管理。除了要對工程安全進行常規監測外,還要在非汛期嘗試逐步抬高運行水位,以發現并消除隱患,進一步從物理角度對工程蓄水潛力進行摸底;對水庫工程進行抗震模擬實驗;建立涵蓋降水、需水、工程安全等因子的計算機輔助決策系統,防止出現人為決策失誤。
(3)展開工作。聯合國土部門利用國家推進城市化的政策構建蓄滯洪區并以此形成土地儲備銀行。
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