模糊數(shù)據(jù)庫(數(shù)據(jù)庫)

時間：2022-11-02 04:30:01 | 來源：信息時代

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    模糊數(shù)據(jù)庫 : 在數(shù)據(jù)的定義和表示、數(shù)據(jù)間的關(guān)系、對數(shù)據(jù)的操作和處理以及其本身的組織模式等方面都可能包含模糊性的一種數(shù)據(jù)庫。模糊性可用各種方式表示,但是最有代表性的就是采用模糊集合來描述模糊性。因而,模糊數(shù)據(jù)庫可較確切地被定義為“按一定的模式組織在一起,具有較小數(shù)據(jù)冗余、較高數(shù)據(jù)獨立性、一致性、完整性和安全性,可供共享的一組模糊數(shù)據(jù)組成的一個模糊集合”。它除了具有與普通數(shù)據(jù)庫公共的功能和屬性之外,模糊數(shù)據(jù)庫在下列幾方面體現(xiàn)了其模糊性:
(1)其中存儲的數(shù)據(jù)是以各種方式表示的模糊數(shù)據(jù)。
(2)數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)方式和數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是模糊的。
(3)在數(shù)據(jù)上可施行的運算和操作是模糊的。
(4)對數(shù)據(jù)的約束(例如完整性和安全性約束等)是模糊的。
(5)作為用戶使用數(shù)據(jù)庫的“窗口”,即用戶視圖是模糊的。
(6)關(guān)于冗余性和一致性等的定義也是模糊的,即當(dāng)兩個模糊數(shù)據(jù)的近似程度一當(dāng)達到某種程度時就模糊地認為它們是同一個數(shù)據(jù),而不苛求它們一定要完全相同。
(7)對具有推理功能的模糊演繹數(shù)據(jù)庫和模糊智能數(shù)據(jù)庫而言,其中的推理規(guī)則和推理模式也是模糊的。
模糊數(shù)據(jù)庫研究的主要內(nèi)容包括:
(1)模糊數(shù)據(jù)的表示、語義解釋和存儲方式。
(2)模糊數(shù)據(jù)模型: 包括模型中各種模糊數(shù)據(jù)對象的定義以及可在模糊數(shù)據(jù)上施行的模糊操作和處理的定義等。
(3)模糊數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng): 除了系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)和界面的設(shè)計與實現(xiàn)之外,主要包括模糊數(shù)據(jù)定義語言(FDDL)、模糊數(shù)據(jù)操縱語言(FDML)和模糊查詢語言(FQL)等數(shù)據(jù)庫語言的設(shè)計和實現(xiàn)。
(4)各種模糊數(shù)據(jù)庫工具: 包括模糊數(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)工具、測試工具以及供不同應(yīng)用領(lǐng)域使用的各種模糊數(shù)據(jù)庫中間件等。
(5)模糊數(shù)據(jù)庫和模糊知識庫的結(jié)合: 包括各種模糊邏輯理論、模糊知識表示方法和模糊知識庫的結(jié)構(gòu)、處理和運用以及模糊知識庫與模糊數(shù)據(jù)庫的集成和接口技術(shù)的研究等。
事物或事件的模糊性與隨機性都是用來描述客觀事物或事件的不確定性的,但它們所描述的含義本身有著本質(zhì)上的區(qū)別。隨機性所描述的事件或現(xiàn)象本身含義是清楚的,可以明確判定該事件在某特定時刻和特定條件下發(fā)生了還是沒有發(fā)生,只不過是所關(guān)心的事件或現(xiàn)象是否發(fā)生不能預(yù)先確定而已。隨機性在概率論中一般用[0,1]之間的一個數(shù)(稱為概率)來度量。然而,模糊性所描述的現(xiàn)象或概念本身的界限是不清楚的,人們不能明確判定一個具體的對象是否符合一個模糊概念。例如,一張白紙上的一片墨跡,由于墨水外滲,墨跡邊緣不清楚,要判定一些墨跡邊緣上的部位是已被墨跡污染了,還是沒有被污染是不可能明確回答的,它只能用一種“可能性”(例如也可用[0,1]之間的一個數(shù))來描述,這就是模糊性的度量。在此例中,肯定在墨跡中的點具有最大的可能性,肯定不在墨跡中的點具有最小的可能性,而在邊緣上的一些點的可能性則介于兩者之間。由此可見,對象的所謂模糊性其實是指其邊界的不清楚性。為了描述這種模糊性,上面建議了一種用0和1之間一個確定的實數(shù)來描述的方案。其實,這樣一來似乎又把問題精確化了。因此,另一種方案是不妨采用自然語言中表示可能性程度的一組形容詞來分別描述它們,例如采用下列一組詞匯來描述: {肯定不可能,極不可能,很小可能,較小可能,可能,較大可能,很大可能,極大可能,肯定可能}。
這樣,事物的模糊程度仍然用了一種模糊的方式加以描述,從而更加貼切地反映了本來的意圖。如果一個對象或事物是否出現(xiàn)可用“肯定不可能”或“肯定可能”兩個詞匯就能完全描述,那么它就是一個精確對象。因此,在這種觀點下,精確對象可看成是模糊對象的一種特例。這給模糊理論或方法設(shè)定了一種“邊界條件”,即要求當(dāng)被研究對象退化為精確的時候,模糊的理論或方法必須與精確的理論和方法相銜接。客觀世界充滿著模糊性,不但在描述事物間互相聯(lián)系的靜態(tài)結(jié)構(gòu)方面存在著模糊性,而且在表示事物間互相作用的動態(tài)行為方面也存在著很多模糊性。一個數(shù)據(jù)庫是對客觀世界的一部分(可能是一個企業(yè)、一個單位、一個或一組事物等)的一種抽象描述。各種數(shù)據(jù)是對客觀世界中事物的屬性、數(shù)量、位置,或者它們間的相互關(guān)系的形式表示。在作為客觀世界的抽象描述的數(shù)據(jù)庫中,如果不能表示模糊性和不完全性等概念將是一個很大的不足。所以,提出一種能更確切反映現(xiàn)實世界的模糊性的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自然是一個很迫切的客觀需求。
1977年,V.Tahani首先提出了“模糊查詢”(fuzzy query)的概念,允許在原有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的檢索條件中包含一些用模糊集表示的模糊量或模糊概念。
20世紀80年代初,B.P. Buckles和M. Umano等人在其論文中陸續(xù)提出了“模糊數(shù)據(jù)庫”(fuzzy database)這個名詞。但含義往往都比較簡單,僅僅是允許在數(shù)據(jù)庫中存放一些模糊數(shù)據(jù)和不確定數(shù)據(jù)而已。一般,它們采用一個包含若干元素的普通集合來表示一個不確定數(shù)據(jù),即該數(shù)據(jù)可以隨機地取集合中任一元素為值,并采用由美籍伊朗人L.A.Zadeh提出的模糊集合來表示模糊數(shù)據(jù)。當(dāng)時雖已出現(xiàn)了模糊數(shù)據(jù)庫這個名詞,但并未形成科學(xué)而明確的概念和定義,更缺乏一套完整的理論體系。文獻上的報道可以說僅是一些互相孤立的研究。由于理論和實現(xiàn)技術(shù)上的困難,模糊數(shù)據(jù)庫技術(shù)多年的發(fā)展并不算很快,使得遲遲沒有商品化的模糊數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)推出。
1984年,J.F.Baldwin和S.O.Zhou提出了一種模糊關(guān)系推理語言FRIL,它被用于知識表示和模糊推理。
從20世紀80年代中后期開始,在國內(nèi)外出現(xiàn)了一系列對模糊關(guān)系數(shù)據(jù)庫的有關(guān)概念和方法較好的研究,建立了一套較合理的理論體系,包括各種模糊數(shù)據(jù)表示、模糊距離的度量、模糊數(shù)據(jù)模型、模糊語言、模糊查詢等,并且摸索了一些較實用的實現(xiàn)技術(shù),在計算機上實現(xiàn)了一些基于上述理論和技術(shù)的模糊數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的原型,并在一些領(lǐng)域得以初步應(yīng)用。在這方面,我國何新貴院士和他的研究小組在十多年的研究中做出了不少貢獻。
在未來的發(fā)展中,除在模糊數(shù)據(jù)庫的理論和方法上仍需作各種必需的改進和完善之外,下列幾方面的發(fā)展將具有特別的意義:
(1)把模糊數(shù)據(jù)庫技術(shù)與模糊知識處理技術(shù)有機結(jié)合,建立模糊專家系統(tǒng)開發(fā)工具和環(huán)境,開發(fā)各種應(yīng)用領(lǐng)域?qū)嵱玫哪：龑＜蚁到y(tǒng)。
(2)把模擬計算技術(shù)納入模糊數(shù)據(jù)庫的操作和處理中。例如,隸屬函數(shù)的生成、隸屬函數(shù)間的各種運算,乃至由模糊數(shù)據(jù)表示的各種對象之間的模糊關(guān)聯(lián)等,若能用一些模擬計算部件來完成,可以充分發(fā)揮模擬計算快速和逼真的長處,而且可以模擬客觀世界存在的隨機性,從而將模糊性和隨機性都納入到數(shù)據(jù)庫中來。
(3) 把模糊數(shù)據(jù)庫技術(shù)與主動處理技術(shù)乃至Agent技術(shù)有機結(jié)合,發(fā)展功能很強的模糊主動數(shù)據(jù)庫乃至模糊主動知識庫系統(tǒng)。
(4)在海量模糊數(shù)據(jù)庫中進行數(shù)據(jù)挖掘,從中歸納或挖掘出隱含在其中的各種知識。
(5)開展模糊數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用研究,特別是在生物信息學(xué)、醫(yī)療診斷、案情偵破、模式識別、過程控制以及農(nóng)業(yè)等方面的應(yīng)用。
(6)將XML引入模糊數(shù)據(jù)庫,開展網(wǎng)上模糊數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用的研究。