人工智能技術(shù)在消防工作中的應(yīng)用

胡振海

摘要：本文從分析人工智能的優(yōu)勢(shì)出發(fā)，提出建立消防專家輔助系統(tǒng)，構(gòu)建和完善消防專業(yè)知識(shí)圖譜，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器認(rèn)知智能，支持消防智能問答、輔助消防決策、智能消防分析等應(yīng)用。普及消防知識(shí)，推動(dòng)消防工作社會(huì)化水平得到提升，促進(jìn)消防工作進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化以及自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：消防工作; 人工智能技術(shù); 知識(shí)圖譜; 智能應(yīng)用

消防工作是國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要組成部分，是發(fā)展社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不可缺少的保障條件。消防工作直接關(guān)系人民生命財(cái)產(chǎn)的安全和社會(huì)的穩(wěn)定。消防工作是一項(xiàng)社會(huì)性很強(qiáng)的工作，它涉及到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，與各個(gè)行業(yè)和人們的生活都有著十分密切的關(guān)系。

火災(zāi)預(yù)防是做好消防安全工作的關(guān)健性問題，對(duì)指導(dǎo)和加強(qiáng)消防安全工作具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。因此，全社會(huì)各部門、各行業(yè)、各單位以及每個(gè)社會(huì)成員，都要高度重視并認(rèn)真做好消防工作，認(rèn)真學(xué)習(xí)并掌握基本的消防安全知識(shí)、共同維護(hù)公共消防安全。

運(yùn)用人工智能技術(shù)可以有效普及消防知識(shí)，推動(dòng)消防工作社會(huì)化水平得到提升，促進(jìn)消防工作進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化以及自動(dòng)化。

1? ?人工智能技術(shù)概述

人工智能是以機(jī)器為載體實(shí)現(xiàn)的人類智能或生物智能，人工智能技術(shù)是一種現(xiàn)代化的新型科學(xué)技術(shù)，并且在當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展中已經(jīng)應(yīng)用到了很多行業(yè)中。通過不斷的進(jìn)行研究和拓展對(duì)人類的智能進(jìn)行模擬，人工智能可以應(yīng)用到更多的場(chǎng)景中，對(duì)人們的日常生活和科學(xué)的發(fā)展都產(chǎn)生了積極作用。人工智能在研究和實(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中，直接手段就是通過利用機(jī)器來幫助人們更加智能化的進(jìn)行工作。而在當(dāng)前社會(huì)與時(shí)代不斷向前發(fā)展的趨勢(shì)之下，人工智能的技術(shù)研究和應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。有了知識(shí)的人工智能會(huì)變得更強(qiáng)大，可以做更多的事情。反過來，有了更強(qiáng)大的人工智能，可以幫我們更好地從客觀世界中去挖掘、獲取和沉淀知識(shí)，這些知識(shí)和人工智能系統(tǒng)形成正循環(huán)，兩者共同進(jìn)步。

2? ?引入人工智能的方法

消防工作規(guī)則清晰，是人工智能最佳的應(yīng)用場(chǎng)景。消防專業(yè)的知識(shí)相對(duì)垂直，邏輯關(guān)系清晰簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)符號(hào)化運(yùn)算，因此也非常適合與知識(shí)圖譜技術(shù)結(jié)合。通過建立消防的行業(yè)知識(shí)圖譜，可以給出消防行業(yè)AI方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)器認(rèn)知智能，從而支持消防智能問答、輔助消防決策、智能消防分析等應(yīng)用。

2.1? 知識(shí)圖譜的結(jié)構(gòu)

知識(shí)圖譜就是通過不同知識(shí)的關(guān)聯(lián)性而形成的網(wǎng)狀的知識(shí)結(jié)構(gòu)，是一種結(jié)構(gòu)化的語義知識(shí)庫。從AI的視角來看，知識(shí)圖譜是一種理解人類語言的知識(shí)庫;從數(shù)據(jù)庫視角來看，知識(shí)圖譜是一種新型的知識(shí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu);從知識(shí)表示視角來看，知識(shí)圖譜是計(jì)算機(jī)理解知識(shí)的一種方法;從web視角來看，知識(shí)圖譜是知識(shí)數(shù)據(jù)之間的一種語義互聯(lián)。其結(jié)點(diǎn)代表實(shí)體（entity）或者概念（concept），邊代表實(shí)體/概念之間的各種語義關(guān)系。知識(shí)圖譜其基本組成單位是“實(shí)體-關(guān)系-實(shí)體”的三元組，以及實(shí)體及其相關(guān)屬性-值對(duì)，通過實(shí)體間的關(guān)系構(gòu)成網(wǎng)狀的知識(shí)結(jié)構(gòu)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)均為實(shí)體，實(shí)體具有屬性-值對(duì)，同時(shí)實(shí)體與實(shí)體之間通過關(guān)系相互連接，構(gòu)成一個(gè)特定領(lǐng)域的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。知識(shí)圖譜結(jié)構(gòu)更便于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，同時(shí)可用于后期的知識(shí)推理等智能應(yīng)用。

2.2? 建立消防專業(yè)知識(shí)圖譜途徑

通過對(duì)非結(jié)構(gòu)化的消防專業(yè)技術(shù)文檔材料進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)引，并在云平臺(tái)上引入人機(jī)協(xié)同的知識(shí)加工與服務(wù)，將消防專業(yè)文檔材料轉(zhuǎn)換為三元組數(shù)據(jù)，運(yùn)用命題邏輯、謂詞邏輯、一階歸納推理等算法，形成初步的知識(shí)圖譜。知識(shí)圖譜推理FOIL（First Order Inductive Learner）思路：從一般到特殊，逐步給目標(biāo)謂詞添加前提約束謂詞，直到所構(gòu)成的推理規(guī)則不覆蓋任何反例。依次將謂詞加入到推理規(guī)則中作為前提約束謂詞，并計(jì)算所得到新推理規(guī)則的FOIL增益值?；谟?jì)算所得FOIL增益值來選擇最佳前提約束謂詞。若給定目標(biāo)謂詞，F(xiàn)OIL算法從實(shí)例（正例、反例、背景樣例）出發(fā)，不斷測(cè)試所得到推理規(guī)則是否還包含反例，一旦不包含負(fù)例，則學(xué)習(xí)結(jié)束。

通過給定大量的通過一階邏輯表達(dá)的消防知識(shí)作為樣例，構(gòu)造推理機(jī)（一階歸納學(xué)習(xí)算法FOIL），運(yùn)行該推理機(jī)就能從大量的樣例中不斷地學(xué)習(xí)和歸納，得到一個(gè)普遍化的推理規(guī)則。再將這個(gè)普遍化的推理規(guī)則具體化，可以得到新的概念、新的實(shí)體、新的屬性及新的關(guān)系，于是原有的知識(shí)圖譜就不斷擴(kuò)充，通過機(jī)器學(xué)習(xí)等方法對(duì)知識(shí)圖譜所蘊(yùn)含的關(guān)系進(jìn)行挖掘，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)從數(shù)據(jù)到知識(shí)的學(xué)習(xí)的能力。例如從 <汽車輪轂打磨生產(chǎn)車間，危險(xiǎn)性分類，乙類六項(xiàng)>和<乙類生產(chǎn)車間，設(shè)置辦公室，不可以> 兩個(gè)三元組，可以推理得到<汽車輪轂打磨生產(chǎn)車間，設(shè)置辦公室，不可以>。

形成專業(yè)知識(shí)圖譜的過程實(shí)際上就是加工信息、建立認(rèn)知、理解所應(yīng)用的領(lǐng)域的過程。人類正是因?yàn)橛辛双@取知識(shí)、形成知識(shí)的能力才可以不斷進(jìn)步;同樣，知識(shí)是人工智能的基石，知識(shí)圖譜對(duì)于人工智能的價(jià)值也正是在于它可以讓機(jī)器具備認(rèn)知能力。

2.3? 應(yīng)用方向

完善的消防專業(yè)知識(shí)圖譜可以為完成多維導(dǎo)航、深度搜索、智能問答等應(yīng)用提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

消防工作涉及的知識(shí)繁雜，筆者根據(jù)第三方網(wǎng)站相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前2020年3月版本的現(xiàn)行消防規(guī)范·技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編共有887個(gè)規(guī)范（標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)），其中常用的法規(guī)及規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)有近百個(gè)，如果靠人來掌握并在工作中運(yùn)用難度很大，將消防知識(shí)轉(zhuǎn)化為專業(yè)知識(shí)圖譜，就可以更好地執(zhí)行運(yùn)用。

消防監(jiān)督員在消防監(jiān)督檢查工作中，需要對(duì)檢查對(duì)象進(jìn)行深入地剖析、分解，要能夠全面的掌握消防檢查對(duì)象狀態(tài)及存在的消防安全隱患。需要對(duì)法律條款及規(guī)范進(jìn)行全面地了解，檢查消防設(shè)施、報(bào)警設(shè)施等。

消防檢查是一項(xiàng)定期檢查的工作任務(wù)，需要對(duì)各個(gè)消防系統(tǒng)進(jìn)行排查，工作量非常大，不僅需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，而且檢查難度大，容易造成紕漏。引入消防專家輔助系統(tǒng)，可以提高工作效率，降低工作強(qiáng)度，提高消防安全監(jiān)督檢查的準(zhǔn)確率。

消防檢測(cè)、評(píng)估、維保、產(chǎn)品、安全領(lǐng)域的從業(yè)人員，通過專家系統(tǒng)輔助工作，可以直接搜索解決實(shí)際工作中的問題，有效提高執(zhí)業(yè)能力和水平。

消防專家系統(tǒng)作為學(xué)習(xí)平臺(tái)，為每個(gè)社會(huì)成員提供專業(yè)技術(shù)咨詢服務(wù)，方便隨時(shí)學(xué)習(xí)咨詢，提高自身安全意識(shí)，普及消防常識(shí)。

消防專家系統(tǒng)可采用云端數(shù)據(jù)更新，確保知識(shí)圖譜與現(xiàn)行法規(guī)一致，同時(shí)便于知識(shí)圖譜升級(jí)成果共享。在APP移動(dòng)平臺(tái)、PC端執(zhí)行數(shù)據(jù)庫本地化運(yùn)行方式提高運(yùn)行速度。附加智能語義解析模塊，實(shí)現(xiàn)語言智能交流，輸出深度搜索結(jié)果，實(shí)現(xiàn)智能消防應(yīng)用。

3? ?結(jié)語

機(jī)器通過人工智能技術(shù)與用戶的互動(dòng)，從中獲取數(shù)據(jù)、優(yōu)化算法，更重要的是構(gòu)建和完善消防專業(yè)知識(shí)圖譜，認(rèn)知和理解世界，進(jìn)而服務(wù)于消防工作的全過程。人們通過運(yùn)用消防專家系統(tǒng)，提高自身及單位的安全防范能力，繼而從根本上提高一個(gè)城市、一個(gè)地區(qū)乃至全社會(huì)預(yù)防和抗御火災(zāi)的整體能力，讓人類的生活更加美好。

參考文獻(xiàn)：

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