基于本體知識庫的智能輔助檢疫系統(tǒng)研究

周 艷 李穎智

（1、湖北國際旅行衛(wèi)生保健中心（武漢海關(guān)口岸門診部），湖北 武漢430070 2、文華學(xué)院，湖北 武漢430074）

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)全球化步伐不斷推進(jìn)，國際貿(mào)易的迅猛發(fā)展，口岸的通關(guān)能力，直接影響著經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2016 年7 月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《進(jìn)一步簡化流程提高效率優(yōu)化營商環(huán)境工作方案》，明確要求將通關(guān)時(shí)長壓縮為原來的三分之一[1]。2017 年7 月17日，習(xí)近平總書記在中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第16 次會議上要求各部門改善外貿(mào)自由化、便利化條件，切實(shí)解決進(jìn)出口環(huán)節(jié)制度性成本高、檢驗(yàn)檢疫和通關(guān)流程繁瑣的問題[2，3]。

可見，提升檢驗(yàn)檢疫通關(guān)效率已然成為企業(yè)和政府的強(qiáng)烈期盼，而檢疫效率的提升有學(xué)者已經(jīng)對通關(guān)監(jiān)管的管理流程重組進(jìn)行了研究，比如林光龍等[4]分析了自貿(mào)背景下實(shí)現(xiàn)出入境檢驗(yàn)檢疫高效與便捷；郭永泉等[5]通過矩陣博弈設(shè)計(jì)出海關(guān)與檢驗(yàn)檢疫區(qū)域通關(guān)的最佳方案；胡蓉等[6]通過建模和分析流程鏈，提出上海海關(guān)通關(guān)流程再造方案。

而隨信息技術(shù)的發(fā)展，我們還可以利用人工智能和本體知識圖譜相關(guān)技術(shù)來構(gòu)造智能檢疫系統(tǒng)來輔助人工檢疫，提高檢疫效率。本文正是研究針對目前人工檢驗(yàn)中存在的問題，通過深入研究探索，進(jìn)行了相關(guān)的理論研究和技術(shù)嘗試，選擇了通過建立通關(guān)貨物本體知識庫，與物流信息管理系統(tǒng)、智慧國檢一體化監(jiān)管系統(tǒng)和檢疫通關(guān)管理系統(tǒng)等要相關(guān)系統(tǒng)的深度集成，開發(fā)出基于本體理論構(gòu)建貨物知識圖譜的智能檢疫輔助系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)檢疫人員檢前信息提醒、檢中知識庫提供的智能輔助決策功能。

2 智能輔助檢疫系統(tǒng)

2.1 智能輔助檢疫系統(tǒng)的架構(gòu)

該系統(tǒng)是以本體理論構(gòu)造的貨物知識庫框架為基礎(chǔ)，通過互聯(lián)網(wǎng)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸與計(jì)算服務(wù)的技術(shù)體系，具體的架構(gòu)圖如圖1 所示。從圖1 中可以看出智能審方系統(tǒng)包括接口層、存儲層、服務(wù)層這三個(gè)部分。其中存儲層包括數(shù)據(jù)庫和智能知識推理引擎。

2.1.1 接口層

該層主要通過服務(wù)注冊組件調(diào)用實(shí)時(shí)監(jiān)控服務(wù)、數(shù)據(jù)提取服務(wù)，從物流信息管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中獲待檢疫貨物基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并調(diào)用映射規(guī)則服務(wù)和本體構(gòu)建服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清理和融合半結(jié)構(gòu)化的貨物描述數(shù)據(jù)，同時(shí)生成本局部本體模型。該層主要用于獲取智能系統(tǒng)所需的貨物數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成本體模型。

2.1.2 存儲層

圖1 智能輔助檢疫系統(tǒng)架構(gòu)圖

該數(shù)據(jù)庫主要包括貨物本體庫、檢驗(yàn)知識庫、檢驗(yàn)規(guī)則庫和審核流程庫。其中本體庫主要存儲各類貨物的OWL 描述模式；檢驗(yàn)知識庫用于存儲檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的屬性描述信息和貨物的關(guān)聯(lián)信息；規(guī)則庫主要存儲各類檢疫的對應(yīng)規(guī)則；流程庫主要存儲本系統(tǒng)檢驗(yàn)審核所能提供的各類流程服務(wù)。這四類庫的獨(dú)立存儲有效的保證了貨物屬性和檢疫服務(wù)的獨(dú)立擴(kuò)展。智能知識推理引擎，該層可以屏蔽系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲的復(fù)雜性，使用戶面對一個(gè)簡單而統(tǒng)一的數(shù)據(jù)使用環(huán)境，將注意力集中在對本體檢驗(yàn)使用情境服務(wù)的應(yīng)用上來。該中間件通過貨物本體生成器系統(tǒng)保證貨物屬性生成結(jié)構(gòu)化貨物本體數(shù)據(jù)；通過負(fù)載均衡器保證平臺系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定；通過消息隊(duì)列保證平臺運(yùn)行的準(zhǔn)確；通過輪詢器來控制數(shù)據(jù)采集的運(yùn)行頻率。另外主要通過采集模塊獲取檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；通過推理模塊實(shí)現(xiàn)快速的貨物智能檢疫審核情境的構(gòu)建；通過服務(wù)調(diào)度模塊實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)服務(wù)的應(yīng)用。

2.1.3 服務(wù)層

該層主要將知識管理引擎所產(chǎn)生的結(jié)果以服務(wù)的形式提供給應(yīng)用系統(tǒng)使用。其主要實(shí)現(xiàn)方式有Web Service、API、推送服務(wù)和檢索引擎等服務(wù)方式。其主要內(nèi)容是通過查詢接口業(yè)務(wù)將貨物的檢疫審核結(jié)果信息傳遞給提出的應(yīng)用。

2.2 智能輔助檢疫系統(tǒng)的運(yùn)行流程

智能輔助檢疫系統(tǒng)是一個(gè)開放系統(tǒng)，該流程的核心是以現(xiàn)有的物流管理系統(tǒng)中貨物基本信息為輸入源，將各種信息元數(shù)據(jù)匯集到數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建貨物本體圖譜與檢疫知識庫進(jìn)行關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)智能輔助檢疫審核的服務(wù)，該系統(tǒng)具體運(yùn)行流程如圖2 所示。

圖2 智能輔助檢疫系統(tǒng)的運(yùn)行流程

從圖中可以看到從物流信息系統(tǒng)中獲取貨物基本信息，構(gòu)建貨物本體圖譜，通過與智慧國檢一體化監(jiān)管系統(tǒng)的深度集成，通過檢疫知識庫和規(guī)則庫的提醒與監(jiān)測，形成智能檢疫審核結(jié)果，當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)進(jìn)行預(yù)警，提醒檢疫人員重點(diǎn)關(guān)注。并對通過智能檢疫的結(jié)果，人工檢疫中心結(jié)合經(jīng)驗(yàn)分析進(jìn)行二次審核，對于確認(rèn)的通過結(jié)果，可進(jìn)入檢疫結(jié)果數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)到檢疫通關(guān)管理系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)通關(guān)流程。整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到充分利用現(xiàn)有技術(shù)和資源，提高系統(tǒng)智能應(yīng)用效果的目的。

3 智能輔助檢疫系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 貨物本體的構(gòu)建

貨物本體構(gòu)建即是對檢疫貨物領(lǐng)域概念對非結(jié)構(gòu)化的物流信息文本進(jìn)行抽取，大致可分為以下幾個(gè)過程：文件格式預(yù)處理、中文分詞及詞性標(biāo)注、知識辭典構(gòu)造、去掉相關(guān)停用詞、領(lǐng)域相關(guān)度一致性計(jì)算等過程，主要的工作內(nèi)容包括：

文件格式預(yù)處理：先對處方進(jìn)行文本預(yù)處理，去除與貨物檢疫指標(biāo)不相關(guān)的信息。

中文分詞及詞性標(biāo)注：通過開源分詞系統(tǒng)對貨物描述內(nèi)容進(jìn)行中文分詞以及詞性標(biāo)注。

知識辭典構(gòu)造：為了提高中文分詞的準(zhǔn)確率，防止一些檢疫領(lǐng)域的專業(yè)術(shù)語被切分為多個(gè)字符串，因此在中文分詞的過程中，引入了檢疫領(lǐng)域的知識辭典。

去掉相關(guān)停用詞：對于處方中包含大量的結(jié)構(gòu)性詞語，比如助詞、形容詞、副詞等，此類詞語大多只是一些結(jié)構(gòu)性詞語，不能代表某一領(lǐng)域的主題，因此為了降低概念抽取處理過程中的計(jì)算量，設(shè)計(jì)停用詞表，對其進(jìn)行刪除。

領(lǐng)域相關(guān)度一致性計(jì)算：采用統(tǒng)計(jì)算法和基于檢疫領(lǐng)域知識辭典的概念正向最大匹配算法進(jìn)行領(lǐng)域相關(guān)度一致度計(jì)算。

3.2 檢疫知識庫模型

檢疫知識庫包括三部分：一是政策文件庫，進(jìn)境動物相關(guān)法律、法規(guī)，海關(guān)進(jìn)口報(bào)關(guān)單，雙邊檢驗(yàn)檢疫議定書，質(zhì)檢總局規(guī)范性文件，相關(guān)檢驗(yàn)檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，資質(zhì)備案等相關(guān)資料；二是條件庫，只有當(dāng)每個(gè)規(guī)則都成立且其結(jié)論的權(quán)值大于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)該規(guī)則才為真；三是動態(tài)知識庫，包括用戶在系統(tǒng)運(yùn)行中輸入的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)推理用的規(guī)則、根據(jù)規(guī)則得出的結(jié)論，以及在解釋用戶提問時(shí)的運(yùn)行過程記錄等。

通過對上述內(nèi)容的整合，我們在知識庫中定義了Goods_desc 知識實(shí)體（如表1 所示）

表1 Goods desc 知識實(shí)體

通過上面的實(shí)體建模和實(shí)體關(guān)聯(lián)后，就可以根據(jù)知識庫向智能審核提供相應(yīng)的匹配規(guī)則。就可以對種類繁多的貨物建立監(jiān)控目錄，用于實(shí)現(xiàn)智能的檢疫審核系統(tǒng)，從而快速實(shí)現(xiàn)貨物的快速檢疫指標(biāo)審核。

結(jié)束語

論文針對在人工檢疫過程中的效率問題，提出了利用專家思想的構(gòu)建基于本體的貨物知識庫，并構(gòu)建以此知識庫驅(qū)動的智能檢疫審核系統(tǒng)體系架構(gòu)，同時(shí)給出了具體的應(yīng)用流程和關(guān)鍵技術(shù)。該系統(tǒng)適用于口岸通過貨物檢疫等業(yè)務(wù)和管理部門，該系統(tǒng)可以極大的降低貨物檢疫的失誤風(fēng)險(xiǎn)，提高通過關(guān)貨物的檢疫效率，因此，具有較高的研究與應(yīng)用價(jià)值。

在后續(xù)的工作中，我們將進(jìn)一步完善本體模型的自動構(gòu)建和知識庫的自我學(xué)習(xí)完善方法進(jìn)行深入研究。