海事案例推理中決策支持系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)分析

◎ 易林生 九江市港口航運管理局

新時期，將計算機科學與法律相結(jié)合已成為大勢所趨，業(yè)內(nèi)人士紛紛將目光聚焦于該領(lǐng)域，希望能夠?qū)⒃?、案例或法律條款轉(zhuǎn)變成知識，基于相關(guān)知識展開推理，從而確定與新案例或新情況相符的解決方案。對海事案例而言，決策支持系統(tǒng)的作用主要是對歷史案例、評析情況及最終判決進行檢索，并以此為基礎(chǔ)，對新案例的走向加以預測，在幫助律師全面了解新案例內(nèi)容的同時，為航海人員制定決策提供有力支持，使航行過程更加安全。

1.研究背景

2.海事案例特征

構(gòu)建案例庫前，先要對案例特征進行準確且全面的描述。正常情況下，海事案例均包含六大要素，分別是案例概要、環(huán)境信息、船舶情況、事故原因、后果以及最終判決[2]。

2.1 案例概要

案要所描述內(nèi)容以案例類型、現(xiàn)場情況為主，包括但不限于發(fā)生事故的地點、時間和案例編號等，具體內(nèi)容見圖1。

圖1 案要內(nèi)容

其中，海事類型及編號為數(shù)值型，剩余要素為文本型。

2.2 環(huán)境信息

該類信息可以細分為自然、地形以及交通環(huán)境，自然環(huán)境主要是指能見度、海面風向與風速等，交通環(huán)境則是指航行路線、航行規(guī)則還有航行密度。

2.3 船舶情況

該類信息主要是指涉案船舶所具有特征，例如，船舶性能、類型及尺寸，其中，僅有船舶類型為文本型，剩余信息均為數(shù)值型。

2.4 事故原因

該類信息指的是調(diào)查人員經(jīng)過調(diào)查所得出事故原因，通常分為直接/間接原因、主觀/客觀原因。其中，直接原因包括操作不當、決策失誤，間接原因是指安全管理存在漏洞，主觀原因有船舶系固不良、超載等，客觀原因則是指海況、氣象條件惡劣。

2.5 事故后果

該類信息所描述內(nèi)容，通常是事故所造成損失，例如，海域污染情況、船舶損害程度和人員傷亡數(shù)量，此外，還應(yīng)針對不同事故情況進行補充說明。

2.6 最終判決

最終判決所涉及內(nèi)容較多，主要有法官解釋、備注、責任分配以及參考規(guī)則，上述因素均為文本型。

新一輪的課程改革承載著核心素養(yǎng)培養(yǎng)的旨趣，對數(shù)學課堂教學提出了新的要求，課堂留白藝術(shù)的運用就是頗具魅力的一個重要方面．研究者基于對數(shù)學課堂留白藝術(shù)的理論探析，對教學實踐中存在的問題進行了反思．其中一些思考還是初步和概要的，許多問題尚未完全厘清，后續(xù)可根據(jù)數(shù)學課堂教學案例進行深入分析，結(jié)合具體問題提出更有針對性的教學策略與建議，并在實踐中積極檢驗、修正．

3.海事案例推理流程

作為打造完整知識體系的關(guān)鍵一環(huán)，案例推理強調(diào)以歷史情況、既有資料和條件為依據(jù)，對案例進行推理，根據(jù)推理結(jié)果，設(shè)計相應(yīng)的解決方案（如圖2所示）。現(xiàn)將推理流程歸納如下：第一步，收集案例，保證每個案例都包括問題、結(jié)果兩部分，第二步，將案例錄入對應(yīng)案例庫，第三步，在出現(xiàn)新案例后，由決策支持系統(tǒng)對其進行描述，匯總案例庫案例、新案例的相似點，根據(jù)實證有效的歷史解決方案，確定全新解決方案，確保新案例能夠盡快解決。由此可見，案例推理的關(guān)鍵是不斷學習，保證推理系統(tǒng)具有良好的環(huán)境適應(yīng)性。

圖2 海事案例推理

4.決策支持系統(tǒng)開發(fā)方案

對本系統(tǒng)進行開發(fā)期間，應(yīng)當重點關(guān)注功能模塊、檢索算法，確保所開發(fā)系統(tǒng)可直接用于海事案例推理，并為后續(xù)工作的開展提供理論依據(jù)。

4.1 開發(fā)原則

對本系統(tǒng)進行開發(fā)期間，應(yīng)嚴格遵循以下原則：首先是完備性，有關(guān)人員應(yīng)當保證系統(tǒng)功能完備、各模塊高度契合，在上傳案例信息的同時，快速檢索并匹配歷史案例，為制定決策提供支持；其次是實用性，即根據(jù)工作需求確定設(shè)計方案，保證系統(tǒng)功能兼具實用性與針對性；再次是標準化，簡單來說，就是系統(tǒng)開發(fā)符合技術(shù)規(guī)范所提出要求；最后是通用性，本系統(tǒng)應(yīng)當能夠在不同配置的計算機內(nèi)運行。除此之外，系統(tǒng)還應(yīng)具有擴展性，確保在更新、修改或是擴充部分功能時，其他功能不會受到影響。

4.2 功能模塊

本系統(tǒng)共搭載七個功能模塊，七個模塊共同構(gòu)成決策支持系統(tǒng)，并保證系統(tǒng)能夠發(fā)揮出應(yīng)有作用。模塊一為用戶接口，作為連接設(shè)備和用戶的主體，該模塊主要負責表達案例信息，展示結(jié)果，檢驗參數(shù)匹配度，在此基礎(chǔ)上，對信息權(quán)重加以確定。模塊二為總控模塊，作為系統(tǒng)管控中心和用戶使用載體，該模塊所能提供的服務(wù)極多，包括但不限于獲取案例信息、維護案例庫、管理用戶及案例庫等。模塊三為建模模塊，主要負責建立案例庫，確保案例信息能夠得到長時間的保存。模塊四為獲取參數(shù)的模塊。該模塊能夠在系統(tǒng)運行的同時獲取案例參數(shù)，并對參數(shù)所具有一致性、匹配性進行快速檢測。模塊五為檢索參數(shù)的模塊。即根據(jù)用戶所提供參數(shù)，匹配相應(yīng)的算法，確保所檢索歷史案例與新案例之間具有極高的重合度。模塊六為推理模塊。該模塊能夠根據(jù)案例庫既有案例展開推理，同時對用戶所提供參數(shù)進行快速處理，提高決策可行性與有效性。模塊七為維護模塊。該模塊主要提供兩項服務(wù)，一是確認用戶權(quán)限，二是檢查案例庫參數(shù)有效性，避免由于不合規(guī)或不合法的操作，導致案例庫損壞。

4.3 檢索算法

眾所周知，檢索海事案例的關(guān)鍵是以案例庫既有案例為依托，確定與新案例具有極高重合度或相似度的歷史案例。在案例推理過程中，案例檢索往往發(fā)揮著極為重要的作用，要想快速確定符合新案例的既有案例，關(guān)鍵是要對檢索技術(shù)進行升級，確保升級后技術(shù)具有良好的概括性，可快速確定案例特征，為后續(xù)環(huán)節(jié)的有序推進提供有力支持。目前，可用來檢索海事案例的方法主要有三種，分別是歸納索引、知識引導以及鄰近檢索，其中，鄰近檢索的適用范圍更廣，下文主要對該方法進行說明。

該算法強調(diào)以案例相似度為依據(jù)，對歷史案例進行檢索，從而確定最符合新案例的歷史案例，計算步驟如下：第一步，對歷史案例、新案例屬性重合度進行計算；第二步，結(jié)合屬性權(quán)值，對案例相似度加以確定。以碰撞案例為例，該類案例通常包含三種屬性，分別是數(shù)值、枚舉和字符串，其中，數(shù)值屬性主要是指船長、航行速度及方向、相鄰船舶距離；枚舉屬性是指海浪等級、能見度等級；字符串屬性則是指海區(qū)、船舶性能。對該類案例的屬性相似度進行計算時，應(yīng)考慮三種情況，首先是數(shù)值，通過最小值法對相似度進行計算的公式如下：

上述公式中，xi代表歷史案例屬性，yi代表新案例屬性。其次是枚舉，若枚舉對象為字符串，則：

如果枚舉對象為數(shù)值，則：

上述公式中，R代表枚舉集合。max|R|代表R的最大值。min|R|代表R的最小值。最后是字符串，該屬性可直接進行匹配，并根據(jù)匹配程度確定相似度。對應(yīng)公式如下：

除此之外，為確保檢索所得歷史案例與新案例相似度達到最高，有關(guān)人員還可以引入閾值，若案例相似度未達到閾值，則代表案例不匹配。

5.決策支持系統(tǒng)實現(xiàn)討論

5.1 實現(xiàn)手段

本系統(tǒng)將程序設(shè)計語言作為實現(xiàn)的關(guān)鍵，將滿足用戶需求作為最終目標，通過模塊調(diào)度的方式，使不同功能模塊的數(shù)據(jù)得到實時交換，在此基礎(chǔ)上，酌情引入控制程序流程、管理設(shè)備以及維護案例庫等典型功能，并基于主控模塊，對各功能模塊進行集成，使系統(tǒng)成為功能豐富、運行穩(wěn)定的系統(tǒng)，確保其在案例推理過程中可發(fā)揮出應(yīng)有作用。

系統(tǒng)操作平臺為win10，開發(fā)工具為JBuilder9。此外，有關(guān)人員還對界面設(shè)計組件包進行了優(yōu)化，基于Swing、Awt對界面進行了設(shè)計，其中，作為Awt擴展組件包的Swing，主要負責提供圖形界面所需附加開發(fā)組件，保證界面具有良好的視覺效果，Awt負責提供開發(fā)主組件，將二者相結(jié)合，可使頁面開發(fā)速度、效果得到顯著提升[3]。

5.2 注意事項

5.2.1 知識表示方式

案例知識指的是案例所遵循規(guī)律、實踐所積累經(jīng)驗和認識。知識表示則強調(diào)通過編碼的方式，對案例特征、屬性以及發(fā)生過程進行整合，從而形成符合計算機認識規(guī)律的符號化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。知識表示的方法較多，包括但不限于過程法、框架法和語義網(wǎng)絡(luò)法，本項目重點介紹框架法。

作為知識表示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基本單位，框架能夠?qū)ο髮傩赃M行詳細且準確地描述，不同框架可以依托屬性關(guān)系進行連接，進而形成完整的框架網(wǎng)絡(luò)，確保對象之間所存在的關(guān)系能夠得到直接表達。正常情況下，均可以用框架槽表示對象屬性，并基于不同屬性的重要性，確定權(quán)值，以碰撞案例為例，該類案例往往只需考慮碰撞影響因素，即環(huán)境參數(shù)、運動參數(shù)，除特殊情況外，均不需要對其他因素進行分析。

5.2.2 日常維護要點

對案例庫進行維護時，應(yīng)重點關(guān)注兩方面內(nèi)容，分別是案例冗余程度、案例一致性。作為海事案例庫極為重要的組成部分，典型案例在推理、制定決策的過程中，具有無法被替代的作用，隨著使用年限的增加，案例庫內(nèi)案例數(shù)量不斷增多，若類似案例數(shù)量過多，便會造成案例冗余，進而給案例庫利用率、檢索速度和有效性產(chǎn)生影響。要想避免出現(xiàn)該問題，關(guān)鍵是要在寫入案例前，先對案例進行檢查，確保案例具有良好的一致性和有效性，具體方法如下：第一步，打造臨時案例庫；第二步，確定匹配閾值；第三步，逐一對案例庫既有案例與新案例進行比較，確定相似度；第四步，比較相似度和閾值，如果相似度在匹配閾值之上，則可將案例寫入案例庫，反之，則要如實告知專家，由專家、專業(yè)人員制定最終決策。

6.結(jié)論

新時期，隨著技術(shù)的發(fā)展，案例推理法已在諸多領(lǐng)域得到運用，將該方法用于海事領(lǐng)域，可為有關(guān)人員制定科學決策提供有力支持。本文以海事案例為研究對象，圍繞決策支持系統(tǒng)展開了討論，指出要想使系統(tǒng)發(fā)揮出應(yīng)有作用，關(guān)鍵是要對創(chuàng)建案例庫、選擇檢索方法等工作引起重視。未來，有關(guān)人員應(yīng)將目光聚焦于案例匹配、案例庫升級等方面，確保本系統(tǒng)能夠提供更符合用戶預期的功能，并為海事行業(yè)發(fā)展貢獻力量。