《增材制造知識圖譜 第4部分：知識融合與服務(wù)接口》

Q/LB.□XXXXX-XXXXI目次TOC\o"1-1"\h\t"標準文件_一級條標題,2,標準文件_附錄一級條標題,2,"前言 II1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14增材制造領(lǐng)域知識圖譜融合技術(shù)架構(gòu) 15知識圖譜融合技術(shù)要求 25.1概述 25.2數(shù)據(jù)保密性要求 25.3數(shù)據(jù)專業(yè)性要求 25.4數(shù)據(jù)格式要求 35.5知識圖譜本體層融合要求 35.6知識圖譜實例層融合要求 35.7知識圖譜質(zhì)量提升技術(shù)要求 46服務(wù)接口要求 46.1概述 46.2規(guī)范性要求 46.3實用性要求 46.4易用性要求 56.5安全性要求 56.6開放性要求 56.7可擴展性要求 56.8接口性能要求 5TOC\o"9-9"\h\t"標準文件_正文圖標題,1,標準文件_附錄圖標題,1"圖1增材制造知識圖譜融合架構(gòu)圖 2 前言本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由提出。本文件由歸口。 本文件起草單位：XXX、XXX、XXX、本文件主要起草人：XXX、XXX、XXX、增材制造知識圖譜第4部分：融合與服務(wù)接口范圍本文件規(guī)定了增材制造領(lǐng)域知識融合與服務(wù)接口技術(shù)架構(gòu)、知識圖譜融合功能要求、本文件適用于增材制造知識融合算法與服務(wù)接口設(shè)計、研發(fā)和應(yīng)用。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T42619增材制造術(shù)語GB/T42131人工智能知識圖譜技術(shù)框架術(shù)語和定義GB/T42131和GB/T42619界定的術(shù)語和定義適用于本文件增材制造領(lǐng)域知識圖譜融合技術(shù)架構(gòu)增材制造領(lǐng)域知識圖譜融合架構(gòu)如圖1所示，主要分為4個部分：數(shù)據(jù)預(yù)處理、本體層融合、實例層融合以及融合后圖譜質(zhì)量評估。在數(shù)據(jù)預(yù)處理層面，系統(tǒng)需要對收集的圖譜數(shù)據(jù)進行加密后再進行傳輸，確保圖譜數(shù)據(jù)的安全性；通過日志記錄的方式，保證圖譜數(shù)據(jù)的準確性。在本體層融合層面，需要在構(gòu)造基礎(chǔ)實體、關(guān)系、屬性等元素后，采用合理的匹配計算方法，構(gòu)造匹配線索并計算相似度，完成本體層的融合。在實例層融合層面，需要采用合理的方法，完成實體鏈接、實體對齊的工作，并采用合理的知識推理與圖譜補全方法，完成融合后的知識圖譜質(zhì)量增強。在圖譜質(zhì)量評估層面，需要采用合理的方法，對融合后圖譜的準確率、覆蓋率、一致性、有效性等方面進行評估，保證融合后的圖譜質(zhì)量達到預(yù)期需求。增材制造知識圖譜融合架構(gòu)圖知識圖譜融合技術(shù)要求概述在基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的增材制造知識圖譜構(gòu)建中，由于數(shù)據(jù)源的分布和自治性，在知識圖譜構(gòu)建中往往存在大量的異構(gòu)問題，首先需要保證知識圖譜來源的質(zhì)量，主要包括知識圖譜的數(shù)據(jù)專業(yè)性、數(shù)據(jù)保密性與數(shù)據(jù)格式，下一步在進行知識圖譜融合時需要從多方面進行，主要包括本體層的異構(gòu)、實例層的異構(gòu)兩個個方面，最后需要對融合后知識圖譜進行質(zhì)量提升與優(yōu)化，保證獲取高質(zhì)量融合后知識圖譜。數(shù)據(jù)保密性要求部分增材制造知識具有極高的保密性，在數(shù)據(jù)獲取、上傳和處理方面要注意防止數(shù)據(jù)泄露：若采集數(shù)據(jù)為用戶數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集應(yīng)經(jīng)過用戶的確認，且告知用戶所采集數(shù)據(jù)的使用目的、方式和范圍，確保用戶的知情權(quán)，例如收集不同打印中心的設(shè)備信息以及訂單的參數(shù)設(shè)計數(shù)據(jù)應(yīng)獲取用戶確認；應(yīng)該保證模型數(shù)據(jù)、增材領(lǐng)域?qū)＜覀€人信息數(shù)據(jù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)上傳采用加密方式傳輸，確保數(shù)據(jù)傳輸中的安全；應(yīng)該保證數(shù)據(jù)處理中要后臺數(shù)據(jù)的安全和隱私，例如增材打印制造中心的相關(guān)設(shè)備信息與訂單信息等高度涉密數(shù)據(jù)；應(yīng)該支持用戶可主動刪除自身的個人信息、用戶緩存在服務(wù)器上的制件打印模型文件等數(shù)據(jù)；應(yīng)該支持記錄知識圖譜系統(tǒng)使用過程中需方數(shù)據(jù)產(chǎn)生的實體、關(guān)系、屬性、實例等知識的變更信息；應(yīng)不支持對數(shù)據(jù)以及產(chǎn)生的實體、關(guān)系、屬性、實例等知識非授權(quán)的植入、篡改、替換、轉(zhuǎn)移和偽造；應(yīng)該支持對知識圖譜進行訪問權(quán)限管控，防止私密數(shù)據(jù)泄漏，例如不同打印中心的用戶訂單數(shù)據(jù)應(yīng)該只有提供方可見。數(shù)據(jù)專業(yè)性要求增材制造知識圖譜屬于垂直領(lǐng)域的知識載體，應(yīng)用領(lǐng)域要求極強的專業(yè)性與正確性，因此所包含的知識，需要得到專業(yè)保證：應(yīng)該保證增材制造知識圖譜中專業(yè)知識條目的準確性，需要經(jīng)過運營或?qū)＜倚ｒ?，例如增材制造的設(shè)備，實際制造的參數(shù)等；應(yīng)該保證知識使用的可解釋性，可以從執(zhí)行結(jié)果反推知識使用，例如在實際打印中推薦參數(shù)的來源以及推理邏輯，保證知識的可解釋性；應(yīng)該保證需要保密的數(shù)據(jù)，由專業(yè)人員參與收集和校驗，例如不同打印廠商的用戶打印數(shù)據(jù)等則需要由專業(yè)人員進行脫密處理后使用。數(shù)據(jù)格式要求增材制造的知識圖譜知識來源，應(yīng)用方式通常不同，導(dǎo)致知識的存儲形式復(fù)雜多樣，在進行知識圖譜融合時，應(yīng)保證知識圖譜符合以下要求：應(yīng)該確保所有知識圖譜的文件存儲形式有效性，例如增材制造的打印數(shù)據(jù)應(yīng)采用浮點類型進行記錄；應(yīng)該有一個有效的數(shù)據(jù)集成方法，來轉(zhuǎn)換來自不同來源或不同格式的數(shù)據(jù)到統(tǒng)一的知識組織形式，例如增材制造的模型文件，表格以及專家文檔等；應(yīng)該確保同一設(shè)備在同一時間的數(shù)據(jù)唯一性，例如增材制造的設(shè)備設(shè)置參數(shù)與信息可能會隨時間發(fā)生變化，應(yīng)保證數(shù)據(jù)融合的一致性；應(yīng)該確保用戶數(shù)據(jù)和用戶身份不直接關(guān)聯(lián)，例如不同打印中心的設(shè)備情況等不應(yīng)被體現(xiàn)。知識圖譜本體層融合要求進行知識圖譜融合的第一步應(yīng)該進行本體層的融合，構(gòu)建的統(tǒng)一的新知識圖譜本體層應(yīng)符合以下要求：應(yīng)該包含全部異構(gòu)知識圖譜的全部本體，例如增材制造的設(shè)備，打件，參數(shù)與打件屬性等；應(yīng)該能夠定義和描述增材制造領(lǐng)域的概念、屬性、關(guān)系和約束，例如打件性能要求的不同，打印材料的力學(xué)性能不同等導(dǎo)致屬性不同或者相同的屬性也具有不同的約束范圍；應(yīng)該支持新本體模型中的本體與原異構(gòu)知識圖譜本體模型中的本體的語義匹配，例如在不同的打印中心可能會將打件定義為產(chǎn)品；應(yīng)該能夠支持對本體層的擴充，由于增材制造的領(lǐng)域特性可能會打印不同行業(yè)的不同產(chǎn)品類型，具有不同的性能評價指標，會需要進行更加細致的區(qū)別時，應(yīng)該支持對本體層進行擴充；應(yīng)該能夠保證本體層對于新實例的精確描述，由于增材制造的不同打印用戶可能會打印各種物品，因此需保證對于新實例本體層應(yīng)該能夠進行精確的分類與描述。知識圖譜實例層融合要求進行知識圖譜融合的第二步應(yīng)進行實例層的融合，融合增材制造領(lǐng)域異構(gòu)知識圖譜實例應(yīng)符合以下要求：應(yīng)該有一個強大的機器學(xué)習(xí)方法，能夠綜合實例的語義與結(jié)構(gòu)信息進行異構(gòu)知識圖譜的實體精確對齊，統(tǒng)一增材領(lǐng)域下各材料、設(shè)備名稱，例如某些設(shè)備可能以設(shè)備名存在，也可能以型號存在，應(yīng)支持基于規(guī)則推理的精確對齊；應(yīng)該有一個可靠的實體鏈接方法，來發(fā)現(xiàn)并消除不同知識圖譜中相同或相似實體之間的歧義，例如不同的打印中心可能會對設(shè)備的同一系統(tǒng)有不同的名字，應(yīng)該支持能夠通過語義消除歧義，實現(xiàn)實體的精確對齊；應(yīng)有一個強大的機器學(xué)習(xí)或基于規(guī)則的方法，來從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)并推斷出隱含或缺失的關(guān)系和規(guī)則，并且能夠解釋其推理過程，例如能夠通過歷史訂單的打印數(shù)據(jù)對參數(shù)設(shè)置進行相似案例的缺失參數(shù)進行推理；應(yīng)該有一個兼容的方法，允許增加非結(jié)構(gòu)化外部知識對實例融合過程進行指導(dǎo)與修正，由于增材制造領(lǐng)域的專業(yè)性要求較強，存在大量的知識文檔，打印參數(shù)設(shè)置等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，在進行知識圖譜實體對齊時應(yīng)該能夠利用這些知識進行輔助推理與知識修正；應(yīng)該有一個靈活的查詢方式，來支持用戶對融合后的知識圖譜進行多維度、多層次、多粒度和多形式的檢索和分析，例如增材制造的不同用戶會有不同的需求，會要求查詢的目標、查詢方式的多樣化；應(yīng)該有一個高效的知識圖譜存儲與查詢框架，保證用戶對增材制造領(lǐng)域知識查詢的響應(yīng)時間符合用戶預(yù)期。知識圖譜質(zhì)量提升技術(shù)要求知識圖譜進行融合時由于考慮信息的局部性與算法的局限性，融合后的知識圖譜仍存在質(zhì)量問題，所以需要對知識圖譜進行質(zhì)量提升，知識圖譜質(zhì)量提升應(yīng)符合以下要求：應(yīng)當(dāng)支持知識圖譜的知識表達的統(tǒng)一性、一致性進行提升，例如本體層設(shè)計需要檢測是否合理，本體、關(guān)系能否覆蓋全部實例，實體是否存在冗余、屬性關(guān)系等是否存在沖突；應(yīng)當(dāng)支持知識圖譜的知識的準確性進行提升，例如：增材制造的打件實體屬性出現(xiàn)偏差時修正，關(guān)系間的邏輯不符合客觀事實時進行重新識別；應(yīng)該支持對于知識的時效性進行提升，能夠依據(jù)外部知識來源對知識圖譜中的增材領(lǐng)域知識進行時效性檢驗與更新，保證知識圖譜存在合適的更新方式，例如定期更新、基于更新頻率預(yù)測的更新機制和基于熱點詞發(fā)現(xiàn)的更新來保證增材制造領(lǐng)域知識圖譜的時效性；應(yīng)該支持對于知識圖譜完整性提升，能夠基于全圖的信息進行推理實現(xiàn)對缺失關(guān)系與屬性值的補全，例如對于同類型打件某些實體的屬性值有缺失，應(yīng)該支持根據(jù)其他實體的屬性進行本實體的屬性補全，并且能夠推薦符合性能約束的合理參數(shù)值。服務(wù)接口要求概述在增材制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)知識圖譜融合以及其他功能上，需要用到大量的服務(wù)接口，服務(wù)接口的質(zhì)量決定了各功能最終的效果質(zhì)量，包含規(guī)范性、實用性、易用性、安全性、開放性、可擴展性六個方面；同時，接口性能也需要有所規(guī)定，保證用戶訪問各接口時的響應(yīng)時間不會過長。規(guī)范性要求規(guī)范性要求包括但不限于：接口應(yīng)進行版本控制，對版本有詳細描述，版本之間應(yīng)相互獨立；接口應(yīng)包含0個或多個參數(shù)，接口應(yīng)標注參數(shù)名稱、是否必選、數(shù)據(jù)類型、范圍及參數(shù)實例等內(nèi)容；若有特殊的組合限制和說明，需在接口說明上備注，對于非必選接口，宜給出接口非必選下的缺省值；接口設(shè)計時應(yīng)考慮其調(diào)用設(shè)計，包括但不限于最大調(diào)用超時時間，最短調(diào)用時間間隔等要素，相關(guān)設(shè)計和約束需要通過定義或者說明的方式在文檔中體現(xiàn)，并標識其異常返回說明和處理方法。實用性要求實用性要求包括但不限于：應(yīng)避免接口重復(fù)，減少請求次數(shù)，提高程序穩(wěn)定性和任務(wù)執(zhí)行率；宜按具體請求情況進行參數(shù)傳遞，減少不必要的參數(shù)傳遞。易用性要求易用性要求包括但不限于：接口及參數(shù)應(yīng)命名準確，名稱包含必要信息；接口應(yīng)遵循統(tǒng)一的返回結(jié)構(gòu)，包括調(diào)用錯誤編碼、錯誤描述以及異常額外信息等；接口應(yīng)遵循單一職能原則，接口與功能一一映射；對于復(fù)雜功能，應(yīng)根據(jù)實際通過接口的組合來實現(xiàn)，避免調(diào)用方重復(fù)多次進行組合式調(diào)用；接口應(yīng)盡可能屏蔽底層實現(xiàn)，設(shè)計為抽象程度高且語法宜理解的接口。安全性要求接口安全性的要求包括但不限于：接口應(yīng)設(shè)置訪問令牌機制，用于表示接口調(diào)用者的身份憑證；接口應(yīng)對于不同權(quán)限的用戶，設(shè)置權(quán)限管控功能，防止關(guān)鍵接口被非增材領(lǐng)域?qū)I(yè)人員濫用、惡意調(diào)用；接口被調(diào)用時，客戶端應(yīng)調(diào)用當(dāng)前時間戳，判斷當(dāng)前時間戳與接口傳輸?shù)臅r間戳差值，若差值過大應(yīng)攔截掉請求，防止負載過大導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰；接口應(yīng)對多模態(tài)的增材領(lǐng)域數(shù)據(jù)進行加密操作，保證用戶只能通過指定接口獲取指定的數(shù)據(jù)格式，如對于零件的建模文件，應(yīng)在后臺對模型文件進行加密，并對一般用戶僅開放模型圖片文件的獲取方式，防止源數(shù)據(jù)泄露；接口應(yīng)對增材領(lǐng)域?qū)＜覀€人信息數(shù)據(jù)進行加密，嚴格管控調(diào)用接口，并提供專門的個人信息更新方式，須獲得專家本人同意才能進行信息更新。開放性要求開放性要求包括但不限于：接口應(yīng)根據(jù)增材制造應(yīng)用需求進行不同級別開放性設(shè)計，支持多種應(yīng)用框架，如SpringMVC、golang等；接口應(yīng)滿足多種開放語言和環(huán)境的應(yīng)用，如Vue、React等主流前端框架；接口應(yīng)符合增材制造領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)習(xí)慣，減少接口定制化帶來的重新設(shè)計與適配成本。可擴展性要求可擴