基于语义推理的知识图谱驱动多流程集成仿真方法及系统

本发明涉及零件加工仿真的计算机科学、仿真技术和知识图谱技术，具体地，涉及一种基于语义推理的知识图谱驱动多流程集成仿真方法及系统，同时涉及一种相应的计算机终端和计算机可读存储介质。

背景技术：

1、在国内军用与民用大型、复杂、薄壁熔模精密铸件的生产流程中，例如航空发动机涡轮后机匣、扩压器等构件，传统的试验试错方法会导致高昂的成本、长时间的工期，并难以快速、准确找到理论最优的解决方案。仿真技术作为一种预测铸件缺陷、计算铸件尺寸变形的重要手段，相比试验方法具有高效、节省材料和人力物力的优势，同时能够在实际试验前提供理论最优解。

2、然而，铸件尺寸变形预测流程涉及多种工艺精密成型的数值模拟、多种材料的本构行为、多种仿真软件的协同建模，需要考虑各种参数波动的影响，需要对多流程计算结果进行多次迭代反变形计算，传统一般采用脚本自动化技术的集成计算仿真方法。通过撰写软件脚本并修改脚本代码内相应位置的模拟参数，需要高水平工程师长时间反复修改脚本、提交仿真与优化工作。传统脚本自动化的集成计算仿真方法强调脚本的语法正确性，导致构件或工艺更换时难以直接复用脚本，进一步增加了仿真与优化工作的难度。

3、经过检索发现：

4、公开号为cn109614501a的中国发明专利申请《一种基于知识图谱的工业隐患规范化上报方法及系统》，包括：获取隐患排查手册；抽取所述隐患排查手册中的多个实体以及多个所述实体之间的语义关系；根据多个所述实体以及多个所述实体之间的语义关系构建知识图谱；获取用户当前输入的隐患描述文本；根据所述知识图谱对所述隐患描述文本中错误的实体进行更正，获得更正后隐患描述文本；将所述规范化隐患描述文本进行上报。该方法及系统用于隐患排查，其知识图谱的节点和属性信息用于标注隐患文本和隐患内容之间的关系，无法实现快速的、可复用的流程仿真。

5、目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于语义推理的知识图谱驱动多流程集成仿真方法与系统，同时提供一种相应的计算机终端和计算机可读存储介质，能够直接驱动各种仿真软件进行集成的模拟与仿真。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种基于语义推理的知识图谱驱动多流程集成仿真方法，包括：

3、构建包含仿真脚本代码属性、脚本参数属性、域特定语言抽象语法树属性以及节点功能语义描述属性的知识图谱；

4、提取用户需求文件的语义信息，根据节点功能语义描述属性在所述知识图谱中找到符合条件的实体节点，得到推理链路对应的实体序列；

5、整合所述实体序列，根据推理路径中逐个知识图谱实体节点中的域特定语言抽象语法树属性的组合生成整个推理路径所对应的域特定语言代码；

6、采用域特定语言解释器解析并执行所述域特定语言代码，与不同仿真软件在操作系统层面与脚本执行层面进行交互，运行生成的仿真脚本并执行数值模拟求解器，实现多流程集成仿真。

7、优选地，所述构建包含仿真脚本代码属性、脚本参数属性、域特定语言抽象语法树属性以及节点功能语义描述属性的知识图谱，包括：

8、根据实际应用场景，采用图数据库构建能够实时更新和/或添加节点的知识图谱，其中，所述节点代表特定数值仿真功能的实体，每一个所述节点均包括：仿真脚本代码属性、节点功能语义描述属性、脚本参数属性和域特定语言抽象语法树属性；其中：

9、所述仿真脚本代码属性作为脚本代码，用于在图谱调用该节点的属性时，将此部分脚本代码自动写入相关模拟文件夹目录中，并将相应脚本参数属性自动填入脚本代码中相应位置；

10、所述节点功能语义描述属性，用于描述此部分脚本功能的自然语言，并在自然语言模型选择图节点时，阅读与当前节点相连的有向边指向的图节点的节点功能语义描述属性，选择合适的节点，并进行该节点脚本代码的实现；

11、所述域特定语言抽象语法树属性，用于根据由不同域特定语言抽象语法树组成的不同组合生成完整的域特定语言代码，供域特定语言解释器解释调用；

12、所述脚本参数属性，用于描述此部分脚本代码内所包含的数值模拟模型参数；

13、所述节点中的初始节点还包括：条件属性，所述条件属性用于判定初始知识图谱节点的选择，主要用以区分不同类型的仿真分析与优化要求。

14、优选地，所述用户需求文件的语义信息包括：与工业生产过程中的元数据相对应的应用场景仿真需求描述信息、数值模拟模型描述信息、数值模拟模型设置细节描述信息、数值模拟模型优化目标描述信息和数值模拟模型约束条件描述信息；将上述任意一个或任意多个信息作为自然语言模型或预定义模板的输入数据，用于生成相应的域特定语言代码。

15、优选地，所述提取用户需求文件的语义信息，并根据节点功能语义描述属性在所述知识图谱中找到符合条件的实体节点，得到推理链路对应的实体序列，包括：

16、提供一语义统计模型，通过该语义统计模型提取用户需求文件中的语义信息，并基于所述语义信息，采用深度优先的图遍历方法，获得一系列与所述语义信息相对应的知识图谱实体节点的推理路径，将所述推理路径上逐个节点的域特定语言的抽象语法树按照列表的方式组合，即得到推理链路对应的实体序列。

17、优选地，所述整合所述实体序列，根据推理路径中逐个知识图谱实体节点中的域特定语言抽象语法树属性的组合生成整个推理路径对应的域特定语言代码，包括：

18、基于所述实体序列，整合所述实体序列中相应节点的域特定语言的抽象语法树，生成对应的域特定语言代码。

19、优选地，所述采用域特定语言解释器解析执行所述域特定语言代码，与不同仿真软件在操作系统层面与脚本执行层面进行交互，运行生成的仿真脚本代码并执行数值模拟求解器，包括：

20、根据不同的仿真软件，通过相应的执行函数api与域特定语言共享函数命名空间，并采用只读方法解析执行所述域特定语言代码，与操作系统和数值模拟求解器进行交互，将所述知识图谱中的脚本参数属性填入脚本代码中相应的字符串占位符中，通过调用仿真软件的系统接口启动数值模拟求解器并运行仿真脚本代码，实现对多流程集成仿真的解析、执行和/或监控。

21、优选地，上述方法，还包括：

22、对运行的仿真脚本代码的pid号进行监控，针对超时未执行或超时未执行完成的pid进程采取杀死或重新运行的处理方式。

23、根据本发明的另一个方面，提供了一种基于语义推理的知识图谱驱动多流程集成仿真系统，包括：

24、知识图谱模块，该模块用于构建包含仿真脚本代码属性、脚本参数属性、域特定语言抽象语法树属性以及节点功能语义描述属性的知识图谱；

25、语义推理模块，该模块用于提取用户需求文件的语义信息，根据节点功能语义描述属性在所述知识图谱中找到符合条件的实体节点，得到推理链路对应的实体序列；

26、代码生成器模块，该模块用于整合所述实体序列，根据推理路径中逐个知识图谱实体节点中的域特定语言抽象语法树属性的组合生成整个推理路径所对应的域特定语言代码代码；

27、域特定语言解释模块，该模块采用域特定语言解释器解析并执行所述域特定语言代码，与不同仿真软件在操作系统层面与脚本执行层面进行交互，运行生成的仿真脚本代码并执行数值模拟求解器，实现多流程集成仿真。

28、根据本发明的第三个方面，提供了一种计算机终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行本发明上述中任一项所述的方法，或，运行本发明上述中的系统。

29、根据本发明的第四个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时可用于执行本发明上述中任一项所述的方法，或，运行本发明上述中的系统。

30、由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：

31、本发明提供的基于语义推理的知识图谱驱动多流程集成仿真方法及系统，实现从仿真脚本代码编写的语法正确性向语义正确性转变：本发明强调了代码的语义正确性，而不仅仅遵循语法规则。在传统方法中，仿真脚本编写往往关注语法正确性，而忽略了代码在实际应用中的语义。本发明通过引入语义推理，着重于保证生成的仿真脚本在功能和逻辑上的正确性，使仿真结果更为准确和高效。

32、本发明提供的基于语义推理的知识图谱驱动多流程集成仿真方法及系统，采用域特定语言方法整合管理不同求解器调用接口：本发明采用域特定语言(intermediatelanguage)的设计，将不同编程语言的代码段转化为域特定语言，使得方法具有更广泛的适用性和更强的通用性。域特定语言不仅可以方便地转换为其他目标语言，而且在不同平台和环境下都具有较高的兼容性。

33、本发明提供的基于语义推理的知识图谱驱动多流程集成仿真方法，在多流程集成仿真知识图谱中引入推理路径，快速高效确定适合用户需求文件的仿真方法，有效提升脚本代码的可复用性：本发明采用推理链(reasoning chain)或推理路径(reasoning path)的概念，从起始实体抵达目标实体，构建了一种基于知识图谱的推理框架。这种框架能够根据实体和关系的结构来寻找推理链或推理路径，从而有效地实现多流程集成仿真的推理和优化。

34、本发明提供的基于语义推理的知识图谱驱动多流程集成仿真方法，利用图遍历与搜索，在实现脚本代码高复用性的同时，高效实现仿真或优化模式的匹配：本发明利用图遍历(graph traversal)和图搜索(graph search)的技术，结合深度优先搜索(dfs)算法，采用语义推断，根据用户需求在仿真脚本知识图谱中进行高效、灵活的推理。这种方法能够高效快速定位用户所需的仿真流程链路，实现高效的仿真或优化模式的匹配。

35、本发明提供的基于语义推理的知识图谱驱动多流程集成仿真方法，可以实现多流程集成仿真的并行计算，利用多核处理器或分布式计算资源，提高仿真速度和效率。

36、本发明提供的基于语义推理的知识图谱驱动多流程集成仿真方法，支持多种仿真软件和平台，可通过定义相应的接口，实现与不同仿真软件和平台的无缝集成。