基于案例推理的产品创新系统
吉玥，余嘉元
南京师范大学心理学系，江苏南京（210097）
摘 要：随着社会经济的发展，人们对产品的要求越来越多样化。企业只有通过产品创新来
满足人们日益增长的需求。本文为企业的产品创新提出了一种重要的辅助办法---基于案例推
理的产品创新方法，讨论了实现这种方法的意义与技术问题，并初步建立一个基于案例推理
的产品创新系统。
关键词：案例推理，产品创新，创新案例
文献标识码：A
1. 建立基于案例推理的产品创新系统的意义
企业的核心是产品，企业的竞争主要表现在产品上，因此产品创新是现代企业发展的焦
点。同时消费者的消费方式大大改变，需求变得复杂，很难预料，竞争产品的数量直线上升。
由于消费者的需求多样化，市场越来越细分化，迫使企业努力地生产出各种各样的产品来满
足消费者的需求。我们可以看到许多的企业在竞争中取得了成功，这些成功是如何得来的呢?
恐怕是每个企业渴望知道的。面对如此之多而又复杂的成功案例，人们又该如何着手呢？本
文探讨了基于案例推理的产品创新系统的建立问题。
2. 产品创新的概念
什么是产品创新至今还没有一个严格而统一的定义。经济合作和发展组织[1]对产品创新
的界定是，为了给产品用户提供新的或更好的服务而发生的产品技术的变化；浙江大学许庆
瑞[2]教授认为凡是技术创新活动引向开发新产品的，我们称之为产品创新；清华大学傅家骥
[3]教授认为，产品创新，即创新的目的是得到新的或有某种改进、改善的产品，包括工业设
备。可以看出，这三个定义中，第一个只强调了技术因素，后两种定义增加了产品创新的内
涵，但是都未能概括现代产品创新的系统内涵。
现代营销理论提出了产品的整体概念。美国西北大学科特勒[4]博士认为，现代产品包
括核心、形式、附加 3个层次，它们构成产品的整体概念。因此，现代产品创新是建立在产
品整体概念基础上的以市场为导向的系统工程，是功能创新、形式创新、服务创新多维交织
的组合创新。
3. 关于 CBR
（1）认知科学基础
基于案例的推理首先来源于认知科学，它也是整个CBR理论体系的逻辑起点。从认知科
学的角度看，人类能够把感知到的信息传递给大脑，大脑则把这些信息存储和记忆起来。这
种存储的信息和记忆为今后遇到相同或相似问题的求解提供了可以借鉴的经验和教训。基于
案例的推理和学习（即以前经历的事例所积累的经验和教训会影响以后在相同或相似的问题
上所作的判断）——是人类解决问题的一种常用方式，属于类比推理的一个子集,[5]认知科学
和心理学的研究已经证明这个事实。正是这种认知科学领域的理论给人工智能的专家和学者
以很大信心和启示——模仿人类的思维方式，直接援引以前积累的经验和知识解决现在的问
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题。
（2）CBR的形成和发展
在认知科学的启示和支撑下，美国耶鲁大学Roger Shank于 1982年在《Dynamic Memory》
一书中首先提出了CBR理论的认知模型和框架。之后，Kolodner和她的学生以此为基础，开
发了名为CTRUS的CBR系统，[6，7]从此CBR理论突破了认知科学的理论框架，开始走向人工
智能领域的研究和应用。
同人类的思维和处理问题模式一样，CBR系统首先通过问题案例和先前案例的相似性，
来决定使用以前的哪一个或哪一些案例 ，并修正或修改以前问题的解法。在这一点上和别
的人工智能有着截然不同。还有它采用自增量学习系统，有着自学习功能。这个和人类解决
问题的方式是一致的。
CBR系统的推理过程一般包括：案例表示，案例检索，调整相似性解等几个过程。但是，
Aamodt和Plaza给出了一个略为不同的CBR推理模式。这种模式在CBR界中使用广泛，称为
4R模式。[8]推理过程包括检索（Retrieve）：检索与问题描述相同或相似的案例；重用（Reuse）：
重用相同或相似案例的解；修订（Revise）：修订所得解以使之适用于新问题；保留（Retain）：
一旦新解被验证有效时，可以考虑将其保留在案例库中。其实从上面的观点我们可以看出，
CBR的推理过程可以简单地为：“回想+修改+学习”。也就是从以前的案例中检索出与当前
问题最相关的案例，修改其解之后用来解决新的问题，并将这个新经验存储到案例库中，用
来解决以后相似的问题。
在基本问题取得共识的前提下，受实践需要的驱动，对 CBR的研究一方面从微观方面
入手，研究深入到每个环节的具体问题，如特征值的抽取等等。另一方面走向复杂和综合，
不断集成其他技术如数据库技术，网络技术等，建立了许多对人类生产生活有帮助的系统。
这些说明 CBR有着广阔的发展前景。
（3）CBR的类型
CBR按其任务类型可分为两种：解释型和问题求解型 。[9]解释型利用以往的案例对新
情况进行分类或特征化，这类CBR主要用于解释或分类以及预测，如司法领域；问题求解型
CBR利用先前的案例为新问题提出解决方案，这类CBR功能类似与问题求解器或决策器，可
用于计划、设计、诊断等。其应用领域非常广泛，如医疗诊断，设备的故障诊断、产品的概
念设计等领域。值得注意的是，在现实世界中，这两种推理模式的任务领域区分并不是很清
楚，有时两种推理的类型可以同时使用，同时这也是CBR发展的趋势。
（4）基于案例推理实现的关键
基于案例的推理包括案例的表示、案例的检索、案例的修正、案例的保留等。
基于案例推理的首要任务是进行案例的表示。案例的表示又称案例的特征提取，也就是知识
是怎样存储在人们的记忆中的。案例的表示就是对于以前已经解决的问题及解决方案的描
述。案例表示方法有：一阶谓词逻辑表示、关系表示、框架表示、产生式表示（规则表示）、
语义网络表示、过程表示、脚本表示、状态图表示、问题归约表示、面向对象表示、原型表
示等。[10]虽然方法很多，但是它们的共同要求是：案例的表示要求是能够充分表示领域知
识，有利于知识的利用，便于对知识的组织维护和管理，便于理解和实现。最主要的知识表
示是以案例结构描述的形式表现的。一般来讲一个典型案例通常包括：问题的描述、问题环
境的描述、问题的求解目标、解决方案、专家评价。
案例的检索是通过访问案例库中过去类似的问题解决方案从而获得当前问题解决方案
的一种推理方法。这就相当于人脑对记忆中的知识进行搜索。案例检索的结果可以是一个案
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例，也可以是一系列相似案例，然后综合各个相似案例的解决方案，最终形成最佳解决方案。
案例检索的方法有：最近邻策略、归纳推理策略、知识导引策略[11]。最近邻策略[12]，假设A
为源案例的集合，M为已经存储在案例库中的某个案例，我们称之为源案例。M∈
A ,M=(M1,M2,…Mn)，n为案例的个数，B为待求解案例称为目标案例（也称为新案例或用户
案例）。源案例M问题域属性表示为M=（m1,m2,…mk） ,同理，目标案例B表示为B=（b1,b2,…
bk）,每个属性的权值为w, w∈(0,1) , ,n为问题域属性的个数（n≥0）。 1
1
1
=∑
=
n
i
iw
设源案例与目标案例之间的相似函数为：SIM（M,B）
源案例的第i个属性和目标案例的第i个属性相异度为：sim(mi, bi)
∑
=
−=
n
i
iii wbmsimBMSIM
1
)),(1(),(
我们把案例检索所得到的案例称为相似案例。如果案例检索的结果为相似度最大的一
个案例，我们称之为最佳匹配案例。，这时案例检索策略为最近邻策略。
归纳推理策略[13]是机器学习研究者从历史数据中提取规则，构造决策树时所提出来的。
基于案例推理系统中运用它来对案例进行分类或进行索引。
决策树是一种类似树的结构，每一个内部接点表示一个属性，每一个分枝表示表示一
个案例分类结果。，叶结点表示分类或类分布，最上面的结点为根结点。
知识导引策略是根据目前已知的知识来决定决案例中哪些属性在进行案例检索时是重
要的，这种类似于知识启发方式。以上就是案例检索的三种方法。最近邻策略[14,15]是一个简
单的检索方法，其最大的问题是检索速度，为找到一组或一个案例需要把目标案例与案例库
中的所有案例进行比较。当案例库中的案例数量较多的时候，检索的速度就会变慢。归纳推
理策略中的决策树的构造也存在一个速度问题。知识导引策略由于本身没有固定模式，所以
搜索方式比较灵活。
案例的修正，就是对检索到的相似案例的解决方案进行修正以解决新的问题的过程。
案例的保留是基于案例推理系统的一个自学习知识增量的过程，也就是它把新的案例
进行保留，这也相当于人类的不断积累经验一样。
4. 对创新案例的表示
对产品创新案例的表示，就是要把案例充分表达出来，便于案例的匹配和提取。在产品
创新中，首先按照产品创新程度将案例划分为：系列型产品创新、模仿改进型、组合创新型、
高新技术型产品创新[16]。按照企业的主动性程度进行划分：主动式产品创新、被动式产品
创新[17]。按照产品本身构成要素来讲：产品功能创新、产品类型创新、产品品种创新[18]。
同时与之相适应的创新技法及创新技法的解释，方法的具体实施过程，对新产品的评价，注
意方面。
下面我们以一个案例的表示为例。
某厂的设计人员注意跟踪社会上各类消费者的鞋型变化及其穿着效果。该公司每年收集
着皮鞋，旅行鞋、运动鞋、保健鞋有数计万计，然后根据年龄、性别、层次特点进行分门别
类的归纳分析，去粗取精，改型设计，收到“源之生活，高于生活”的创新效果，每年都有
数千种产品投放市场，取得了好的效益。
产品创新的类型：按产品创新程度来分为系列型；按照企业的主动性程度来分为主动式
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产品创新；按照产品本身构成来分为产品类型创新。与之相对应的创新技法及其解释是：缺
点列举法，就是通过挖掘和收集产品和工艺存在的缺点，问题、不足等，将其一一列举出来，
然后找出改进的重点，制定产品开发和工艺改革的方案。方案的具体实施过程是：召开一次
缺点列举会议，5～10人参加。会上先由主管部门针对鞋子这种产品，选择一个需要改革的
主题，发挥与会者围绕这一主题尽量列举各种缺点，越多越好。另外请一个人把提出的缺点
逐一编号，记在一张张小卡片上，然后从中挑选出主要缺点，并围绕这些缺点进行产品创新。
同时对着设计人员在对社会上各种消费者的鞋型变化及其穿着效果进行综合，造出新的产
品。对新产品的评价：这种方法的全部基础在于捕捉信息，开拓视野，为改进设计、开发新
品提供可靠依据，在收集信息的基础上，要善于遴选、分析和抉择。注意方面：对于收集到
的信息不要不加以分析的吸收利用，不要被表面现象所迷惑。有些新奇的消费现象有其社会
基础，可引起共鸣，可促进大趋势的形成；而有些新奇现象仅是少数人的偏爱，不会形成大
的趋势，这就需要我们认真分析了。
对案例进行检索的方法用知识导引策略，这种检索策略是根据目前已知的知识来决定案
例中的那些属性在进行案例检索时是重要的，类似于知识启发方式。在本文创新案例某个人
认为创新技法是重要的检索条件时，那么他会先以创新技法为首先的检索条件，那样会得到
一系列的或一个案例，看到得到的案例并不符合自己的需要，可以修正自己的选择条件，直
到选出自己满意的创新案例。
案例的修正，选出的案例不一定是能很好对当前的问题进行解决的，这就需要对案例进
行修正，进行修正有两种方法，一种是用户修改，一种是系统修改。在本文创新系统是采用
用户修改。这种修改方法比较简单实用。
案例的保留，就是由于系统中的案例不能满足当前问题的需要或者是由于选出的案例修
正的太多，这就需要将当前案例的解决作为一个新的案例予以保留。
5. 结论
基于案例推理的产品创新的建立是有利于企业进行创新，给企业的创新提供了一种重要
的方式。但是在建立中还是会遇到一些问题的，例如：成功产品创新的案例的搜集，以及
CBR本身的技术问题。
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The System of the Products Innovation Based on CBR
Ji Yue，Yu Jiayuan
Nanjing Normal University, Nanjing (210097)
Abstract
With the economic and social development ,people’s requirements are more and more diversification.
The factories meet the people’s increasing requirements only through innovating products. This paper
for the new products provides an important mean of supporting products innovation---the system of the
products innovation based on CBR and discusses the techniques of achieving this system.
Keywords: CBR , products innovation , innovation case
作者简介：
吉玥（1982- )，女，汉族，江苏盐城人，南京师范大学心理学系 2004级硕士研究生；
余嘉元（1949- ）男，汉族，江苏无锡人，南京师范大学教科院教授，博士生导师，主要从
事心理测量和认知方向。
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Abstract
