基于改進(jìn)NSGA-Ⅱ算法的科技服務(wù)鏈推薦

陳冬林，王 蕾，劉 晶

(1.武漢理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，2.湖北省電子商務(wù)大數(shù)據(jù)工程技術(shù)研究中心，湖北武漢 430070)

2014 年10 月，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于加快科技服務(wù)業(yè)發(fā)展的若干意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《意見(jiàn)》），提出了重點(diǎn)發(fā)展研究開(kāi)發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)移、檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證、創(chuàng)業(yè)孵化、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、科技咨詢(xún)、科技金融、科學(xué)技術(shù)普及等專(zhuān)業(yè)科技服務(wù)和綜合科技服務(wù)，并強(qiáng)調(diào)“發(fā)展全鏈條的科技服務(wù)，形成集成化總包、專(zhuān)業(yè)化分包的綜合科技服務(wù)模式”。在該《意見(jiàn)》和相關(guān)政策的促進(jìn)下科技服務(wù)業(yè)蓬勃發(fā)展，大量科技服務(wù)機(jī)構(gòu)和科技服務(wù)滋生。與此同時(shí)，用戶(hù)需求日趨復(fù)雜化和鏈?zhǔn)交?，單一科技服?wù)往往難以滿足用戶(hù)的需求。因此，為響應(yīng)國(guó)家號(hào)召和滿足用戶(hù)復(fù)雜需求，需組合單一科技服務(wù)構(gòu)建綜合科技服務(wù)鏈。然而，海量的科技服務(wù)使得用戶(hù)難以選擇合適的科技服務(wù)來(lái)構(gòu)建綜合科技服務(wù)鏈。在這種背景下，進(jìn)行綜合科技服務(wù)鏈推薦相關(guān)研究，向用戶(hù)推薦滿足其復(fù)雜需求的最佳科技服務(wù)鏈具有重要意義。

1 相關(guān)研究工作

目前，“科技服務(wù)鏈”［1-2］這一概念僅在少量文獻(xiàn)中出現(xiàn)過(guò)，科技服務(wù)鏈的相關(guān)研究處于萌芽階段。但科技服務(wù)鏈推薦與云制造服務(wù)組合優(yōu)化較為相似，二者均以構(gòu)建滿足某復(fù)雜任務(wù)需求的最優(yōu)服務(wù)鏈為目標(biāo)，且均需考慮線上和線下場(chǎng)景，本質(zhì)上都是多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。在現(xiàn)有關(guān)于云制造服務(wù)組合優(yōu)化的研究中，Bouzary 等［3］使用分類(lèi)算法和TFIDF 算法檢索候選服務(wù)，并使用元啟發(fā)式算法獲取最佳服務(wù)組合；Wang［4］等考慮了云制造服務(wù)之間的相關(guān)性，提出了一種多目標(biāo)文化基因算法，可有效消除不可行的搜索空間和提供高QoS 服務(wù)組合；Yuan 等［5］構(gòu)建了以時(shí)間、可組合性、質(zhì)量、可用性、可靠性和成本為指標(biāo)的服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用灰色關(guān)聯(lián)分析法求解云制造服務(wù)組合模型；楊欣等［6］建立了考慮不確定性以及能耗的雙目標(biāo)規(guī)劃模型，并采用改進(jìn)的NSGA-II 算法對(duì)模型進(jìn)行求解；陳友玲［7］等建立了考慮供需雙方要求的約束模型，并使用改進(jìn)的NSGA-II 算法對(duì)模型進(jìn)行求解；Yang等［8］構(gòu)建時(shí)間、成本、可靠性、可用性綜合最優(yōu)的服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模型，通過(guò)動(dòng)態(tài)蟻群遺傳混合算法求解最優(yōu)云制造服務(wù)組合；Hong［9］等提出了一種綜合的基于質(zhì)量相關(guān)性的云制造服務(wù)描述模型，通過(guò)基于遺傳算法的最優(yōu)服務(wù)選擇方法對(duì)模型進(jìn)行求解；Zhou 等［10］構(gòu)建了以時(shí)間、成本、可靠性和可用性為評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)模型，運(yùn)用混合人工蜂群算法求解出最佳服務(wù)組合；馬文龍等［11］構(gòu)建服務(wù)質(zhì)量計(jì)算模型，運(yùn)用改進(jìn)蟻群算法求解云制造動(dòng)態(tài)服務(wù)組合優(yōu)化問(wèn)題；Lartigau 等［12］基于質(zhì)量評(píng)估模型，同時(shí)考慮云服務(wù)的地理位置，通過(guò)改進(jìn)的人工蜂群算法求解出最優(yōu)的云制造服務(wù)組合。

上述研究在很大程度上解決了云制造服務(wù)組合優(yōu)化問(wèn)題，而科技服務(wù)鏈推薦過(guò)程與云制造服務(wù)組合優(yōu)化過(guò)程具有很大相似性，因此上述模型和方法對(duì)解決科技服務(wù)鏈推薦問(wèn)題具有很高的參考價(jià)值。但目前，少有研究使用上述模型和方法來(lái)求解科技服務(wù)鏈推薦問(wèn)題。從模型方面來(lái)看，云制造服務(wù)組合優(yōu)化模型僅考慮時(shí)間、成本、可靠性等通用指標(biāo)，并未考慮云制造服務(wù)組合中不同類(lèi)型服務(wù)的特有屬性。服務(wù)的特有屬性是區(qū)分不同類(lèi)型服務(wù)的核心特性，是衡量服務(wù)質(zhì)量最有力的指標(biāo)，也是用戶(hù)進(jìn)行服務(wù)選擇時(shí)最關(guān)注的指標(biāo)?？萍挤?wù)鏈推薦模型需依據(jù)不同類(lèi)型科技服務(wù)所具有的特有屬性來(lái)進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量評(píng)估，從而確?？萍挤?wù)鏈最大程度上滿足用戶(hù)對(duì)特定科技服務(wù)的要求。比如檢驗(yàn)檢測(cè)服務(wù)需要考慮檢驗(yàn)結(jié)果有效率，以確保檢驗(yàn)結(jié)果被其他機(jī)構(gòu)認(rèn)可；知識(shí)產(chǎn)權(quán)服務(wù)需要考慮其安全性，以保證知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息不被泄露。從算法方面來(lái)看，NSGA-II算法是目前求解云制造服務(wù)組合優(yōu)化問(wèn)題較為常用的算法，但已有研究未考慮云制造服務(wù)組合優(yōu)化過(guò)程中因候選服務(wù)數(shù)量有限而容易產(chǎn)生重復(fù)服務(wù)鏈的問(wèn)題，因此需要在NSGA-II 算法中引入去重操作去除重復(fù)服務(wù)鏈，以提高算法的收斂性和多樣性，從而提高Pareto 解集的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高推薦結(jié)果的準(zhǔn)確性。

綜上所述，本文借鑒云制造服務(wù)組合優(yōu)化相關(guān)研究，結(jié)合科技服務(wù)的行業(yè)特色，建立考慮科技服務(wù)特有屬性的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，構(gòu)建時(shí)間、成本、服務(wù)質(zhì)量總體最優(yōu)的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用引入去重操作的NSGA-II 算法求解模型，得到一組Pareto 解集。最后，基于用戶(hù)偏好構(gòu)建以時(shí)間、成本和服務(wù)質(zhì)量為指標(biāo)的評(píng)價(jià)函數(shù)，對(duì)Pareto 最優(yōu)解集中的服務(wù)鏈進(jìn)行排序，為用戶(hù)推薦最優(yōu)服務(wù)鏈，從最大程度上滿足服務(wù)需求方對(duì)時(shí)間、成本和服務(wù)質(zhì)量的要求。

2 綜合科技服務(wù)鏈推薦模型構(gòu)建

在科技服務(wù)業(yè)中，用戶(hù)對(duì)科技服務(wù)鏈的需求往往產(chǎn)生于科技成果的形成與轉(zhuǎn)化過(guò)程，該過(guò)程的實(shí)現(xiàn)基于創(chuàng)新鏈的各活動(dòng)環(huán)節(jié)［13］，會(huì)涉及多項(xiàng)科技服務(wù)，從而形成科技服務(wù)鏈。服務(wù)需求方對(duì)科技服務(wù)鏈的總完成時(shí)間、總成本以及總質(zhì)量存在一定要求。為在最大程度上滿足服務(wù)需求方的上述要求，下文將以基于創(chuàng)新鏈的科技成果形成與轉(zhuǎn)化過(guò)程為背景，構(gòu)建考慮服務(wù)特有屬性并以用戶(hù)需求為約束的科技服務(wù)鏈推薦模型。

2.1 綜合科技服務(wù)鏈推薦問(wèn)題描述

如圖1 所示。綜合科技服務(wù)平臺(tái)由科技服務(wù)提供方、科技服務(wù)平臺(tái)運(yùn)營(yíng)方和科技服務(wù)需求方3 類(lèi)主體構(gòu)成。科技服務(wù)提供方在科技服務(wù)平臺(tái)注冊(cè)后將閑置的研究開(kāi)發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)移、檢驗(yàn)檢測(cè)等科技服務(wù)發(fā)布到綜合科技服務(wù)平臺(tái)上；科技服務(wù)需求方根據(jù)自身的科技成果形成與轉(zhuǎn)化目標(biāo)提交任務(wù)需求，科技服務(wù)平臺(tái)運(yùn)營(yíng)方基于創(chuàng)新鏈的活動(dòng)環(huán)節(jié)將任務(wù)分解成N個(gè)子任務(wù)，并為每個(gè)子任務(wù)匹配服務(wù)，形成滿足任務(wù)需求的最優(yōu)綜合科技服務(wù)鏈；最后，由服務(wù)鏈中每個(gè)服務(wù)對(duì)應(yīng)的提供方共同完成總?cè)蝿?wù)。

圖1 綜合科技服務(wù)平臺(tái)

從任務(wù)的提交到完成包含科技任務(wù)分解、科技子任務(wù)搜索匹配、科技服務(wù)鏈推薦、科技服務(wù)執(zhí)行4 個(gè)階段。在任務(wù)分解階段，科技服務(wù)平臺(tái)基于創(chuàng)新鏈的活動(dòng)環(huán)節(jié)將服務(wù)需求方提交的任務(wù)T分解為N個(gè)子任務(wù)ST，是ST 的第i個(gè)子任務(wù)，i=1，2，…，N；在搜索匹配階段，科技服務(wù)平臺(tái)為每個(gè)搜索匹配一個(gè)候選服務(wù)集其中為子任務(wù)的第j個(gè)候選服務(wù)，M為子任務(wù)的候選服務(wù)個(gè)數(shù)；在科技服務(wù)鏈推薦階段，科技服務(wù)平臺(tái)為服務(wù)需求方生成一組Pareto 最優(yōu)服務(wù)鏈，計(jì)算出每條服務(wù)鏈各評(píng)價(jià)指標(biāo)的值并根據(jù)服務(wù)需求方對(duì)服務(wù)鏈各評(píng)價(jià)指標(biāo)的偏好挑選最優(yōu)綜合科技服務(wù)鏈以執(zhí)行總?cè)蝿?wù)T，最優(yōu)綜合科技服務(wù)鏈可表示為：其中在服務(wù)執(zhí)行階段，服務(wù)需求根據(jù)推薦的服務(wù)鏈調(diào)用服務(wù)以完成相應(yīng)子任務(wù)。

2.2 綜合科技服務(wù)鏈推薦的多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型

為求解出最優(yōu)綜合科技服務(wù)鏈，本文基于用戶(hù)需求，構(gòu)建以時(shí)間、成本、服務(wù)質(zhì)量總體最優(yōu)的多目標(biāo)推薦模型，同時(shí)將用戶(hù)對(duì)時(shí)間、成本、服務(wù)質(zhì)量的要求作為模型的約束條件。

2.2.1 考慮特有屬性的服務(wù)質(zhì)量約束

服務(wù)質(zhì)量(Q)由科技服務(wù)的共有屬性以及不同服務(wù)的特有屬性共同決定。共有屬性是所有服務(wù)都具備的屬性，如可靠性和可用性；特有屬性指某一類(lèi)服務(wù)特有的最能夠反映該服務(wù)質(zhì)量且最受用戶(hù)關(guān)注的屬性。在科技服務(wù)業(yè)中，本文定義的科學(xué)技術(shù)普及、科技咨詢(xún)、檢驗(yàn)檢測(cè)、科技金融、研究開(kāi)發(fā)、創(chuàng)業(yè)孵化、技術(shù)轉(zhuǎn)移和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的特有屬性分別為科普經(jīng)費(fèi)、有效咨詢(xún)率、檢驗(yàn)結(jié)果有效率、融資總額、新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品或服務(wù)數(shù)、新孵企業(yè)數(shù)、技術(shù)人才數(shù)量以及安全性。上述服務(wù)屬性的定義及符號(hào)表示如表1 所示。

表1 服務(wù)屬性定義表

表1 （續(xù)）

2.2.2 時(shí)間約束

2.2.3 成本約束

科技服務(wù)鏈的結(jié)構(gòu)主要有順序結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和選擇結(jié)構(gòu)四種，如圖2 所示。其中順序結(jié)構(gòu)為最基本的結(jié)構(gòu)，其他三種結(jié)構(gòu)均可以通過(guò)一定方式等效轉(zhuǎn)換成順序結(jié)構(gòu)。因此，本文以順序結(jié)構(gòu)的科技服務(wù)鏈作為科技服務(wù)鏈推薦的研究對(duì)象。

圖2 科技服務(wù)鏈結(jié)構(gòu)

綜上所述，綜合科技服務(wù)鏈推薦模型的目標(biāo)函數(shù)如下：

（1）總完成時(shí)間最小化。

（3）總質(zhì)量最優(yōu)化。

為了計(jì)算每一條服務(wù)鏈的總質(zhì)量，同時(shí)消除屬性變化的不一致性，需對(duì)每一個(gè)候選服務(wù)的服務(wù)屬性值進(jìn)行歸一化處理。本文采用文獻(xiàn)［7］中歸一化方法：

然后將服務(wù)鏈中所有候選服務(wù)的質(zhì)量求和取均值，得到服務(wù)鏈的總質(zhì)量Q。

則服務(wù)鏈總質(zhì)量最優(yōu)可以表示為：

2.3 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)上述目標(biāo)函數(shù)和約束條件，科技服務(wù)鏈推薦模型可以描述如下：

公式（8）表示該模型以時(shí)間最短、成本最小、服務(wù)質(zhì)量最高為目標(biāo)，公式（9）、公式（10）、公式（11）分別表示需求方對(duì)服務(wù)鏈的時(shí)間、成本和服務(wù)質(zhì)量的約束。公式（12）表示對(duì)于每一個(gè)子任務(wù)只能選取一個(gè)候選服務(wù)。

3 綜合科技服務(wù)鏈推薦算法求解與服務(wù)鏈評(píng)估

本節(jié)對(duì)科技服務(wù)鏈推薦問(wèn)題的求解算法和科技服務(wù)鏈評(píng)估函數(shù)進(jìn)行介紹。

3.1 算法選擇及改進(jìn)

本文提出的綜合科技服務(wù)鏈推薦是一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，而NSGA-II 算法是目前使用較廣的求解多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的算法之一。NSGA-II 降低了算法難度，提高了種群進(jìn)化水平，但在求解科技服務(wù)鏈推薦問(wèn)題時(shí)，由于候選服務(wù)數(shù)量限制，種群中容易產(chǎn)生重復(fù)服務(wù)鏈，降低種群多樣性。因此，本文對(duì)基本的NSGA-II 算法進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了有效的整數(shù)編碼方式，引入了去重操作，改進(jìn)后的算法稱(chēng)為i-NSGA-II 算法。

首先對(duì)編碼方式進(jìn)行改進(jìn)，采用整數(shù)編碼構(gòu)建與科技服務(wù)相對(duì)應(yīng)的個(gè)體。例如，一項(xiàng)科技任務(wù)可分解成5 個(gè)子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)有5 個(gè)候選服務(wù)，當(dāng)候選科技服務(wù)鏈為其對(duì)應(yīng)的整數(shù)編碼即為［5,8,14,16,22］。在基本的NSGA-II 算法中引入去重操作［14］，剔除重復(fù)的服務(wù)鏈保留獨(dú)特的服務(wù)鏈，一方面可降低冗余計(jì)算量，提高算法收斂速度；另一方面，可提高算法的收斂性和多樣性，從而提高Pareto 解集的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高推薦結(jié)果的準(zhǔn)確性。

i-NSGA-II 算法求解科技服務(wù)鏈推薦模型的流程如圖3 所示。

圖3 推薦流程圖

3.2 綜合科技服務(wù)鏈評(píng)估函數(shù)

為了根據(jù)用戶(hù)偏好對(duì)求得的Pareto 最優(yōu)解集進(jìn)行排序，從而向用戶(hù)推薦最滿足其需求的服務(wù)鏈，本文構(gòu)建以時(shí)間、成本和服務(wù)質(zhì)量為指標(biāo)的評(píng)估函數(shù)對(duì)Pareto 解集中的各服務(wù)鏈進(jìn)行評(píng)估。首先使用1.2.1 中歸一化公式對(duì)每條Pareto 最優(yōu)服務(wù)鏈的時(shí)間、成本和服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行歸一化處理，消除不同量綱的影響，然后按一定權(quán)重將三個(gè)指標(biāo)加權(quán)，得到第i條服務(wù)鏈的評(píng)價(jià)函數(shù)：

式中 表示第i條服務(wù)鏈的評(píng)價(jià)值，分別表示第i條服務(wù)鏈的時(shí)間、成本和服務(wù)質(zhì)量經(jīng)過(guò)歸一化所得的值。為服務(wù)需求方根據(jù)自身偏好設(shè)置的權(quán)重值。最后，根據(jù)服務(wù)鏈評(píng)價(jià)值對(duì)服務(wù)鏈排序，將評(píng)價(jià)值最高的服務(wù)鏈推薦給服務(wù)需求方。

4 算例論證

本文設(shè)計(jì)了算法測(cè)試實(shí)驗(yàn)和算例論證實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證模型的可行性，測(cè)試i-NSGA-II 算法的各項(xiàng)性能。

4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與環(huán)境

以豬八戒網(wǎng)中某公司需要研發(fā)一個(gè)替代紙質(zhì)作業(yè)本，具備讀寫(xiě)、批注、文件傳輸?shù)碾娮幼鳂I(yè)本的科技服務(wù)項(xiàng)目為例，對(duì)本文所提出的綜合科技服務(wù)鏈推薦模型、算法及評(píng)估函數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。服務(wù)需求方向科技服務(wù)平臺(tái)提交電子作業(yè)本開(kāi)發(fā)任務(wù)需求，科技服務(wù)平臺(tái)根據(jù)創(chuàng)新鏈的活動(dòng)環(huán)節(jié)將任務(wù)分解為如圖4 所示的5 個(gè)子任務(wù)，在科技咨詢(xún)環(huán)節(jié)為該公司尋找提供可行性分析服務(wù)的咨詢(xún)機(jī)構(gòu)，為項(xiàng)目撰寫(xiě)可行性研究報(bào)告；在創(chuàng)業(yè)孵化環(huán)節(jié)為該公司尋找撰寫(xiě)商業(yè)計(jì)劃書(shū)的機(jī)構(gòu)；在科技金融環(huán)節(jié)為該公司匹配融資中介助力其融資；在研究開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)為該公司尋找提供相關(guān)技術(shù)的機(jī)構(gòu)；在檢驗(yàn)檢測(cè)環(huán)節(jié)為其尋找可為電子作業(yè)本進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，為上述子任務(wù)搜索匹配對(duì)應(yīng)的候選服務(wù)集。候選服務(wù)相關(guān)參數(shù)依據(jù)豬八戒網(wǎng)和其他科技服務(wù)網(wǎng)站的相關(guān)數(shù)據(jù)確定，如表2 所示。服務(wù)需求方的相關(guān)信息為：總時(shí)間不超過(guò)25 天，總成本不超過(guò)80 000 元，服務(wù)質(zhì)量不低于0.8。根據(jù)上述信息構(gòu)建算例模型。實(shí)驗(yàn)環(huán)境：MATLAB R2018b 軟件，Windows10，3.60GHz，16GB RAM。

圖4 科技成果形成與轉(zhuǎn)化任務(wù)分解圖

表2 候選服務(wù)相關(guān)參數(shù)

對(duì)于每一個(gè)候選服務(wù)，首先對(duì)其服務(wù)屬性值進(jìn)行歸一化處理，然后將候選服務(wù)的特有屬性與可用性、可靠性按進(jìn)行加權(quán)，得到該候選服務(wù)的質(zhì)量，質(zhì)量的取值范圍為［0,1］。

4.2 算法測(cè)試

首先，本文選取常用的多目標(biāo)優(yōu)化測(cè)試函數(shù)ZDT1，ZDT2 以種群數(shù)為100，迭代次數(shù)為500 對(duì)i-NSGA-II 算法進(jìn)行測(cè)試，圖5 為本文算法求解ZDT1 函數(shù)和ZDT2 函數(shù)所得的 Pareto 最優(yōu)前沿與其理論上的 Pareto 最優(yōu)前沿的分布圖，“-”為理論解，“*”為算法求解出來(lái)的解。可以看出，本算法能收斂到各類(lèi)問(wèn)題的 Pareto 最優(yōu)前沿并且分布較均勻。

圖5 ZDT1 函數(shù)測(cè)試結(jié)果

然后，采用Deb 等［15］給出的兩個(gè)算法評(píng)價(jià)指標(biāo)：收斂性和多樣性，來(lái)評(píng)估Pareto 解集的準(zhǔn)確性和i-NSGA-II 算法的性能。

（1）收斂性指標(biāo)γ。在測(cè)試函數(shù)已知的Pareto最優(yōu)前沿上均勻地取一些點(diǎn)（下文實(shí)驗(yàn)取 500 個(gè)點(diǎn)），計(jì)算由算法獲得的解與這些點(diǎn)之間距離的最小值，所有最小距離的平均值就是收斂性指標(biāo)：

式中，Z為算法所獲得的Pareto 解集，為理論上的Pareto 解集。收斂性指標(biāo)γ越小，算法逼近Pareto 最優(yōu)解集的程度越好。

（2）多樣性指標(biāo)Δ。將種群中所有個(gè)體按某個(gè)目標(biāo)函數(shù)值的大小有序地分布在目標(biāo)空間上，是Z中連續(xù)兩個(gè)非劣解向量的歐式距離為的均值，分別表示集合中的極值解和Z的邊界解之間的歐式距離。

極值解指某一目標(biāo)函數(shù)值最大而其它目標(biāo)函數(shù)值最小的解。當(dāng)算法獲得的非劣解完全均勻地分布在均衡面上，這時(shí)Δ=0。因此，Δ指標(biāo)能反映非劣解能否均勻地分布在整個(gè)均衡面上。

分別使用NSGA-II 和i-NSGA-II 算法對(duì)ZDT1，ZDT2 測(cè)試函數(shù)進(jìn)行求解，以種群數(shù)為100，迭代次數(shù)分別為50,75,100 各運(yùn)行30 次，求得2 種算法對(duì)2 個(gè)測(cè)試函數(shù)收斂性和多樣性的均值，如圖6 和圖7所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與 NSGA-II 相比，i-NSGAII 對(duì)2 個(gè)測(cè)試函數(shù)的收斂性和多樣性都較好，因此i-NSGA-II 求得的解更逼近最優(yōu)解，從而更能滿足服務(wù)需求方的要求。

圖6 多樣性均值對(duì)比圖

圖7 收斂性均值對(duì)比圖

4.3 算例求解及分析

在上述實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，分別采用NSGA-II 算法和i-NSGA-II 算法按種群規(guī)模最大迭代次數(shù)，交叉概率變異概率對(duì)算例模型進(jìn)行求解。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別如圖8 和圖9 所示，圖中每一點(diǎn)代表一個(gè)Pareto 最優(yōu)解，可以看出i-NSGA-II 算法和NSGA-II 算法求解模型所得的滿足用戶(hù)要求的服務(wù)鏈的數(shù)量分別為100 個(gè)和16 個(gè)，i-NSGA-II 算法能夠求得更多滿足用戶(hù)需求的服務(wù)鏈。因此，i-NSGA-II 算法在求解科技服務(wù)鏈推薦模型上優(yōu)于NSGA-II 算法。

圖8 NSGA-II 求解所得Pareto 解集

圖9 i-NSGA-II 求解所得Pareto 解集

首先采用公式（3）（4）對(duì)i-NSGA-II 算法求得的Pareto 解集中各候選服務(wù)鏈的時(shí)間、成本和服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行歸一化處理，再按照服務(wù)需求方綜合考慮時(shí)間、成本、服務(wù)質(zhì)量，只考慮時(shí)間，只考慮成本，只考慮服務(wù)質(zhì)量四種偏好情況對(duì)i-NSGA-II 算法求得的Pareto 最優(yōu)服務(wù)鏈進(jìn)行排序，則四種情況的時(shí)間、成本、服務(wù)質(zhì)量對(duì)應(yīng)的權(quán)重分別為W1=(1/3,1/3,1/3)，W2=(1,0,0)，W3=(0,1,0)，W4=(0,0,1)，表3 展示了每種情況下經(jīng)過(guò)排序所得的5 條最優(yōu)服務(wù)鏈的信息。

表3 考慮不同權(quán)重的科技服務(wù)鏈評(píng)估結(jié)果

從結(jié)果來(lái)看，綜合考慮時(shí)間、成本、服務(wù)質(zhì)量的情況與只考慮時(shí)間的情況對(duì)比，前者求得的服務(wù)鏈的平均成本小于后者、平均服務(wù)質(zhì)量高于后者；綜合考慮時(shí)間、成本、服務(wù)質(zhì)量的情況與只考慮成本的情況對(duì)比，前者求得的服務(wù)鏈的平均時(shí)間小于后者、平均服務(wù)質(zhì)量高于后者；綜合考慮時(shí)間、成本、服務(wù)質(zhì)量的情況與只考慮服務(wù)質(zhì)量的情況對(duì)比，兩種情況求得的服務(wù)鏈的平均時(shí)間相同、平均成本前者小于后者。此外，服務(wù)需求方可以根據(jù)自身偏好重新向綜合科技服務(wù)平臺(tái)提交權(quán)重要求，綜合科技服務(wù)平臺(tái)只需根據(jù)新的權(quán)重重新對(duì)Pareto 解集中的服務(wù)鏈進(jìn)行排序，而無(wú)需重新進(jìn)行Pareto 最優(yōu)服務(wù)鏈選擇，節(jié)約了大量時(shí)間，使得服務(wù)鏈的選擇更具靈活性。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)科技服務(wù)業(yè)中科技服務(wù)鏈推薦問(wèn)題，構(gòu)建了以科技服務(wù)特有屬性、可靠性和可用性為指標(biāo)的服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立了考慮科技服務(wù)特有屬性的科技服務(wù)鏈推薦模型，在NSGA-II 算法中引入去重操作對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)，并使用改進(jìn)的算法對(duì)科技服務(wù)鏈推薦模型求解，得到一組Pareto 最優(yōu)服務(wù)鏈，最后構(gòu)建科技服務(wù)鏈評(píng)估函數(shù)對(duì)服務(wù)鏈進(jìn)行評(píng)估和排序，向用戶(hù)推薦最符合其需求的服務(wù)鏈。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，本文提出的i-NSGA-II 算法求得的滿足服務(wù)需求方要求的服務(wù)鏈的數(shù)量遠(yuǎn)多于NSGA-II 算法求得的合格解的數(shù)量，i-NSGA-II 算法在收斂性和多樣性上也優(yōu)于NSGA-II 算法，因此i-NSGA-II 算法求得的Pareto 最優(yōu)服務(wù)鏈的準(zhǔn)確性也較高。此外，服務(wù)鏈評(píng)估函數(shù)允許服務(wù)需求方根據(jù)自身偏好靈活更改權(quán)重要求。未來(lái)，科技服務(wù)鏈將集成更多科技服務(wù)，會(huì)愈發(fā)復(fù)雜。后續(xù)研究應(yīng)該結(jié)合科技服務(wù)的應(yīng)用場(chǎng)景，考慮不同結(jié)構(gòu)的科技服務(wù)鏈，同時(shí)構(gòu)建更加完善的科技服務(wù)鏈質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提高推薦精準(zhǔn)度，進(jìn)一步推動(dòng)科技服務(wù)業(yè)的發(fā)展。