智能创新引导工具软件——项目总结报告

一、项目背景

1.项目理论基础——TRIZ理论

TRIZ理论是阿奇舒勒(G. S. Altshuller)在1946年创立的，它是发明问题的解决理论，为人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具。TRIZ理论利用矛盾矩阵，揭示创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解。

TRIZ解决发明问题的基本思路是：定义和描述具体问题，根据所选定的TRIZ工具或工具组合，将具体问题标准化；将标准化的具体问题抽象化；寻找抽象化问题的解决方案；将抽象化的解决方案根据具体问题转换为具体解决方案，即具体的技术创新方案。

2. 国内外TRIZ理论发展状况

TRIZ理论现在已经在欧美和亚洲发达的国家和地区的企业得到广泛的应用，大大提高了创新的效率。据统计，应用TRIZ理论与方法，可以增加80%—100%的专利数量并提高专利质量;可以提高60%—70%的新产品开发效率;可以缩短产品上市时间50%。

TRIZ理论引入中国也只是近十几年的事，它已经逐渐得到国内诸多科研结构、公司和专家的重视。在以TRIZ理论为核心的创新方法与技术研究应用方面，走在前列的是我国的亿维讯集团公司，他们提供的一套完整的计算机辅助创新解决方案，正在国内诸多科研院所和大型企业研究机构发挥作用，为快速提升我们国家的创新技术水平提供技术上的支持。

3. 开发目的

亿维讯集团公司用行动和成果证明了“中国需要TRIZ理论”。本项目以TRIZ理论为基础，提供了一款包含社区功能的CAI（计算机辅助创新）工具，主要面向山东省创新方法大赛选手以及数十家企业的创新工程师，目的是让没有经历过TRIZ理论培训的创新人才也能感受到TRIZ理论创新的优越之处，为创新人才提供一个分享交流想法的平台，推动TRIZ理论在省内的普及。

4.项目特色

1. 免费：目前，专业的CAI工具普遍都是付费软件，例如：美国的IWB4.0创新辅助软件价格10万元人民币、中国亿维讯集团公司的Innovation Pro价格750元人民币等。本项目提供一个简单免费的CAI工具，让创新人才不会被价格门槛拦下，让更多的人愿意去尝试使用CAI工具。
2. BS架构：项目使用浏览器作为客户端，用户通过输入网址或者利用搜索引擎搜索关键词都可以快速发现并使用我们的工具。
3. 包含社区功能：项目主体是CAI工具，同时加入了一些社区功能，用户可以在平台上分享自己的解决方案或创意，可以在评论区交流分享经验、提出自己的想法。

二、项目概述

1.主要功能

• 智能创新引导：通过创新思维方式引导用户得到解决方案。通过创新引导工具，用户可以通过问题引导明确情况，将自己的问题制作成模型图，利用矛盾矩阵生成问题因子，查阅专利资料，快速、方便的生成自己的解决方案。
• 创意发布：若用户有突发奇想的点子，可以通过创意发布模块进行记录。用户可以在创意发布模块描述自己的创意、上传相关的草图、渲染图以及视频。
• 创意社区和解决方案社区：在社区中，用户可以查看所有已发布的作品。在作品详情界面，用户可以对作品进行收藏、评论以及关注作者，用户也可以点击作者头像进入个人主页，查看用户的个人资料和发布作品。
• 个人中心：用户可以在个人中心管理自己的信息。用户可以编辑个人资料、管理专利笔记、创意、解决方案、创新引导等。
• 后台管理：后台管理系统主要负责社区中解决方案、创意和评论的管理，以及审核解决方案、创意和用户头像。

2.基本流程

智能创新引导工具软件的系统基本操作流程如图所示：

3.运行环境

三、项目实现

1.项目架构

2.开发方法

在项目开发过程中，我们将项目分为8个阶段进行，并为每个阶段制定工作量以及里程碑。项目总体采用采用增量式开发（先开发主要功能模块，再开发次要功能模块，逐步完善，最终开发出符合需求的软件产品）的模式展开。

考虑到项目开发周期以及对项目规模的评估，项目的各个阶段采用Scrum敏捷开发框架（Scrum是迭代式增量软件开发过程，通常用于敏捷软件开发）进行开发。

在项目开发过程中，开发团队维护两层计划：产品待办事项和Sprint待办事项。

首先产品待办事项是产品所有已知需求的优先级排序表，为了确保产品是有用的、有竞争力的，列表会不断地变化和调整。

Sprint待办事项是团队当前Sprint的任务清单。和产品待办事项不一样，它的寿命是有限的，仅在一个Sprint的时间里存活。它里面包含所有团队已承诺的以及相关联的任务。

以下是我们团队在智能引导模块开发过程中所维护的计划表：

产品待办事项：

3.项目分工

本项目开发团队由A（负责人）、B、C、D四人组成。

每位成员工作汇总如下：

4.模块结构

智能创新引导软件主要分为创新引导、创意发布、解决方案社区、创意社区、用户个人模块以及后台管理模块，具体模块结构及详细功能如下图：

5.关键技术

搭建功能模块关系图及生成解决途径

该功能主要借鉴了TRIZ理论研究中的III（Ideation International Inc)模式。根据有害和有用影响的区分，绘出问题中各部分因果关系网络图，利用软件工具对图中每一个节点能够自动列出问题的看法或者解决方法意见。每一个看法为使用者推荐了合适的传统TRIZ工具。

具体实现：

引入可视化图形布局工具，并在其基础上结合TRIZ理论实现了对于一项发明创造其关键功能、特性之间的关系图，实现对发明创造中具体问题的建模。具体功能包括新增功能/部件、编辑功能/部件、删除功能/部件、建立关联关系、删除关联关系以及其他布局显示功能。

建模完成后，可根据建模工具对每个功能/部件自动生成问题的解决途径，解决途径的生成方式参考自TRIZ理论中对于有用、有害、矛盾节点的处理思想，根据这些思想，我们整理出一套相应的解决途径生成算法。

专利搜索引擎

1. 建立索引：首先创建一个writer，并指定存放索引的目录为“/data/index”，使用分析器Analyzer进行分析，若已经有索引文件在索引目录下，将覆盖它们。然后新建一个document。

   向document添加一个field，对它进行存储并索引，也可添加多个field，也是存储并索引。

   然后我们将这个文档添加到索引中，如果有多个文档，可以重复上面的操作，创建document并添加。添加完所有document，我们对索引进行优化，优化主要是将多个segment合并到一个，有利于提高索引速度。随后将writer关闭。

2. 全文检索：由于专利数据有多个属性，因此要使用多域查询，利用lucene的TermQuery进行全文检索，利用 “field:key”方式进行查询。创建一个在指定文件目录上的IndexSearcher。

   然后创建一个使用StandardAnalyzer作为分析器的QueryParser，设置要搜索的域。接着用QueryParser来parse查询字串，生成一个Query。然后利用这个Query去查找结果，结果以Hits的形式返回。这个Hits对象包含一个列表，挨个把它的内容显示出来。

3. 评分机制：此搜索引擎使用的是TF/IDF(term frequency–inverse document frequency)算法，直译为短语词频-反向文档频率算法，主要影响搜索评分的两个宏观维度为：分词出来的词频以及该词所出现的文档数（即反向文档频率）。

   

   这个评分公式由6个部分组成：

   • coord(q,d) 评分因子，基于文档中出现查询项的个数。越多的查询项在一个文档中，说明文档的匹配程度越高。
   • queryNorm(q)查询的标准查询。
   • tf(t in d) 指项t在文档d中出现的次数frequency。具体值为次数的开根号。
   • idf(t) 反转文档频率, 出现项t的文档数docFreq。
   • t.getBoost 查询时候查询项加权。
   • norm(t,d) 长度相关的加权因子。

CDN加速

CDN的全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。CDN加速主要是加速静态资源，如网站上面上传的图片、媒体，以及引入的一些Js、css等文件。CDN将源站内容分发至全国所有的节点，缩短用户查看对象的延迟，提高用户访问网站的响应速度与网站的可用性，解决网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等问题。

使用CDN对项目静态资源进行引入，不仅可以提升网站打开速度，提升用户体验。另一方面可以在某种程度上减少黑客工具和服务器宽带压力。

压缩图片关键技术

1. 使用FileReader读取图片文件，提取图片相关信息
2. 创建canvas画布，根据需要压缩的图片大小按比例缩放，使其不超过1000*1000的区域
3. 将需要压缩的图片绘制到canvas画布上进行压缩
4. 使用canvas的导出方法，将图片格式转为jpeg格式，图片质量压缩为60%，得到压缩后的图片（base64格式）
5. 处理base64格式图片，按照逗号分割图片数据，去除url头并转化为byte，将小于0的ascii码转换为大于0，处理完成后得到blob格式图片
6. 处理blob格式图片，新建文件对象，读入blob格式图片数据，并规定类型为mime，处理完成后得到图片类型文件
7. 使用FormData将图片文件映射为表单对象，上传到服务器

Mybatis-plus

MyBatis-Plus是一个MyBatis的增强工具，支持普通 SQL查询，存储过程和高级映射的优秀持久层框架，拥有强大的CRUD操作，后端数据库操作主要通过使用Service层和Mapper层封装的crud方法，简化开发、提高效率。

Redis

Redis是高性能的非关系型数据库，基于Redis的高性能、高并发特点，将登录用户基本信息与待审核信息存放于Redis中，提高查询效率，减轻MySQL数据库的请求压力。

后端实现：导入Spring-data-redis依赖，将其封装的RedisTemplate类中的方法进行再封装为工具类RedisUtil，应用RedisUtil进行Redis数据库的操作。

JWT

JWT为带有签名信息的身份认证机制。实际应用中，在用户登录成功后会将用户的用户名信息存放在JWT的Payload中，将邮箱信息作为签名密钥生成JWT token。用户每次访问页面时，都会对其携带的JWT token进行验证。

敏感词替换

创建敏感词过滤工具类SensitiveWordUtil，对用户编辑个人信息、发表评论时所含敏感词进行替换。

后端实现：首先创建敏感词文件，包含需要替换的敏感词，然后读取敏感词文件并创建敏感词集合，根据敏感词集合初始化敏感词容器，构建DFA算法模型，然后判断输入字符串中是否包含敏感字符，若包含敏感词，根据敏感词匹配规则获取字符串中的敏感词，最后对敏感词进行替换。

MarkDown转为纯文本

解决方案内容为MarkDown格式，前端展示内容摘要时需要纯文本格式，首先导入flexmark依赖，flexmark为MarkDown转化工具。创建Md2Text工具类，通过flexmark将MarkDowm格式转为HTML格式，再通过HTML解析器Jsoup将HTML格式转化为纯文本。

6.项目部署

在初版开发完成后，我们选择将项目部署在阿里云服务器上，以下是资源实例的详细信息。

结合我们项目的前后端分离的系统架构，在部署时同样选择前后端分离的方式进行部署，即前后端使用各自的打包工具打包后上传服务器并执行。

后端部署

首先在服务器上安装与项目兼容的JDK、MySQL以及Redis，并对环境变量进行相应配置。出于安全考虑，我们将MySQL和Redis的默认端口3306和6379进行了变更，同时设置了安全性较高的密码，在一定程度上防止了挖矿程序对固定端口的入侵。

完成以上配置后，将本地项目中的数据库、Redis等相关配置进行相应更改，同时重新指定文件上传功能的存放路径，以适配生产环境。然后在Maven工程选择package打包工具得到项目jar包并上传服务器。

最后在服务器上对该程序授予最高权限并选择后台运行项目。

前端部署

前端项目的部署选择采用Nginx服务器进行代理。Nginx安装完成后，对配置文件进行编辑，设定部署端口为80，将Vue本地打包后的项目挂载到服务器根目录下，并设定后端代理端口。

站点通过ICP域名备案并申请得到SSL证书后，对Nginx服务器中SSL相关的内容进行配置。在nginx.conf中重新选择部署端口为443，并挂载SSL公钥及密钥。同时设定端口转发：

• 从IP地址访问转发至https://www.mindfall.cn
• 从http请求转发至https://www.mindfall.cn
• 从https://mindfall.cn转发至https://www.mindfall.cn

以上是项目部署的关键流程，具体部署过程在个人博客及相关部署文档已详细说明。

7.项目测试

在模块整合完成后，项目进入测试阶段。团队分别就模块测试和项目总体测试两个阶段对项目展开测试。在测试过程中先采用黑盒测试的方法对站点各功能模块进行测试，查找软件缺陷；发现问题后，对具体源代码采用白盒测试的形式进行查找缺陷并修复问题。

以下是项目在测试过程中发现的部分较为重要的缺陷及修复记录。

8.平台对接

智能创新引导软件项目在未来的推广和用户接入方面，会借助智能化创新方法推广平台（与我们项目相关联的另一项目，主要对接省内企业和创新服务商）进行。因此，我们在登录、注册方面以及解决方案数据共享方面与创新推广平台进行了对接。

单点登录

在登录功能上，我们加入了来自创新推广平台的第三方登录，采用将创新推广平台作为类似微信、支付宝等的第三方认证中心，跳转进行身份认证，认证成功后获取相应token并解析用户标识。

获取用户标识后，将该用户信息添加上来自第三方登录的专属标识，并与智能创新引导工具软件的用户数据进行比对，判断该用户是否已绑定邮箱。若该用户第一次使用该登录形式，则要求必须进行邮箱绑定，以避免该用户每次登录时都进行跳转验证。

另一方面，在创新推广平台中也编写了前往智能创新引导工具软件的入口，跳转后的执行逻辑如下：

解决方案导入与导出

来自创新推广平台的创新工程师以及创新服务商将使主要用项目的智能创新引导模块进行辅助发明创造，在最终生成解决方案时，我们提供了数据的导出功能，将解决方案内容（Markdown语法，可能包含文字、图片、排版、超链接、表格等富文本）生成HTML文件，并使其在创新推广平台的方案推广中能够正确导入。

四、项目成果

1.用户情况

目前，智能化创新方法推广平台已经有济南数十家企业的用户数据，这些企业的 创新工程师将作为我们用户主体的一部分；同时，指导老师已联系省科协达成合作，将我们的网站推广到由省科协举办的山东省创新方法大赛，大赛的参赛选手也将作为我们用户主体的一部分（目前省科协方面正在进行对接测试阶段）。

2.文档统计

3.项目上线成果

目前，项目已通过ICP域名备案并申请了为期一年的SSL安全证书。

网站网址为：https://www.mindfall.cn

同时，站点也已被部分搜索引擎收录，在搜索引擎中搜索“MindFall”或“智能创新引导工具”等相关关键词即可访问网站。

五、不足与改进

1.项目不足

由于目前的用户量有限，而专利库的数据量庞大，在专利检索时仅以关键词作为检索依据，搜索结果过于庞大和分散，用户难以搜索到最符合心理预期或最有价值的结果，导致难以得出最佳的解决方案。另一方面，由于匹配结果数量过于庞大，效率方面有一定的提升空间。

2.改进方法

建立知识库，在用户量到达一定值的时候，利用根据用户推荐算法和对专利库进行聚类分析等机器学习与数据挖掘知识建立知识库，使信息和知识有序化加快知识和信息的流动，有利于知识共享与交流以及实现组织的协作与沟通。

今天的文章智能创新引导工具软件——项目总结报告分享到此就结束了，感谢您的阅读。