人工智能原理及应用

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,#,人工智能原理及应用,制作小组成员：张恒维 许荣泽 乌龟侠 刘寒静,目录,一.专,家,家系统,的,的介绍,1.什,么,么是专,家,家系统,2.专,家,家系统,的,的发展,历,历程,3.专,家,家系统,的,的构造,及,及工作,过,过程,二.基,于,于规则,的,的专家,系,系统,1.基,于,于规则,的,的专家,系,系统的,基,基本特,征,征,2.前,向,向链接,和,和后向,链,链接推,理,理技术,3.冲,突,突消解,三.规,则,则专家,系,系统的,有,有点和,缺,缺点,四.实,例,例展示,一.专,家,家系统,的,的介绍,1.什,么,么是专,家,家系统,专家系,统,统是人,工,工智能,中,中最重,要,要的也,是,是最活,跃,跃的一,个,个应用,领,领域，,它,它实现,了,了人工,智,智能从,理,理论研,究,究走向,实,实际应,用,用、从,一,一般推,理,理策略,探,探讨转,向,向运用,专,专门知,识,识的重,大,大突破,。,。专家,系,系统是,早,早期人,工,工智能,的,的一个,重,重要分,支,支，它,可,可以看,作,作是一,类,类具有,专,专门知,识,识和经,验,验的计,算,算机智,能,能程序,系,系统，,一,一般采,用,用人工,智,智能中,的,的知识,表,表示和,知,知识推,理,理技术,来,来模拟,通,通常由,领,领域专,家,家才能,解,解决的,复,复杂问,题,题。,2.专,家,家系统,的,的发展,历,历程,20世,纪,纪60,年,年代初,，,，出现,了,了运用,逻,逻辑学,和,和模拟,心,心理活,动,动的一,些,些通用,问,问题求,解,解程序,，,，它们,可,可以证,明,明定理,和,和进行,逻,逻辑推,理,理。但,是,是这些,通,通用方,法,法无法,解,解决大,的,的实际,问,问题，,很,很难把,实,实际问,题,题改造,成,成适合,于,于计算,机,机解决,的,的形式,，,，并且,对,对于解,题,题所需,的,的巨大,的,的搜索,空,空间也,难,难于处,理,理。1965,年,年，f,.,.a.费根鲍,姆,姆等人在,总,总结通,用,用问题,求,求解系,统,统的成,功,功与失,败,败经验,的,的基础,上,上，结合化,学,学领域,的,的专门,知,知识，,研,研制了,世,世界上,第,第一个,专,专家系,统,统dendral,，,，可以,推,推断化,学,学分子,结,结构。20多,年,年来，,知,知识工,程,程的研,究,究，专,家,家系统,的,的理论,和,和技术,不,不断发,展,展，应,用,用渗透,到,到几乎,各,各个领,域,域，包,括,括化学,、,、数学,、,、物理,、,、生物,、,、医学,、,、农业,、,、气象,、,、地质,勘,勘探、,军,军事、,工,工程技,术,术、法,律,律、商,业,业、空,间,间技术,、,、自动,控,控制、,计,计算机,设,设计和,制,制造等,众,众多领,域,域，开,发,发了几,千,千个的,专,专家系,统,统，其,中,中不少,在,在功能,上,上已达,到,到，甚,至,至超过,同,同领域,中,中人类,专,专家的,水,水平，,并,并在实,际,际应用,中,中产生,了,了巨大,的,的经济,效,效益。,专家系,统,统的发,展,展阶段,专家系,统,统的发,展,展已经,历,历了3,个,个阶段,，,，正向,第,第四代,过,过渡和,发,发展。,第一代,专,专家系,统,统（dendral,、,、macsyma等,）,）以高,度,度专业,化,化、求,解,解专门,问,问题的,能,能力强,为,为特点,。,。但在,体,体系结,构,构的完,整,整性、,可,可移植,性,性、系,统,统的透,明,明性和,灵,灵活性,等,等方面,存,存在缺,陷,陷，求,解,解问题,的,的能力,弱,弱。,第二代,专,专家系,统,统（mycin、casnet、prospector、hearsay,等,等）属,单,单学科,专,专业型,、,、应用,型,型系统,，,，其体,系,系结构,较,较完整,，,，移植,性,性方面,也,也有所,改,改善，,而,而且在,系,系统的,人,人机接,口,口、解,释,释机制,、,、知识,获,获取技,术,术、不,确,确定推,理,理技术,、,、增强,专,专家系,统,统的知,识,识表示,和,和推理,方,方法的,启,启发性,、,、通用,性,性等方,面,面都有,所,所改进,。,。,专家系,统,统的发,展,展阶段,第三代,专,专家系,统,统属多,学,学科综,合,合型系,统,统，采,用,用多种,人,人工智,能,能语言,，,，综合,采,采用各,种,种知识,表,表示方,法,法和多,种,种推理,机,机制及,控,控制策,略,略，并,开,开始运,用,用各种,知,知识工,程,程语言,、,、骨架,系,系统及,专,专家系,统,统开发,工,工具和,环,环境来,研,研制大,型,型综合,专,专家系,统,统。,第四代,专,专家系,统,统是在在总结,前,前三代,专,专家系,统,统的设,计,计方法,和,和实现,技,技术的,基,基础上,，,，已开,始,始采用,大,大型多,专,专家协,作,作系统,、,、多种,知,知识表,示,示、综,合,合知识,库,库、自,组,组织解,题,题机制,、,、多学,科,科协同,解,解题与,并,并行推,理,理、专,家,家系统,工,工具与,环,环境、,人,人工神,经,经网络,知,知识获,取,取及学,习,习机制,等,等最新,人,人工智,能,能技术,来,来实现,具,具有多,知,知识库,、,、多主,体,体的专家,系,系统。,3.专,家,家系统,的,的构造,及,及工作,过,过程,构造,专家系,统,统通常,由,由人机,交,交互界,面,面、知,识,识库、,推,推理机,、,、解释,器,器、综,合,合数据,库,库、知,识,识获取,等,等6个,部,部分构,成,成。其,中,中尤以,知,知识库,与,与推理,机,机相互,分,分离而,别,别具特,色,色。专,家,家系统,的,的体系,结,结构随,专,专家系,统,统的类,型,型、功,能,能和规,模,模的不,同,同，而,有,有所差,异,异。,3.专,家,家系统,的,的构造,及,及工作,过,过程,为了使,计,计算机,能,能运用,专,专家的,领,领域知,识,识，必,须,须要采,用,用一定,的,的方式,表,表示知,识,识。目,前,前常用,的,的知识,表,表示方,式,式有产,生,生式规,则,则、语,义,义网络,、,、框架,、,、状态,空,空间、,逻,逻辑模,式,式、脚,本,本、过,程,程、面,向,向对象,等,等。基,于,于规则,的,的产生,式,式系统,是,是目前,实,实现知,识,识运用,最,最基本,的,的方法,。,。产生,式,式系统,由,由综合,数,数据库,、,、知识,库,库和推,理,理机3,个,个主要,部,部分组,成,成，综,合,合数据,库,库包含,求,求解问,题,题的世,界,界范围,内,内的事,实,实和断,言,言。知,识,识库包,含,含所有,用,用“如,果,果：,前,前提,，,，于是,：,：结,果,果”,形,形式表,达,达的知,识,识规则,。,。推理,机,机（又,称,称规则,解,解释器,）,）的任,务,务是运,用,用控制,策,策略找,到,到可以,应,应用的,规,规则。,3.专,家,家系统,的,的构造,及,及工作,过,过程,知识库,知识库,用,用来存,放,放专家,提,提供的,知,知识。,专,专家系,统,统的问,题,题求解,过,过程是,通,通过知,识,识库中,的,的知识,来,来模拟,专,专家的,思,思维方,式,式的，,因,因此，,知,知识库,是,是专家,系,系统质,量,量是否,优,优越的,关,关键所,在,在，即,知,知识库,中,中知识,的,的质量,和,和数量,决,决定着,专,专家系,统,统的质,量,量水平,。,。一般,来,来说，,专,专家系,统,统中的,知,知识库,与,与专家,系,系统程,序,序是相,互,互独立,的,的，用,户,户可以,通,通过改,变,变、完,善,善知识,库,库中的,知,知识内,容,容来提,高,高专家,系,系统的,性,性能。,3.专,家,家系统,的,的构造,及,及工作,过,过程,推理机,推理机,针,针对当,前,前问题,的,的条件,或,或已知,信,信息，,反,反复匹,配,配知识,库,库中的,规,规则，,获,获得新,的,的结论,，,，以得,到,到问题,求,求解结,果,果。在,这,这里，,推,推理方,式,式可以,有,有正向,和,和反向,推,推理两,种,种。,3.专,家,家系统,的,的构造,及,及工作,过,过程,其他部,分,分,人机界,面,面是系,统,统与用,户,户进行,交,交流时,的,的界面,。,。通过,该,该界面,，,，用户,输,输入基,本,本信息,、,、回答,系,系统提,出,出的相,关,关问题,，,，并输,出,出推理,结,结果及,相,相关的,解,解释等,。,。,综合数,据,据库专,门,门用于,存,存储推,理,理过程,中,中所需,的,的原始,数,数据、,中,中间结,果,果和最,终,终结论,，,，往往,是,是作为,暂,暂时的,存,存储区,。,。解释,器,器能够,根,根据用,户,户的提,问,问，对,结,结论、,求,求解过,程,程做出,说,说明，,因,因而使,专,专家系,统,统更具,有,有人情,味,味。,知识获,取,取是专,家,家系统,知,知识库,是,是否优,越,越的关,键,键，也,是,是专家,系,系统设,计,计的“,瓶,瓶颈”,问,问题，,通,通过知,识,识获取,，,，可以,扩,扩充和,修,修改知,识,识库中,的,的内容,，,，也可,以,以实现,自,自动学,习,习功能,。,。,3.专,家,家系统,的,的构造,及,及工作,过,过程,工作过,程,程,专家系,统,统的基,本,本工作,流,流程是,，,，用户,通,通过人,机,机界面,回,回答系,统,统的提,问,问，推,理,理机将,用,用户输,入,入的信,息,息与知,识,识库中,各,各个规,则,则的条,件,件进行,匹,匹配，,并,并把被,匹,匹配规,则,则的结,论,论存放,到,到综合,数,数据库,中,中。最,后,后，专,家,家系统,将,将得出,最,最终结,论,论呈现,给,给用户,。,。,二.基,于,于规则,的,的专家,系,系统,1.基,于,于规则,的,的专家,系,系统的,基,基本特,征,征,在20,世,世纪70年代,早,早期，,来,来自卡,内,内基-,梅,梅隆大,学,学的Newell和Simon提,出,出了产,生,生式系,统,统模型,，,，为现,代,代的基,于,于规则,的,的专家,系,系统奠,定,定了基,础,础（NewellandSimon,，,，1972）,。,。产生,式,式模型,的,的思路,是,是，对,于,于一个,用,用相关,信,信息表,达,达了的,指,指定问,题,题，人,类,类运用,知,知识（,用,用产生,式,式规则,表,表达）,能,能够解,决,决。产,生,生式规,则,则存储,在,在长期,存,存储器,中,中，问,题,题相关,的,的信息,或,或事实,存,存储在,短,短期存,储,储器中,。,。图2,.,.2是,产,产生式,系,系统模,型,型和基,于,于规则,的,的专家,系,系统的,基,基本结,构,构。,二.基,于,于规则,的,的专家,系,系统,二.基,于,于规则,的,的专家,系,系统,基于规,则,则的专,家,家系统,由,由5个,部,部分组,成,成：知,识,识库、,数,数据库,、,、推理,引,引擎、,解,解释设,备,备和用,户,户界面,。,。,知识库,包,包含解,决,决问题,相,相关的,领,领域知,识,识。在,基,基于规,则,则的专,家,家系统,中,中，知,识,识用一,组,组规则,来,来表达,。,。每一,条,条规则,表,表达一,个,个关系,、,、建议,、,、指示,、,、策略,或,或启发,式,式方法,，,，具有IF（,条,条件）THEN（行,为,为）结,构,构。当,规,规则的,条,条件被,满,满足时,，,，触发,规,规则，,继,继而执,行,行行为,。,。,数据库,包,包含一,组,组事实,，,，用于,匹,匹配存,储,储在知,识,识库中,的,