人工智能专家系统

,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,第三级,第四级,第五级,*,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,第三级,第四级,第五级,*,*,*,专家系统概论,1.,专家系统的概念,2.,专家系统的基本结构,3.,专家系统的开发,专家系统的,概,概念,1.,什么是专家,系,系统,专家系统是,一,一个具有大,量,量的专门知,识,识与经验的,程,程序系统，,它,它应用人工,智,智能技术和,计,计算机技术,，,，根据某领,域,域一个或多,个,个专家提供,的,的知识和经,验,验，进行推,理,理和判断，,模,模拟人类专,家,家的决策过,程,程，以便解,决,决那些需要,人,人类专家处,理,理的复杂问,题,题，简而言,之,之，专家系,统,统是一种模,拟,拟人类专家,解,解决领域问,题,题的计算机,程,程序系统。,专家系统的,概,概念,2.,专家系统与,一,一般应用程,序,序的区别,前者把问题,求,求解的知识,隐,隐含地编入,程,程序，而后,者,者则把其应,用,用领域的问,题,题求解知识,单,单独组成一,个,个实体，即,为,为知识库。,知,知识库的处,理,理是通过与,知,知识库分开,的,的控制策略,进,进行的。更,明,明确地说，,一,一般应用程,序,序把知识组,织,织为两级：,数,数据级和程,序,序级；大多,数,数专家系统,则,则将知识组,织,织成三级；,数,数据、知识,库,库和控制。,专家系统的,概,概念,3.,专家系统的,类,类型,对专家系统,可,可以按不同,的,的方法分类,。,。通常，可,以,以按应用领,域,域、知识表,示,示方法、控,制,制策略、任,务,务类型等分,类,类。如按任,务,务类型来划,分,分，常见的,有,有解释型、,预,预测型、诊,断,断型、调试,型,型、维护型,、,、规划型、,设,设计型、监,督,督型、控制,型,型、教育型,等,等。,专家系统的,基,基本结构,1.,专家系统的,基,基本结构,专家系统的,基,基本结构,如图所示，,其,其中箭头方,向,向,为数据流动,的,的方向。专,家,家,系统通常由,人机交互界,面,面,、,知识库,、,推理机,、,解释器,、,综合数据库,、,知识获取,等,6,个部分构成,。,。,专家系统的,基,基本结构,系统的主要,部,部分是知识,库,库和推理引,擎,擎。根据到,目,目前为止讨,论,论的推理系,统,统，知识库,由,由谓词演算,事,事实和有关,讨,讨论主题的,规,规则构成。,推理引擎由,所,所有操纵知,识,识库来演绎,用,用户要求的,信,信息的过程,构,构成,-,如消解、前,向,向链或反向,链,链。用户接,口,口可能包括,某,某种自然语,言,言处理系统,，,，它允许用,户,户用一个有,限,限的自然语,言,言形式与系,统,统交互。也,可,可是用带有,菜,菜单的图形,接,接口界面。,解,解释子系统,分,分析被系统,执,执行的推理,结,结构，并把,它,它解释给用,户,户。,专家系统的,基,基本结构,在实际应用,中,中,这四个部分,构,构成了一个,系,系统,.,在一个专家,系,系统结构中,一个,知识工程师,(,经常是一个,训,训练过的,AI,计算机科学,家,家,),与应用领域,的,的一个专家,(,或几个专家,),共同工作以,便,便把专家的,相,相关知识表,示,示成一种形,式,式,以使它能被,输,输入到知识,库,库,.,这个过程经,常,常由一个知,识,识采集子系,统,统协助。和,其,其他情况一,样,样，这个子,系,系统检查正,在,在增长的知,识,识库的可能,不,不一致和不,完,完备信息，,然,然后将它们,表,表示给专家,以,以做出决定,。,。,专家系统的,基,基本结构,2.,专家系统的,工,工作原理及,一,一般工作过,程,程,专家系统的,基,基本工作流,程,程是，用户,通,通过人机界,面,面回答系统,的,的提问，推,理,理机将用户,输,输入的信息,与,与知识库中,各,各个规则的,条,条件进行匹,配,配，并把被,匹,匹配规则的,结,结论存放到,综,综合数据库,中,中。最后，,专,专家系统将,得,得出最终结,论,论呈现给用,户,户。,在,在这里，,专,专家系统还,可,可以通过解,释,释器向用户,解,解释以下问,题,题：系统为,什,什么要向用,户,户提出该问,题,题（,Why,）？计算机,是,是如何得出,最,最终结论的,（,（,How,）？,领,领域专家,或,或知识工程,师,师通过专门,的,的软件工具,，,，或编程实,现,现专家系统,中,中知识的获,取,取，不断地,充,充实和完善,知,知识库中的,知,知识。,专家系统的,基,基本结构,专家系统的,工,工作过程是,根,根据知识库,中,中的知识和,用,用户提供的,事,事实推理，,不,不断地由已,知,知的前提推,出,出未知的结,论,论，并把这,些,些未知的结,论,论纳入工作,存,存储空间，,作,作为已知的,新,新事实继续,推,推理，从而,把,把求解的问,题,题由未知状,态,态转换为已,知,知状态。可,见,见，专家系,统,统的工作过,程,程是专家工,作,作过程的一,种,种机器模拟,。,。,专家系统的,开,开发,1.,专家系统的,开,开发条件,基础知识型,数,数据库的建,立,立,专家系统的,核,核心是知识,。,。面向基层农,户,户和农技人,员,员，,MVPES,将蔬菜栽培,的,的领域知识,用,用如下几种,类,类型来表示,和,和组织：,（,1,）描述型知,识,识。,（,2,）数据型知,识,识。,（,3,）规则型知,识,识。,专家系统的,开,开发,1.,专家系统的,开,开发条件,计算机实现,的,的推理技术,推理是在建,立,立知识库、,规,规则库、数,据,据库的基础,上,上，从用户,提,提供的已有,事,事实，推出,新,新的结果。,采用产生式,推,推理方式。,多,多条规则之,间,间一般都有,联,联系，即其,中,中某条规则,的,的前提是另,一,一条规则的,结,结论。可以,按,按逆向推理,的,的思想把推,理,理前提与推,理,理目标之间,的,的一系列规,则,则展开为一,棵,棵树型的结,构,构，形成知,识,识树或推理,树,树。,专家系统的开发,2.,专家系统的基本,设,设计思想与基本,设,设计原则,(1),设计系统时，首,先,先集中精力研究,一,一小部分假设，,以,以及下述的观测,或,或观察，也就是,说,说，在设计实验,系,系统时，先不要,考,考虑那些不十分,确,确定的事物。使,用,用一部分结论，,只,只取那些确实可,信,信的观察和肯定,的,的规则。,(2),挑选那些最有利,于,于区别各个假设,的,的观测。也就是,说,说，应用这些观,测,测可以把各种假,设,设完全区分开来,。,。,专家系统的开发,2.,专家系统的基本,设,设计思想与基本,设,设计原则,(3),在许多情况下，,为,为得到许多所需,的,的结论，可以有,许,许多方式来组合,观,观测。在决定规,则,则时，首先从确,认,认或区分各种假,设,设所需的数量最,少,少的观测组合开,始,始。,(4),把那些并不具有,很,很强的预测或区,别,别能力的观测组,合,合起来，以便通,过,过观测或结论之,间,间的依赖关系来,改,改善这些观测的,区,区别能力。,专家系统的开发,2.,专家系统的基本,设,设计思想与基本,设,设计原则,(5),建立中间假设。,引,引入中间假设的,目,目的是为了减少,规,规则数量和简化,推,推理过程。例如,，,，由观测的组合,可,可以产生中间假,设,设组合,H1,、,H2,和,H3,。利用这些中间,假,假设的组合合取,(H1H2H3),可以减少产生式,规,规则组合的增长,率,率。同时，还可,以,以采取以下的做,法,法：先独立地确,定,定中间假设,H,，然后在进一步,的,的推理中，利用,H,的肯定或否定，,而,而不是始终以事,实,实来推理。,专家系统的开发,2.,专家系统的基本,设,设计思想与基本,设,设计原则,(6),以各种事例来试,验,验所设计的系统,。,。研究那些产生,不,不准确结论的事,例,例，并且确定系,统,统可以做些什么,修,修改以校正错误,。,。修改系统后要,检,检验系统对这些,事,事例产生的结果,以,以及系统的这些,修,修改对其它事例,的,的影响。,专家系统的开发,2.,专家系统的基本,设,设计思想与基本,设,设计原则,各类专家系统之,间,间具有一些共同,的,的问题。对于一,些,些任务相似的专,家,家系统，由于问,题,题特征不同而具,有,有不同的求解方,法,法；而另一些任,务,务不同的专家系,统,统，由于问题性,质,质相近而具有类,似,似的求解方法。,显,显然，从问题的,一,一般特征出发来,考,考虑建立模型的,方,方法，能够更易,于,于抓住问题的本,质,质。,专家系统的开发,3.,专家系统的开发,工,工具,目前国外出现了,许,许多专用的专家,系,系统工具，开发,某,某领域的专家系,统,统基本上是运用,开,开发工具来实现,的,的，如,1986Hal,Lemmon,等人开发的,Comax,棉花生产管理专,家,家系统。,我国也出现不少,专,专家系统工具，,如,如“天马”专家,系,系统开发工具、,ASCS,农业专家咨询系,统,统开发平台、国,家,家,863,计划研究成果,农业专家系统开,发,发平台（,PAID,：,Platform for Agricultural Intelligence-system Development,）等。,专家系统的开发,3.,专家系统的开发,工,工具,现有的专家系统,工,工具，主要分为,骨,骨架型工具,(,又称外壳,),、语言型工具、,构,构造辅助工具和,支,支撑环境等,4,类。,专家系统的开发,3.,专家系统的开发,工,工具,1,）骨架型开发工,具,具,专家系统一般都,有,有推理机和知识,库,库两部分，而规,则,则集存于知识库,内,内。在一个理想,的,的专家系统中，,推,推理机完全独立,于,于求解问题领域,。,。系统功能上的,完,完善或改变，只,依,依赖于规则集的,完,完善和改变。由,此,此，借用以前开,发,发好的专家系统,，,，将描述领域知,识,识的规则从原系,统,统中“挖掉”，,只,只保留其独立于,问,问题领域知识的,推,推理机部分，这,样,样形成的工具称,为,为骨架型工具。,这,这类工具因其控,制,制策略是预先给,定,定的，使用起来,很,很方便，用户只,须,须将具体领域的,知,知识明确地表示,成,成为一些规则就,可,可以了。,专家系统的开发,3.,专家系统的开发,工,工具,2,）语言型开发工,具,具,语言型工具提供,给,给用户的是建立,专,专家系统所需要,的,的基本机制，其,控,控制策略也不固,定,定于一种或几种,形,形式，用户可以,通,通过一定手段来,影,影响其控制策略,。,。因此，语言型,工,工具的结构变化,范,范围广泛，表示,灵,灵活，所适应的,范,范围要比骨架型,工,工具广泛得多。,专家系统,的,的开发,3.,专家系统,的,的开发工,具,具,3,）构造辅,助,助工具,系统构造,辅,辅助工具,由,由一些程,序,序模块组,成,成，有些,程,程序能帮,助,助获得和,表,表达领域,专,专家的知,识,识，有些,程,程序能帮,助,助设计正,在,在构造的,专,专家系统,的,的结构。,它,它主要分,两,两类，一,种,种是设计,辅,辅助工具,，,，另一种,是,是知识获,取,取辅助工,具,具。,专家系统,的,的开发,3.,专家系统,的,的开发工,具,具,4,）支撑环,境,境,支撑设施,是,是指帮助,进,进行程序,设,设计的工,具,具，它常,被,被作为知,识,识工程语,言,言的一部,分,分。工具,支,支撑环境,仅,仅是一个,附,附带的软,件,件包，以,便,便使用户,界,界面更友,好,好。它包,括,括四个典,型,型组件：,调,调试辅助,工,工具、输,入,入输出设,施,施、解释,设,设施和知,识,识库编辑,器,器。,专家系统,的,的开发,3.,专家系统,的,的开发步,骤,骤,(1),设计初始,知,知识库。,知,知识库的,设,设计是建,