人工智能小型專(zhuān)家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、人工智能技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告指導(dǎo)老師：朱力任課教師：實(shí)驗(yàn)三小型專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)增加學(xué)生對(duì)人工智能課程的興趣；(2)使學(xué)生進(jìn)一步理解并掌握人工智能 prolog 語(yǔ)言；(3)使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)課程內(nèi)容的理解和掌握，并培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)開(kāi)發(fā)智能系統(tǒng)的初步能力。二、實(shí)驗(yàn)要求(1)用產(chǎn)生式規(guī)則作為知識(shí)表示，用產(chǎn)生系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該專(zhuān)家系統(tǒng)。(2)可使用本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中給出的示例程序，此時(shí)只需理解該程序，并增加自己感興趣的修改即可；也可以參考該程序，然后用 PROLOG 語(yǔ)言或其他語(yǔ)言另行編寫(xiě)。(3)程序運(yùn)行時(shí)，應(yīng)能在屏幕上顯示程序運(yùn)行結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)環(huán)境在 TurboPROLOG 或 Vi

2、sualProlog 集成環(huán)境下調(diào)試運(yùn)行簡(jiǎn)單的 PROLOG程序。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建造一個(gè)小型專(zhuān)家系統(tǒng)(如分類(lèi)、診斷、預(yù)測(cè)等類(lèi)型)，具體應(yīng)用領(lǐng)域由學(xué)生自選，具體系統(tǒng)名稱(chēng)由學(xué)生自定。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、專(zhuān)家系統(tǒng)：1.1 建造一個(gè)完整的專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)需完成的內(nèi)容：1.用戶(hù)界面：可采用菜單方式或問(wèn)答方式。2 .知識(shí)庫(kù)(規(guī)則庫(kù))：存放產(chǎn)生式規(guī)則，庫(kù)中的規(guī)則可以增刪。3 .數(shù)據(jù)庫(kù)：用來(lái)存放用戶(hù)回答的問(wèn)題、已知事實(shí)、推理得到的中間事實(shí)。4 .推理機(jī)：如何運(yùn)用知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則進(jìn)行問(wèn)題的推理控制，建議用正向推理。5 .知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則可以隨意增減。1.2 推理策略推理策略包括：正向(數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng))，反向(目標(biāo)驅(qū)動(dòng))，雙向2、動(dòng)

3、物分類(lèi)實(shí)驗(yàn)規(guī)則集(1)若某動(dòng)物有奶，則它是哺乳動(dòng)物。(2)若某動(dòng)物有毛發(fā)，則它是哺乳動(dòng)物。(3)若某動(dòng)物有羽毛，則它是鳥(niǎo)。(4)若某動(dòng)物會(huì)飛且生蛋，則它是鳥(niǎo)。(5)若某動(dòng)物是哺乳動(dòng)物且有爪且有犬齒且目盯前方，則它是食肉動(dòng)物。(6)若某動(dòng)物是哺乳動(dòng)物且吃肉，則它是食肉動(dòng)物。(7)若某動(dòng)物是哺乳動(dòng)物且有蹄，則它是有蹄動(dòng)物。(8)若某動(dòng)物是有蹄動(dòng)物且反芻食物，則它是偶蹄動(dòng)物。(9)若某動(dòng)物是食肉動(dòng)物且黃褐色且有黑色條紋，則它是老虎。(10)若某動(dòng)物是食肉動(dòng)物且黃褐色且有黑色斑點(diǎn)，則它是獵豹。(11)若某動(dòng)物是有蹄動(dòng)物且長(zhǎng)腿且長(zhǎng)脖子且黃褐色且有暗斑點(diǎn)，則它是長(zhǎng)頸鹿。(12)若某動(dòng)物是有蹄動(dòng)物且白色且有

4、黑色條紋，則它是斑馬。(13)若某動(dòng)物是鳥(niǎo)且不會(huì)飛且長(zhǎng)腿且長(zhǎng)脖子且黑白色，則它是駝鳥(niǎo)。(14)若某動(dòng)物是鳥(niǎo)且不會(huì)飛且會(huì)游泳且黑白色，則它是企鵝。(15)若某動(dòng)物是鳥(niǎo)且善飛且不怕風(fēng)浪，則它是海燕。3、實(shí)驗(yàn)具體步驟本實(shí)驗(yàn)用正向推理策略來(lái)完成， 實(shí)現(xiàn)推理機(jī)的程序與知識(shí)庫(kù)的具體內(nèi)容無(wú)關(guān)，對(duì)知識(shí)庫(kù)的修改不需要改動(dòng)推理機(jī)。1、充分理解知識(shí)庫(kù)現(xiàn)有知識(shí)，提出待解決問(wèn)題2、建立規(guī)則庫(kù)3、從規(guī)則庫(kù)中獲取可用規(guī)則集4、確定搜索控制策略(例如：估價(jià)函數(shù)策略)5、通過(guò)搜索控制策略，從規(guī)則集中選出最優(yōu)規(guī)則6、執(zhí)行最優(yōu)規(guī)則，更新知識(shí)庫(kù)7、反復(fù)多次以上步驟8、獲得解決方案或無(wú)解4、編寫(xiě)程序及調(diào)試運(yùn)行步驟4.1 程序代碼小型動(dòng)

5、物分類(lèi)專(zhuān)家系統(tǒng)”/*AnAnimalClassifyingExpertSystem*/databasexpositive(symbol,symbol)xnegative(symbol,symbol)predicatesrunanimal_is(symbol)it_is(symbol)positive(symbol,symbol)negative(symbol,symbol)clear_factsremember(symbol,symbol,symbol)ask(symbol,symbol)goalrun.clausesrun:-animal_is(X),!,write(nYouranimalm

6、aybea(n),X),nl,nl,clear_facts.run:-write(nUnabletodeterminewhat),write(youranimalis.nn),clear_facts.positive(X,Y):-xpositive(X,Y),!.positive(X,Y):-not(xnegative(X,Y),ask(X,Y).negative(X,Y):-xnegative(X,Y),!.negative(X,Y):-not(xpositive(X,Y),ask(X,Y).ask(X,Y):-write(X,it,Y,?n),readln(Reply),remember(

7、X,Y,Reply).remember(X,Yy):-asserta(xpositive(X,Y).remember(X,Yn):-asserta(xnegative(X,Y),fail.clear_facts:-retract(xpositive(_,_),fail.clear_facts:-retract(xnegative(_,_),fail.clear_facts:-write(nnPleasepressthespacebartoExist),readchar(_)./*KnowledgeBase*/animal_is(cheetah):%獵豹it_is(carnivore),posi

8、tive(has,tawny_color),positive(has,black_spots).animal_is(tiger):-%老虎it_is(carnivore),positive(has,tawny_color),positive(has,black_stripes).animal_is(giraffe):-%長(zhǎng)頸鹿it_is(ungulate),positive(has,long_neck),positive(has,long_legs),positive(has,dark_spots).animal_is(zebra):-%斑馬it_is(ungulate),positive(h

9、as,black_stripes).animal_is(ostrich):-%鴕鳥(niǎo)it_is(bird),negative(does,fly),positive(has,long_neck),positive(has,long_legs),positive(has,black_and_white_color).animal_is(penguin):-%企鵝it_is(bird),negative(does,fly),positive(does,swim),positive(has,black_and_white_color).animal_is(albatross):-%言天翁it_is(bi

10、rd),positive(does,fly_well).it_is(mammal):-%哺乳動(dòng)物 positive(has,hair).it_is(mammal):-positive(does,give_milk).it_is(bird):-%鳥(niǎo)類(lèi)positive(has,feathers).it_is(bird):-positive(does,fly),positive(does,lay_eggs).it_is(carnivore):-%肉食動(dòng)物positive(does,eat_meat).it_is(carnivore):-it_is(mammal),positive(has,point

11、ed_teeth),positive(has,claws),positive(has,forward_eyes).it_is(ungulate):-%有蹄類(lèi)動(dòng)物 it_is(mammal),positive(has,hooves).it_is(ungulate):-it_is(mammal),positive(does,chew_cud).4.2 調(diào)試步驟.在 TXT 文本中編寫(xiě)規(guī)則代碼，添加到狀態(tài)圖通用搜索程序中，修改程序。.打開(kāi) Turboprolog2.0 文件，啟動(dòng) prolog.exe 應(yīng)用程序，并按空格鍵(SPACE)進(jìn)入集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。.選才 SSetup 項(xiàng)，打開(kāi)下拉菜單，選擇

12、Directories 項(xiàng)，進(jìn)行工作目錄修改，按 Esc 鍵退出，選擇 SaveConfiguration 項(xiàng)，保存修改。.在相應(yīng)的路徑所在文件件夾中會(huì)生成 work.Pro 文件將其用文本打開(kāi)，將要運(yùn)行的程序?qū)懭?，保存?選才 IFiles 項(xiàng)，選擇 Load 項(xiàng)，選擇要打開(kāi)的示例程序.編輯之后，可以選擇 Run 項(xiàng)，執(zhí)行程序，可以在 Dialog 窗口進(jìn)行詢(xún)問(wèn)，并回答 y/n,依次回答問(wèn)題，即可找到解.退出，選擇 Quit 項(xiàng),可以退出 TurboProlog 程序。4.3 書(shū)籍識(shí)別系統(tǒng)根據(jù)所給示例程序，我修改出一個(gè)簡(jiǎn)單的書(shū)籍識(shí)別系統(tǒng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介這是一個(gè)簡(jiǎn)單的書(shū)籍識(shí)別系統(tǒng)，有：唐詩(shī)三百首、魯迅

13、散文集、紅樓夢(mèng)、泰戈?duì)栐?shī)詞、呼嘯山莊。使用我們這個(gè)系統(tǒng)，只需根據(jù)窗口提供的內(nèi)容回答 y/n,系統(tǒng)將會(huì)幫你選擇你可能中意的書(shū)籍。該專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)書(shū)籍的特性是：中文，英文，詩(shī)集，散文，小說(shuō)各種書(shū)籍特性如下：書(shū)籍特性唐詩(shī)二白首中文詩(shī)詞紅樓夢(mèng)中文小說(shuō)泰戈?duì)栐?shī)詞英文詩(shī)詞魯迅散文集中文散文呼嘯山莊英文小說(shuō)系統(tǒng)程序databasexpositive(symbol,symbol)xnegative(symbol,symbol)predicatesrunbook_is(symbol)positive(symbol,symbol)negative(symbol,symbol)clear_factsremember(

14、symbol,symbol,symbol)ask(symbol,symbol)goalrun.clausesrun:-book_is(X),!,write(nYourfavoritebookmaybe,X),nl,nl,clear_facts.run:-write(nUnabletodeterminewhat),write(yourbookis.nn),clear_facts.positive(X,Y):-xpositive(X,Y),!.positive(X,Y):-not(xnegative(X,Y),ask(X,Y).negative(X,Y):-xnegative(X,Y),!.neg

15、ative(X,Y):-not(xpositive(X,Y),ask(X,Y).ask(X,Y):-write(Question:-,X,it,Y,?n),readln(Reply),remember(X,Y,Reply).remember(X,Y,y):-asserta(xpositive(Y).remember(X,Y,n):-asserta(xnegative(Y),fail.clear_facts:-retract(xpositive(_,_),fail.clear_facts:-retract(xnegative(_,_),fail.clear_facts:-write(nnPlea

16、sepressthespacebartoExist),readchar(_)./*KnowledgeBase*/book_is(tangShiSaibaishou):%唐詩(shī)三百首positive(is,chinese),positive(is,poem).book_is(luxunwenji):-%魯迅文集positive(is,chinese),positive(is,prose).book_is(hongloumeng):-%紅樓夢(mèng)positive(is,Chinese),positive(is,novel).book_is(taigerwenji):-%泰戈?duì)栁募痯ositive(is,

17、english),positive(is,poem).book_is(huxiaoshanzhaung):-%呼嘯山莊positive(is,english),positive(is,novel).五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果5.1動(dòng)物分類(lèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖1圖2門(mén)E:TUKBO_1.0TmOFl.OXPROLOG.EXEilesditoinpileUOBK.PROIndentIn3erptions/*flnAnInalClu&ifingExpertSystem”databasexpusitivesnbo1,1)xneQatiue(sjnbolj.Mymho1)predicatesDialog&tup

18、doesitgiue.nilk?nhasitFeathers：?louses2SaueFURanimal_iEfsyiiho1it_is(synho1)positiveKmhoLsj/mbo1netiveaskCsynboLsynboLdoesitfly?Unabletodetepnineuhatyouraninwli5.PleasepressthespacehartoExist_run.aftinal_ls：CXr，,*nouranimalmaybean)，X).ill.n【,clear_fcts.F3-LoadFt-SwitchF9-Compilefilt-X-Exit5.2 書(shū)籍識(shí)別實(shí)驗(yàn)

19、結(jié)果圖4圖5|F2一SeiueF3LoddF63陽(yáng)itchF9-Compile六、問(wèn)題思考思考：你所實(shí)現(xiàn)的基于產(chǎn)生式的專(zhuān)家系統(tǒng)所采用的推理算法是正向推理還是反向推理？采用 prolog 語(yǔ)言編寫(xiě)專(zhuān)家系統(tǒng)有何優(yōu)點(diǎn)與不足？解：（1）正向推理（2）嚴(yán)格來(lái)講，該專(zhuān)家系統(tǒng)程序中并無(wú)顯式的推理機(jī)，而FilesEdit1L.-.orapileEditorptionsSetup24Ge-HA10口|iLinp1ColE:RG7RTOT第一陽(yáng)口IndentIdnrtohxistdatabaseQuestion: isitchtncsoxpositivelsymbol.symbol)7xnegatiuelsymbolrsymbol)npredicdtysQuexlion:-isHefigliUirun?book_is(symboInpositivefsvnbo；,synbol)negativcisyinbo； ,symbol)Unabletodeterminewhaiclearfactsyourbookis.remtaraber(symbol,symbol,symbol)日苫kLxymbul,ynbol)goalPleasepr