第五講-專家系統(tǒng)

1、主主 講講 人：人：韓璐韓璐5.1 ES的基本概念的基本概念一、一、 什么是什么是ES ES是一種具有大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的智能程序系統(tǒng)，它能運(yùn)用是一種具有大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的智能程序系統(tǒng)，它能運(yùn)用領(lǐng)域?qū)＜叶嗄攴e累的經(jīng)驗(yàn)和專門知識(shí)，模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過(guò)程，領(lǐng)域?qū)＜叶嗄攴e累的經(jīng)驗(yàn)和專門知識(shí)，模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過(guò)程，解決該領(lǐng)域中需要專家才能解決的復(fù)雜問(wèn)題。解決該領(lǐng)域中需要專家才能解決的復(fù)雜問(wèn)題。 ES包括以下三個(gè)方面的含義：包括以下三個(gè)方面的含義： (1)ES是一種程序系統(tǒng)，但又具有智能，因此它不同于一般的程是一種程序系統(tǒng)，但又具有智能，因此它不同于一般的程序系統(tǒng)，而是一種能運(yùn)用專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推

2、理的啟發(fā)式程序系序系統(tǒng)，而是一種能運(yùn)用專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理的啟發(fā)式程序系統(tǒng)。統(tǒng)。 (2)ES的智能來(lái)源于領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)、經(jīng)驗(yàn)及解決問(wèn)題的訣竅。的智能來(lái)源于領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)、經(jīng)驗(yàn)及解決問(wèn)題的訣竅。為此，為此，ES內(nèi)部必須包含有大量專家水平的領(lǐng)域知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，并且能內(nèi)部必須包含有大量專家水平的領(lǐng)域知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，并且能夠在運(yùn)行過(guò)程中不斷地增長(zhǎng)新知識(shí)和修改原有知識(shí)。夠在運(yùn)行過(guò)程中不斷地增長(zhǎng)新知識(shí)和修改原有知識(shí)。 (3)ES所要解決的問(wèn)題一般是那些本來(lái)應(yīng)該由領(lǐng)域?qū)＜也拍芙鉀Q所要解決的問(wèn)題一般是那些本來(lái)應(yīng)該由領(lǐng)域?qū)＜也拍芙鉀Q的問(wèn)題。的問(wèn)題。第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)二、二、ESES的分類的分類 ESES都

3、是針對(duì)某一應(yīng)用領(lǐng)域而建立的。不同應(yīng)用領(lǐng)域的都是針對(duì)某一應(yīng)用領(lǐng)域而建立的。不同應(yīng)用領(lǐng)域的ESES，其功，其功能、設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)技術(shù)也各不同。對(duì)能、設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)技術(shù)也各不同。對(duì)ESES的類型，可以有多種不同的類型，可以有多種不同的劃分方法。例如，可以按求解問(wèn)題的性質(zhì)分類，也可以按求解問(wèn)的劃分方法。例如，可以按求解問(wèn)題的性質(zhì)分類，也可以按求解問(wèn)題的要求分類，還可以按系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分類等。題的要求分類，還可以按系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分類等。 1. 1. 按求解問(wèn)題的性質(zhì)分類按求解問(wèn)題的性質(zhì)分類 (l)(l)解釋型解釋型ESES；(2)(2)預(yù)測(cè)型預(yù)測(cè)型ESES；(3)(3)診斷型診斷型ESES；(4)(4)

4、設(shè)計(jì)型設(shè)計(jì)型ESES；(5)(5)規(guī)劃型規(guī)劃型ESES；(6)(6)監(jiān)視型監(jiān)視型ESES；(7)(7)控制型控制型ESES；(8)(8)調(diào)試型調(diào)試型ESES；(9)(9)教學(xué)型教學(xué)型ESES；(10)(10)修理型修理型ESES 除了上述除了上述1010種種ESES類型外，還有諸如決策型和管理型的類型外，還有諸如決策型和管理型的ESES。 決策型決策型ESES是對(duì)各種可能的決策方案進(jìn)行綜合評(píng)判和選優(yōu)的一類是對(duì)各種可能的決策方案進(jìn)行綜合評(píng)判和選優(yōu)的一類ESES。它同時(shí)具有解釋、診斷、預(yù)測(cè)、規(guī)劃等功能，并能對(duì)相應(yīng)領(lǐng)域。它同時(shí)具有解釋、診斷、預(yù)測(cè)、規(guī)劃等功能，并能對(duì)相應(yīng)領(lǐng)域中的問(wèn)題做出輔助決策和對(duì)決

5、策做出解釋。中的問(wèn)題做出輔助決策和對(duì)決策做出解釋。 管理型管理型ESES是在管理信息系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起是在管理信息系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類來(lái)的一類ESES。3第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 2. 按系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分類按系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分類 (l) 集中式集中式ES：對(duì)知識(shí)和推理進(jìn)行集中管理的一類：對(duì)知識(shí)和推理進(jìn)行集中管理的一類ES。目前，得。目前，得到成功應(yīng)用的到成功應(yīng)用的ES多屬于這一類型。多屬于這一類型。 (2) 分布式分布式ES：指具有分布處理能力以及多：指具有分布處理能力以及多ES、多知識(shí)元的協(xié)、多知識(shí)元的協(xié)同處理能力的同處理能力的ES。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)、知識(shí)

6、及控制不但在邏輯上，而且在物理上都是分布的；系統(tǒng)中數(shù)據(jù)、知識(shí)及控制不但在邏輯上，而且在物理上都是分布的；系統(tǒng)中諸機(jī)構(gòu)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互連，這些機(jī)構(gòu)之間相互協(xié)作，可系統(tǒng)中諸機(jī)構(gòu)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互連，這些機(jī)構(gòu)之間相互協(xié)作，可以求解單個(gè)機(jī)構(gòu)難似解決，甚至不能解決的問(wèn)題。以求解單個(gè)機(jī)構(gòu)難似解決，甚至不能解決的問(wèn)題。 目前，基于多目前，基于多Agent的研究是分布式的研究是分布式ES研究的重點(diǎn)。研究的重點(diǎn)。 (3) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ES：運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建造的：運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建造的ES，目前尚處，目前尚處于研究階段。于研究階段。 (4) 符號(hào)系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的符號(hào)系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的

7、ES：把基于連接主義的神經(jīng)：把基于連接主義的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與基于符號(hào)處理的網(wǎng)絡(luò)與基于符號(hào)處理的ES有機(jī)結(jié)合形成的一種混合型有機(jī)結(jié)合形成的一種混合型ES。這種。這種ES可可以充分發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與符號(hào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，克服它們的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)以充分發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與符號(hào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，克服它們的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。勢(shì)互補(bǔ)。 4第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)三、三、ES的特點(diǎn)的特點(diǎn) 在總體上，在總體上，ES還具有以下一些共同特點(diǎn)；還具有以下一些共同特點(diǎn)； (1) 可具有一個(gè)或多個(gè)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，能以接近于人類專家可具有一個(gè)或多個(gè)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，能以接近于人類專家的水平在特定領(lǐng)域工作。的水平在特定領(lǐng)域工作。 (2) 能高

8、效、準(zhǔn)確、迅速地工作，不會(huì)像人類專家那樣產(chǎn)生疲倦能高效、準(zhǔn)確、迅速地工作，不會(huì)像人類專家那樣產(chǎn)生疲倦和不穩(wěn)定。和不穩(wěn)定。 (3)使人類專家的領(lǐng)域知識(shí)突破了時(shí)間和空間的限制，使人類專家的領(lǐng)域知識(shí)突破了時(shí)間和空間的限制，ES程序可程序可永久保存，并可復(fù)制任意多的副本或在網(wǎng)上供不同地區(qū)或不同部門的永久保存，并可復(fù)制任意多的副本或在網(wǎng)上供不同地區(qū)或不同部門的人們使用。人們使用。 (4)能進(jìn)行有效推理，包括各種精確性推理和非精確性推理等。能進(jìn)行有效推理，包括各種精確性推理和非精確性推理等。 (5)具有透明性，能以可理解的方式解釋推理過(guò)程。具有透明性，能以可理解的方式解釋推理過(guò)程。 (6)具有自學(xué)習(xí)能力，

9、可總結(jié)規(guī)律，不斷擴(kuò)充和完善系統(tǒng)自身。具有自學(xué)習(xí)能力，可總結(jié)規(guī)律，不斷擴(kuò)充和完善系統(tǒng)自身。 (7)能提高生產(chǎn)率，產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益等。能提高生產(chǎn)率，產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益等。 (8)對(duì)推動(dòng)人工智能等其他學(xué)科的發(fā)展具有重大的作用。對(duì)推動(dòng)人工智能等其他學(xué)科的發(fā)展具有重大的作用。 5第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 5.2 ES的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) ES的結(jié)構(gòu)是指的結(jié)構(gòu)是指ES各組成部分的構(gòu)造方法和組織形式。各組成部分的構(gòu)造方法和組織形式。 一個(gè)最基本的一個(gè)最基本的ES應(yīng)由知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、解釋機(jī)構(gòu)、知識(shí)應(yīng)由知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、解釋機(jī)構(gòu)、知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)和用戶界面獲取機(jī)構(gòu)和用戶界面

10、6個(gè)部分所組成。個(gè)部分所組成。6第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)一、知識(shí)庫(kù)一、知識(shí)庫(kù) 知識(shí)庫(kù)是知識(shí)庫(kù)是ESES的知識(shí)存儲(chǔ)器，用來(lái)存放求解問(wèn)題的領(lǐng)域知識(shí)。的知識(shí)存儲(chǔ)器，用來(lái)存放求解問(wèn)題的領(lǐng)域知識(shí)。 對(duì)領(lǐng)域問(wèn)題的專家知識(shí)，首先需要用相應(yīng)的知識(shí)表示方法將其表對(duì)領(lǐng)域問(wèn)題的專家知識(shí)，首先需要用相應(yīng)的知識(shí)表示方法將其表示出來(lái)，然后再進(jìn)行形式化，并經(jīng)編碼放入知識(shí)庫(kù)中。示出來(lái)，然后再進(jìn)行形式化，并經(jīng)編碼放入知識(shí)庫(kù)中。 知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)分為兩大類型：一類是領(lǐng)域中的事實(shí)，稱為事實(shí)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)分為兩大類型：一類是領(lǐng)域中的事實(shí)，稱為事實(shí)性知識(shí)，這是一種廣泛公用的知識(shí)，也即寫在書本上的知識(shí)及常識(shí)；性知識(shí)，這是一種廣泛公用

11、的知識(shí)，也即寫在書本上的知識(shí)及常識(shí)；另一類是啟發(fā)性知識(shí)，它是領(lǐng)域?qū)＜以陂L(zhǎng)期工作實(shí)踐中積累起來(lái)的經(jīng)另一類是啟發(fā)性知識(shí)，它是領(lǐng)域?qū)＜以陂L(zhǎng)期工作實(shí)踐中積累起來(lái)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。驗(yàn)總結(jié)。 領(lǐng)域?qū)＜宜鶕碛械慕?jīng)驗(yàn)性、判定性知識(shí)，實(shí)際上是一種直覺性和領(lǐng)域?qū)＜宜鶕碛械慕?jīng)驗(yàn)性、判定性知識(shí)，實(shí)際上是一種直覺性和訣竅性的知識(shí)。在問(wèn)題求解過(guò)程中，這種知識(shí)是最難獲得的，原因是訣竅性的知識(shí)。在問(wèn)題求解過(guò)程中，這種知識(shí)是最難獲得的，原因是不少專家很少意識(shí)到自己是如何使用這些知識(shí)解決問(wèn)題的，甚至沒有不少專家很少意識(shí)到自己是如何使用這些知識(shí)解決問(wèn)題的，甚至沒有意識(shí)到自己在解決問(wèn)題時(shí)究竟使用了多少這樣的知識(shí)，而且讓他們把意識(shí)到自己在解

12、決問(wèn)題時(shí)究竟使用了多少這樣的知識(shí)，而且讓他們把這些直覺、訣竅、經(jīng)驗(yàn)講出來(lái)，本身就是一件比較困難的事情。但是，這些直覺、訣竅、經(jīng)驗(yàn)講出來(lái)，本身就是一件比較困難的事情。但是，這些知識(shí)又恰恰是知識(shí)庫(kù)的核心部分。這些知識(shí)又恰恰是知識(shí)庫(kù)的核心部分。7第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)二、數(shù)據(jù)庫(kù)二、數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)也稱為全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)或綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，用來(lái)存儲(chǔ)有關(guān)領(lǐng)域問(wèn)題數(shù)據(jù)庫(kù)也稱為全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)或綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，用來(lái)存儲(chǔ)有關(guān)領(lǐng)域問(wèn)題的事實(shí)、數(shù)據(jù)、初始狀態(tài)的事實(shí)、數(shù)據(jù)、初始狀態(tài)(證據(jù)證據(jù))和推理過(guò)程中得到的各種中間狀態(tài)及和推理過(guò)程中得到的各種中間狀態(tài)及目標(biāo)等。它相當(dāng)于目標(biāo)等。它相當(dāng)于ES的工作存儲(chǔ)器，用來(lái)存放用戶回答的事實(shí)、已

13、的工作存儲(chǔ)器，用來(lái)存放用戶回答的事實(shí)、已知的事實(shí)和由推理得到的事實(shí)。知的事實(shí)和由推理得到的事實(shí)。 隨著問(wèn)題的不同，數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容也可以是動(dòng)態(tài)變化的。數(shù)據(jù)庫(kù)存隨著問(wèn)題的不同，數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容也可以是動(dòng)態(tài)變化的。數(shù)據(jù)庫(kù)存放的是該系統(tǒng)當(dāng)前要處理對(duì)象的一些事實(shí)。放的是該系統(tǒng)當(dāng)前要處理對(duì)象的一些事實(shí)。 例如，在醫(yī)療例如，在醫(yī)療ES中，數(shù)據(jù)庫(kù)存放的僅是當(dāng)前患者的情況，如姓中，數(shù)據(jù)庫(kù)存放的僅是當(dāng)前患者的情況，如姓名、年齡、癥狀等及推理過(guò)程中得到的一些中間結(jié)果、病情等；名、年齡、癥狀等及推理過(guò)程中得到的一些中間結(jié)果、病情等； 在氣象在氣象ES中，數(shù)據(jù)庫(kù)存放的是當(dāng)前氣象要素，如云量、溫度、中，數(shù)據(jù)庫(kù)存放的是當(dāng)前氣象要

14、素，如云量、溫度、氣壓以及推理得到的中間結(jié)果等。氣壓以及推理得到的中間結(jié)果等。8第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)9三、三、 推理機(jī)推理機(jī) 推理機(jī)是一組用來(lái)控制、協(xié)調(diào)整個(gè)推理機(jī)是一組用來(lái)控制、協(xié)調(diào)整個(gè)ES的程序。它根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前的程序。它根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前輸入的數(shù)據(jù)，利用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)，按一定的推理策略，去求解當(dāng)前輸入的數(shù)據(jù)，利用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)，按一定的推理策略，去求解當(dāng)前的問(wèn)題、解釋外部輸入的事實(shí)和數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出結(jié)論并向用戶提示等。的問(wèn)題、解釋外部輸入的事實(shí)和數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出結(jié)論并向用戶提示等。 推理機(jī)所采用的推理方法可以是正向推理、逆向推理、或正逆向推理機(jī)所采用的推理方法可以是正向推理、逆向推理、或正逆

15、向結(jié)合的雙向推理，并且，在這三種推理方式中，都包含有精確推理和結(jié)合的雙向推理，并且，在這三種推理方式中，都包含有精確推理和非精確推理。非精確推理。 對(duì)于一些大中型對(duì)于一些大中型ES，由于其知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)數(shù)量很多，因此其推，由于其知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)數(shù)量很多，因此其推理機(jī)制由知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)和推理機(jī)兩個(gè)主要部分組成。其中，知識(shí)庫(kù)理機(jī)制由知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)和推理機(jī)兩個(gè)主要部分組成。其中，知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)庫(kù)中知識(shí)的合理組織和有效管理，并能根據(jù)推理管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)庫(kù)中知識(shí)的合理組織和有效管理，并能根據(jù)推理過(guò)程的需求去搜索、運(yùn)用知識(shí)和對(duì)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)做出正確的解釋；過(guò)程的需求去搜索、運(yùn)用知識(shí)和對(duì)知識(shí)庫(kù)中的

16、知識(shí)做出正確的解釋；而推理機(jī)則主要用于生成并控制推理的進(jìn)程和使用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)。而推理機(jī)則主要用于生成并控制推理的進(jìn)程和使用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)。 推理機(jī)和知識(shí)庫(kù)相分離，是推理機(jī)和知識(shí)庫(kù)相分離，是ES的一大特點(diǎn)。這不僅便于對(duì)知識(shí)庫(kù)的一大特點(diǎn)。這不僅便于對(duì)知識(shí)庫(kù)的管理，而且還可以實(shí)現(xiàn)具有可塑性、通用性的系統(tǒng)。的管理，而且還可以實(shí)現(xiàn)具有可塑性、通用性的系統(tǒng)。第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)10四、解釋機(jī)構(gòu)四、解釋機(jī)構(gòu) ES應(yīng)該能夠以用戶便于接受的方式解釋自己的推理過(guò)程。應(yīng)該能夠以用戶便于接受的方式解釋自己的推理過(guò)程。 例如，回答用戶提出的例如，回答用戶提出的“為什么？為什么？”，給用戶說(shuō)明，給用戶說(shuō)明“結(jié)

17、論是如何結(jié)論是如何得出的？得出的？”等。通過(guò)這種解釋，既可以使等。通過(guò)這種解釋，既可以使ES更取信于用戶，又可以幫更取信于用戶，又可以幫助系統(tǒng)建造者發(fā)現(xiàn)知識(shí)庫(kù)及推理機(jī)中的錯(cuò)誤。助系統(tǒng)建造者發(fā)現(xiàn)知識(shí)庫(kù)及推理機(jī)中的錯(cuò)誤。 解釋機(jī)構(gòu)實(shí)際上也是一組程序，它包括系統(tǒng)提示、人機(jī)對(duì)話、能解釋機(jī)構(gòu)實(shí)際上也是一組程序，它包括系統(tǒng)提示、人機(jī)對(duì)話、能書寫規(guī)則的語(yǔ)言以及解釋部分程序，其主要功能是解釋系統(tǒng)本身的推書寫規(guī)則的語(yǔ)言以及解釋部分程序，其主要功能是解釋系統(tǒng)本身的推理結(jié)果，回答用戶的提問(wèn)，使用戶能夠了解推理的過(guò)程及所運(yùn)用的知理結(jié)果，回答用戶的提問(wèn)，使用戶能夠了解推理的過(guò)程及所運(yùn)用的知識(shí)和數(shù)據(jù)。目前，大多數(shù)識(shí)和數(shù)據(jù)

18、。目前，大多數(shù)ES的解釋機(jī)構(gòu)都采用人機(jī)對(duì)話的交互式解釋的解釋機(jī)構(gòu)都采用人機(jī)對(duì)話的交互式解釋方法。方法。 第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)11五、知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)五、知識(shí)獲取機(jī)構(gòu) 知識(shí)獲取是知識(shí)獲取是ES的一種輔助功能，它可為修改知識(shí)庫(kù)中的原有知的一種輔助功能，它可為修改知識(shí)庫(kù)中的原有知識(shí)和擴(kuò)充新知識(shí)提供相應(yīng)手段。識(shí)和擴(kuò)充新知識(shí)提供相應(yīng)手段。 其基本任務(wù)是把知識(shí)加入到知識(shí)庫(kù)中，并負(fù)責(zé)維持知識(shí)的一致性其基本任務(wù)是把知識(shí)加入到知識(shí)庫(kù)中，并負(fù)責(zé)維持知識(shí)的一致性及完整性，建立起性能良好的知識(shí)庫(kù)。及完整性，建立起性能良好的知識(shí)庫(kù)。 在不同在不同ES中，知識(shí)獲取的功能和實(shí)現(xiàn)方法差別較大，有的系統(tǒng)中，知識(shí)獲取的功能

19、和實(shí)現(xiàn)方法差別較大，有的系統(tǒng)首先由知識(shí)工程師向領(lǐng)域?qū)＜耀@取知識(shí)，然后再通過(guò)相應(yīng)的知識(shí)編輯首先由知識(shí)工程師向領(lǐng)域?qū)＜耀@取知識(shí)，然后再通過(guò)相應(yīng)的知識(shí)編輯軟件把知識(shí)送到知識(shí)庫(kù)中；軟件把知識(shí)送到知識(shí)庫(kù)中； 有的系統(tǒng)自身就具有部分學(xué)習(xí)功能，由系統(tǒng)直接與領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)話有的系統(tǒng)自身就具有部分學(xué)習(xí)功能，由系統(tǒng)直接與領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)話獲取知識(shí)；獲取知識(shí)； 有的系統(tǒng)具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)功能，可在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)歸納、有的系統(tǒng)具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)功能，可在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)歸納、總結(jié)，得出新的知識(shí)?？偨Y(jié)，得出新的知識(shí)。 無(wú)論采取哪種方式，知識(shí)獲取都是目前無(wú)論采取哪種方式，知識(shí)獲取都是目前ES研制中的一個(gè)重要問(wèn)研制中的一個(gè)重要問(wèn)題。題

20、。第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)六、用戶界面六、用戶界面 用戶界面是用戶界面是ESES的另一個(gè)關(guān)鍵組成部分，它作為的另一個(gè)關(guān)鍵組成部分，它作為ESES與外界的接口，與外界的接口，主要用于系統(tǒng)和外界之間的通訊與信息交換。主要用于系統(tǒng)和外界之間的通訊與信息交換。 ESES的使用者包括最終用戶、領(lǐng)域?qū)＜?、知識(shí)工程師。的使用者包括最終用戶、領(lǐng)域?qū)＜?、知識(shí)工程師。 最終用戶和領(lǐng)域?qū)＜乙话愣疾皇怯?jì)算機(jī)專業(yè)人員，因此用戶界面最終用戶和領(lǐng)域?qū)＜乙话愣疾皇怯?jì)算機(jī)專業(yè)人員，因此用戶界面必須適應(yīng)非計(jì)算機(jī)人員的需求，不僅應(yīng)把系統(tǒng)的輸出信息轉(zhuǎn)換為便于必須適應(yīng)非計(jì)算機(jī)人員的需求，不僅應(yīng)把系統(tǒng)的輸出信息轉(zhuǎn)換為便于用戶理解的

21、形式，而且還應(yīng)使用戶能方便地操縱系統(tǒng)運(yùn)行。用戶理解的形式，而且還應(yīng)使用戶能方便地操縱系統(tǒng)運(yùn)行。 用戶界面應(yīng)盡可能地?cái)M人化，盡可能地使用接近于自然語(yǔ)言的計(jì)用戶界面應(yīng)盡可能地?cái)M人化，盡可能地使用接近于自然語(yǔ)言的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，并能理解和處理聲音、圖像等多媒體信息。算機(jī)語(yǔ)言，并能理解和處理聲音、圖像等多媒體信息。 12第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)5.3 ES5.3 ES開發(fā)語(yǔ)言與環(huán)境開發(fā)語(yǔ)言與環(huán)境一、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言一、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言包括通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和人工智能語(yǔ)言。它們是開發(fā)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言包括通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和人工智能語(yǔ)言。它們是開發(fā)專家系統(tǒng)的最基礎(chǔ)的語(yǔ)言工具。專家系統(tǒng)的最基礎(chǔ)的語(yǔ)言工具。

22、作為通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的主要代表有作為通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的主要代表有C C、PASCALPASCAL、ADAADA等；等； 作為人工智能語(yǔ)言的主要代表有以作為人工智能語(yǔ)言的主要代表有以 LISPLISP為代表的函數(shù)型語(yǔ)言，以為代表的函數(shù)型語(yǔ)言，以PROLOGPROLOG為代表的邏輯型語(yǔ)言，以及為代表的邏輯型語(yǔ)言，以及C C、JAVAJAVA等為代表的面向?qū)ο笳Z(yǔ)等為代表的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言。言。 LISP(LISt Processing Language)LISP(LISt Processing Language)是是19601960年研究出來(lái)的，在專家系年研究出來(lái)的，在專家系統(tǒng)發(fā)展的早期，有許多著名的專

23、家系統(tǒng)都是用這種語(yǔ)言開發(fā)出來(lái)的。例統(tǒng)發(fā)展的早期，有許多著名的專家系統(tǒng)都是用這種語(yǔ)言開發(fā)出來(lái)的。例如如 MYCINMYCIN和和PROSPECTORPROSPECTOR等。等。 13第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) PROLOG(PROgramming in LOGic) PROLOG(PROgramming in LOGic)語(yǔ)言是語(yǔ)言是19721972年研制成功的一種邏輯年研制成功的一種邏輯程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。由于它具有簡(jiǎn)潔的文法以及一階邏輯的推理能力，因而程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。由于它具有簡(jiǎn)潔的文法以及一階邏輯的推理能力，因而被廣泛地應(yīng)用于人工智能的許多研究領(lǐng)域中。被廣泛地應(yīng)用于人工智能的許多研究領(lǐng)域中。

24、C C十十語(yǔ)言既是一種通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，又是一種很好的人工智能十十語(yǔ)言既是一種通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，又是一種很好的人工智能語(yǔ)言，它以其強(qiáng)大的功能和面向?qū)ο筇卣?，在人工智能中得到了廣泛的語(yǔ)言，它以其強(qiáng)大的功能和面向?qū)ο筇卣鳎谌斯ぶ悄苤械玫搅藦V泛的應(yīng)用。應(yīng)用。 已有不少人直接用它來(lái)開發(fā)專家系統(tǒng)或各種專家系統(tǒng)工具。尤其是已有不少人直接用它來(lái)開發(fā)專家系統(tǒng)或各種專家系統(tǒng)工具。尤其是 Visual CVisual C十的發(fā)展，為專家系統(tǒng)對(duì)多媒體信息的處理、可視化界面的十的發(fā)展，為專家系統(tǒng)對(duì)多媒體信息的處理、可視化界面的設(shè)計(jì)、基于網(wǎng)絡(luò)的分布式運(yùn)行等提供了一種很好的語(yǔ)言環(huán)境。設(shè)計(jì)、基于網(wǎng)絡(luò)的分布式運(yùn)行等提供了一

25、種很好的語(yǔ)言環(huán)境。 對(duì)于基于網(wǎng)絡(luò)的分布式多專家協(xié)同專家系統(tǒng)的開發(fā)，對(duì)于基于網(wǎng)絡(luò)的分布式多專家協(xié)同專家系統(tǒng)的開發(fā)，JavaJava語(yǔ)言也是語(yǔ)言也是值得考慮的一種語(yǔ)言工具。值得考慮的一種語(yǔ)言工具。 14第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)二、開發(fā)環(huán)境二、開發(fā)環(huán)境 在國(guó)外已有一批較有影響的專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，如在國(guó)外已有一批較有影響的專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，如 KEEKEE、GUGUGUGU等。等。 KEEKEE是由美國(guó)加州是由美國(guó)加州IntellicorpIntellicorp公司推出的一個(gè)集成化的專家系統(tǒng)公司推出的一個(gè)集成化的專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，它把基于框架的知識(shí)表示、基于規(guī)則的推理、邏輯表示、開發(fā)環(huán)境，它把基

26、于框架的知識(shí)表示、基于規(guī)則的推理、邏輯表示、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的推理、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)等結(jié)合在一起，可以滿足各個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的推理、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)等結(jié)合在一起，可以滿足各個(gè)領(lǐng)域開發(fā)專家系統(tǒng)的需求。領(lǐng)域開發(fā)專家系統(tǒng)的需求。 GUGUGUGU是由微數(shù)據(jù)公司是由微數(shù)據(jù)公司MDBSMDBS于于19851985年用年用C C語(yǔ)言研制的一個(gè)功能很強(qiáng)的語(yǔ)言研制的一個(gè)功能很強(qiáng)的混合型專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，它包含關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)的混合型專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，它包含關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)的 SQLSQL查詢查詢語(yǔ)言、遠(yuǎn)程通訊、多功能程序設(shè)計(jì)等多種功能。語(yǔ)言、遠(yuǎn)程通訊、多功能程序設(shè)計(jì)等多種功能。15第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)

27、 國(guó)內(nèi)由中國(guó)科學(xué)院、浙江大學(xué)、武漢大學(xué)等七個(gè)單位聯(lián)合開發(fā)，國(guó)內(nèi)由中國(guó)科學(xué)院、浙江大學(xué)、武漢大學(xué)等七個(gè)單位聯(lián)合開發(fā)，于于19901990年完成了一個(gè)專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境年完成了一個(gè)專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境天馬天馬。該系統(tǒng)有。該系統(tǒng)有4 4部推理機(jī)，部推理機(jī)，即常規(guī)推理機(jī)、規(guī)劃推理機(jī)、演繹推理機(jī)及近似推理機(jī)；有即常規(guī)推理機(jī)、規(guī)劃推理機(jī)、演繹推理機(jī)及近似推理機(jī)；有3 3個(gè)知識(shí)獲個(gè)知識(shí)獲取工具，即知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)求精；有取工具，即知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)求精；有4 4套人機(jī)接口生套人機(jī)接口生成工具，即窗口、圖形、菜單及自然語(yǔ)言；有多種知識(shí)表示模式，如成工具，即窗口、圖形、菜單及自然語(yǔ)言；有多種

28、知識(shí)表示模式，如框架、規(guī)則及過(guò)程?？蚣?、規(guī)則及過(guò)程。 應(yīng)用應(yīng)用天馬天馬環(huán)境，已經(jīng)開發(fā)出了一些專家系統(tǒng)，如暴雨預(yù)報(bào)專環(huán)境，已經(jīng)開發(fā)出了一些專家系統(tǒng)，如暴雨預(yù)報(bào)專家系統(tǒng)、長(zhǎng)沙旅游咨詢專家系統(tǒng)、石油測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)專家系統(tǒng)等。家系統(tǒng)、長(zhǎng)沙旅游咨詢專家系統(tǒng)、石油測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)專家系統(tǒng)等。16第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)5.4 ES實(shí)例實(shí)例5.4.1 動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng)動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng) 1. 動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù) 用產(chǎn)生式系統(tǒng)鑒別動(dòng)物，需要一種演繹機(jī)制，利用已知事實(shí)的用產(chǎn)生式系統(tǒng)鑒別動(dòng)物，需要一種演繹機(jī)制，利用已知事實(shí)的集合做出新的結(jié)論，一種方法是替動(dòng)物園中的每一個(gè)動(dòng)物作一個(gè)產(chǎn)集合做出新的

29、結(jié)論，一種方法是替動(dòng)物園中的每一個(gè)動(dòng)物作一個(gè)產(chǎn)生式，使用者首先收集所有可利用的事實(shí)，然后在產(chǎn)生式的表中進(jìn)生式，使用者首先收集所有可利用的事實(shí)，然后在產(chǎn)生式的表中進(jìn)行掃描，尋找一個(gè)在條件部分能與之匹配的產(chǎn)生式。行掃描，尋找一個(gè)在條件部分能與之匹配的產(chǎn)生式。 一般要經(jīng)過(guò)多步并生成和利用一些中間事實(shí)才能從基本事實(shí)推一般要經(jīng)過(guò)多步并生成和利用一些中間事實(shí)才能從基本事實(shí)推出結(jié)論，這樣做，所包含的產(chǎn)生式可以比較小，容易理解，容易使出結(jié)論，這樣做，所包含的產(chǎn)生式可以比較小，容易理解，容易使用和容易產(chǎn)生。用和容易產(chǎn)生。 17第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)10條規(guī)則用條規(guī)則用Prolog語(yǔ)言表示語(yǔ)言表示： It

30、-is(“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”):positive(“產(chǎn)奶產(chǎn)奶”). It-is (“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”) :positive (“有毛發(fā)有毛發(fā)”). It-is (“食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物”) :positive (“吃肉吃肉”). It-is (“食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物”) :positive (“有犬齒有犬齒”), positive(“有爪有爪”), positive(“眼前視眼前視”). It-is (“有蹄動(dòng)物有蹄動(dòng)物”) :positive (“有蹄子有蹄子”)，it_is(“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”). It-is (“有蹄動(dòng)物有蹄動(dòng)物”) :positive (“反芻食物反芻食物”),it_is(

31、“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”).animai_is(“老虎老虎” ):it_is(“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”)，it_is(“食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物”)，positive(“黃褐色黃褐色”)，positive(“有黑條紋有黑條紋”). animai_is(“金錢豹金錢豹”) :it_is(“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”)，it_is(“食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物”)，positive(“黃褐色黃褐色”)，positive(“有暗斑點(diǎn)有暗斑點(diǎn)”). animai_is (“斑馬斑馬” ):it_is(“有蹄動(dòng)物有蹄動(dòng)物”)，positive(“有黑條紋有黑條紋”). animai_is (“長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)頸鹿” ):it_is(“有蹄動(dòng)物有

32、蹄動(dòng)物”)，positive(“有長(zhǎng)脖有長(zhǎng)脖子子”)，positive(“有長(zhǎng)腿有長(zhǎng)腿”)，positive(“有暗斑點(diǎn)有暗斑點(diǎn)”). 18第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 2. 數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù) 在計(jì)算機(jī)中留出一些存儲(chǔ)區(qū)間，以存放反映系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的事實(shí)，在計(jì)算機(jī)中留出一些存儲(chǔ)區(qū)間，以存放反映系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的事實(shí)，存放用戶回答的事實(shí)、己知的事實(shí)和由推理而得的事實(shí)，即由己知事存放用戶回答的事實(shí)、己知的事實(shí)和由推理而得的事實(shí)，即由己知事實(shí)推導(dǎo)出的假設(shè)成立時(shí)，也作為事實(shí)。如用下列語(yǔ)句可通過(guò)問(wèn)答建立實(shí)推導(dǎo)出的假設(shè)成立時(shí)，也作為事實(shí)。如用下列語(yǔ)句可通過(guò)問(wèn)答建立動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)：動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)

33、庫(kù)： positive(X):ask(X). ask(X):write(X，”嗎？嗎？”)，readln(Reply)，remember(X，Reply). 當(dāng)內(nèi)部目標(biāo)和當(dāng)內(nèi)部目標(biāo)和 animal_js(“老虎老虎”)匹配時(shí)，首先要滿足條件匹配時(shí)，首先要滿足條件it_is(“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”)，也即要滿足，也即要滿足positive(“產(chǎn)奶產(chǎn)奶”)，這時(shí)搜索數(shù)據(jù)庫(kù)沒，這時(shí)搜索數(shù)據(jù)庫(kù)沒有發(fā)現(xiàn)這個(gè)事實(shí)，系統(tǒng)立即轉(zhuǎn)入詢問(wèn)，通過(guò)謂詞有發(fā)現(xiàn)這個(gè)事實(shí)，系統(tǒng)立即轉(zhuǎn)入詢問(wèn)，通過(guò)謂詞readln(Reply)從鍵盤輸從鍵盤輸入入“ yes”或或“ no”，用自定義謂詞，用自定義謂詞 remember(X，Re

34、ply)來(lái)肯定產(chǎn)奶或來(lái)肯定產(chǎn)奶或否定產(chǎn)奶，從而達(dá)到增加某個(gè)新數(shù)據(jù)或否定某個(gè)數(shù)據(jù)的目的。否定產(chǎn)奶，從而達(dá)到增加某個(gè)新數(shù)據(jù)或否定某個(gè)數(shù)據(jù)的目的。 19第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 3. 3. 知識(shí)表示知識(shí)表示 知識(shí)的表達(dá)形式應(yīng)該自然簡(jiǎn)單、精確，又容易存取。知識(shí)的表達(dá)形式應(yīng)該自然簡(jiǎn)單、精確，又容易存取。 在在PrologProlog專家系統(tǒng)中，知識(shí)通常用以下兩種方法之一來(lái)表示專家系統(tǒng)中，知識(shí)通常用以下兩種方法之一來(lái)表示: : - - 把事實(shí)和數(shù)據(jù)把事實(shí)和數(shù)據(jù)( (事實(shí)性知識(shí)事實(shí)性知識(shí)) )分類，放到分類，放到PrologProlog規(guī)則庫(kù)中。這種規(guī)則庫(kù)中。這種表示實(shí)用于基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。在基于規(guī)

35、則的專家系統(tǒng)中，肯定的表示實(shí)用于基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。在基于規(guī)則的專家系統(tǒng)中，肯定的結(jié)果是一個(gè)產(chǎn)生式規(guī)則的動(dòng)作，這些產(chǎn)生式規(guī)則由輸入數(shù)據(jù)激活。結(jié)果是一個(gè)產(chǎn)生式規(guī)則的動(dòng)作，這些產(chǎn)生式規(guī)則由輸入數(shù)據(jù)激活。 - - 把事實(shí)和數(shù)據(jù)構(gòu)成子句，形成子句知識(shí)庫(kù)。這種子句表示實(shí)用把事實(shí)和數(shù)據(jù)構(gòu)成子句，形成子句知識(shí)庫(kù)。這種子句表示實(shí)用于基于邏輯的專家系統(tǒng)，在基于邏輯的專家系統(tǒng)中，知識(shí)庫(kù)是由說(shuō)明于基于邏輯的專家系統(tǒng)，在基于邏輯的專家系統(tǒng)中，知識(shí)庫(kù)是由說(shuō)明事實(shí)的謂詞邏輯子句組成，有一個(gè)可以由輸入數(shù)據(jù)流激活的規(guī)則集，事實(shí)的謂詞邏輯子句組成，有一個(gè)可以由輸入數(shù)據(jù)流激活的規(guī)則集，如上例的動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng)的四種動(dòng)物可用如下如

36、上例的動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng)的四種動(dòng)物可用如下PrologProlog語(yǔ)句表示語(yǔ)句表示: :20第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)rule (1，“老虎老虎”，1，2，3，4)rule (2，“金錢豹金錢豹”，l，2，3，5)rule (3，“斑馬斑馬”，4，6)rule (4，“長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)頸鹿”，5，6，7，8)condition (1，“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”)condition (2，“食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物”)condition (3，“黃褐色黃褐色”)condition (4，“有黑條紋有黑條紋”)condition (5，“有暗斑點(diǎn)有暗斑點(diǎn)”)condition (6，“有蹄動(dòng)物有蹄動(dòng)物”)condit

37、ion (7，“有長(zhǎng)脖子有長(zhǎng)脖子”)condition (8，“長(zhǎng)腿長(zhǎng)腿”)21第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 4推理機(jī)推理機(jī) 推理機(jī)是一組函數(shù)，本例既有正向推理機(jī)又有反向推理機(jī)，都是用推理機(jī)是一組函數(shù)，本例既有正向推理機(jī)又有反向推理機(jī)，都是用精確推理。精確推理。 l)正向推理正向推理 用戶首先提供一批事實(shí)，存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后推理機(jī)進(jìn)行工作。用戶首先提供一批事實(shí)，存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后推理機(jī)進(jìn)行工作。 推理機(jī)用這批事實(shí)與知識(shí)庫(kù)中規(guī)則的前提進(jìn)行匹配。推理機(jī)用這批事實(shí)與知識(shí)庫(kù)中規(guī)則的前提進(jìn)行匹配。 把匹配成功的規(guī)則的結(jié)論部分作為新的事實(shí)加到數(shù)據(jù)庫(kù)中去。把匹配成功的規(guī)則的結(jié)論部分作為新的事實(shí)加到數(shù)據(jù)

38、庫(kù)中去。再用更新后的數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有事實(shí)，重復(fù)上述、二步，如此反復(fù)再用更新后的數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有事實(shí)，重復(fù)上述、二步，如此反復(fù)進(jìn)行，直到得出結(jié)論進(jìn)行，直到得出結(jié)論(答案答案)或不再有新的事實(shí)加到數(shù)據(jù)庫(kù)為止?；虿辉儆行碌氖聦?shí)加到數(shù)據(jù)庫(kù)為止。 例如，用戶輸入一批事實(shí)：動(dòng)物有暗斑點(diǎn)、長(zhǎng)脖子、長(zhǎng)腿、產(chǎn)奶、例如，用戶輸入一批事實(shí)：動(dòng)物有暗斑點(diǎn)、長(zhǎng)脖子、長(zhǎng)腿、產(chǎn)奶、有蹄子，要求系統(tǒng)判斷這是一個(gè)什么動(dòng)物？有蹄子，要求系統(tǒng)判斷這是一個(gè)什么動(dòng)物？ 22第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 推理機(jī)利用這批事實(shí)來(lái)匹配規(guī)則推理機(jī)利用這批事實(shí)來(lái)匹配規(guī)則, 方法一般是將第一條規(guī)則的前提方法一般是將第一條規(guī)則的前提部分取出來(lái)，驗(yàn)證一下

39、這些前提是否在數(shù)據(jù)庫(kù)中，若都在，匹配成功，部分取出來(lái)，驗(yàn)證一下這些前提是否在數(shù)據(jù)庫(kù)中，若都在，匹配成功，不然就取第二條規(guī)則進(jìn)行匹配，如此下去。不然就取第二條規(guī)則進(jìn)行匹配，如此下去。 首先，成功地匹配了第一條規(guī)則首先，成功地匹配了第一條規(guī)則it_is(“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”)，于是把該規(guī)則，于是把該規(guī)則的結(jié)論的結(jié)論“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”加到數(shù)據(jù)庫(kù)中去；加到數(shù)據(jù)庫(kù)中去； 接著又成功地匹配了規(guī)則接著又成功地匹配了規(guī)則it_is(“有蹄動(dòng)物有蹄動(dòng)物”)，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)中有：哺，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)中有：哺乳動(dòng)物及有蹄子，滿足該規(guī)則的前提，于是把該規(guī)則的結(jié)論乳動(dòng)物及有蹄子，滿足該規(guī)則的前提，于是把該規(guī)則的結(jié)論“有蹄動(dòng)有蹄

40、動(dòng)物物”加到數(shù)據(jù)庫(kù)中去；加到數(shù)據(jù)庫(kù)中去； 接著又成功地匹配了規(guī)則接著又成功地匹配了規(guī)則animal_is(“長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)頸鹿”)，于是得出結(jié)論：，于是得出結(jié)論： 這個(gè)動(dòng)物是長(zhǎng)頸鹿。這個(gè)動(dòng)物是長(zhǎng)頸鹿。 當(dāng)一條規(guī)則匹配成功之后，不僅將其結(jié)論部分加入到數(shù)據(jù)庫(kù)，而當(dāng)一條規(guī)則匹配成功之后，不僅將其結(jié)論部分加入到數(shù)據(jù)庫(kù)，而且還要記錄下這條規(guī)則，當(dāng)推理結(jié)束時(shí)，以備解釋顯示調(diào)用規(guī)則的軌且還要記錄下這條規(guī)則，當(dāng)推理結(jié)束時(shí)，以備解釋顯示調(diào)用規(guī)則的軌跡。跡。23第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 設(shè)計(jì)一個(gè)正向推理機(jī)就是設(shè)計(jì)一組程序，使其至少具有以下的功設(shè)計(jì)一個(gè)正向推理機(jī)就是設(shè)計(jì)一組程序，使其至少具有以下的功能：能： 能用數(shù)

41、據(jù)庫(kù)中的事實(shí)去匹配規(guī)則的前提，若匹配不成功，能自能用數(shù)據(jù)庫(kù)中的事實(shí)去匹配規(guī)則的前提，若匹配不成功，能自動(dòng)地進(jìn)行下一條規(guī)則的匹配。動(dòng)地進(jìn)行下一條規(guī)則的匹配。 如何匹配最為合適，是設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)者根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和知識(shí)表示如何匹配最為合適，是設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)者根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和知識(shí)表示等情況，需要很好考慮的問(wèn)題，也就是在匹配時(shí)到底用什么策略等問(wèn)等情況，需要很好考慮的問(wèn)題，也就是在匹配時(shí)到底用什么策略等問(wèn)題都需要考慮周全；題都需要考慮周全； 若某條規(guī)則匹配成功了，系統(tǒng)能將此規(guī)則的結(jié)論部分自動(dòng)加入若某條規(guī)則匹配成功了，系統(tǒng)能將此規(guī)則的結(jié)論部分自動(dòng)加入數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)庫(kù)； 能判斷何時(shí)應(yīng)結(jié)束推理；能判斷何時(shí)應(yīng)結(jié)束推理； 能

42、將匹配成功的規(guī)則記錄下來(lái)；能將匹配成功的規(guī)則記錄下來(lái)；24第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)25第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 2)反向推理反向推理 由用戶或系統(tǒng)首先提出一批假設(shè)，然后系統(tǒng)逐一驗(yàn)證這些假設(shè)的由用戶或系統(tǒng)首先提出一批假設(shè)，然后系統(tǒng)逐一驗(yàn)證這些假設(shè)的真假性，方法是：真假性，方法是： 看假設(shè)是否在數(shù)據(jù)庫(kù)中，若在，則假設(shè)成立，推理結(jié)束或進(jìn)行看假設(shè)是否在數(shù)據(jù)庫(kù)中，若在，則假設(shè)成立，推理結(jié)束或進(jìn)行下一個(gè)假設(shè)的驗(yàn)證，否則，進(jìn)行下一步。下一個(gè)假設(shè)的驗(yàn)證，否則，進(jìn)行下一步。 判斷這些假設(shè)是否是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，若是，系統(tǒng)提問(wèn)用戶，否則進(jìn)判斷這些假設(shè)是否是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，若是，系統(tǒng)提問(wèn)用戶，否則進(jìn)行下一步。行下一步

43、。 找出結(jié)論部分包含此假設(shè)的那些規(guī)則，把這些規(guī)則的所有前提找出結(jié)論部分包含此假設(shè)的那些規(guī)則，把這些規(guī)則的所有前提作為新的假設(shè)。作為新的假設(shè)。 重復(fù)、步。重復(fù)、步。26第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 例如，用戶要求系統(tǒng)驗(yàn)證一下該動(dòng)物是否是老虎例如，用戶要求系統(tǒng)驗(yàn)證一下該動(dòng)物是否是老虎(此時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中什此時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中什么也沒有么也沒有)。 系統(tǒng)首先檢查數(shù)據(jù)庫(kù)，看其中有沒有老虎這個(gè)事實(shí)，現(xiàn)在沒有，系統(tǒng)首先檢查數(shù)據(jù)庫(kù)，看其中有沒有老虎這個(gè)事實(shí)，現(xiàn)在沒有，即不滿足第一步；即不滿足第一步； 其次檢查此假設(shè)其次檢查此假設(shè)“老虎老虎”是否是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，得出結(jié)論：不是，即是否是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，得出結(jié)論：不是，即不滿足第二步

44、；不滿足第二步； 進(jìn)行第三步，在知識(shí)庫(kù)中找出結(jié)論部分含有進(jìn)行第三步，在知識(shí)庫(kù)中找出結(jié)論部分含有“老虎老虎”的規(guī)則，結(jié)的規(guī)則，結(jié)果找出規(guī)則果找出規(guī)則animal_is(“老虎老虎”)。 第四步：將該規(guī)則的四個(gè)前提條件：哺乳動(dòng)物、食肉動(dòng)物、黃褐第四步：將該規(guī)則的四個(gè)前提條件：哺乳動(dòng)物、食肉動(dòng)物、黃褐色和有黑條紋都作為新的假設(shè)，逐一驗(yàn)證這些新假設(shè)。色和有黑條紋都作為新的假設(shè)，逐一驗(yàn)證這些新假設(shè)。27第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)28第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 首先驗(yàn)證首先驗(yàn)證“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”是否為真。前二步都不滿足，即數(shù)據(jù)庫(kù)中是否為真。前二步都不滿足，即數(shù)據(jù)庫(kù)中既沒有既沒有“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物

45、”，又不是證據(jù)節(jié)點(diǎn)。，又不是證據(jù)節(jié)點(diǎn)。 那么進(jìn)行第三步，系統(tǒng)查出：它是如下規(guī)則的結(jié)論部分。那么進(jìn)行第三步，系統(tǒng)查出：它是如下規(guī)則的結(jié)論部分。 it_is(“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”)： positive(“產(chǎn)奶產(chǎn)奶”) it_is(“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”): positive(“有毛發(fā)有毛發(fā)”)” 于是將該兩條規(guī)則的前提：于是將該兩條規(guī)則的前提：“有毛發(fā)有毛發(fā)”和和“產(chǎn)奶產(chǎn)奶”作為新的假設(shè)作為新的假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。進(jìn)行驗(yàn)證。 先驗(yàn)證先驗(yàn)證“有毛發(fā)有毛發(fā)”是否為真，它不滿足第一步。是否為真，它不滿足第一步。 當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行第二步時(shí)，查出當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行第二步時(shí)，查出“有毛發(fā)有毛發(fā)”是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，于是系統(tǒng)就是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，于

46、是系統(tǒng)就提問(wèn)用戶提問(wèn)用戶“此動(dòng)物有毛發(fā)嗎？此動(dòng)物有毛發(fā)嗎？” 29第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 若用戶回答若用戶回答“有有”，則系統(tǒng)自動(dòng)地將事實(shí)，則系統(tǒng)自動(dòng)地將事實(shí)“動(dòng)物有毛發(fā)動(dòng)物有毛發(fā)”加入數(shù)加入數(shù)據(jù)庫(kù)，于是系統(tǒng)證實(shí)了此動(dòng)物是哺乳動(dòng)物，所以將據(jù)庫(kù)，于是系統(tǒng)證實(shí)了此動(dòng)物是哺乳動(dòng)物，所以將“哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物”這一這一事實(shí)自動(dòng)加入數(shù)據(jù)庫(kù)，并記錄匹配成功的前一條規(guī)則事實(shí)自動(dòng)加入數(shù)據(jù)庫(kù)，并記錄匹配成功的前一條規(guī)則(由于這兩條規(guī)則由于這兩條規(guī)則都能推出是哺乳動(dòng)物，若前一條規(guī)則為真，即已證實(shí)此動(dòng)物是哺乳動(dòng)都能推出是哺乳動(dòng)物，若前一條規(guī)則為真，即已證實(shí)此動(dòng)物是哺乳動(dòng)物，這時(shí)系統(tǒng)能自動(dòng)地不考察后一條規(guī)則的真

47、假，否則，系統(tǒng)還要考物，這時(shí)系統(tǒng)能自動(dòng)地不考察后一條規(guī)則的真假，否則，系統(tǒng)還要考察后一條規(guī)則察后一條規(guī)則)。 其次驗(yàn)證其次驗(yàn)證“食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物”是否為真。是否為真。 前兩步都不滿足，進(jìn)行第三步時(shí)，系統(tǒng)查出它是如下規(guī)則的結(jié)論前兩步都不滿足，進(jìn)行第三步時(shí)，系統(tǒng)查出它是如下規(guī)則的結(jié)論部分，部分， it_is(“食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物”)：positive(“吃肉吃肉”) it_is(“食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物”)：positive(“有犬齒有犬齒”),positive(“有爪有爪”)， positive(“眼前視眼前視”) 于是將該兩條規(guī)則的前提部分于是將該兩條規(guī)則的前提部分“吃肉吃肉”和和“有犬齒有犬齒”、“

48、有爪有爪”、“眼前視眼前視”都作為新的假設(shè)來(lái)進(jìn)行逐一驗(yàn)證；都作為新的假設(shè)來(lái)進(jìn)行逐一驗(yàn)證；30第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 先驗(yàn)證前一規(guī)則的前提先驗(yàn)證前一規(guī)則的前提“吃肉吃肉”是否為真，由于它是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，是否為真，由于它是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)問(wèn)用戶：系統(tǒng)問(wèn)用戶：“此動(dòng)物吃肉嗎？此動(dòng)物吃肉嗎？”，若用戶回答，若用戶回答“是是”，至此，系統(tǒng)，至此，系統(tǒng)已證實(shí)了此動(dòng)物是已證實(shí)了此動(dòng)物是“食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物”，于是系統(tǒng)將此事實(shí)自動(dòng)加入數(shù)據(jù)庫(kù)，于是系統(tǒng)將此事實(shí)自動(dòng)加入數(shù)據(jù)庫(kù)，并記錄匹配成功的前一規(guī)則。并記錄匹配成功的前一規(guī)則。 再驗(yàn)證再驗(yàn)證“黃褐色黃褐色”是否為真。因?yàn)槭欠駷檎?。因?yàn)椤包S褐色黃褐色”是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，

49、所以是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，所以系統(tǒng)問(wèn)用戶：系統(tǒng)問(wèn)用戶：“該動(dòng)物是黃褐色的嗎？該動(dòng)物是黃褐色的嗎？”若用戶回答若用戶回答“是是”，則系統(tǒng)，則系統(tǒng)自動(dòng)地將此事實(shí)自動(dòng)地將此事實(shí)“黃褐色黃褐色”加入數(shù)據(jù)庫(kù)。加入數(shù)據(jù)庫(kù)。31第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 最后驗(yàn)證最后驗(yàn)證“有黑條紋有黑條紋”是否為真。因?yàn)槭欠駷檎?。因?yàn)椤坝泻跅l紋有黑條紋”是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，所以系統(tǒng)問(wèn)用戶：所以系統(tǒng)問(wèn)用戶：“該動(dòng)物有黑條紋嗎？該動(dòng)物有黑條紋嗎？”用戶回答用戶回答“有有”，則系統(tǒng)，則系統(tǒng)將此事實(shí)將此事實(shí)“有黑條紋有黑條紋”自動(dòng)地加入數(shù)據(jù)庫(kù)。自動(dòng)地加入數(shù)據(jù)庫(kù)。 至此，系統(tǒng)證實(shí)了此動(dòng)物是至此，系統(tǒng)證實(shí)了此動(dòng)物是“老虎老虎”。此時(shí)，系

50、統(tǒng)將此事實(shí)。此時(shí)，系統(tǒng)將此事實(shí)“老老虎虎”自動(dòng)地加入數(shù)據(jù)庫(kù)，并記錄此匹配成功的規(guī)則自動(dòng)地加入數(shù)據(jù)庫(kù)，并記錄此匹配成功的規(guī)則animal_is(“老虎老虎”)。 如果上述假設(shè)如果上述假設(shè)“老虎老虎”被否定，那么系統(tǒng)能提出下一個(gè)假設(shè)，比被否定，那么系統(tǒng)能提出下一個(gè)假設(shè)，比方是方是“金錢豹金錢豹”來(lái)進(jìn)行來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證。 直至某一個(gè)假設(shè)成立，系統(tǒng)就結(jié)束推理。直至某一個(gè)假設(shè)成立，系統(tǒng)就結(jié)束推理。 若所有假設(shè)都驗(yàn)證了且都不成立，此時(shí)系統(tǒng)回答：若所有假設(shè)都驗(yàn)證了且都不成立，此時(shí)系統(tǒng)回答：“不認(rèn)識(shí)此動(dòng)不認(rèn)識(shí)此動(dòng)物物”。32第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 從上面例子可知，要設(shè)計(jì)一個(gè)反向推理機(jī)，至少要具有以下功

51、能：從上面例子可知，要設(shè)計(jì)一個(gè)反向推理機(jī)，至少要具有以下功能： 能根據(jù)用戶要求或情況提出假設(shè)；能根據(jù)用戶要求或情況提出假設(shè)； 能驗(yàn)證此假設(shè)是否是在數(shù)據(jù)庫(kù)中；能驗(yàn)證此假設(shè)是否是在數(shù)據(jù)庫(kù)中； 能把知識(shí)庫(kù)中將結(jié)論部分包含此假設(shè)的規(guī)則都找出來(lái)；能把知識(shí)庫(kù)中將結(jié)論部分包含此假設(shè)的規(guī)則都找出來(lái)； 能將找出來(lái)的規(guī)則的前提部分取出，并作為新的假設(shè)逐條驗(yàn)證；能將找出來(lái)的規(guī)則的前提部分取出，并作為新的假設(shè)逐條驗(yàn)證； 能判斷假設(shè)是否是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，若是，能向用戶提出相應(yīng)的問(wèn)題，能判斷假設(shè)是否是證據(jù)節(jié)點(diǎn)，若是，能向用戶提出相應(yīng)的問(wèn)題，并記錄結(jié)果；并記錄結(jié)果； 能將匹配成功的規(guī)則記錄下來(lái)；能將匹配成功的規(guī)則記錄下來(lái)； 能判

52、斷何時(shí)應(yīng)結(jié)束推理。能判斷何時(shí)應(yīng)結(jié)束推理。33第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 3)反向推理機(jī)的實(shí)現(xiàn)反向推理機(jī)的實(shí)現(xiàn) positive(X)：xpositive(X)，！，！ positive(X)：not(negative(X)，！，！，ask(X) negative(X)：xnegative(X)，！，！ ask(X)：write(”該動(dòng)物該動(dòng)物”，X，”嗎？嗎？”)，readln(Reply)， remember(X，Reply) remember(X，yes)：asserta(xpositive(X) remember(X，no)：assefta(xnegative(X)，fail cle

53、ar_facts：retract(xpositive(_)，fail clear_facts：retract(xnegative(_)，fail 推理機(jī)必須有管理用戶輸入的規(guī)則，并用產(chǎn)生式規(guī)則與其匹配，推理機(jī)必須有管理用戶輸入的規(guī)則，并用產(chǎn)生式規(guī)則與其匹配，記錄記錄yes和和no的回答，規(guī)則的回答，規(guī)則positive和和negative用于將用戶輸入數(shù)據(jù)和產(chǎn)用于將用戶輸入數(shù)據(jù)和產(chǎn)生式規(guī)則中的相應(yīng)部分進(jìn)行匹配。生式規(guī)則中的相應(yīng)部分進(jìn)行匹配。 34第五章第五章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 規(guī)則規(guī)則remember根據(jù)根據(jù)yes和和no的回答生成斷言，供匹配使用。的回答生成斷言，供匹配使用。 clear_facts規(guī)則在識(shí)別規(guī)則在識(shí)別-動(dòng)作循環(huán)末端除去知識(shí)庫(kù)項(xiàng)。這里動(dòng)作循環(huán)末端除去知識(shí)庫(kù)項(xiàng)。這里xposi