專家系統(tǒng)概述課件

專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)概述11.什么是專家系統(tǒng)它是一個(gè)智能程序系統(tǒng)；它具有相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)大量的專家知識(shí)；它能應(yīng)用人工智能技術(shù)模擬人類專家求解問題的思維過程進(jìn)行推理，解決相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的困難問題，并且達(dá)到領(lǐng)域?qū)＜业乃健＜蚁到y(tǒng)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過程，解決該領(lǐng)域中需要專家才能解決的復(fù)雜問題。1.什么是專家系統(tǒng)它是一個(gè)智能程序系統(tǒng)；21.什么是專家系統(tǒng)自1968年研制成功第一個(gè)專家系統(tǒng)DENDRAL以來，專家系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展非常迅速且日益成熟。專家系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域已擴(kuò)展到數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、氣象、農(nóng)業(yè)、法律、教育、交通運(yùn)輸、機(jī)械、藝術(shù)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)本身，甚至滲透到政治、經(jīng)濟(jì)、軍事等重大決策部門，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也促進(jìn)了人工智能基本理論和基本技術(shù)的發(fā)展。1.什么是專家系統(tǒng)自1968年研制成功第一個(gè)專家系統(tǒng)DEN32.專家系統(tǒng)的基本特征具有專家水平的專門知識(shí)數(shù)據(jù)級(jí)知識(shí)：具體問題所提供的初始事實(shí)、問題求解過程中所產(chǎn)生的中間結(jié)論、最終結(jié)論等。例如：病人的癥狀，化驗(yàn)結(jié)果，專家推出的病因、治療方案等。知識(shí)庫級(jí)知識(shí)：專家的知識(shí)，專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，系統(tǒng)的性能取決于知識(shí)的數(shù)量和質(zhì)量。例如：醫(yī)學(xué)常識(shí)，醫(yī)生診治疾病的經(jīng)驗(yàn)等?？刂萍?jí)知識(shí)：關(guān)于如何運(yùn)用前兩種知識(shí)的知識(shí)。例如：搜索策略。2.專家系統(tǒng)的基本特征具有專家水平的專門知識(shí)42.專家系統(tǒng)的基本特征能進(jìn)行有效的推理根據(jù)用戶提供的已知事實(shí)，通過運(yùn)用掌握的知識(shí)，進(jìn)行有效的推理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的求解。精確推理不確定性推理不完全推理試探性推理2.專家系統(tǒng)的基本特征能進(jìn)行有效的推理52.專家系統(tǒng)的基本特征具有獲取知識(shí)的能力建立知識(shí)編輯器，把領(lǐng)域知識(shí)“傳授”給專家系統(tǒng)，建立知識(shí)庫。系統(tǒng)自身具有學(xué)習(xí)能力，能從系統(tǒng)運(yùn)行中總結(jié)出新知識(shí)，使知識(shí)庫越來越豐富，完善。具有靈活性知識(shí)庫—推理機(jī)分離。2.專家系統(tǒng)的基本特征具有獲取知識(shí)的能力62.專家系統(tǒng)的基本特征具有透明性透明性：是指系統(tǒng)自身及其行為能被用戶所理解。解釋機(jī)構(gòu)：向用戶解釋它的行為動(dòng)機(jī)及得出某些答案的推理過程。具有交互性專家系統(tǒng)一般都是交互系統(tǒng)。獲取知識(shí)（對(duì)話中）?；卮鹩脩舻脑儐枺▽?duì)話中）。2.專家系統(tǒng)的基本特征具有透明性72.專家系統(tǒng)的基本特征具有實(shí)用性專家系統(tǒng)是根據(jù)領(lǐng)域問題的實(shí)際需求開發(fā)的。具有一定的復(fù)雜性及難度專家系統(tǒng)擁有知識(shí)，能運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行推理，以模擬人類求解問題的思維過程。知識(shí)—豐富。思維—多種多樣。2.專家系統(tǒng)的基本特征具有實(shí)用性83.專家系統(tǒng)與一般程序的區(qū)別常規(guī)程序＝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)＋算法；專家系統(tǒng)＝知識(shí)＋推理。常規(guī)程序把問題求解的知識(shí)隱含于程序中（數(shù)據(jù)級(jí)、程序級(jí)）；專家系統(tǒng)把問題求解的知識(shí)獨(dú)立的組成知識(shí)庫（數(shù)據(jù)級(jí)、知識(shí)庫級(jí)、控制級(jí)）。常規(guī)程序面向數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理，順序確定；專家系統(tǒng)面向符號(hào)處理，推理過程不確定。常規(guī)程序是精確的；專家系統(tǒng)不精確、模糊的。專家系統(tǒng)具有解釋機(jī)構(gòu)；常規(guī)程序沒有。常規(guī)程序與專家系統(tǒng)具有不同的體系結(jié)構(gòu)。3.專家系統(tǒng)與一般程序的區(qū)別常規(guī)程序＝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)＋算法；94.專家系統(tǒng)的分類按專家系統(tǒng)的特性及處理問題的類型分類。(1)解釋型：從所得到的有關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析、推理，從而給出相應(yīng)解釋的一類專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：必須能處理不完全，甚至受到干擾的信息，并能對(duì)所得到的數(shù)據(jù)給出一致且正確的解釋。(2)診斷型：根據(jù)輸入信息推出相應(yīng)對(duì)象存在的故障，找出產(chǎn)生故障的原因，給出排除故障的方案的一類專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：要求掌握處理對(duì)象內(nèi)部各部件的功能及相互關(guān)系，特別要注意多種故障并存，間歇性故障。4.專家系統(tǒng)的分類按專家系統(tǒng)的特性及處理問題的類型分類。104.專家系統(tǒng)的分類(3)預(yù)測(cè)型：根據(jù)相關(guān)對(duì)象的過去及當(dāng)前狀況來推測(cè)未來情況一類專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：這類系統(tǒng)通常需要有相應(yīng)模型的支持，時(shí)間推理是這類系統(tǒng)中常用的技術(shù)。(4)設(shè)計(jì)型：按給定要求進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)的一類專家系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、建筑及裝修設(shè)計(jì)等。特點(diǎn)：在給定限制條件下能給出最佳或較佳設(shè)計(jì)方案。4.專家系統(tǒng)的分類(3)預(yù)測(cè)型：根據(jù)相關(guān)對(duì)象的過去及當(dāng)前狀114.專家系統(tǒng)的分類(5)規(guī)劃型：按給定目標(biāo)擬定總體規(guī)劃、行動(dòng)計(jì)劃、運(yùn)籌優(yōu)化等的一類專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：在給定的約束條件下能以較小的代價(jià)達(dá)到給定的目標(biāo)。(6)控制型：對(duì)各種大型設(shè)備及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的一類專家系統(tǒng)。一般有數(shù)字和非數(shù)字兩種模式。特點(diǎn)：能直接接收來自被控對(duì)象的信息，并能迅速地進(jìn)行處理，及時(shí)做出判斷和采取相應(yīng)的控制能力。4.專家系統(tǒng)的分類(5)規(guī)劃型：按給定目標(biāo)擬定總體規(guī)劃、行動(dòng)124.專家系統(tǒng)的分類(7)監(jiān)測(cè)型：用于完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)任務(wù)的一類專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：隨時(shí)收集任何有意義的信息，并能迅速地對(duì)得到的信息進(jìn)行鑒別、分析、處理、一旦發(fā)現(xiàn)異常，能盡快做出反應(yīng)。(8)維修型：用于制定排除某類故障的規(guī)劃并實(shí)施排除的一類專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：要求能根據(jù)故障的特點(diǎn)制定糾錯(cuò)方案、并能實(shí)施這個(gè)方案排除故障，當(dāng)制定的方案失效，部分失效，能及時(shí)采取補(bǔ)救措施。4.專家系統(tǒng)的分類(7)監(jiān)測(cè)型：用于完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)任務(wù)的一類134.專家系統(tǒng)的分類(9)教育型：用于輔助教學(xué)一類的專家系。特點(diǎn)：要求有以深層知識(shí)為基礎(chǔ)的解釋功能，需建立各種相應(yīng)的模型。(10)調(diào)試型：對(duì)系統(tǒng)實(shí)施調(diào)試一類的專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：能根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)被調(diào)試對(duì)象存在的錯(cuò)誤，能從多種糾錯(cuò)方案中造出適用于當(dāng)前情況的最佳方案，排除錯(cuò)誤。(11)決策型(12)管理型4.專家系統(tǒng)的分類(9)教育型：用于輔助教學(xué)一類的專家系。144.專家系統(tǒng)的分類從結(jié)構(gòu)化劃分有四種專家系統(tǒng)(1)集中式專家系統(tǒng)(2)分布式專家系統(tǒng)(3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)(4)符號(hào)系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的專家系統(tǒng)4.專家系統(tǒng)的分類從結(jié)構(gòu)化劃分有四種專家系統(tǒng)155.專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)人機(jī)接口解釋機(jī)構(gòu)推理機(jī)知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)知識(shí)庫及其管理系統(tǒng)用戶領(lǐng)域?qū)＜摇⒅R(shí)工程師5.專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)人機(jī)接口解釋機(jī)構(gòu)推理機(jī)知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)數(shù)16人機(jī)接口用于完成輸入、輸出工作。進(jìn)行內(nèi)部表示形式與外部表示形式的轉(zhuǎn)換。專家系統(tǒng)的使用者包括最終用戶、領(lǐng)域?qū)＜?、知識(shí)工程師。兩種接口方式：菜單方式命令語言方式人機(jī)接口用于完成輸入、輸出工作。17知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)是把知識(shí)輸入到知識(shí)庫中，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，是專家系統(tǒng)的一個(gè)“瓶頸”。編輯軟件輸入。自身學(xué)習(xí)功能。知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)是把知識(shí)輸入到知識(shí)庫中，并負(fù)責(zé)維持知識(shí)的一致性及18知識(shí)庫及其管理系統(tǒng)知識(shí)庫：是知識(shí)的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，用于存儲(chǔ)領(lǐng)域內(nèi)的原理性知識(shí)、專家的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)，有關(guān)事實(shí)等。知識(shí)來源于獲取機(jī)構(gòu)；為推理機(jī)提供知識(shí)。知識(shí)庫管理系統(tǒng)：負(fù)責(zé)對(duì)知識(shí)庫中的知識(shí)進(jìn)行組織，檢索、維護(hù)等。知識(shí)庫及其管理系統(tǒng)知識(shí)庫：是知識(shí)的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，用于存儲(chǔ)領(lǐng)域內(nèi)的19

推理機(jī)是“思維”機(jī)構(gòu)，是構(gòu)成專家系統(tǒng)的核心部分。任務(wù)是模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過程，控制并執(zhí)行對(duì)問題的求解。推理機(jī)的性能與知識(shí)的表示方式及組織方式有關(guān)，與知識(shí)的內(nèi)容無關(guān)，有利于推理機(jī)與知識(shí)庫的獨(dú)立。推理機(jī)的搜索策略使用了與領(lǐng)域有關(guān)的啟發(fā)性知識(shí)。為了保證推理機(jī)與知識(shí)庫的獨(dú)立性，采用元知識(shí)來表示啟發(fā)性知識(shí)。推理機(jī)是“思維”機(jī)構(gòu)，是構(gòu)成專家系統(tǒng)的核心部分。任務(wù)是模擬20數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（綜合數(shù)據(jù)庫、黑板）存放事實(shí)、問題描述、中間和最終結(jié)果、運(yùn)行信息的工作存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)—普通數(shù)據(jù)庫功能，使數(shù)據(jù)的表示方法與知識(shí)的表示方法保持一致。數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（綜合數(shù)據(jù)庫、黑板）存放事實(shí)、問題描21解釋機(jī)構(gòu)能對(duì)自己的行為作出解釋，回答用戶提出的“為什么”，結(jié)論如何得出等。由一組程序組成，它能跟蹤并記錄推理過程，對(duì)用戶提出的詢問給予解釋。解釋機(jī)構(gòu)能對(duì)自己的行為作出解釋，回答用戶提出的“為什么”，226.知識(shí)獲取知識(shí)獲取一直是專家系統(tǒng)開發(fā)中的一個(gè)瓶頸問題。目前，專家系統(tǒng)的知識(shí)獲取一般是由知識(shí)工程師與專家系統(tǒng)中的知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)共同完成的。至今仍無一種可以完全代替知識(shí)工程師的自動(dòng)化方法。6.知識(shí)獲取知識(shí)獲取一直是專家系統(tǒng)開發(fā)中的一個(gè)瓶頸問題。23

知識(shí)獲取的任務(wù)知識(shí)獲取的基本任務(wù)是為專家系統(tǒng)獲取知識(shí)，建立起健全、完善、有效的知識(shí)庫，以滿足領(lǐng)域問題求解的需求。為此，需要做以下幾項(xiàng)工作。抽取知識(shí)知識(shí)的轉(zhuǎn)換知識(shí)的輸入知識(shí)的檢測(cè)知識(shí)獲取的任務(wù)知識(shí)獲取的基本任務(wù)是為專家系統(tǒng)獲取知識(shí)，建立24

（1）抽取知識(shí)抽取知識(shí)是指把蘊(yùn)含于知識(shí)源（領(lǐng)域?qū)＜摇?、相關(guān)論文、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)）中的知識(shí)經(jīng)識(shí)別、理解、篩選、歸納等處理后抽取出來，以便用于知識(shí)庫的建立。通常，知識(shí)并不是以某種現(xiàn)成的形式存在于知識(shí)源中的。例如，對(duì)領(lǐng)域?qū)＜彝鄙賹?duì)自己經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與歸納，甚至是只可意會(huì)不可言傳的。另一方面，系統(tǒng)能夠在自身的運(yùn)行實(shí)踐中通過機(jī)器學(xué)習(xí)功能從已有知識(shí)或?qū)嵗醒堇[、歸納出新知識(shí)，系統(tǒng)自身必須具有一定的“學(xué)習(xí)”能力。（1）抽取知識(shí)抽取知識(shí)是指把蘊(yùn)含于知識(shí)源（領(lǐng)域?qū)＜摇尽?5

（2）知識(shí)的轉(zhuǎn)換通常，知識(shí)是以自然語言、圖形、表格等形式表示的，而知識(shí)庫中的知識(shí)則是用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的形式來表示的，二者之間有很大差別。把抽取的知識(shí)轉(zhuǎn)換為某種知識(shí)表示形式（知識(shí)工程師）。把該模式的知識(shí)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)內(nèi)部形式（輸入編譯）。（2）知識(shí)的轉(zhuǎn)換通常，知識(shí)是以自然語言、圖形、表格等形式表26

（3）知識(shí)的輸入把用某種知識(shí)表示方法表示的知識(shí)經(jīng)編輯、編譯送入知識(shí)庫的過程稱為知識(shí)輸入。知識(shí)的輸入一般有兩條途徑：利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的編輯軟件。 優(yōu)點(diǎn)是簡單、方便，無須編制專門程序即可直接使用。利用專門編制的知識(shí)編輯系統(tǒng)。 優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)性、實(shí)用性強(qiáng)，更符合知識(shí)輸入的要求。（3）知識(shí)的輸入把用某種知識(shí)表示方法表示的知識(shí)經(jīng)編輯、編譯27（4）知識(shí)的檢測(cè)在上述建立知識(shí)庫的過程中，無論哪一步出現(xiàn)錯(cuò)誤，都會(huì)直接影響到專家系統(tǒng)的性能。因此，必須對(duì)知識(shí)庫進(jìn)行檢測(cè)，以便盡早發(fā)現(xiàn)和糾正可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。檢測(cè)的主要任務(wù)是知識(shí)庫中知識(shí)的一致性和完整性。（4）知識(shí)的檢測(cè)在上述建立知識(shí)庫的過程中，無論哪一步出現(xiàn)錯(cuò)28

知識(shí)獲取方法非自動(dòng)知識(shí)獲取首先由知識(shí)工程師從領(lǐng)域?qū)＜一蚱渌R(shí)源獲取知識(shí)然后再由知識(shí)工程師用某種知識(shí)編輯軟件把它送到知識(shí)庫中。知識(shí)工程師知識(shí)編輯器閱讀知識(shí)庫對(duì)話科技文獻(xiàn)領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)獲取方法非自動(dòng)知識(shí)獲取知識(shí)知識(shí)閱讀知識(shí)庫對(duì)話科技文獻(xiàn)29知識(shí)獲取方法自動(dòng)知識(shí)獲取所謂自動(dòng)知識(shí)獲取是指系統(tǒng)自身具有獲取知識(shí)的能力，它不僅可以直接與領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)話，從專家提供的原始信息中“學(xué)習(xí)”專家系統(tǒng)所需要的知識(shí)，而且還能從系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐中總結(jié)、歸納出新的知識(shí)，發(fā)現(xiàn)和改正自身存在的錯(cuò)誤，并通過不斷地自我完善，使知識(shí)庫逐步趨于完整一致。知識(shí)獲取方法自動(dòng)知識(shí)獲取307.專家系統(tǒng)的建造與評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)的建造原則(1)恰當(dāng)?shù)貏澏ㄇ蠼鈫栴}的領(lǐng)域系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)面及水平(2)獲取完備的知識(shí)完備的知識(shí)指其數(shù)量能滿足問題求解的需要，質(zhì)量上要保證知識(shí)的一致性以及完整性。(3)知識(shí)庫與推理機(jī)分離：可實(shí)現(xiàn)正向、逆向、混合推理。7.專家系統(tǒng)的建造與評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)的建造原則317.專家系統(tǒng)的建造與評(píng)價(jià)(4)選擇、設(shè)計(jì)合適的知識(shí)表示模式：充分考慮領(lǐng)域知識(shí)的特點(diǎn)，表示模型與推理模型統(tǒng)籌。(5)推理應(yīng)能模擬領(lǐng)域?qū)＜仪蠼鈫栴}的思維過程。(6)建立友好的交互環(huán)境。(7)漸增式的開發(fā)策略。7.專家系統(tǒng)的建造與評(píng)價(jià)(4)選擇、設(shè)計(jì)合適的知識(shí)表示模式328.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程知識(shí)工程輔助人類專家的知識(shí)處理系統(tǒng)主要功能：推理、評(píng)估、預(yù)測(cè)、規(guī)劃、解釋處理對(duì)象：知識(shí)和數(shù)據(jù)運(yùn)行機(jī)制：難以確定的軟件工程社會(huì)事務(wù)處理的信息處理系統(tǒng)主要功能：查找、統(tǒng)計(jì)、排序處理對(duì)象：數(shù)據(jù)運(yùn)行機(jī)制：是確定的8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程知識(shí)工程338.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程知識(shí)工程的生命周期建造專家系統(tǒng)的過程(分為八個(gè)階段）系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)獲取編程調(diào)試原型測(cè)試修正與擴(kuò)充系統(tǒng)包裝與總調(diào)系統(tǒng)維護(hù)需求分析8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程知識(shí)工程的生命周期修正與擴(kuò)充系統(tǒng)包裝348.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程需求分析任務(wù)對(duì)用戶領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行調(diào)查研究確定專家系統(tǒng)目標(biāo)任務(wù)可行性分析，形成書面報(bào)告8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程需求分析任務(wù)358.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程系統(tǒng)設(shè)計(jì)：分總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)兩階段總體設(shè)計(jì)要完成以下工作確定專家系統(tǒng)類型確定系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)確定知識(shí)的表示模式及知識(shí)庫的結(jié)構(gòu)確定問題的求解策略確定用戶的接口方式硬、軟件配置及工具的選擇詳細(xì)設(shè)計(jì)要求完成的工作進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)模塊間的界面要清晰，便于通信便于實(shí)現(xiàn)8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程系統(tǒng)設(shè)計(jì)：分總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)兩階段368.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程知識(shí)獲取與領(lǐng)域?qū)＜医徽?，抽取所需知識(shí)，掌握專家處理問題的方法、思路查閱有關(guān)文獻(xiàn)、獲得有關(guān)概念的描述、參數(shù)對(duì)獲得的知識(shí)進(jìn)行分析、比較、歸納、整理、找出知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系、規(guī)律對(duì)所得知識(shí)進(jìn)行檢查對(duì)確定下來的知識(shí)用總體設(shè)計(jì)時(shí)確定的知識(shí)表示模式表示出來8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程知識(shí)獲取378.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程編程、調(diào)試模塊設(shè)計(jì)分調(diào)、聯(lián)調(diào)原型測(cè)試可靠性：事實(shí)--結(jié)論對(duì)否，推理可信度，模糊性知識(shí)的一致性：輸入不一致性的知識(shí)，是否可檢測(cè)出運(yùn)行效率：知識(shí)查詢、推理方面的運(yùn)行效率解釋能力：回答問題是否達(dá)到要求，是否有說服力，質(zhì)量8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程編程、調(diào)試388.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程修正與擴(kuò)充系統(tǒng)包裝及總調(diào)設(shè)計(jì)生成各類人--機(jī)界面增設(shè)、調(diào)整人機(jī)界面與系統(tǒng)內(nèi)部模塊及知識(shí)庫的接口總調(diào)--用已有定論的實(shí)例生成各類文檔系統(tǒng)維護(hù)：規(guī)則維護(hù)8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程修正與擴(kuò)充399.專家系統(tǒng)的評(píng)價(jià)(1)知識(shí)的完備性。(2)表示方法及組織方法適當(dāng)性。(3)求解問題的質(zhì)量。(4)系統(tǒng)的效率：指系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對(duì)系統(tǒng)資源的利用率、時(shí)空開銷。(5)人機(jī)交互的便利性。(6)系統(tǒng)的可維護(hù)性。(7)解釋能力。(8)系統(tǒng)研制時(shí)間與效益。9.專家系統(tǒng)的評(píng)價(jià)(1)知識(shí)的完備性。409.專家系統(tǒng)的開發(fā)工具目前已有的開發(fā)工具分為四類人工智能語言專家系統(tǒng)外殼通用型專家系統(tǒng)工具專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境9.專家系統(tǒng)的開發(fā)工具目前已有的開發(fā)工具分為四類41

9.1人工智能語言(1)表處理語言LISP(ListProcessingLanguage)是麥卡錫和他的研究小組在1960年研制實(shí)現(xiàn)的人工智能語言LISP特點(diǎn)適合于處理符號(hào)的語言是一種典型的函數(shù)型語言，沒有語句的概念LISP程序：一串函數(shù)定義，串函數(shù)調(diào)用，主要控制結(jié)構(gòu)是遞歸9.1人工智能語言(1)表處理語言LISP(ListP429.1人工智能語言(2)邏輯程序設(shè)計(jì)語言PROLOG是由科瓦爾斯基首先提出，1972研制實(shí)現(xiàn)的一種邏輯設(shè)計(jì)語言PROLOG的主要特征：

在PROLOG程序中僅含事實(shí)、規(guī)則、詢問、不存在語言的控制結(jié)構(gòu)（條件、循環(huán)、轉(zhuǎn)向等）自動(dòng)實(shí)現(xiàn)搜索、模式匹配、回溯功能數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，所有數(shù)據(jù)和程序都是由項(xiàng)構(gòu)造而成遞歸是PROLOG的重要特征，把大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為小程序來處理9.1人工智能語言(2)邏輯程序設(shè)計(jì)語言PROLOG439.1人工智能語言(3)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言SMALLTALK是施樂公司1972年為個(gè)人計(jì)算機(jī)DYNABOOK開發(fā)的一種語言主要特征是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言通過傳遞消息實(shí)現(xiàn)過程調(diào)用具有較大的靈活性，可擴(kuò)充性9.1人工智能語言(3)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言SMALL449.2專家系統(tǒng)外殼專家系統(tǒng)外殼又稱為骨架系統(tǒng)，由一些已經(jīng)開發(fā)成功，在實(shí)際使用中被證明為行之有效的專家系統(tǒng)演變而來。抽取其中具體的知識(shí)，保留它的體系結(jié)構(gòu)和功能，再把領(lǐng)域?qū)Ｓ玫慕缑娓臑橥ㄓ玫慕缑?。在專家系統(tǒng)外殼中，知識(shí)表示模式、推理機(jī)制是確定的，用外殼建造專家系統(tǒng)時(shí)，需把相應(yīng)領(lǐng)域的知識(shí)用外殼規(guī)定的模式表示出來，裝入知識(shí)庫中。目前常用的專家系統(tǒng)外殼有 EMYCINKASEXPERT9.2專家系統(tǒng)外殼專家系統(tǒng)外殼又稱為骨架系統(tǒng)，由一些已經(jīng)459.2專家系統(tǒng)外殼(1)EMYCIN是由斯坦福大學(xué)的邁爾于1980年開發(fā)的一個(gè)專家系統(tǒng)外殼，它的前身是專家系統(tǒng)MYCIN。適合建立咨詢性診斷，分析型專家系統(tǒng)，采用產(chǎn)生式規(guī)則表示知識(shí)和目標(biāo)制導(dǎo)控制機(jī)制提供了一個(gè)開發(fā)知識(shí)庫的環(huán)境，開發(fā)者可使用InterLISP語言表示知識(shí)，在知識(shí)編輯、輸入時(shí)可進(jìn)行語法一致性，包含檢查9.2專家系統(tǒng)外殼(1)EMYCIN469.2專家系統(tǒng)外殼(2)KAS--Knowledgeacquisitionsystem它的前身是PROSPECTOR知識(shí)獲取系統(tǒng)，知識(shí)表示有三種形式：產(chǎn)生式規(guī)則、語義網(wǎng)絡(luò)、概念層次KAS采用正逆混合推理，在推理過程中推理方向不斷變化網(wǎng)絡(luò)編輯程序RENE，把用戶輸入信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的語義網(wǎng)絡(luò)，檢測(cè)語法錯(cuò)誤、一致性網(wǎng)絡(luò)匹配程序MATCHER,分析兩個(gè)語義網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系，決定二者是否匹配，檢測(cè)知識(shí)庫矛盾、冗余9.2專家系統(tǒng)外殼(2)KAS--Knowledgea479.2專家系統(tǒng)外殼(3)EXPERT是美國Rutgers大學(xué)的威斯和庫里科斯基等人在1981年設(shè)計(jì)完成的一個(gè)專家系統(tǒng)外殼知識(shí)由三部分組成假設(shè)：由系統(tǒng)推出結(jié)論事實(shí)：有待觀察和確認(rèn)的證據(jù)推理規(guī)則：事實(shí)到事實(shí)的規(guī)則（FF型）事實(shí)到假設(shè)的規(guī)則（FH型）假設(shè)到假設(shè)的規(guī)則(HH型）9.2專家系統(tǒng)外殼(3)EXPERT489.3通用型專家系統(tǒng)工具(1)OPS5是由卡內(nèi)基--梅隆大學(xué)的邁克達(dá)莫特，紐厄爾等在1975年研制開發(fā)的一種基于規(guī)則的通用工具OPS1--OPS2--OPS3--OPS4--OPS5--OPS83OPS5由產(chǎn)生式規(guī)則，推理機(jī)，數(shù)據(jù)庫組成，有12個(gè)基本動(dòng)作，分為七類9.3通用型專家系統(tǒng)工具(1)OPS5499.3通用型專家系統(tǒng)工具(2)ART是由美國的克萊頓和威廉姆斯等人研制開發(fā)的一種基于規(guī)則、基本框架，面向過程的通用型工具ART的組成知識(shí)語言：產(chǎn)生式規(guī)則、框架、過程表示領(lǐng)域知識(shí)編譯程序：知識(shí)語言表示的領(lǐng)域知識(shí)轉(zhuǎn)換成內(nèi)部表示推理機(jī)：正向、逆向、混合推理開發(fā)環(huán)境9.3通用型專家系統(tǒng)工具(2)ART509.4專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境專家系統(tǒng)開發(fā)工具包國外有GURU、AGU、KEE、ProKappa國內(nèi)有《天馬》中科研教學(xué)所與浙江大學(xué)等七個(gè)單位聯(lián)合開發(fā)的，國家“七、五”攻關(guān)項(xiàng)目，1990年10月完成。9.4專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境專家系統(tǒng)開發(fā)工具包519.4專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境<天馬>四部推理機(jī)：常規(guī)推理機(jī)、規(guī)則推理機(jī)、演繹推理機(jī)、近擬推理機(jī)三個(gè)知識(shí)獲取工具：知識(shí)庫管理系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)求精四套人機(jī)接口生成工具：窗口、圖形、菜單、自然語言知識(shí)的表示模式：框架、規(guī)則、過程AGE--AttermptoGEneralize是由斯坦福大學(xué)研制的，是在對(duì)DENDRAL、MYCIN、AM、NOLGEN進(jìn)行解剖分析并抽取其關(guān)鍵技術(shù)而形成的一個(gè)建造工具。9.4專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境<天馬>5210.新一代專家系統(tǒng)的研究1.分布協(xié)同式的體系結(jié)構(gòu)：(1)分布協(xié)同式體系結(jié)構(gòu)：把知識(shí)庫分布于一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點(diǎn)上，或者把推理機(jī)制分布于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點(diǎn)上，或者這兩者同時(shí)分布，但在求解問題時(shí)，他們能互通信息，密切合作、共同完成問題求解任務(wù)(2)主要解決任務(wù)任務(wù)分布：問題--分解--子問題交給不同的成員去完成合作策略：成員間通信、合作、求解(合作方式、策略、通信手段)10.新一代專家系統(tǒng)的研究1.分布協(xié)同式的體系結(jié)構(gòu)：5310.新一代專家系統(tǒng)的研究2.知識(shí)的自動(dòng)獲取(1)知識(shí)的獲取分兩個(gè)階段知識(shí)庫尚未完成時(shí)，從領(lǐng)域?qū)＜?，文獻(xiàn)資料獲取知識(shí)在系統(tǒng)運(yùn)行中，通過運(yùn)行實(shí)踐不斷歸納，總結(jié)新知識(shí)(2)前者要解決：自然語言識(shí)別與理解從大量的實(shí)例中歸納知識(shí)后者要解決：自然語言識(shí)別、理解通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)歸納新知識(shí)，修改舊知識(shí)等10.新一代專家系統(tǒng)的研究2.知識(shí)的自動(dòng)獲取5410.新一代專家系統(tǒng)的研究3.深層知識(shí)的利用(1)深層知識(shí)：相關(guān)領(lǐng)域中理論性知識(shí)，原理性知識(shí)(2)表層知識(shí)或淺層知識(shí)：專家經(jīng)驗(yàn)4.知識(shí)表示及推理方法建立一致的知識(shí)表示框架，是指包含多范例的多種表示模式在時(shí)態(tài)推理方面有所突破定性推理非單調(diào)推理10.新一代專家系統(tǒng)的研究3.深層知識(shí)的利用55專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)概述561.什么是專家系統(tǒng)它是一個(gè)智能程序系統(tǒng)；它具有相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)大量的專家知識(shí)；它能應(yīng)用人工智能技術(shù)模擬人類專家求解問題的思維過程進(jìn)行推理，解決相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的困難問題，并且達(dá)到領(lǐng)域?qū)＜业乃?。專家系統(tǒng)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過程，解決該領(lǐng)域中需要專家才能解決的復(fù)雜問題。1.什么是專家系統(tǒng)它是一個(gè)智能程序系統(tǒng)；571.什么是專家系統(tǒng)自1968年研制成功第一個(gè)專家系統(tǒng)DENDRAL以來，專家系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展非常迅速且日益成熟。專家系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域已擴(kuò)展到數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、氣象、農(nóng)業(yè)、法律、教育、交通運(yùn)輸、機(jī)械、藝術(shù)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)本身，甚至滲透到政治、經(jīng)濟(jì)、軍事等重大決策部門，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也促進(jìn)了人工智能基本理論和基本技術(shù)的發(fā)展。1.什么是專家系統(tǒng)自1968年研制成功第一個(gè)專家系統(tǒng)DEN582.專家系統(tǒng)的基本特征具有專家水平的專門知識(shí)數(shù)據(jù)級(jí)知識(shí)：具體問題所提供的初始事實(shí)、問題求解過程中所產(chǎn)生的中間結(jié)論、最終結(jié)論等。例如：病人的癥狀，化驗(yàn)結(jié)果，專家推出的病因、治療方案等。知識(shí)庫級(jí)知識(shí)：專家的知識(shí)，專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，系統(tǒng)的性能取決于知識(shí)的數(shù)量和質(zhì)量。例如：醫(yī)學(xué)常識(shí)，醫(yī)生診治疾病的經(jīng)驗(yàn)等?？刂萍?jí)知識(shí)：關(guān)于如何運(yùn)用前兩種知識(shí)的知識(shí)。例如：搜索策略。2.專家系統(tǒng)的基本特征具有專家水平的專門知識(shí)592.專家系統(tǒng)的基本特征能進(jìn)行有效的推理根據(jù)用戶提供的已知事實(shí)，通過運(yùn)用掌握的知識(shí)，進(jìn)行有效的推理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的求解。精確推理不確定性推理不完全推理試探性推理2.專家系統(tǒng)的基本特征能進(jìn)行有效的推理602.專家系統(tǒng)的基本特征具有獲取知識(shí)的能力建立知識(shí)編輯器，把領(lǐng)域知識(shí)“傳授”給專家系統(tǒng)，建立知識(shí)庫。系統(tǒng)自身具有學(xué)習(xí)能力，能從系統(tǒng)運(yùn)行中總結(jié)出新知識(shí)，使知識(shí)庫越來越豐富，完善。具有靈活性知識(shí)庫—推理機(jī)分離。2.專家系統(tǒng)的基本特征具有獲取知識(shí)的能力612.專家系統(tǒng)的基本特征具有透明性透明性：是指系統(tǒng)自身及其行為能被用戶所理解。解釋機(jī)構(gòu)：向用戶解釋它的行為動(dòng)機(jī)及得出某些答案的推理過程。具有交互性專家系統(tǒng)一般都是交互系統(tǒng)。獲取知識(shí)（對(duì)話中）。回答用戶的詢問（對(duì)話中）。2.專家系統(tǒng)的基本特征具有透明性622.專家系統(tǒng)的基本特征具有實(shí)用性專家系統(tǒng)是根據(jù)領(lǐng)域問題的實(shí)際需求開發(fā)的。具有一定的復(fù)雜性及難度專家系統(tǒng)擁有知識(shí)，能運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行推理，以模擬人類求解問題的思維過程。知識(shí)—豐富。思維—多種多樣。2.專家系統(tǒng)的基本特征具有實(shí)用性633.專家系統(tǒng)與一般程序的區(qū)別常規(guī)程序＝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)＋算法；專家系統(tǒng)＝知識(shí)＋推理。常規(guī)程序把問題求解的知識(shí)隱含于程序中（數(shù)據(jù)級(jí)、程序級(jí)）；專家系統(tǒng)把問題求解的知識(shí)獨(dú)立的組成知識(shí)庫（數(shù)據(jù)級(jí)、知識(shí)庫級(jí)、控制級(jí)）。常規(guī)程序面向數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理，順序確定；專家系統(tǒng)面向符號(hào)處理，推理過程不確定。常規(guī)程序是精確的；專家系統(tǒng)不精確、模糊的。專家系統(tǒng)具有解釋機(jī)構(gòu)；常規(guī)程序沒有。常規(guī)程序與專家系統(tǒng)具有不同的體系結(jié)構(gòu)。3.專家系統(tǒng)與一般程序的區(qū)別常規(guī)程序＝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)＋算法；644.專家系統(tǒng)的分類按專家系統(tǒng)的特性及處理問題的類型分類。(1)解釋型：從所得到的有關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析、推理，從而給出相應(yīng)解釋的一類專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：必須能處理不完全，甚至受到干擾的信息，并能對(duì)所得到的數(shù)據(jù)給出一致且正確的解釋。(2)診斷型：根據(jù)輸入信息推出相應(yīng)對(duì)象存在的故障，找出產(chǎn)生故障的原因，給出排除故障的方案的一類專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：要求掌握處理對(duì)象內(nèi)部各部件的功能及相互關(guān)系，特別要注意多種故障并存，間歇性故障。4.專家系統(tǒng)的分類按專家系統(tǒng)的特性及處理問題的類型分類。654.專家系統(tǒng)的分類(3)預(yù)測(cè)型：根據(jù)相關(guān)對(duì)象的過去及當(dāng)前狀況來推測(cè)未來情況一類專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：這類系統(tǒng)通常需要有相應(yīng)模型的支持，時(shí)間推理是這類系統(tǒng)中常用的技術(shù)。(4)設(shè)計(jì)型：按給定要求進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)的一類專家系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、建筑及裝修設(shè)計(jì)等。特點(diǎn)：在給定限制條件下能給出最佳或較佳設(shè)計(jì)方案。4.專家系統(tǒng)的分類(3)預(yù)測(cè)型：根據(jù)相關(guān)對(duì)象的過去及當(dāng)前狀664.專家系統(tǒng)的分類(5)規(guī)劃型：按給定目標(biāo)擬定總體規(guī)劃、行動(dòng)計(jì)劃、運(yùn)籌優(yōu)化等的一類專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：在給定的約束條件下能以較小的代價(jià)達(dá)到給定的目標(biāo)。(6)控制型：對(duì)各種大型設(shè)備及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的一類專家系統(tǒng)。一般有數(shù)字和非數(shù)字兩種模式。特點(diǎn)：能直接接收來自被控對(duì)象的信息，并能迅速地進(jìn)行處理，及時(shí)做出判斷和采取相應(yīng)的控制能力。4.專家系統(tǒng)的分類(5)規(guī)劃型：按給定目標(biāo)擬定總體規(guī)劃、行動(dòng)674.專家系統(tǒng)的分類(7)監(jiān)測(cè)型：用于完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)任務(wù)的一類專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：隨時(shí)收集任何有意義的信息，并能迅速地對(duì)得到的信息進(jìn)行鑒別、分析、處理、一旦發(fā)現(xiàn)異常，能盡快做出反應(yīng)。(8)維修型：用于制定排除某類故障的規(guī)劃并實(shí)施排除的一類專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：要求能根據(jù)故障的特點(diǎn)制定糾錯(cuò)方案、并能實(shí)施這個(gè)方案排除故障，當(dāng)制定的方案失效，部分失效，能及時(shí)采取補(bǔ)救措施。4.專家系統(tǒng)的分類(7)監(jiān)測(cè)型：用于完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)任務(wù)的一類684.專家系統(tǒng)的分類(9)教育型：用于輔助教學(xué)一類的專家系。特點(diǎn)：要求有以深層知識(shí)為基礎(chǔ)的解釋功能，需建立各種相應(yīng)的模型。(10)調(diào)試型：對(duì)系統(tǒng)實(shí)施調(diào)試一類的專家系統(tǒng)。特點(diǎn)：能根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)被調(diào)試對(duì)象存在的錯(cuò)誤，能從多種糾錯(cuò)方案中造出適用于當(dāng)前情況的最佳方案，排除錯(cuò)誤。(11)決策型(12)管理型4.專家系統(tǒng)的分類(9)教育型：用于輔助教學(xué)一類的專家系。694.專家系統(tǒng)的分類從結(jié)構(gòu)化劃分有四種專家系統(tǒng)(1)集中式專家系統(tǒng)(2)分布式專家系統(tǒng)(3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)(4)符號(hào)系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的專家系統(tǒng)4.專家系統(tǒng)的分類從結(jié)構(gòu)化劃分有四種專家系統(tǒng)705.專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)人機(jī)接口解釋機(jī)構(gòu)推理機(jī)知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)知識(shí)庫及其管理系統(tǒng)用戶領(lǐng)域?qū)＜?、知識(shí)工程師5.專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)人機(jī)接口解釋機(jī)構(gòu)推理機(jī)知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)數(shù)71人機(jī)接口用于完成輸入、輸出工作。進(jìn)行內(nèi)部表示形式與外部表示形式的轉(zhuǎn)換。專家系統(tǒng)的使用者包括最終用戶、領(lǐng)域?qū)＜摇⒅R(shí)工程師。兩種接口方式：菜單方式命令語言方式人機(jī)接口用于完成輸入、輸出工作。72知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)是把知識(shí)輸入到知識(shí)庫中，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，是專家系統(tǒng)的一個(gè)“瓶頸”。編輯軟件輸入。自身學(xué)習(xí)功能。知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)是把知識(shí)輸入到知識(shí)庫中，并負(fù)責(zé)維持知識(shí)的一致性及73知識(shí)庫及其管理系統(tǒng)知識(shí)庫：是知識(shí)的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，用于存儲(chǔ)領(lǐng)域內(nèi)的原理性知識(shí)、專家的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)，有關(guān)事實(shí)等。知識(shí)來源于獲取機(jī)構(gòu)；為推理機(jī)提供知識(shí)。知識(shí)庫管理系統(tǒng)：負(fù)責(zé)對(duì)知識(shí)庫中的知識(shí)進(jìn)行組織，檢索、維護(hù)等。知識(shí)庫及其管理系統(tǒng)知識(shí)庫：是知識(shí)的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，用于存儲(chǔ)領(lǐng)域內(nèi)的74

推理機(jī)是“思維”機(jī)構(gòu)，是構(gòu)成專家系統(tǒng)的核心部分。任務(wù)是模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過程，控制并執(zhí)行對(duì)問題的求解。推理機(jī)的性能與知識(shí)的表示方式及組織方式有關(guān)，與知識(shí)的內(nèi)容無關(guān)，有利于推理機(jī)與知識(shí)庫的獨(dú)立。推理機(jī)的搜索策略使用了與領(lǐng)域有關(guān)的啟發(fā)性知識(shí)。為了保證推理機(jī)與知識(shí)庫的獨(dú)立性，采用元知識(shí)來表示啟發(fā)性知識(shí)。推理機(jī)是“思維”機(jī)構(gòu)，是構(gòu)成專家系統(tǒng)的核心部分。任務(wù)是模擬75數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（綜合數(shù)據(jù)庫、黑板）存放事實(shí)、問題描述、中間和最終結(jié)果、運(yùn)行信息的工作存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)—普通數(shù)據(jù)庫功能，使數(shù)據(jù)的表示方法與知識(shí)的表示方法保持一致。數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（綜合數(shù)據(jù)庫、黑板）存放事實(shí)、問題描76解釋機(jī)構(gòu)能對(duì)自己的行為作出解釋，回答用戶提出的“為什么”，結(jié)論如何得出等。由一組程序組成，它能跟蹤并記錄推理過程，對(duì)用戶提出的詢問給予解釋。解釋機(jī)構(gòu)能對(duì)自己的行為作出解釋，回答用戶提出的“為什么”，776.知識(shí)獲取知識(shí)獲取一直是專家系統(tǒng)開發(fā)中的一個(gè)瓶頸問題。目前，專家系統(tǒng)的知識(shí)獲取一般是由知識(shí)工程師與專家系統(tǒng)中的知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)共同完成的。至今仍無一種可以完全代替知識(shí)工程師的自動(dòng)化方法。6.知識(shí)獲取知識(shí)獲取一直是專家系統(tǒng)開發(fā)中的一個(gè)瓶頸問題。78

知識(shí)獲取的任務(wù)知識(shí)獲取的基本任務(wù)是為專家系統(tǒng)獲取知識(shí)，建立起健全、完善、有效的知識(shí)庫，以滿足領(lǐng)域問題求解的需求。為此，需要做以下幾項(xiàng)工作。抽取知識(shí)知識(shí)的轉(zhuǎn)換知識(shí)的輸入知識(shí)的檢測(cè)知識(shí)獲取的任務(wù)知識(shí)獲取的基本任務(wù)是為專家系統(tǒng)獲取知識(shí)，建立79

（1）抽取知識(shí)抽取知識(shí)是指把蘊(yùn)含于知識(shí)源（領(lǐng)域?qū)＜?、書本、相關(guān)論文、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)）中的知識(shí)經(jīng)識(shí)別、理解、篩選、歸納等處理后抽取出來，以便用于知識(shí)庫的建立。通常，知識(shí)并不是以某種現(xiàn)成的形式存在于知識(shí)源中的。例如，對(duì)領(lǐng)域?qū)＜彝鄙賹?duì)自己經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與歸納，甚至是只可意會(huì)不可言傳的。另一方面，系統(tǒng)能夠在自身的運(yùn)行實(shí)踐中通過機(jī)器學(xué)習(xí)功能從已有知識(shí)或?qū)嵗醒堇[、歸納出新知識(shí)，系統(tǒng)自身必須具有一定的“學(xué)習(xí)”能力。（1）抽取知識(shí)抽取知識(shí)是指把蘊(yùn)含于知識(shí)源（領(lǐng)域?qū)＜?、書本?0

（2）知識(shí)的轉(zhuǎn)換通常，知識(shí)是以自然語言、圖形、表格等形式表示的，而知識(shí)庫中的知識(shí)則是用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的形式來表示的，二者之間有很大差別。把抽取的知識(shí)轉(zhuǎn)換為某種知識(shí)表示形式（知識(shí)工程師）。把該模式的知識(shí)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)內(nèi)部形式（輸入編譯）。（2）知識(shí)的轉(zhuǎn)換通常，知識(shí)是以自然語言、圖形、表格等形式表81

（3）知識(shí)的輸入把用某種知識(shí)表示方法表示的知識(shí)經(jīng)編輯、編譯送入知識(shí)庫的過程稱為知識(shí)輸入。知識(shí)的輸入一般有兩條途徑：利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的編輯軟件。 優(yōu)點(diǎn)是簡單、方便，無須編制專門程序即可直接使用。利用專門編制的知識(shí)編輯系統(tǒng)。 優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)性、實(shí)用性強(qiáng)，更符合知識(shí)輸入的要求。（3）知識(shí)的輸入把用某種知識(shí)表示方法表示的知識(shí)經(jīng)編輯、編譯82（4）知識(shí)的檢測(cè)在上述建立知識(shí)庫的過程中，無論哪一步出現(xiàn)錯(cuò)誤，都會(huì)直接影響到專家系統(tǒng)的性能。因此，必須對(duì)知識(shí)庫進(jìn)行檢測(cè)，以便盡早發(fā)現(xiàn)和糾正可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。檢測(cè)的主要任務(wù)是知識(shí)庫中知識(shí)的一致性和完整性。（4）知識(shí)的檢測(cè)在上述建立知識(shí)庫的過程中，無論哪一步出現(xiàn)錯(cuò)83

知識(shí)獲取方法非自動(dòng)知識(shí)獲取首先由知識(shí)工程師從領(lǐng)域?qū)＜一蚱渌R(shí)源獲取知識(shí)然后再由知識(shí)工程師用某種知識(shí)編輯軟件把它送到知識(shí)庫中。知識(shí)工程師知識(shí)編輯器閱讀知識(shí)庫對(duì)話科技文獻(xiàn)領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)獲取方法非自動(dòng)知識(shí)獲取知識(shí)知識(shí)閱讀知識(shí)庫對(duì)話科技文獻(xiàn)84知識(shí)獲取方法自動(dòng)知識(shí)獲取所謂自動(dòng)知識(shí)獲取是指系統(tǒng)自身具有獲取知識(shí)的能力，它不僅可以直接與領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)話，從專家提供的原始信息中“學(xué)習(xí)”專家系統(tǒng)所需要的知識(shí)，而且還能從系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐中總結(jié)、歸納出新的知識(shí)，發(fā)現(xiàn)和改正自身存在的錯(cuò)誤，并通過不斷地自我完善，使知識(shí)庫逐步趨于完整一致。知識(shí)獲取方法自動(dòng)知識(shí)獲取857.專家系統(tǒng)的建造與評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)的建造原則(1)恰當(dāng)?shù)貏澏ㄇ蠼鈫栴}的領(lǐng)域系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)面及水平(2)獲取完備的知識(shí)完備的知識(shí)指其數(shù)量能滿足問題求解的需要，質(zhì)量上要保證知識(shí)的一致性以及完整性。(3)知識(shí)庫與推理機(jī)分離：可實(shí)現(xiàn)正向、逆向、混合推理。7.專家系統(tǒng)的建造與評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)的建造原則867.專家系統(tǒng)的建造與評(píng)價(jià)(4)選擇、設(shè)計(jì)合適的知識(shí)表示模式：充分考慮領(lǐng)域知識(shí)的特點(diǎn)，表示模型與推理模型統(tǒng)籌。(5)推理應(yīng)能模擬領(lǐng)域?qū)＜仪蠼鈫栴}的思維過程。(6)建立友好的交互環(huán)境。(7)漸增式的開發(fā)策略。7.專家系統(tǒng)的建造與評(píng)價(jià)(4)選擇、設(shè)計(jì)合適的知識(shí)表示模式878.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程知識(shí)工程輔助人類專家的知識(shí)處理系統(tǒng)主要功能：推理、評(píng)估、預(yù)測(cè)、規(guī)劃、解釋處理對(duì)象：知識(shí)和數(shù)據(jù)運(yùn)行機(jī)制：難以確定的軟件工程社會(huì)事務(wù)處理的信息處理系統(tǒng)主要功能：查找、統(tǒng)計(jì)、排序處理對(duì)象：數(shù)據(jù)運(yùn)行機(jī)制：是確定的8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程知識(shí)工程888.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程知識(shí)工程的生命周期建造專家系統(tǒng)的過程(分為八個(gè)階段）系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)獲取編程調(diào)試原型測(cè)試修正與擴(kuò)充系統(tǒng)包裝與總調(diào)系統(tǒng)維護(hù)需求分析8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程知識(shí)工程的生命周期修正與擴(kuò)充系統(tǒng)包裝898.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程需求分析任務(wù)對(duì)用戶領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行調(diào)查研究確定專家系統(tǒng)目標(biāo)任務(wù)可行性分析，形成書面報(bào)告8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程需求分析任務(wù)908.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程系統(tǒng)設(shè)計(jì)：分總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)兩階段總體設(shè)計(jì)要完成以下工作確定專家系統(tǒng)類型確定系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)確定知識(shí)的表示模式及知識(shí)庫的結(jié)構(gòu)確定問題的求解策略確定用戶的接口方式硬、軟件配置及工具的選擇詳細(xì)設(shè)計(jì)要求完成的工作進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)模塊間的界面要清晰，便于通信便于實(shí)現(xiàn)8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程系統(tǒng)設(shè)計(jì)：分總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)兩階段918.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程知識(shí)獲取與領(lǐng)域?qū)＜医徽?，抽取所需知識(shí)，掌握專家處理問題的方法、思路查閱有關(guān)文獻(xiàn)、獲得有關(guān)概念的描述、參數(shù)對(duì)獲得的知識(shí)進(jìn)行分析、比較、歸納、整理、找出知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系、規(guī)律對(duì)所得知識(shí)進(jìn)行檢查對(duì)確定下來的知識(shí)用總體設(shè)計(jì)時(shí)確定的知識(shí)表示模式表示出來8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程知識(shí)獲取928.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程編程、調(diào)試模塊設(shè)計(jì)分調(diào)、聯(lián)調(diào)原型測(cè)試可靠性：事實(shí)--結(jié)論對(duì)否，推理可信度，模糊性知識(shí)的一致性：輸入不一致性的知識(shí)，是否可檢測(cè)出運(yùn)行效率：知識(shí)查詢、推理方面的運(yùn)行效率解釋能力：回答問題是否達(dá)到要求，是否有說服力，質(zhì)量8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程編程、調(diào)試938.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程修正與擴(kuò)充系統(tǒng)包裝及總調(diào)設(shè)計(jì)生成各類人--機(jī)界面增設(shè)、調(diào)整人機(jī)界面與系統(tǒng)內(nèi)部模塊及知識(shí)庫的接口總調(diào)--用已有定論的實(shí)例生成各類文檔系統(tǒng)維護(hù)：規(guī)則維護(hù)8.專家系統(tǒng)的開發(fā)過程修正與擴(kuò)充949.專家系統(tǒng)的評(píng)價(jià)(1)知識(shí)的完備性。(2)表示方法及組織方法適當(dāng)性。(3)求解問題的質(zhì)量。(4)系統(tǒng)的效率：指系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對(duì)系統(tǒng)資源的利用率、時(shí)空開銷。(5)人機(jī)交互的便利性。(6)系統(tǒng)的可維護(hù)性。(7)解釋能力。(8)系統(tǒng)研制時(shí)間與效益。9.專家系統(tǒng)的評(píng)價(jià)(1)知識(shí)的完備性。959.專家系統(tǒng)的開發(fā)工具目前已有的開發(fā)工具分為四類人工智能語言專家系統(tǒng)外殼通用型專家系統(tǒng)工具專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境9.專家系統(tǒng)的開發(fā)工具目前已有的開發(fā)工具分為四類96

9.1人工智能語言(1)表處理語言LISP(ListProcessingLanguage)是麥卡錫和他的研究小組在1960年研制實(shí)現(xiàn)的人工智能語言LISP特點(diǎn)適合于處理符號(hào)的語言是一種典型的函數(shù)型語言，沒有語句的概念LISP程序：一串函數(shù)定義，串函數(shù)調(diào)用，主要控制結(jié)構(gòu)是遞歸9.1人工智能語言(1)表處理語言LISP(ListP979.1人工智能語言(2)邏輯程序設(shè)計(jì)語言PROLOG是由科瓦爾斯基首先提出，1972研制實(shí)現(xiàn)的一種邏輯設(shè)計(jì)語言PROLOG的主要特征：

在PROLOG程序中僅含事實(shí)、規(guī)則、詢問、不存在語言的控制結(jié)構(gòu)（條件、循環(huán)、轉(zhuǎn)向等）自動(dòng)實(shí)現(xiàn)搜索、模式匹配、回溯功能數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，所有數(shù)據(jù)和程序都是由項(xiàng)構(gòu)造而成遞歸是PROLOG的重要特征，把大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為小程序來處理9.1人工智能語言(2)邏輯程序設(shè)計(jì)語言PROLOG989.1人工智能語言(3)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言SMALLTALK是施樂公司1972年為個(gè)人計(jì)算機(jī)DYNABOOK開發(fā)的一種語言主要特征是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言通過傳遞消息實(shí)現(xiàn)過程調(diào)用具有較大的靈活性，可擴(kuò)充性9.1人工智能語言(3)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言SMALL999.2專家系統(tǒng)外殼專家系統(tǒng)外殼又稱為骨架系統(tǒng)，由一些已經(jīng)開發(fā)成功，在實(shí)際使用中被證明為行之有效的專家系統(tǒng)演變而來。抽取其中具體的知識(shí)，保留它的體系結(jié)構(gòu)和功能，再把領(lǐng)域?qū)Ｓ玫慕缑娓臑橥ㄓ玫慕缑?。在專家系統(tǒng)外殼中，知識(shí)表示模式、推理機(jī)制是確定的，用外殼建造專家系統(tǒng)時(shí)，需把相應(yīng)領(lǐng)域的知識(shí)用外殼規(guī)定的模式表示出來，裝入知識(shí)庫中。目前常用的專家系統(tǒng)外殼有 EMYCINKASEXPERT9.2專家系統(tǒng)外殼專家系統(tǒng)外殼又稱為骨架系統(tǒng)，由一些已經(jīng)1009.2專家系統(tǒng)外殼(1)EMYCIN是由斯坦福大學(xué)的邁爾于1980年開發(fā)的一個(gè)專家系統(tǒng)外殼，它的前身是專家系統(tǒng)MYCIN。適合建立咨詢性診斷，分析型專家系統(tǒng)，采用產(chǎn)生式規(guī)則表示知識(shí)和目標(biāo)制導(dǎo)控制機(jī)制提供了一個(gè)開發(fā)知識(shí)庫的環(huán)境，開發(fā)者可使用InterL