第九章 專家系統(tǒng)開發(fā)與實例

2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系1第九章專家系統(tǒng)開發(fā)與實例杜暉2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系2內容專家系統(tǒng)開發(fā)過程專家系統(tǒng)開發(fā)技術專家系統(tǒng)開發(fā)工具CLIPS(CLanguageIntegratedProductionSystem)專家系統(tǒng)開發(fā)實例習題2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系3專家系統(tǒng)開發(fā)過程（1）專家系統(tǒng)由專家和知識工程師共同研制而成專家是實際領域經驗豐富的人，可以不懂計算機知識工程師是懂計算機和專家系統(tǒng)原理，并具有編程能力的人2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系4專家系統(tǒng)開發(fā)過程（2）專家系統(tǒng)開發(fā)過程（3）在知識工程師的引導和啟發(fā)下，專家提供解決實際問題的知識和經驗（分析）知識工程師根據對專家知識以及專家系統(tǒng)的理解設計知識庫、推理機等模塊（設計）知識工程師利用知識工程語言編制知識庫、推理機等模塊程序，并將模塊程序集成為專家系統(tǒng)（實現(xiàn)）2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系6專家系統(tǒng)開發(fā)技術（1）編程語言基本方法知識獲取工具幫助和加快知識獲取專家系統(tǒng)開發(fā)工具專門用于開發(fā)專家系統(tǒng)的軟件2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系7專家系統(tǒng)開發(fā)技術（2）編程語言LISP（LIStProcessing，1960）和PROLOG（PROgramminginLOGic1972）優(yōu)點：專為人工智能設計，具有搜索和匹配，回溯，以及解釋說明功能缺點：數(shù)值計算和圖形功能相對較弱2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系8專家系統(tǒng)開發(fā)技術（3）知識獲取工具基于知識編輯的知識獲取工具MicrosoftWord基于知識庫修改的知識獲取工具CLIPS系統(tǒng)提供的編輯器，不但提供了知識編輯功能，而且，通過應用程序的載入，可以修改專家系統(tǒng)的知識庫數(shù)據開采程序不但能夠自動獲得知識，而且還可以將所獲得的知識加入到專家系統(tǒng)的知識庫中2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系9專家系統(tǒng)開發(fā)技術（4）專家系統(tǒng)開發(fā)工具結構2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系10專家系統(tǒng)開發(fā)技術（5）開發(fā)環(huán)境由知識編輯、編譯模塊，知識庫查詢、維護模塊，以及事實庫查詢、維護模塊組成運行環(huán)境由推理機，解釋機制，以及人機交互模塊組成知識庫和事實庫都有一定的格式要求，知識和事實由開發(fā)環(huán)境輸入，給運行系統(tǒng)使用2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系11專家系統(tǒng)開發(fā)技術（6）專家系統(tǒng)開發(fā)工具的特點由開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境組成開發(fā)環(huán)境用于建立知識庫，事實庫，并修改、查詢知識庫和事實庫對指定知識表示形式的推理機和解釋機制預先做好運行環(huán)境的目的在于支持實際系統(tǒng)的運行提供一套用于開發(fā)專家系統(tǒng)的語言知識表示語言：完成外部知識到內部知識的轉換工具操作語言：使用工具中的開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)運行環(huán)境中的功能常用專家系統(tǒng)開發(fā)工具M.1，VP-EXPERT，CLIPS等2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系12專家系統(tǒng)開發(fā)工具CLIPS（1）CLIPS是由美國國家航天局約翰遜空間中心人工智能部在1985年推出的專家系統(tǒng)開發(fā)工具，其特點包括：可用于管理、工業(yè)、商業(yè)、文教等各種領域的專家系統(tǒng)開發(fā)適用于各種型號的計算機，從IBMPC及其兼容機到VAX、HP、SUN、MACINTOSH直到CRAY用C語言寫成，運行速度快具有不確定性推理能力只支持產生式規(guī)則的正向推理免費使用2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系13專家系統(tǒng)開發(fā)工具CLIPS（2）CLIPS語言符號知識表示的基本單位是字段常量字段字：以英文字母為首字符的一串字符，如word,father-of字符串：以雙引號開始和結束，其間可以有任意個字，如：”word”，”father-of”數(shù)：包括整型和實數(shù)型兩種變量字段形式為?name，name為變量名，用一個字表示2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系14專家系統(tǒng)開發(fā)工具CLIPS（3）事實由配對的左、右括號括住的一個或多個字段組成，如(cost78dollars)，(name“JohnDoe”)加入事實用assert命令，格式為：(assert<<<fact>>>)，如(assert(emergencyfire))顯示事實用facts命令，格式為(facts)撤消事實用retract命令，格式為(retract<<<fact-index>>>)，如(retract0)2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系15專家系統(tǒng)開發(fā)工具CLIPS（4）規(guī)則定義規(guī)則用defrule命令，格式為：（defrule<rule-name>[<optionalcomment>]<<patterns>>=><<actions>>)

如(defrulefire-emergency"Anexamplerule"(emergencyfire)=>(assert(actionactivate-sprinkler-system)))顯示規(guī)則用rules命令，格式為(rules)2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系16專家系統(tǒng)開發(fā)工具CLIPS（15）使用變量在前提中約束一個值，然后斷言結論中的約束變量，如：(defrulegrandfather(is-a-grandfather?name)=>(assert(is-a-man?name)))運行(assert(is-a-grandfatherjack))撤消事實，如：(defrulemodify-grandfather-fact?old-fact<-(is-a-grandfatherjack)=>(retract?old-fact))2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系17專家系統(tǒng)開發(fā)工具CLIPS（16）字段通配符單字段通配符?，如：(defrulefind-brown-haired-people(person?name?brown)=>(printoutt?name"hasbrownhair"crlf))運行(assert(personJohnbrownblack))(assert(personJillblueblond))(assert(personJackgreenbrown))(assert(personJanebrownbrown))(assert(personFredgreenred))2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系18專家系統(tǒng)開發(fā)工具CLIPS（17）特權（salience）設計規(guī)則的優(yōu)先級別取值從-10000到10000，未指定特權的規(guī)則默認為0例如：(defrulefire-second(declare(salience-30))(priority)=>(printoutt"Printsecond"crlf))(defrulefire-first(priority)=>(printoutt"Printfirst"crlf))運行(assert(priority))2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系19專家系統(tǒng)開發(fā)工具CLIPS（18）輸入數(shù)據（read）(defruleplayer-select(phasechoose-player)=>(printoutt"whomovesfirst(computer:chuman:h)?")(assert(player-select=(read))))運行(assert(phasechoose-player))2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系20專家系統(tǒng)開發(fā)工具CLIPS（19）其它常用命令(load)：從文件載入規(guī)則(reset)：事實庫復位(run)：啟動規(guī)則的執(zhí)行(clear)：清除知識和事實(halt)：暫停規(guī)則執(zhí)行(step)：一步步執(zhí)行(exit)：退出CLIPS專家系統(tǒng)開發(fā)實例爐灶維修專家系統(tǒng)麥粒腫診斷專家系統(tǒng)2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系212023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系22爐灶維修專家系統(tǒng)問題描述Stove.clp系統(tǒng)運行演示麥粒腫診斷專家系統(tǒng)（1）根據以下產生式規(guī)則開發(fā)麥粒腫診斷專家系統(tǒng)：R1：毛囊皮根微紅腫→輕型R2：鼻塞流涕→外感風熱R3：舌苔薄黃∧胃納差→胃腸積熱R4：眼瞼局部明顯紅腫→重型R5：眼瞼局部紅腫∧頂尖有膿點→重型R6：膿點破潰→晚期R7：輕型∧外感風熱→輕風熱型R8：重型∧外感風熱→重風熱型2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系23麥粒腫診斷專家系統(tǒng)（2）R9：重型∧胃腸積熱→重積熱型R10：輕型→散瘌法R11：晚期→外敷藥物R12：輕風熱型→散瘌加罐R13：重風熱型→挑瘌加罐R14：重積熱型→放血法根據規(guī)則畫出推理樹首先對所有癥狀進行提問，收集“yes”或“no”的回答2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系24麥粒腫診斷專家系統(tǒng)（3）2023/2/5北京交通大學經濟管理學院信息管理系25麥粒腫診斷專家系統(tǒng)（4）根據給出的規(guī)則進行正向推理，推出治療方法，程序結束；沒有推出治療方法，提示沒有相