專家系統(tǒng)第1章導論

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專家系統(tǒng)及應(yīng)用SchoolofAutomationEngineeringUniversityofScienceandTechnologyBeijing北京科技大學自動化學院SunTie孫鐵*ExpertSystemsandApplication3課程編號:M051321

?專家系統(tǒng)及應(yīng)用?教學大綱一、總學時數(shù)〔Totalhours〕：36面授學時〔Theoryhours〕：30其它學時〔Practicehours〕：6二、學分〔Credits〕:2三、先修課程〔Precedingsubjects〕：微型計算機原理，程序設(shè)計，人工智能四、開課學期〔Teachingterm〕:Ⅱ

*ExpertSystemsandApplication4課程編號:M051321

?專家系統(tǒng)及應(yīng)用?教學大綱*ExpertSystemsandApplication5課程編號:M051321

?專家系統(tǒng)及應(yīng)用?教學大綱六、考核方式〔Exam〕:開卷筆試〔Uncoilandwrittrnexamination〕七、教學內(nèi)容及學時分配〔Teachingcontentandhours〕：*ExpertSystemsandApplication6課程編號:M051321

?專家系統(tǒng)及應(yīng)用?教學大綱第一講:專家系統(tǒng)概論〔Introduction〕學時1第二講:知識表示學時5第三講:知識獲取和知識庫管理學時4第四講:推理與控制策略學時4第五講:解釋機制和開發(fā)工具〔DevelopmentToolsforExpertSystems〕學時4第六講:專家系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)學時4第七講:專家系統(tǒng)應(yīng)用〔ParadigmofExpertSystems〕學時6第八講:考試學時2*ExpertSystemsandApplication7課程編號:M051321

?專家系統(tǒng)及應(yīng)用?教學大綱八、參考書目:

1．JosephGiarratano&GaryRiley，ExpertSystemsPrinciplesandProgramming，F(xiàn)WSPublishing，1998

2．PatrickHencyWinston,，ArtificalIntelligence,AddisonWesleyPress,19843．K.L.Clark，micro-PROLOG邏輯程序設(shè)計語言，清華大學出版社，1987.104．林堯瑞，人工智能導論，清華大學出版社，1987.125．譚東風，實用專家系統(tǒng)指南，國防科技大學出版社，1991.56．蔡自興，人工智能及其應(yīng)用，清華大學出版社，1996.5*ExpertSystemsandApplication8聯(lián)系方式ContactInformation孫鐵ProfessorTieSun信息樓802Add：802，InformationBuilding自動化系Unit：Dept.ofAutomation自動化學院SchoolofAutomationEngineering北京科技大學UniversityofScience&TechnologyBeijingZipcode：100083Mobile：電子信箱*ExpertSystemsandApplication9Chapter1Introduction

導論*ExpertSystemsandApplication10Chapter1Introduction

導論MYCIN系統(tǒng)的成功極大地促進了ES的開展。自從八十年代初期ES進入商業(yè)應(yīng)用以來，在某些特定領(lǐng)域〔如醫(yī)學診斷、計算機配置等方面〕取得了成功，使其應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛很大的開展，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用到科學、工程、制造、軍事等各個領(lǐng)域〔如戰(zhàn)略規(guī)劃管理、故障診斷、證券市場、信用評估等〕。由此導致了兩個尋求：〔1〕關(guān)鍵問題的處理方法〔如知識表示、推理以及不確定性處理等〕；〔2〕ES外殼和編程語言的開發(fā)〔以便減少實際應(yīng)用中設(shè)計知識表示與開發(fā)推理機的工作量〕。*ExpertSystemsandApplication11Chapter1Introduction

導論解決任何問題的首要步驟是劃定要解決問題的范圍或領(lǐng)域〔Domain〕。ES的先驅(qū)EdwardFeigenbaum說過：“ES的力量是從它處理的知識中產(chǎn)生的，而不是從某種形式主義及其使用的參考模式中產(chǎn)生的。〞可見，ES是隨著AI應(yīng)用的研究而產(chǎn)生的，是在產(chǎn)生式系統(tǒng)的根底上開展起來的。AI有許多備受關(guān)注的領(lǐng)域，如圖1-1。*ExpertSystemsandApplication12Chapter1Introduction

導論

圖1-1人工智能的主要領(lǐng)域機器人視覺語言自然語言人工神經(jīng)系統(tǒng)理解ES*ExpertSystemsandApplication13Chapter1Introduction

導論1.2專家系統(tǒng)的定義ES是對傳統(tǒng)人工智能問題中智能程序設(shè)計的一個非常成功的近似解決方法。Prof.EdwardFeigenbaum把ES定義為：“一種智能的計算機程序，它運用知識和推理來解決只有專家才能解決的復雜問題〞?？梢?，ES是一種模擬〔Emulate〕人類專家決策能力、解決領(lǐng)域問題的計算機程序系統(tǒng)。專家系統(tǒng)內(nèi)部含有大量的、某個領(lǐng)域的專家水平的知識和經(jīng)驗，能夠運用人類專家的知識和解決問題的方法進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程來解決該領(lǐng)域的復雜問題。*ExpertSystemsandApplication14Chapter1Introduction

導論模擬〔Emulate〕說明ES要在所有方面都做得像人類專家一樣。模擬比模仿更進一步，模仿只要求在某些方面做得像真正的事物一樣，模擬要求在所有方面做得一模一樣。專家系統(tǒng)是人工智能應(yīng)用研究最活潑和最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域之一。自從1965年第一個專家系統(tǒng)DENDRAL〔一種能幫助化學家判斷某待定物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的專家系統(tǒng)〕在美國斯坦福大學問世以來，各種專家系統(tǒng)已遍布各個領(lǐng)域，取得很大的成功。*ExpertSystemsandApplication15Chapter1Introduction

導論*ExpertSystemsandApplication16Chapter1Introduction

導論

用戶知識庫推理機圖1-2專家系統(tǒng)功能的根本概念事實專門知識*ExpertSystemsandApplication17Chapter1Introduction

導論*ExpertSystemsandApplication18Chapter1Introduction

導論

問題域知識域圖１－３問題域和知識域的一個可能關(guān)系*ExpertSystemsandApplication19Chapter1Introduction

導論

參與者問題管理者我能用它做什么技術(shù)人員我將怎樣把它做得更好研究者我將怎樣改進和擴展它消費者它對我有什么幫助它值得我為次花費時間和開銷嗎它的可靠性如何*ExpertSystemsandApplication20Chapter1Introduction

導論*ExpertSystemsandApplication21Chapter1Introduction

導論

1.4專家系統(tǒng)應(yīng)用

例1.紅旗轎車依靠專家系統(tǒng)實現(xiàn)高速公路上的自主駕駛*ExpertSystemsandApplication22Chapter1Introduction

導論*ExpertSystemsandApplication23Chapter1Introduction

導論2〕車載主控計算機和相應(yīng)的路徑規(guī)劃專家系統(tǒng)由專家系統(tǒng)軟件根據(jù)計算機視覺提供的道路信息、車前車輛情況以及紅旗轎車的行駛狀態(tài)，決定是沿車道前進還是換道準備超車；3〕自動駕駛控制專家系統(tǒng)由專家系統(tǒng)軟件按照需跟蹤的路徑和汽車行駛動力學，向方向盤控制器和剎車控制器發(fā)出動作指令，操縱汽車按規(guī)劃好的路徑前進。

*ExpertSystemsandApplication24Chapter1Introduction

導論安裝自主駕駛專家系統(tǒng)的紅旗轎車在高速公路上行駛時，駕駛員可根據(jù)路況和需要，切換到由自主駕駛專家系統(tǒng)駕駛汽車，駕駛員可以完全放松，緩解長途駕車的疲勞，大幅度減少因駕駛員駕駛操作失誤造成的交通事故。在高速公路正常交通狀況時，紅旗轎車在自主駕駛專家系統(tǒng)控制下，可到達駕駛最高穩(wěn)定速度130公里/小時，最頂峰值自主駕駛速度為170公里/小時，具有超車功能。根據(jù)已公布的資料顯示，在同等條件下，美國轎車自主駕駛最高穩(wěn)定速度為100公里/小時；德國為120公里/小時。*ExpertSystemsandApplication25Chapter1Introduction

導論*ExpertSystemsandApplication26Chapter1Introduction

導論例2.奧迪轎車自主駕駛系統(tǒng)最近，美國斯坦福大學和德國群眾集團的最新研究工程就是自動駕駛系統(tǒng)?，F(xiàn)在，奧迪已經(jīng)將此工程的一些消息發(fā)布出來。這輛自動駕駛的車是一輛TT-Scoupe，名為Shelley。Shelley目前正在研發(fā)中，是一種雙座四輪驅(qū)動轎車，它方案參加一年一度的登山活動，在無人駕駛的情況下自動攀登科羅拉多山峰〔Stanley和Junior分別是為DARPAGrand挑戰(zhàn)賽和Urban挑戰(zhàn)賽制造的〕。奧迪和斯坦福大學的動力設(shè)計實驗室已經(jīng)將自動駕駛所必須的設(shè)備的尺寸大幅度減少。*ExpertSystemsandApplication27Chapter1Introduction

導論這些設(shè)備可以裝入緊湊的奧迪TTcoupe的車身中，外面只露出了三個必須的傳感器?，F(xiàn)在的目標是讓這輛車能夠到達一位職業(yè)拉力車手在控制的水平，包括在沙石路面上漂移。對于它的名字"Shelley"，這是MichelleMouton的昵稱，她是迄今為止最成功的一位女性拉力車手，是第一位獲得登頂冠軍的女性，1985年，她駕駛奧迪SportQuattro獲得了冠軍。