人工智能之專家系統(tǒng)(55張)課件

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1、專家系統(tǒng)原理與設(shè)計專家系統(tǒng)原理與設(shè)計第1頁，共56頁。專家系統(tǒng)原理與設(shè)計專家系統(tǒng)原理與設(shè)計 1.專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的概念 2.專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3.專家系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)專家系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)4.專家系統(tǒng)開發(fā)工具與環(huán)境專家系統(tǒng)開發(fā)工具與環(huán)境 第2頁，共56頁。1、專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的概念 1.1什么是專家系統(tǒng) 亦稱專家咨詢系統(tǒng)亦稱專家咨詢系統(tǒng)，它是一種具有大量專門知識與經(jīng)驗的智能計算機系統(tǒng)，通常，主要指軟件系統(tǒng)。它把專門領(lǐng)域中人類專家的知識和思考解決問題的方法、經(jīng)驗和訣竅組織整理且存儲在計算機中，不但能模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過程，而且能讓計算機宛如人類專家那樣智能地解決實際問題。狹義地講

2、狹義地講，專家系統(tǒng)就是人類專家智慧的拷貝，是人類專家的某種化身。廣義地講廣義地講，專家系統(tǒng)也泛指那些具有“專家級”水平的知識系統(tǒng)，從總體上達到專家級水平。第3頁，共56頁。1.2專家系統(tǒng)的特點專家系統(tǒng)的特點：專家系統(tǒng)與人類專家比較具有以下一些特點:1）專家系統(tǒng)是人類專家智能的模擬、延伸和擴展。人類專家智能的模擬、延伸和擴展。2）專家系統(tǒng)是專家可以信賴和利用的高水平智能助手和有信賴和利用的高水平智能助手和有效工具。效工具。3）專家系統(tǒng)可具有一個或多個專家的知識和經(jīng)驗，具有專門知識的啟發(fā)性，能以接近于人類專家的水平在特定領(lǐng)域特定領(lǐng)域工作，注重特定問題的求解。工作，注重特定問題的求解。4）專家系統(tǒng)能

3、高效、準確、迅速高效、準確、迅速地工作。5）專家系統(tǒng)突破了時間和空間的限制突破了時間和空間的限制，程序可永久保存并可復(fù)制。6）專家系統(tǒng)能進行有效推理推理。7）具有透明性透明性，能以可理解的方式解釋推理過程。8）具有自學(xué)習(xí)能力自學(xué)習(xí)能力，總結(jié)規(guī)律，擴充和完善系統(tǒng)自身。第4頁，共56頁。同一般的計算機應(yīng)用系統(tǒng)（如數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等）相比，專家系統(tǒng)具有下列特點：(1)從處理的問題性質(zhì)看，專家系統(tǒng)善于解解決決那那些些不不確確定定性性的的、非非結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)化化的的、沒沒有有算算法法解解或或雖雖有有算算法法解解但在現(xiàn)有的機器上無法實施的困難問題但在現(xiàn)有的機器上無法實施的困難問題。(2)從處理問題的方法看

4、，專家系統(tǒng)則是靠靠知知識識和和推推理理來來解解決決問問題題（不不像像傳傳統(tǒng)統(tǒng)軟軟件件系系統(tǒng)統(tǒng)使使用用固固定定的的算算法法來來解解決決問問題題），所以，專家系統(tǒng)是基于知識的智能問題求解系統(tǒng)。第5頁，共56頁。(3)從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，專家系統(tǒng)則強調(diào)知識與推理的分離，因而系統(tǒng)具有很好的靈活性和可擴充性靈活性和可擴充性。(4)專家系統(tǒng)一般還具有解解釋釋功功能能，即在運行過程中一方面能回答用戶提出的問題，另一方面還能對最后的輸出（結(jié)論）或處理問題的過程作出解釋。(5)有些專家系統(tǒng)還具有“自自學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)”能力，即不斷對自己的知識進行擴充、完善和提煉。這一點是傳統(tǒng)系統(tǒng)所無法比擬的。(6)專家系統(tǒng)不像人那樣容易

5、疲勞、遺忘，易受環(huán)境、情緒等的影響，它可始終如一地以專家級的高水平求解問題。第6頁，共56頁。1.3知識的編程和傳統(tǒng)的計算機編程的比較項目項目知識型編程知識型編程 傳統(tǒng)編程傳統(tǒng)編程內(nèi)容內(nèi)容知識的定義、表示和使用知識的定義、表示和使用 數(shù)據(jù)處理步驟的描述和使用能力能力超過程序員理解水平超過程序員理解水平 與程序員理解水平相等表現(xiàn)表現(xiàn)與說明型為主與說明型為主 與過程型為主模型模型思考模型思考模型 處理模型用途用途對大知識庫處理、問題求解對大知識庫處理、問題求解 對大數(shù)據(jù)庫進行處理手法手法符號處理符號處理 數(shù)值處理運算運算推理控制過程推理控制過程 重復(fù)計算過程理解理解容易容易 困難擴充擴充容易容易

6、困難解釋解釋容易做到在運行中解釋容易做到在運行中解釋 不容易做到在運行中解釋處理處理高度的集成處理高度的集成處理 順序的批處理規(guī)則規(guī)則啟發(fā)式啟發(fā)式 算法式第7頁，共56頁。1.4 專家系統(tǒng)的類型 關(guān)于專家系統(tǒng)的分類，目前還無定論。僅從幾個不同的側(cè)面對此進行討論。1.按用途分類 按用途分類，專家系統(tǒng)可分為：診斷型、解釋型、預(yù)測型、決策型、設(shè)計型、規(guī)劃型、控制型、調(diào)度型等幾種類型。2.按輸出結(jié)果分類 按輸出結(jié)果分類，專家系統(tǒng)可分為分析型和設(shè)計型。第8頁，共56頁。3.按知識表示分類 目前所用的知識表示形式有：產(chǎn)生式規(guī)則、一階謂詞邏輯、框架、語義網(wǎng)等。4.按知識分類 知識可分為確定性知識和不確定性知

7、識，所以，按知識分類，專家系統(tǒng)又可分為精確推理型和不精確推理型（如，模糊專家系統(tǒng)）。5.按技術(shù)分類 按采用的技術(shù)分類，專家系統(tǒng)可分為符號推理專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)。第9頁，共56頁。6.按規(guī)模分類 按規(guī)模分類，可分為大型協(xié)同式專家系統(tǒng)和微專家系統(tǒng)。7.按結(jié)構(gòu)分類 按結(jié)構(gòu)分類可分為集中式和分布式，單機型和網(wǎng)絡(luò)型(即網(wǎng)上專家系統(tǒng))。第10頁，共56頁。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ES 自動獲取模塊輸入、組織并存儲專家提供的學(xué)習(xí)實例、自動獲取模塊輸入、組織并存儲專家提供的學(xué)習(xí)實例、選定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、調(diào)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法，為知識選定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、調(diào)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法，為知識庫實現(xiàn)知識獲取。當(dāng)新的學(xué)習(xí)實

8、例輸入后，知識獲取模塊庫實現(xiàn)知識獲取。當(dāng)新的學(xué)習(xí)實例輸入后，知識獲取模塊通過對新實例的學(xué)習(xí)，自動獲得新的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值分布，從而通過對新實例的學(xué)習(xí)，自動獲得新的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值分布，從而更新了知識庫。如圖所示。更新了知識庫。如圖所示。學(xué)習(xí)示例學(xué)習(xí)示例網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)算法學(xué)習(xí)算法解釋器解釋器知識獲取知識獲取知識庫知識庫推理機推理機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ESES的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)用戶用戶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家專家第11頁，共56頁。2.1 概念結(jié)構(gòu) 從概念來講，一個專家系統(tǒng)應(yīng)具有如圖1所示的一般結(jié)構(gòu)模式。其中知識庫和推理機知識庫和推理機是兩個最基本的模塊。1.知識庫（KnowledgeBase)所謂知識庫，就是以

9、以某某種種表表示示形形式式存存儲儲于于計計算算機機中中的的知知識識的的集集合合。知識庫通常是以一個個文件的形式存放于外部介質(zhì)上，專家系統(tǒng)運行時將被調(diào)入內(nèi)存。知識庫中的知識一般包括專家知識、領(lǐng)域知識和元知識專家知識、領(lǐng)域知識和元知識。2、專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 第12頁，共56頁。圖 1專家系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu) 第13頁，共56頁。2.推理機（Inferense Engine）所謂推理機，就是實實現(xiàn)現(xiàn)（機機器器）推推理理的的程程序序。這里的推理，是一個廣義的概念，它既包括通常的邏輯推理，也包括基于產(chǎn)生式的操作。例如：AB A B 第14頁，共56頁。3.動態(tài)數(shù)據(jù)庫 動態(tài)數(shù)據(jù)庫也稱全局數(shù)據(jù)庫、綜合

10、數(shù)據(jù)庫、工作存儲器、黑板等，它是存存放放初初始始證證據(jù)據(jù)事事實實、推推理理結(jié)結(jié)果果和和控控制制信信息息的的場場所所，或者說它是上述各種數(shù)據(jù)構(gòu)成的集合。4.人機界面 這里的人機界面指的是最終用戶與專家系統(tǒng)的交互界面。5.解釋模塊 解釋程序模塊專門負責(zé)向用戶解釋專家系統(tǒng)的行為和結(jié)果。第15頁，共56頁。6.知識庫管理系統(tǒng) 知識庫管理系統(tǒng)是知識庫的支撐軟件。知識庫管理系統(tǒng)對知識庫的作用，類似于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的作用，其功能包括知識庫的建立、刪除、重組；知識的獲?。ㄖ饕镐浫牒途庉嫞?、維護、查詢、更新；以及對知識的檢查，包括一致性、冗余性和完整性檢查等等。第16頁，共56頁。圖2 專家系統(tǒng)的理想

11、結(jié)構(gòu) 第17頁，共56頁。2.2 實際結(jié)構(gòu) 上面介紹的專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是專家系統(tǒng)的概念模型，或者說是只強調(diào)知識和推理這一主要特征的專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。但專家系統(tǒng)終究仍是一種計算機應(yīng)用系統(tǒng)。所以，它與其它應(yīng)用系統(tǒng)一樣是解決實際問題的。而實際問題往往是錯綜復(fù)雜的，比比如如，可可能能需需要要多多次次推推理理或或多多路路推推理理或或多多層層推推理理才才能能解解決決，而而知知識識庫庫也也可可能能是多塊或多層的。是多塊或多層的。第18頁，共56頁。圖3 專家系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)示例 總 控處理模塊1處理模塊n專家模塊1專家模塊m第19頁，共56頁。圖4 地質(zhì)圖件繪制智能輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第20頁，共56頁。2.3 網(wǎng)絡(luò)與分

12、布式結(jié)構(gòu) 在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，專家系統(tǒng)也可以設(shè)計成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如“客戶機/服務(wù)器”(Client/Server)結(jié)構(gòu)（如圖5(a)所示），或瀏覽器/服務(wù)器(Browser/Server)結(jié)構(gòu)(如圖5(b)所示)。我們稱后一種結(jié)構(gòu)的專家系統(tǒng)為網(wǎng)上專家系統(tǒng)。分布式結(jié)構(gòu)則是一種適合于分布式計算環(huán)境的專家系統(tǒng)。例如那些多學(xué)科、多專家聯(lián)合作業(yè)，協(xié)同解題的大型專家系統(tǒng)，就可以設(shè)計成分布式結(jié)構(gòu)。這類專家系統(tǒng)也就稱為分布式專家系統(tǒng)。第21頁，共56頁。圖5 專家系統(tǒng)的客戶(機)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)及瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu) 知識庫推理機推理機知識庫人機界面人機界面客戶（機）Browser服務(wù)器 Web ServerInternet

13、第22頁，共56頁。3、專家系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)、專家系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 3.1 ES設(shè)計的原則設(shè)計的原則根據(jù)根據(jù)ES的特點，在設(shè)計中應(yīng)遵循下列原則：的特點，在設(shè)計中應(yīng)遵循下列原則：專門任務(wù)。專門任務(wù)。ES設(shè)計應(yīng)面向?qū)＜抑R和經(jīng)驗行之有效的設(shè)計應(yīng)面向?qū)＜抑R和經(jīng)驗行之有效的場合，面向?qū)I(yè)性的專門任務(wù)。場合，面向?qū)I(yè)性的專門任務(wù)。原型設(shè)計。原型設(shè)計。采用采用“最小系統(tǒng)觀點最小系統(tǒng)觀點”進行系統(tǒng)原型設(shè)計，進行系統(tǒng)原型設(shè)計，逐步修改、擴充和完善。逐步修改、擴充和完善。專家合作。專家合作。領(lǐng)域?qū)＜遗c知識工程師相互合作，是知識領(lǐng)域?qū)＜遗c知識工程師相互合作，是知識獲取成功的關(guān)鍵。獲取成功的關(guān)鍵。用戶參與。用戶參與。

14、用戶參與用戶參與ES的設(shè)計和開發(fā)，有助于人的設(shè)計和開發(fā)，有助于人-機接機接口設(shè)計及系統(tǒng)的運行和評價?？谠O(shè)計及系統(tǒng)的運行和評價。輔助工具。輔助工具。采用采用ES開發(fā)工具進行輔助設(shè)計，借鑒已有開發(fā)工具進行輔助設(shè)計，借鑒已有系統(tǒng)經(jīng)驗，提高設(shè)計效率。系統(tǒng)經(jīng)驗，提高設(shè)計效率。第23頁，共56頁。專家系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的一般過程專家系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的一般過程系系統(tǒng)統(tǒng)維維護護與與完完善善選題選題與明與明確任確任務(wù)務(wù)系統(tǒng)系統(tǒng)需求需求分析分析知識知識獲取獲取與概與概念化念化知識知識的形的形式化式化表示表示系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計計編程編程與調(diào)與調(diào)試試測試測試與評與評價價專家系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的一般過程專家系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的一般過程再

15、選再選題題再測再測評評精化精化再設(shè)再設(shè)計計再獲再獲取取再形再形成成再分再分析析第24頁，共56頁。專家系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖知識源學(xué)習(xí)模塊用戶接口模塊結(jié)論模塊問題理解模塊推理機模塊可信度模塊知識獲取模塊知識庫模塊規(guī)則庫知識庫 事實庫知識解釋模塊第25頁，共56頁。建立專家系統(tǒng)的一般步驟 第26頁，共56頁。由圖中可以看出，專家系統(tǒng)的開發(fā)有如下特點：(1)知識獲取與知識表示設(shè)計知識獲取與知識表示設(shè)計是一切工作的起點起點；(2)知識表示以及知識描述語言確定后，各項設(shè)計（圖中并列的六個設(shè)計）可同時進行。還需說明的是：(1)對于一個實際的專家系統(tǒng)，在系統(tǒng)分析階段就應(yīng)該首先弄清楚：系統(tǒng)中哪里需要專家知識，專家知

16、識的作用是什么？以及系統(tǒng)中各專家模塊的輸入是什么？處理是什么？輸出又是什么？第27頁，共56頁。(2)系統(tǒng)投入運行后，一般來說，其知識庫還需不斷擴充、更新、完善和優(yōu)化。所以專家系統(tǒng)的開發(fā)更適合采用快速原型法。(3)對系統(tǒng)的評價主要看它解決問題是否達到專家水平。(4)上述的所謂“純專家系統(tǒng)”就是一個實際專家系統(tǒng)中的專家模塊部分。那么，對于系統(tǒng)其他部分的分析與設(shè)計，原則上講，與一般計算機應(yīng)用系統(tǒng)完全一樣，即可按軟件工程規(guī)范和程序進行。第28頁，共56頁。3.2 知識獲取 知識獲取是建造專家系統(tǒng)的關(guān)鍵一步，也是較為困難的一步，被稱為建造專家系統(tǒng)的“瓶頸”。知識獲取大體有三種途徑。1.人工獲取人工獲取

17、 人工獲取，即計算機人員（或知識工程師）與領(lǐng)域?qū)＜液献鳎瑢τ嘘P(guān)領(lǐng)域知識和專家知識，進行挖掘、搜集、分析、綜合、整理、歸納，然后以某種表示形式存入知識庫。第29頁，共56頁。2.半自動獲取半自動獲取 半自動獲取，即利用某種專門的知識獲取系統(tǒng)，采取提示、指導(dǎo)或問答的方式，幫助專家提取、歸納有關(guān)知識，并自動記入知識庫。3.自動獲取自動獲取 自動獲取又可分為兩種形式：一種是系統(tǒng)本身具有一種機制，使得系統(tǒng)在運行過程中能不斷地總結(jié)經(jīng)驗，并修改和擴充自己的知識庫；另一種是開發(fā)專門的機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，讓機器自動從實際問題中獲取知識，并填充知識庫。第30頁，共56頁。3.3 知識表示與知識描述語言設(shè)計 知識表示與知

18、識描述語言設(shè)計是根據(jù)所獲得知識的特點，選擇或設(shè)計某種知識表示形式，并為這種表示形式設(shè)計相應(yīng)的知識描述語言。所謂知知識識描描述述語語言言，就就是是知知識識的的具具體體語語法法結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式。所以，知識描述語言既要面向人、面向用戶，又要面向知識表示、面向機器，還要面向推理、面向知識運用。這就要求知識描述語言既既能能為為用用戶戶提提供供一一種種方方便便、易易懂懂的的外外部部知知識識表表達達形形式式，又又能能將將這這種種外外部部表表示示轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換成成容容易易存存儲儲、管管理理、運用的內(nèi)部形式。運用的內(nèi)部形式。第31頁，共56頁。3.4 知識庫與知識庫管理系統(tǒng)設(shè)計 知知識識庫庫是是專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)的的核

19、核心心。知識庫的質(zhì)量直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能和效率。因此，知識庫涉及知識的組織與管理。知識的組織決定了知識庫的結(jié)構(gòu)，知識的管理包括知識庫的建立、刪除、重組及維護和知識的錄入、查詢、更新、優(yōu)化等，還有知識的完整性、一致性、冗余性檢查和安全保護等方面的工作。知識管理由知識庫管理系統(tǒng)負責(zé)。第32頁，共56頁。1.知識庫設(shè)計 知知識識庫庫設(shè)設(shè)計計主主要要是是設(shè)設(shè)計計知知識識庫庫的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，即即知知識識的的組組織織形形式式。專家系統(tǒng)（或知識工程）中所涉及的知識庫，一般取層次結(jié)構(gòu)或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模式。這種結(jié)構(gòu)模式是把知識按某種原則進行分類，然后分塊分層組織存放，如按元知識、專家知識、領(lǐng)域知識等分層組織；而每一

20、塊和每一層還可以再分塊分層。這樣，整個知識庫就呈樹型或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。例如，下圖所示的就是一個醫(yī)療診斷知識庫的層次結(jié)構(gòu)。第33頁，共56頁。醫(yī)療診斷知識庫層次結(jié)構(gòu) 醫(yī)療診斷知識庫消化系統(tǒng)知識庫呼吸系統(tǒng)知識庫肝病知識庫胃病知識庫第34頁，共56頁。2.知識庫管理系統(tǒng)設(shè)計 知識庫管理系統(tǒng)應(yīng)包括知識一級和知識庫一級的各種管理功能。1)知識操作功能設(shè)計 知識操作功能包括知識的添加、刪除、修改、查詢和統(tǒng)計等。這些功能可采用兩種方法來實現(xiàn)。一種方法就是利用屏幕窗口，通過人機對話方式實現(xiàn)知識的增、刪、改、查等；另一種方法就是用全屏幕編輯方式，讓用戶直接用鍵盤按知識描述語言的語法格式編輯知識。第35頁，共56頁。2

21、)知識檢查功能設(shè)計 知識檢查包括知識的一致性、完整性、冗余性等檢查。所謂知識的一一致致性性，就是知識庫中的知識必須是相容的，即無矛盾。例如，下面的兩條規(guī)則 r1:if P then Q r2:if P then Q 就是矛盾的。那么，像這樣的規(guī)則就不能同時存在于一個知識庫中。第36頁，共56頁。所謂完完整整性性，是指知識中的約束條件，稱為完整性約束。例如，小王的身高x米，則必須滿足：x3米；又如，弟弟今年x歲，哥哥今年y歲，則必須滿足xy。否則就破壞了知識的完整性。所謂冗冗余余性性，就是重復(fù)、多余等。冗余性檢查就是檢查知識庫中的知識是否存在冗余。也就是要求不能存在冗余。冗余的表現(xiàn)有重復(fù)、包含、

22、環(huán)路等現(xiàn)象。例如，下面的三條規(guī)則：r1:if P then Q r2:if Q then R r3:if P then R 第37頁，共56頁。3)知識庫操作設(shè)計 知知識識庫庫操操作作包包括括知知識識庫庫（文文件件）的的建建立立、刪刪除除、分分解解、合合并并等等。這里著重要說明的是知識庫的分解與合并。這兩種功能類似于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的投影、選擇和連接操作，它們實現(xiàn)的是知識庫的重組。我們說，知識庫的重組也是可能甚至是必要的。因為隨著系統(tǒng)的運行，可能會發(fā)現(xiàn)原先的知識組合不合理，因此就需要重新組合，這時就需要使用知識庫的分解與合并功能。第38頁，共56頁。3.5 推理機與解釋功能設(shè)計 1.從哪里著手;推理

23、機是與知識庫對應(yīng)的專家系統(tǒng)的另一重要部件。推理機的推理是基于知識庫中的知識進行的。所以，推理機就必須與知識庫及其知識相適應(yīng)、相配套。具具體體來來講講，就就是是推推理理機機必必須須與與知知識識庫庫的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、層層次次以以及及其其中中知知識識的的具具體體表表示示形形式式等等相相協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)、相相匹匹配配。否則，推理機與知識庫將無法接軌。因此，設(shè)設(shè)計計推推理理機機時時，首先得對知識庫有所了解。首先得對知識庫有所了解。第39頁，共56頁。2.還應(yīng)考慮些什么 對推理機本身而言，還要考考慮慮推推理理的的方方式式、方方法法和和控控制制策策略略等等。例如，對于推理方式，是正向推理，還是反向推理或雙向推理？是精確

24、推理，還是不精確推理？是串行推理，還是并行推理？是單調(diào)推理，還是非單調(diào)推理？又如，對于推理方法，是用歸結(jié)法，還是用自然演繹法？對于不精確推理采用什么樣的推理模型？還有，對于搜索控制，是采用深度優(yōu)先還是廣度優(yōu)先，對于沖突消解是依據(jù)優(yōu)先數(shù)，還是可信度或程度（即隸屬度）等等。第40頁，共56頁。3.算法設(shè)計與程序設(shè)計 做了上述的分析以后，就可著手設(shè)計推理機的算法了。對于一個基于規(guī)則的系統(tǒng)來說，其推理機也就相當(dāng)于產(chǎn)生式系統(tǒng)中的執(zhí)行控制部件，所以其運行過程也就是產(chǎn)生系統(tǒng)的運行過程，因此，產(chǎn)產(chǎn)生生式式系系統(tǒng)統(tǒng)所所采采用用的的算算法法，或或者者圖圖搜搜索索中中所所用用的的算算法法也也就就是是這這里里的的推推

25、理理機機所所用用的的算算法法。算法確定后，就可進行程序設(shè)計。至于推理機用何種程序語言實現(xiàn)，這個并無什么限制，如可以用傳統(tǒng)的LISP或PROLOG語言，也用當(dāng)前流行的C或C+語言。第41頁，共56頁。4.解釋機制如何實現(xiàn) 另外，在推理機的設(shè)計中還得考慮解釋機制。因為專家系統(tǒng)一般要求要有解釋功能。即在推理中要能回答用戶“為什么”的問題，在推理結(jié)束后，要能回答“怎么樣（得到結(jié)果）”的問題。從從系系統(tǒng)統(tǒng)的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上講講，一一般般是是把把解解釋釋作作為為一一個個獨獨立立的的模模塊塊，但但實實際際上上解解釋釋功功能能也也是是與與推推理理機機密密切切相相關(guān)關(guān)的的。因因為為要要解解釋釋就就必必須須對推理進

26、行實時跟蹤。對推理進行實時跟蹤。第42頁，共56頁。3.6 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 系統(tǒng)構(gòu)成技術(shù)被稱為人工智能的三大技術(shù)之一。所以，對一個專家系統(tǒng)來說，其體系結(jié)構(gòu)就顯得非常重要。雖然從原理來講，專家系統(tǒng)由知識庫、推理機等部分組成，但由于受問題領(lǐng)域、系統(tǒng)規(guī)模、知識表示方法、知識庫結(jié)構(gòu)以及其他特殊性等諸多因素的影響，故專家系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)難以形成固定的模式。一般來講，有諸如獨立式（一個“純”專家模塊）、混合式（還有其他處理模塊）、集中式、分布式、層次式以及“黑板模型”等。第43頁，共56頁。3.7 人機界面設(shè)計 人機界面對于一個實用專家系統(tǒng)(特別是咨詢型知識系統(tǒng))來說至關(guān)重要。一個專家系統(tǒng)一般有兩兩個個人人機

27、機界界面面：一一個個是是面面向向系系統(tǒng)統(tǒng)開開發(fā)發(fā)和和維維護護者者的的；一一個個是是面面向向最最終終使使用用者者的的。前一個界面由開發(fā)工具提供；后一個則是專家系統(tǒng)自身的一部分。由于圖形用戶界面(GUI)的廣泛使用，所以目前專家系統(tǒng)的開發(fā)界面已達到相當(dāng)高的水平。而專家系統(tǒng)的使用界面相對還比較落后。這是因為，使用界面往往要涉及“人機對話”，如人對系統(tǒng)的詢問、系統(tǒng)對人的回答，特別是系統(tǒng)對用戶的解釋。第44頁，共56頁。4 專家系統(tǒng)開發(fā)工具與環(huán)境專家系統(tǒng)開發(fā)工具與環(huán)境 4.1 專家系統(tǒng)開發(fā)工具專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)(ES)工具工具有時也叫做ES外殼和ES環(huán)境，主要是研制樣機的工具，通過抽調(diào)某個ES的知識庫，就

28、可從特殊的ES中抽出外殼來而成為ES工具。ES工具支持的功能包括工具支持的功能包括：推理過程、數(shù)據(jù)存取、自然語言對話的界面(接口)、過程的界面、解釋功能。第45頁，共56頁。ES開發(fā)工具和環(huán)境可分為五種主要類型:程序設(shè)計語言、知識工程語言、輔助型工具、支持工具及開發(fā)環(huán)境，如圖所示。專家系統(tǒng)建造方法可以分成以下三種:利用計算機高級語言編寫建造ES；利用計算機程序設(shè)計環(huán)境編寫建造ES；用計算機程序設(shè)計工具建造ES。專家系統(tǒng)工具和環(huán)境專家系統(tǒng)工具和環(huán)境專家系統(tǒng)工具和環(huán)境的組成專家系統(tǒng)工具和環(huán)境的組成程序設(shè)計語言程序設(shè)計語言知識工程語言知識工程語言 輔助型工具輔助型工具支持工具支持工具開發(fā)環(huán)境開發(fā)環(huán)境

29、面向面向問題問題的語的語言言符號符號處理處理語言語言骨骨架架型型通通用用型型知知識識獲獲取取系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計助手助手程序程序設(shè)計設(shè)計輔助輔助解解釋釋設(shè)設(shè)施施第46頁，共56頁。4.2專家系統(tǒng)語言型工具4.2.1程序設(shè)計語言程序設(shè)計語言 程序設(shè)計語言包括面向問題面向問題的語言和符號處理符號處理語言。面向問題面向問題的語言是為特定的問題類型而設(shè)計的，其主要代表有C、PASCAL、ADA等，它們在處理代數(shù)運算方面有很方便的特征；符號處理符號處理語言是為人工智能應(yīng)用而設(shè)計的，它的主要代表有以LISP為代表的函數(shù)型語言，以Prolog為代表的邏輯型語言，以及C+、Java等為代表的面向?qū)ο笳Z言。這些語言

30、典型的特點是具有很強的遞歸功能 第47頁，共56頁。4.2.2 知識工程語言知識工程語言 骨架型知識工程語言骨架型知識工程語言 骨架型知識工程語言也稱為專家系統(tǒng)外殼專家系統(tǒng)外殼，它是由一些已經(jīng)成熟的具體專家系統(tǒng)演變來的。其演變方法是，抽去這些專家系統(tǒng)中的具體知識，抽去這些專家系統(tǒng)中的具體知識，保留它們的體系結(jié)構(gòu)和推理機功能，再把領(lǐng)域?qū)Ｓ玫慕缑娓臑橥ㄓ媒绫Ａ羲鼈兊捏w系結(jié)構(gòu)和推理機功能，再把領(lǐng)域?qū)Ｓ玫慕缑娓臑橥ㄓ媒缑?，這樣，就可得到相應(yīng)的專家系統(tǒng)外殼。面，這樣，就可得到相應(yīng)的專家系統(tǒng)外殼。當(dāng)用它來建造專家系統(tǒng)時，只須把相應(yīng)領(lǐng)域的專家知識用外殼規(guī)定的知識表示模式裝入知識庫，就可以快速地產(chǎn)生一個新的專

31、家系統(tǒng)。ES外殼的典型代表有外殼的典型代表有EMYCIN、KAS及及EXPERT等等通用型知識工程語言通用型知識工程語言 通用型ES開發(fā)工具，是專門用于構(gòu)造和調(diào)試ES的通用程序設(shè)計語言。它是完全重新設(shè)計的一類ES開發(fā)工具，不依賴于任何已有不依賴于任何已有ES，不針對任，不針對任何具體領(lǐng)域，能夠處理不同問題領(lǐng)域和不同問題類型何具體領(lǐng)域，能夠處理不同問題領(lǐng)域和不同問題類型。它比骨架系統(tǒng)提供了更多的對數(shù)據(jù)存取和查找的控制，具有更大的靈活性和通用性，但比較難于使用。第48頁，共56頁。表 通用型知識工程語言 第49頁，共56頁。4.3專家系統(tǒng)設(shè)計工具4.3.1輔助型工具 ES輔輔助助工工具具是是ES開

32、開發(fā)發(fā)工工具具中中支支撐撐環(huán)環(huán)境境的的一一部部分分，主主要要用用于于幫幫助助建建造造高高質(zhì)質(zhì)量量的的知知識識庫庫和和調(diào)調(diào)試試ES，包包括括一一些些用用來來幫幫助助獲獲取取知知識識、表表達達知知識識的的程程序序，以以及及幫幫助助知知識工程師設(shè)計識工程師設(shè)計ES的程序。的程序。1.知識獲取輔助工具 如如美美國國斯斯坦坦福福大大學(xué)學(xué)開開發(fā)發(fā)的的TEIRESIAS編編輯輯器器，能能獲獲得得有有效效的的良良結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的專專家家領(lǐng)領(lǐng)域域知知識識，并并加加工工、編編輯輯到到知識庫中。知識庫中。第50頁，共56頁。2.系統(tǒng)設(shè)計助手ES的設(shè)計助手有以下三種類型：設(shè)計輔助工具。它用來實現(xiàn)ES的輔助設(shè)計。例如，美國

33、斯坦福大學(xué)用INTERLISP語言開發(fā)的AGE就是一例。它包括以下4個子系統(tǒng)：設(shè)計子系統(tǒng)設(shè)計子系統(tǒng)：指導(dǎo)用戶使用組合規(guī)則的預(yù)組合模型。編輯子系統(tǒng)編輯子系統(tǒng)：輔助用戶選用預(yù)制構(gòu)件模塊，裝入領(lǐng)域知識和控制信息，建造知識庫。解釋子系統(tǒng)解釋子系統(tǒng)：執(zhí)行用戶的程序，進行知識推理以求解問題，并提供查錯手段，建造推理機。跟蹤子系統(tǒng)跟蹤子系統(tǒng)：進行全面的跟蹤和測試的子系統(tǒng)。歸納工具。它用來幫助開發(fā)者從大量的初始實例出發(fā)，歸納產(chǎn)生出規(guī)則或決策樹。輔助建造工具。它用來輔助建造ES。第51頁，共56頁。4.3.2支持工具 ES支持工具也稱為ES支持環(huán)境或支持工具集。它們用來執(zhí)行與執(zhí)行與ES建造工具的連接，幫助用戶與

34、建造工具的連接，幫助用戶與ES對話，對話，輔助程序的調(diào)試或作為它的一部分輔助程序的調(diào)試或作為它的一部分。輔助調(diào)試工具。該工具提供相應(yīng)的跟蹤輔助功能、自動測試模塊及中斷設(shè)施等。跟蹤輔助使用戶能跟蹤或顯示系統(tǒng)的操作。自動測試模塊用于測試知識庫，指出知識庫的薄弱部分，選擇修改對象。中斷程序包使用戶能預(yù)先告知程序在什么位置停止。知識庫編輯器。這是基于文本編輯的知識編輯工具。輸入/輸出界面。此界面提供實時知識獲取工具和多種不同輸入/輸出方式。有些工具提供運行時實現(xiàn)知識獲取功能，此時工具機制本身使用戶能夠與運行的系統(tǒng)對話。解釋設(shè)施。這是用來向用戶解釋系統(tǒng)是如何得到某個特定結(jié)果的。第52頁，共56頁。4.4

35、 專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境1.定義：ES開開發(fā)發(fā)環(huán)環(huán)境境是是以以一一種種或或多多種種工工具具和和方方法法為為核核心心，由由若若干干計計算算機機子子程程序序或或者者模模塊塊組組成成的的，為為高高效效率率開開發(fā)發(fā)ES而而設(shè)設(shè)計計和和實實現(xiàn)現(xiàn)的的大大型型智智能能計計算算機機軟軟件件系系統(tǒng)統(tǒng)，加加上上與與之之配配套套的的各各種種輔輔助助工工具具和和界界面面環(huán)環(huán)境境的的完完整整的的集集成成，形形成成一一種種集集成成化化ES開開發(fā)發(fā)工工具具包包，用用于于解解決決特特殊殊范范圍圍或或?qū)訉哟蔚膯栴}。次的問題。2.功能：多種知識表示：至少提供兩、三種以上知識表示。多種知識表示：至少提供兩、三種以上知識表示。多種不精確推

36、理模型，最好還留有用戶自定義接口。多種不精確推理模型，最好還留有用戶自定義接口。多種知識獲取手段：除了必需的知識編輯工具外，還多種知識獲取手段：除了必需的知識編輯工具外，還應(yīng)有自動知識獲取即機器學(xué)習(xí)功能，以及知識求精手應(yīng)有自動知識獲取即機器學(xué)習(xí)功能，以及知識求精手段。段。第53頁，共56頁。多樣的輔助工具：包括數(shù)據(jù)庫訪問、電子表格、作圖多樣的輔助工具：包括數(shù)據(jù)庫訪問、電子表格、作圖等工具。等工具。多樣的友好用戶界面：包括開發(fā)界面和多樣的友好用戶界面：包括開發(fā)界面和ES產(chǎn)品的用戶產(chǎn)品的用戶界面，應(yīng)該是多媒體的，并且有自然語言接口。界面，應(yīng)該是多媒體的，并且有自然語言接口。廣泛的適應(yīng)性：能滿足多種

37、應(yīng)用領(lǐng)域的特殊需求，具廣泛的適應(yīng)性：能滿足多種應(yīng)用領(lǐng)域的特殊需求，具有很好的通用性。有很好的通用性。第54頁，共56頁。謝謝 謝謝！第55頁，共56頁。1、不是井里沒有水，而是你挖的不夠深。不是成功來得慢，而是你努力的不夠多。2、孤單一人的時間使自己變得優(yōu)秀，給來的人一個驚喜，也給自己一個好的交代。3、命運給你一個比別人低的起點是想告訴你，讓你用你的一生去奮斗出一個絕地反擊的故事，所以有什么理由不努力!4、心中沒有過分的貪求，自然苦就少。口里不說多余的話，自然禍就少。腹內(nèi)的食物能減少，自然病就少。思緒中沒有過分欲，自然憂就少。大悲是無淚的，同樣大悟無言。緣來盡量要惜，緣盡就放。人生本來就空，對

38、人家笑笑，對自己笑笑，笑著看天下，看日出日落，花謝花開，豈不自在，哪里來的塵埃!5、心情就像衣服，臟了就拿去洗洗，曬曬，陽光自然就會蔓延開來。陽光那么好，何必自尋煩惱，過好每一個當(dāng)下，一萬個美麗的未來抵不過一個溫暖的現(xiàn)在。6、無論你正遭遇著什么，你都要從落魄中站起來重振旗鼓，要繼續(xù)保持熱忱，要繼續(xù)保持微笑，就像從未受傷過一樣。7、生命的美麗，永遠展現(xiàn)在她的進取之中;就像大樹的美麗，是展現(xiàn)在它負勢向上高聳入云的蓬勃生機中;像雄鷹的美麗，是展現(xiàn)在它搏風(fēng)擊雨如蒼天之魂的翱翔中;像江河的美麗，是展現(xiàn)在它波濤洶涌一瀉千里的奔流中。8、有些事，不可避免地發(fā)生，陰晴圓缺皆有規(guī)律，我們只能坦然地接受;有些事，

39、只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改變它的軌跡。9、與其埋怨世界，不如改變自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都強。人生無完美，曲折亦風(fēng)景。別把失去看得過重，放棄是另一種擁有;不要經(jīng)常艷羨他人，人做到了，心悟到了，相信屬于你的風(fēng)景就在下一個拐彎處。10、有些事想開了，你就會明白，在世上，你就是你，你痛痛你自己，你累累你自己，就算有人同情你，那又怎樣，最后收拾殘局的還是要靠你自己。11、人生的某些障礙，你是逃不掉的。與其費盡周折繞過去，不如勇敢地攀登，或許這會鑄就你人生的高點。12、有些壓力總是得自己扛過去，說出來就成了充滿負能量的抱怨。尋求安慰也無濟于事，還徒增了別人的煩惱。13、認

40、識到我們的所見所聞都是假象，認識到此生都是虛幻，我們才能真正認識到佛法的真相。錢多了會壓死你，你承受得了嗎?帶，帶不走，放，放不下。時時刻刻發(fā)悲心，饒益眾生為他人。14、夢想總是跑在我的前面。努力追尋它們，為了那一瞬間的同步，這就是動人的生命奇跡。15、懶惰不會讓你一下子跌倒，但會在不知不覺中減少你的收獲;勤奮也不會讓你一夜成功，但會在不知不覺中積累你的成果。人生需要挑戰(zhàn)，更需要堅持和勤奮!16、人生在世：可以缺錢，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盜名;可以低落，但不能墮落;可以放松，但不能放縱;可以虛榮，但不能虛偽;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪蕩;可以生氣，但不能生事。17、人生沒有筆直路，當(dāng)你感到迷茫、失落時，找?guī)撞窟@種充滿正能量的電影，坐下來靜靜欣賞，去發(fā)現(xiàn)生命中真正重要的東西。18、在人生的舞臺上，當(dāng)有人愿意在臺下陪你度過無數(shù)個沒有未來的夜時，你就更想展現(xiàn)精彩絕倫的自己。但愿每個被努力支撐的靈魂能吸引更多的人同行。第56頁，共56頁。