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1、單擊此處編輯母版標題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,第,7,章 專家系統(tǒng),7.1,基本概念,7.2,系統(tǒng)結構,7.3,實例分析,7.4,系統(tǒng)設計與實現,7.5,開發(fā)工具與環(huán)境,7.6,專家系統(tǒng)的發(fā)展,7.1,基本概念,7.1.1,什么是專家系統(tǒng),專家系統(tǒng),(Expert System,ES),就是能像人類專家一樣解決困難、復雜的實際問題的計算機,(,軟件,),系統(tǒng)。,專家系統(tǒng)的四個要素：,(1),應用于某專門領域。,(2),擁有專家級知識。,(3),能模擬專家的思維。,(4),能達到專家級水平。,7.1.2,專家系統(tǒng)的特點,從處理的問題性質看,專家系統(tǒng)善于解
2、決那些不確定性的、非結構化的、沒有算法解或雖有算法解但在現有的機器上無法實施的困難問題。例如,醫(yī)療診斷、地質勘探、天氣預報、市場預測、管理決策、軍事指揮等領域的問題。,從處理問題的方法看,專家系統(tǒng)則是靠知識和推理來解決問題,(,不像傳統(tǒng)軟件系統(tǒng)使用固定的算法來解決問題,),所以,專家系統(tǒng)是基于知識的智能問題求解系統(tǒng)。,從系統(tǒng)的結構來看,專家系統(tǒng)則強調知識與推理的分離,因而系統(tǒng)具有很好的靈活性和可擴充性。,專家系統(tǒng)一般還具有解釋功能,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,(,結論,),或處理問題的過程作出解釋。,有些專家系統(tǒng)還具有,“,自學習,”,能力,即不斷對自己
3、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。,專家系統(tǒng)不像人那樣容易疲勞、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。因此,從這種意義上講,專家系統(tǒng)可以超過專家本人。,7.1.3,專家系統(tǒng)的類型,按用途分類,專家系統(tǒng)可分為：診斷型、解釋型、預測型、決策型、設計型、規(guī)劃型、控制型、調度型等幾種類型。,按輸出結果分類,專家系統(tǒng)可分為分析型和設計型。按知識表示分類,可分為基于產生式規(guī)則的專家系統(tǒng)、基于一階謂詞的專家系統(tǒng)、基于框架的專家系統(tǒng)、基于語義網的專家系統(tǒng)等等。,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),),兩類。,按采用的
4、技術分類,專家系統(tǒng)可分為符號推理專家系統(tǒng)和神經網絡專家系統(tǒng)。,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)。,按結構分類可分為集中式和分布式,單機型和網絡型,(,即網上專家系統(tǒng),),等。,7.1.4,專家系統(tǒng)與基于知識的系統(tǒng),7.1.5,專家系統(tǒng)與知識工程,7.2,系統(tǒng)結構,7.2.1,概念結構,1.,知識庫,(Knowledge Base,KB),2.,推理機,(Inference Engine,IE),3.,動態(tài)數據庫,4.,人機界面,5.,解釋模塊,6.,知識庫管理系統(tǒng),專家系統(tǒng)的概念結構,專家系統(tǒng)的理想結構,7.2.2,實際結構,專家系統(tǒng)的實際結構示例,地質圖件繪制智能輔助系統(tǒng)結構
5、,7.2.3,黑板模型,黑板結構,7.2.4,網絡與分布式結構,專家系統(tǒng)的客戶,/,服務器結構及瀏覽器,/,服務器結構,7.3,實例分析,-,勘探專家系統(tǒng),PROSPECTOR,7.3.1 PROSPECTOR,的功能與結構,(1),勘探評價,(2),區(qū)域資源評價,(3),井位選擇,PROSPECTOR,總體結構,7.3.2,知識表示,1.,分類學網絡,分類學網絡,2.,分塊語義網絡,語義空間,3.,推理網絡,PROSPECTOR,中的規(guī)則形式：,E,H,(,LS,，,LN,),其中,E,為前提,(,稱為證據,);,H,為結論,(,稱為假設,);,P,(,H,),為,H,為真的先驗概率,;,L
6、S,LN,分別為充分似然性因子和必要似然性因子：,推理網絡示例,知識庫中三種網絡的關系,7.3.3,推理模型,PROSPECTOR,的不確定性推理模型是建立在概率論的基礎上的，稱為主觀貝葉斯方法。（詳見教材,8.2.2,節(jié)）,7.3.4,控制策略,1.,正向推理,2.,主動式推理,3.,反向推理,7.3.5,解釋系統(tǒng),7.4,系統(tǒng)設計與實現,7.4.1,一般步驟與方法,7.4.2,快速原型與增量式開發(fā),7.4.3,知識獲取,1.,人工獲取,2.,半自動獲取,3.,自動獲取,7.4.4,知識表示與知識描述語言設計,7.4.5,知識庫與知識庫管理系統(tǒng)設計,1.,知識庫設計,醫(yī)療診斷知識庫層次結構,
7、2.,知識庫管理系統(tǒng)設計,1),知識操作功能設計,知識操作功能包括知識的添加、刪除、修改、查詢和統(tǒng)計等。,2),知識檢查功能設計,知識檢查包括知識的一致性、完整性、冗余性等檢查。,r1:if P then,Q,r2:if P then,Q,r1:if P then Q,r2:if Q then R,r3:if R then P,3),知識庫操作設計,知識庫操作包括知識庫的建立、刪除、分解、合并等。,7.4.6,推理機與解釋機制設計,1.,從哪里著手,2.,還應考慮些什么,3.,算法設計與程序設計,4.,解釋機制如何實現,7.4.7,系統(tǒng)結構設計,7.4.8,人機界面設計,7.5,開發(fā)工具與環(huán)境
8、,7.5.1,開發(fā)工具,1.,面向,AI,的程序設計語言,2.,知識表示語言,3.,外殼系統(tǒng),4.,組合式構造工具,5.,專家系統(tǒng)工具,EST,7.5.2,開發(fā)環(huán)境,用,EST,開發(fā)的一個小型專家系統(tǒng)示例,：,work(main):,主程序,make window(1,117,0,d,3,10,4,30),nl,定義主窗口,write(,微機故障診斷專家系統(tǒng),),nl,nl,make window(2,27,0,a,9,40,1,16),read char(_),dialog(yes),開人機對話,meta KB(kb0),將元知識調入內存,goal trouble(Y),推理目標,reasoning(backward),啟動反向推理機,7.6,專家系統(tǒng)的發(fā)展,7.6.1,深層知識專家系統(tǒng),7.6.2,模糊專家系統(tǒng),模糊控制系統(tǒng)結構,7.6.3,神經網絡專家系統(tǒng),神經網絡專家系統(tǒng)概念結構,7.6.4,大型協(xié)同分布式專家系統(tǒng),7.6.5,網上,(,多媒體,),專家系統(tǒng),7.6.6,事務處理專家系統(tǒng),
第7章 專家系統(tǒng)
