人工智能課件3專家系統(tǒng)

1、第八章專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的概念 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的發(fā)展概況專家系統(tǒng)的發(fā)展概況專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)新一代專家系統(tǒng)研究新一代專家系統(tǒng)研究2021-12-93 專家系統(tǒng)（專家系統(tǒng)（ExpertSystem)亦稱專家咨詢系統(tǒng)，它是一種智亦稱專家咨詢系統(tǒng)，它是一種智能計(jì)算機(jī)能計(jì)算機(jī)(軟件軟件)系統(tǒng)系統(tǒng)。顧名思義，專家系統(tǒng)就是能像人類專專家系統(tǒng)就是能像人類專家一樣解決困難、復(fù)雜的實(shí)際問題的計(jì)算機(jī)家一樣解決困難、復(fù)雜的實(shí)際問題的計(jì)算機(jī)(軟件軟件)系統(tǒng)系統(tǒng)。 “專家” 是某一專門領(lǐng)域的行家里手。專家之所以是專家，是因?yàn)樗ㄋ┙鉀Q問題時(shí)具有超凡的能力和

2、水平。專家之所以具有超凡的能力和水平，是因?yàn)?2021-12-94 (1)專家擁有豐富的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，或者說他（她）擁有豐富的理論知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，特別是經(jīng)驗(yàn)知識(shí)； (2)專家具有獨(dú)特的思維方式，即獨(dú)特的分析問題和解決問題的方法和策略。 專家系統(tǒng)應(yīng)該具備以下四個(gè)要素專家系統(tǒng)應(yīng)該具備以下四個(gè)要素： (1) 應(yīng)用于某專門領(lǐng)域； (2) 擁有專家級(jí)知識(shí)； (3) 能模擬專家的思維； (4) 能達(dá)到專家級(jí)水平。2021-12-95 所以，準(zhǔn)確一點(diǎn)講，專家系統(tǒng)就應(yīng)該是：應(yīng)用專家系統(tǒng)就應(yīng)該是：應(yīng)用于某一專門領(lǐng)域，擁有該領(lǐng)域相當(dāng)數(shù)量的專家級(jí)知識(shí)，于某一專門領(lǐng)域，擁有該領(lǐng)域相當(dāng)數(shù)量的專家級(jí)知識(shí)，能模擬專家

3、的思維，能達(dá)到專家級(jí)水平，能像專家一能模擬專家的思維，能達(dá)到專家級(jí)水平，能像專家一樣解決困難和復(fù)雜的實(shí)際問題的計(jì)算機(jī)樣解決困難和復(fù)雜的實(shí)際問題的計(jì)算機(jī)(軟件軟件)系統(tǒng)系統(tǒng)。 2021-12-96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。我們僅從幾個(gè)不同的側(cè)面對(duì)此進(jìn)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(jì)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(jì)型。 2021-12-97 3.按知識(shí)表示分類 目前所用的知識(shí)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(shí)分類 知

4、識(shí)可分為確定性知識(shí)和不確定性知識(shí)，所以，按知識(shí)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(hào)推理專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)。 2021-12-98 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)和微微專家系統(tǒng)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(jī)型和網(wǎng)絡(luò)型(即網(wǎng)上專家系統(tǒng))。 2021-12-99專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 專家系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。由于應(yīng)用領(lǐng)域和實(shí)際問題的多樣性，所以，專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也就多種多樣。但抽象地看，它們還是具有許多共同之處。 2021-12

5、-910 概念結(jié)構(gòu) 從概念來講，一個(gè)專家系統(tǒng)應(yīng)具有如圖所示的一般結(jié)構(gòu)模式。其中知識(shí)庫和推理機(jī)是知識(shí)庫和推理機(jī)是兩個(gè)最基本的模塊兩個(gè)最基本的模塊。 1.知識(shí)庫（Knowledge Base) 所謂知識(shí)庫，就是以某種表示形式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中的知識(shí)的集合。知識(shí)庫通常是以一個(gè)個(gè)文件的形式存放于外部介質(zhì)上，專家系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)將被調(diào)入內(nèi)存。知識(shí)庫中的知識(shí)一般包括專家知識(shí)、領(lǐng)域知識(shí)和元知識(shí)。元知識(shí)是關(guān)于調(diào)度和管理知識(shí)的知識(shí)。2021-12-911專家系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu) 人 機(jī) 界 面推 理 機(jī)解釋模塊動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫知識(shí)庫知識(shí)庫管理系統(tǒng)2021-12-912體系結(jié)構(gòu)知識(shí)庫知識(shí)庫結(jié)果解釋器結(jié)果解釋器知識(shí)推理器知識(shí)推理器知識(shí)獲

6、取器知識(shí)獲取器人機(jī)接口人機(jī)接口用戶用戶 知識(shí)工程師知識(shí)工程師 領(lǐng)域?qū)＜翌I(lǐng)域?qū)＜覍＜蚁到y(tǒng)的核心部件專家系統(tǒng)的核心部件2021-12-913 2.推理機(jī)（Inferense Engine） 所謂推理機(jī)，就是實(shí)現(xiàn)（機(jī)器）推理的程序，是使用知識(shí)庫中的知識(shí)進(jìn)行推理而解決問題的。所以，推理機(jī)也就是專家的思維機(jī)制，即專家分析問題、解決問題的方法的一種算法表示和機(jī)器實(shí)現(xiàn)。這里的推理，是一個(gè)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 2021-12-914 3.動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫也稱全局?jǐn)?shù)據(jù)庫、綜合數(shù)據(jù)庫、工作存儲(chǔ)器、黑板等，它是存放初始證據(jù)事實(shí)、推理結(jié)果和控制信息的場

7、所，或者說它是上述各種數(shù)據(jù)構(gòu)成的集合。 4.人機(jī)界面 這里的人機(jī)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(fù)責(zé)向用戶解釋專家系統(tǒng)的行為和結(jié)果。 2021-12-915 6.知識(shí)庫管理系統(tǒng) 知識(shí)庫管理系統(tǒng)是知識(shí)庫的支撐知識(shí)庫管理系統(tǒng)是知識(shí)庫的支撐軟件軟件。知識(shí)庫管理系統(tǒng)對(duì)知識(shí)庫的作用，類似于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫的作用，其功能包括知識(shí)庫的建立、刪除、重組；知識(shí)的獲取 （主要指錄入和編輯）、維護(hù)、查詢、更新；以及對(duì)知識(shí)的檢查，包括一致性、冗余性和完整性檢查等等。2021-12-916專家系統(tǒng)的理想結(jié)構(gòu) 人 機(jī) 界 面推 理 機(jī)解釋模塊動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫知識(shí)庫自學(xué)習(xí)模塊知識(shí)庫管

8、理系統(tǒng)2021-12-917 1.產(chǎn)生 世界第一個(gè)專家系統(tǒng)叫DENDRAL，它是由美國斯坦福大學(xué)的費(fèi)根鮑姆教授于1965年開發(fā)的。 DENDRAL的成功使人工智能研究向?qū)嵱秒A段過渡，標(biāo)志專家系統(tǒng)的誕生。使人工智能的研究從推理為中心轉(zhuǎn)向以知識(shí)為中心。 2.發(fā)展 與DENDRAL系統(tǒng)同時(shí)開發(fā)的，還有數(shù)學(xué)專家系統(tǒng)MACSYMA。它是一個(gè)大型的人機(jī)交互式系統(tǒng)。 在醫(yī)療領(lǐng)域最具代表性的專家系統(tǒng)有MYCIN，是Shortiliffe等人1972年研制的用于診斷和治療感染性疾病的醫(yī)療專家系統(tǒng)。它可以采用自然語言同用戶對(duì)話，并回答用戶的問題；還可以在專家指導(dǎo)下學(xué)習(xí)新的醫(yī)療知識(shí)。使用知識(shí)庫和似然推理技術(shù)，對(duì)專家

9、系統(tǒng)的理論和實(shí)踐有較大貢獻(xiàn)，成為以后許多專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 專家系統(tǒng)的發(fā)展概況 2021-12-918 PROSPECTER是STANFORD 大學(xué)研制的基于語義網(wǎng)絡(luò)的探礦專家系統(tǒng)，是第二代專家系統(tǒng)。 3.趨勢 進(jìn)入20世紀(jì)90年代，模糊技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和面向?qū)ο?、網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)迅速崛起，為專家系統(tǒng)注入了新的活力。 同時(shí)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)相融合。2021-12-919關(guān)于知識(shí)表達(dá) 知識(shí)表達(dá)是人工智能的基本問題之一。 歷史上已經(jīng)提出了多種知識(shí)表達(dá)的方法?；谝?guī)則的表達(dá)方法語義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)方法狀態(tài)空間表達(dá)方法其他2021-12-920基于規(guī)則的表達(dá)方法 規(guī)則是什么？ IF （條件） THEN （結(jié)論） 例

10、子：IF （動(dòng)物有毛發(fā)）THEN （動(dòng)物是哺乳動(dòng)物）IF （動(dòng)物有奶）THEN （動(dòng)物是哺乳動(dòng)物）IF （動(dòng)物有羽毛）THEN （動(dòng)物是鳥）IF （動(dòng)物會(huì)飛）并且 （動(dòng)物會(huì)產(chǎn)蛋）THEN （動(dòng)物是鳥）2021-12-921語義網(wǎng)絡(luò) 由實(shí)體-聯(lián)系組成的網(wǎng)絡(luò)來表達(dá)。 實(shí)體包括類（class）和實(shí)例(instance)類：鳥，人實(shí)例：燕子，張三 聯(lián)系：各種語義聯(lián)系IsA： ZhangSan IsA PersonKindOf/SubsetOf: Student IsSubsetOf Person part of: 實(shí)體-屬性聯(lián)系。德智體是評(píng)價(jià)學(xué)生的三個(gè)方面2021-12-922一個(gè)例子PERSONSu

11、bsetOfSubsetOfSubsetOfProfessorStudentStaffZhangSanIsAAdvisor2021-12-923狀態(tài)空間表示法 狀態(tài)空間就是問題全部可能的狀態(tài) 考慮8數(shù)碼問題的狀態(tài)空間123847652021-12-924 用8個(gè)數(shù)字的位置來表示狀態(tài)：9！ 用空格的移動(dòng)表示操作：LeftRightUpDown123847652021-12-9256438571264381572643857126384571264385712LeftRightUpDown6485371264385271UpDown2021-12-926基于規(guī)則的專家系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要部分是知識(shí)庫和

12、推理引擎。2021-12-927基于規(guī)則的專家系統(tǒng)舉例 EMYCIN中，它提供了專門的規(guī)則語言來表示領(lǐng)域知識(shí)，基本的規(guī)則形式是：(IF前提THEN行為ELSE行為)當(dāng)前提為真時(shí)，該規(guī)則將前提與一個(gè)行為結(jié)合起來，否則與另一個(gè)行為結(jié)合起來，并且可以用一個(gè)-1到+1之間的數(shù)字來表示在該前提下行為的可信程度。如一條判斷細(xì)菌類別的規(guī)則可表示如下： PREMISE:AND (SAME CNTXT SITE BLOOD) (NOTDEFINITE CNTXT IDENT) (SAME CNTXT STAIN GRAMNEG) (SAME CNTXT MORPH ROD) (SAME CNTXT BURN T

13、)ACTION: (CONCLUDE CNTXT IDENT PSEUDOMONASTALLY 0.4)2021-12-928其含意如下：如果培養(yǎng)物的部位是血液細(xì)菌的類別確不知道細(xì)菌的染色是革藍(lán)氏陰性 細(xì)菌的外形是桿狀 病人被嚴(yán)重地?zé)齻?那么以不太充分的證據(jù)(可信程度0.4)說明細(xì)菌的類別是假單菌。 在EMYCIN中，還提供了良好的用戶接口，當(dāng)用戶對(duì)系統(tǒng)的某個(gè)提問感到不解時(shí)，可以通過WHY命令向系統(tǒng)詢問為什么會(huì)提出這樣的問題，并且對(duì)于系統(tǒng)所作出的結(jié)論，可以通過HOW命令向系統(tǒng)詢問它是如何得出這個(gè)結(jié)論的。這一點(diǎn)對(duì)于診斷系統(tǒng)是極為重要的，用戶可以避免盲目地按照系統(tǒng)所提供的策略去執(zhí)行。 2021-1

14、2-929基于模型的專家系統(tǒng) 基于模型的專家系統(tǒng)采用基于模型的推理方法?；谀Ｐ偷耐评矸椒ㄊ歉鶕?jù)反映事物內(nèi)部規(guī)律的客觀世界的模型進(jìn)行推理。有的人工智能研究者提出，運(yùn)用啟發(fā)式規(guī)則的推理為淺層推理，基于模型的推理為深層推理。淺層推理運(yùn)用專家的經(jīng)驗(yàn)，推理效率高，但解決問題的能力較低；深層推理由于接觸了事物的本質(zhì)內(nèi)容，因此解決問題的能力強(qiáng)，但推理效率較低。因此，又發(fā)展了把淺層推理和深層推理結(jié)合起來的系統(tǒng)，并稱為第二代專家系統(tǒng)。 2021-12-930如圖所示，電路由一個(gè)開關(guān)、一個(gè)有兩個(gè)接點(diǎn)的繼電器和二個(gè)燈泡組成。如果接地良好，電源接通，且開關(guān)閉合，則燈泡就會(huì)亮。下圖所示是這個(gè)電路的一個(gè)因果模型。如果電

15、路發(fā)生故障，則有兩種可能：一是操作錯(cuò)誤，錯(cuò)誤地設(shè)置了外部的開關(guān)或其它的控制；一是部件故障，某些部件已不能正常工作。專家系統(tǒng)應(yīng)能識(shí)別這些錯(cuò)誤并提出解決方法。 在上面的例子中，如果電源接通、接地良好，開關(guān)和接點(diǎn)都是閉合的，但有一個(gè)燈泡不亮，則從圖中看出有三種故障的可能：燈泡損壞，相應(yīng)的接點(diǎn)故障未接通電源，或該接點(diǎn)沒有接到電。 利用因果模型完成診斷任務(wù)的基本過程可歸納如下：把技術(shù)裝置用表明各部件的特性之間的因果關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)表示；給定裝置的狀態(tài)和一個(gè)故障特性，即觀察值與期望值不同的特性。尋找對(duì)這種故障的解釋，即提出發(fā)生故障的部件或錯(cuò)誤的外部控制。 2021-12-931圖所示為汽車啟動(dòng)部分的因果網(wǎng)絡(luò)。在

16、這里，汽車啟動(dòng)有三種條件：啟動(dòng)器必須使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)火花塞必須打火，且啟動(dòng)器的傳輸必須正常。啟動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)要求接電，從而要求電池已充電且接點(diǎn)閉合?；鸹ㄈ拇蚧鹨箅娎|正常，且點(diǎn)火圈供電等等。2021-12-932建立專家系統(tǒng)的一般步驟 專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 2021-12-933知識(shí)獲取知識(shí)獲取 知識(shí)獲取是建造專家系統(tǒng)的關(guān)鍵一步知識(shí)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(shí)獲取大體有三種途徑。1.人工獲取 人工獲取，即計(jì)算機(jī)人員（或知識(shí)工程師）與領(lǐng)域?qū)＜液献?，?duì)有關(guān)領(lǐng)域知識(shí)和專家知識(shí)，進(jìn)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(shí)庫。

17、2021-12-934 2.半自動(dòng)獲取 半自動(dòng)獲取，即利用某種專門的知識(shí)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(shí)，并自動(dòng)記入知識(shí)庫。 3.自動(dòng)獲取 自動(dòng)獲取又可分為兩種形式：一種是系統(tǒng)本身具有一種機(jī)制，使得系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并修改和擴(kuò)充自己的知識(shí)庫；另一種是開發(fā)專門的機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)專門的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)系統(tǒng)，讓機(jī)器自動(dòng)從實(shí)際問題中獲取知識(shí)，并填充知識(shí)庫。 目前面向?qū)ο蟆C(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為知識(shí)獲取提供了強(qiáng)有力的支持。2021-12-935知識(shí)表示與知識(shí)描述語言設(shè)計(jì)知識(shí)表示與知識(shí)描述語言設(shè)計(jì) 知識(shí)表示與知識(shí)描述語言設(shè)計(jì)是根據(jù)所獲得知識(shí)的特點(diǎn)，選擇或

18、設(shè)計(jì)某種知識(shí)表示形式，并為這種表示形式設(shè)計(jì)相應(yīng)的知識(shí)描述語言。 所謂知識(shí)描述語言，就是知識(shí)的具體語法結(jié)構(gòu)形式。要求知識(shí)描述語言既能為用戶提供一種方便、易懂的外部知識(shí)表達(dá)形式，又能將這種外部表示轉(zhuǎn)換成容易存儲(chǔ)、管理、運(yùn)用的內(nèi)部形式。2021-12-936知識(shí)庫與知識(shí)庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)庫與知識(shí)庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 知識(shí)庫是專家系統(tǒng)的核心知識(shí)庫是專家系統(tǒng)的核心。知識(shí)庫的質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能和效率。知識(shí)的管理包括知識(shí)庫的建立、刪除、重組及維護(hù)和知識(shí)的錄入、查詢、更新、優(yōu)化等，還有知識(shí)的完整性、一致性、冗余性檢查和安全保護(hù)等方面的工作。知識(shí)管理由知識(shí)庫管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)知識(shí)管理由知識(shí)庫管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)。 202

19、1-12-937 1.知識(shí)庫設(shè)計(jì) 知識(shí)庫設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)知識(shí)庫的結(jié)構(gòu)，即知識(shí)知識(shí)庫設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)知識(shí)庫的結(jié)構(gòu)，即知識(shí)的組織形式的組織形式。 專家系統(tǒng)（或知識(shí)工程）中所涉及的知識(shí)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(shí)按某種原則進(jìn)行分類，然后分塊分層組織存放，如按元知識(shí)、專家知識(shí)、領(lǐng)域知識(shí)等分層組織；而每一塊和每一層還可以再分塊分層。這樣，整個(gè)知識(shí)庫就呈樹型或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。例如，下圖所示的就是一個(gè)醫(yī)療診斷知識(shí)庫的層次結(jié)構(gòu)。2021-12-938醫(yī)療診斷知識(shí)庫層次結(jié)構(gòu) 醫(yī)療診斷知識(shí)庫消化系統(tǒng)知識(shí)庫呼吸系統(tǒng)知識(shí)庫肝病知識(shí)庫胃病知識(shí)庫2021-12-939 2.知識(shí)庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 知識(shí)庫管理

20、系統(tǒng)應(yīng)包括知識(shí)一級(jí)和知識(shí)庫一級(jí)的各種管理功能。 1)知識(shí)操作功能設(shè)計(jì) 知識(shí)操作功能包括知識(shí)的添加、刪除、修改、查詢和統(tǒng)計(jì)等。這些功能可采用兩種方法來實(shí)現(xiàn)。2021-12-940 2)知識(shí)檢查功能設(shè)計(jì) 知識(shí)檢查包括知識(shí)的一致性、完整性、冗余性等檢查。 所謂知識(shí)的一致性，就是知識(shí)庫中的知識(shí)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(shí)存在于一個(gè)知識(shí)庫中。2021-12-941 所謂完整性，是指知識(shí)中的約束條件，稱為完整性約束。例如弟弟今年x歲，哥哥今年y歲，則必須滿足xy。否則就破壞了知識(shí)的完整性。

21、2021-12-942 所謂冗余性，就是重復(fù)、多余等。冗余性檢查就是檢查知識(shí)庫中的知識(shí)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、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 若它們同時(shí)存在于一個(gè)知識(shí)庫中，則出現(xiàn)了冗余。2021-12-9433) 知識(shí)庫操作設(shè)計(jì) 知識(shí)庫操作包括知識(shí)庫（文件）的建立、刪除、知識(shí)庫操作包括知識(shí)庫（文件）的建立、刪除、分解、合并等分解、合并等。2021-12-944推理機(jī)與解釋功能設(shè)計(jì)推理機(jī)與解釋功能設(shè)計(jì) 1.從哪里著手 推理機(jī)是與知識(shí)庫對(duì)應(yīng)的專家系統(tǒng)的另一重要推理機(jī)是

22、與知識(shí)庫對(duì)應(yīng)的專家系統(tǒng)的另一重要部件部件。推理機(jī)的推理是基于知識(shí)庫中的知識(shí)進(jìn)推理機(jī)的推理是基于知識(shí)庫中的知識(shí)進(jìn)行的行的。 所以，推理機(jī)就必須與知識(shí)庫及其知識(shí)相適應(yīng)、相配套。具體來講，就是推理機(jī)必須與知識(shí)庫的結(jié)構(gòu)、層次以及其中知識(shí)的具體表示形式等相協(xié)調(diào)、相匹配。否則，推理機(jī)與知識(shí)庫將無法接軌。因此，設(shè)計(jì)推理機(jī)時(shí)，首先得對(duì)知識(shí)庫有所了解。 2021-12-945 2. 還應(yīng)考慮些什么 對(duì)推理機(jī)本身而言，還要考慮推理的方式、方對(duì)推理機(jī)本身而言，還要考慮推理的方式、方法和控制策略等法和控制策略等。 例如，對(duì)于推理方式，是正向推理，還是反向推理或雙向推理？是精確推理，還是不精確推理？又如，對(duì)于推理方法，

23、是用歸結(jié)法，還是用自然演繹法？對(duì)于不精確推理采用什么樣的推理模型？還有，對(duì)于搜索控制，是采用深度優(yōu)先還是廣度優(yōu)先，對(duì)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。2021-12-9463. 算法設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì) 做了上述的分析以后，就可著手設(shè)計(jì)推理機(jī)的算法了。 對(duì)于一個(gè)基于規(guī)則的系統(tǒng)來說，其推理機(jī)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(yùn)行過程也就是產(chǎn)生系統(tǒng)的運(yùn)行過程，因此，前面產(chǎn)生式系統(tǒng)所采用的算法，或者圖搜索中所用的算法也就是這里的推理機(jī)所用的算法。 算法確定后，就可進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。至于推理機(jī)用何種程序語言實(shí)現(xiàn)，這個(gè)并無什么限制，如可以用傳統(tǒng)的LISP或PROLOG語言，也用當(dāng)

24、前流行的C或C+語言。2021-12-947 4. 解釋機(jī)制如何實(shí)現(xiàn) 另外，在推理機(jī)的設(shè)計(jì)中還得考慮解釋機(jī)制。因?yàn)閷＜蚁到y(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。從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上講，一般是把解釋作為一個(gè)獨(dú)立的模塊，但實(shí)際上解釋功能也是與推理機(jī)密切相關(guān)的。因?yàn)橐忉尵捅仨殞?duì)推理進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。 2021-12-948系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)構(gòu)成技術(shù)被稱為人工智能的三大技術(shù)之一。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(duì)一個(gè)專家系統(tǒng)來說，其體系結(jié)構(gòu)就顯所以，對(duì)一個(gè)專家系統(tǒng)來說，其體系結(jié)構(gòu)就顯得非常重要得非常重要。

25、雖然從原理來講，專家系統(tǒng)由知識(shí)庫、推理機(jī)等部分組成，但由于受問題領(lǐng)域、系統(tǒng)規(guī)模、知識(shí)表示方法、知識(shí)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(dú)立式（一個(gè)“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。 2021-12-949人機(jī)界面設(shè)計(jì)人機(jī)界面設(shè)計(jì) 人機(jī)界面對(duì)于一個(gè)實(shí)用專家系統(tǒng)(特別是咨詢型知識(shí)系統(tǒng))來說至關(guān)重要。一個(gè)專家系統(tǒng)一般有兩個(gè)人機(jī)界面：一個(gè)是面向系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)者的；一個(gè)是面向最終使用者的。前一個(gè)界面由開發(fā)工具提供；后一個(gè)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

26、家系統(tǒng)的開發(fā)界面已達(dá)到相當(dāng)高的水平。而專家系統(tǒng)的使用界面相對(duì)還比較落后。這是因?yàn)?，使用界面往往要涉及“人機(jī)對(duì)話”，如人對(duì)系統(tǒng)的詢問、系統(tǒng)對(duì)人的回答，特別是系統(tǒng)對(duì)用戶的解釋。 2021-12-950新一代專家系統(tǒng)研究深層知識(shí)專家系統(tǒng)深層知識(shí)專家系統(tǒng) 深層知識(shí)專家系統(tǒng)，即不僅具有專家經(jīng)驗(yàn)性表層知識(shí)，深層知識(shí)專家系統(tǒng)，即不僅具有專家經(jīng)驗(yàn)性表層知識(shí)，而且具有深層次的專業(yè)知識(shí)而且具有深層次的專業(yè)知識(shí)。這樣，系統(tǒng)的智能就更強(qiáng)了，也更接近于專家水平了。例如一個(gè)故障診斷專家系統(tǒng)，如果不僅有專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，而且也有設(shè)備本身的原理性知識(shí)，那么，對(duì)于故障判斷的準(zhǔn)確性將會(huì)進(jìn)一步提高。要做到這一點(diǎn)，這里存在一個(gè)如何把專

27、家知識(shí)與領(lǐng)域知識(shí)融合的問題。 2021-12-951模糊專家系統(tǒng)模糊專家系統(tǒng) 模糊專家系統(tǒng)主要特點(diǎn)是通過模糊推理解決問題的模糊專家系統(tǒng)主要特點(diǎn)是通過模糊推理解決問題的。這種系統(tǒng)善于解決那些含有模糊性數(shù)據(jù)、信息或知識(shí)的復(fù)雜問題，但也可以通過把精確數(shù)據(jù)或信息模糊化，然后通過模糊推理進(jìn)行處理的復(fù)雜問題。 這里所說的模糊推理包括基于模糊規(guī)則的串行演繹推理和基于模糊集并行計(jì)算(即模糊關(guān)系合成)的推理。對(duì)于后一種模糊推理，其模糊關(guān)系矩陣也就相當(dāng)于通常的知識(shí)庫，模糊矩陣的運(yùn)算方法也就相當(dāng)于通常的推理機(jī)。2021-12-952 模糊專家系統(tǒng)在控制領(lǐng)域非常有用，它現(xiàn)已發(fā)展成為智能控制的一個(gè)分支領(lǐng)域。模糊控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖所示。