智能系統(tǒng)的意義與實現(xiàn)方法

1、.word可編輯.專家系統(tǒng)的意義及實現(xiàn)方法、專家系統(tǒng)的發(fā)展及其意義智能工程是一門關(guān)于知識的自動化處理相應(yīng)用技術(shù)的計算機(jī)應(yīng)用學(xué)科。知識是指全面知識，既包含理論知識相經(jīng)驗知識，又包括數(shù)值模型及符號模型描述的知識?！爸R的自動化處理和應(yīng)用”是指用計算機(jī)對知識進(jìn)行獲取、表達(dá)、集成、管理、協(xié)調(diào)及使用等。該定義表 達(dá)了智能工程的目的、內(nèi)容和工作對象。其目的是利用具有智能的計算機(jī)去解決實際問題。專家系統(tǒng)是智能工程的基礎(chǔ)，目的性偏重于應(yīng)用。 專家系統(tǒng)(ES)是一種大型復(fù)雜的智能計算機(jī)軟件，是人工智能開始走向?qū)嵱没臉?biāo)志和里程碑，是人工智能從一般思維規(guī)律探索定向?qū)ｉT知識利用的突破口.它把專門領(lǐng)域中若干個人類專家

2、的知識和思考、解決問題的方法以適當(dāng)方式存儲在計算機(jī)中，使計算機(jī)能在推理機(jī)的控制下模仿人類專家去解決問題，在一定范圍內(nèi)取代專家或起專家助手作用。自從20世紀(jì)60年代中期在美國斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院問世以來，專家系統(tǒng)技術(shù)迅猛發(fā)展，尤其是70年代中期以來各種實用專家系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，廣泛應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)療、教育等眾多領(lǐng)域，并產(chǎn)生了巨 大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。1995年我國制定的九五計算機(jī)技術(shù)科技攻關(guān)規(guī)劃建議把人工智能技術(shù)作為四個重點發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，鼓勵繼續(xù)開發(fā)各種實用專家系統(tǒng)及其開發(fā)上具。、專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，是指專家系統(tǒng)各組成部分的構(gòu)造和組織形式。不同應(yīng)用領(lǐng)域和不同

3、類型的專家系統(tǒng)，其具體結(jié)構(gòu)和功能也不盡相同。通常一個最基本的專家系統(tǒng)由6個部分所組成。(1) 知識庫知識庫是專家系統(tǒng)的知識存儲器，用來存放求解問題的領(lǐng)域知識。通常，知識庫中的 知識分為兩大類型： 一類是領(lǐng)域中的事實， 也即寫在書本上的知識及常識；另一類是啟發(fā)性知識，它是領(lǐng)域?qū)＜以陂L期工作實踐中積累起來的經(jīng)驗總結(jié)。(2) 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫也稱為全局?jǐn)?shù)據(jù)庫或綜合數(shù)據(jù)庫用來存儲有關(guān)領(lǐng)域問題的事實、數(shù)據(jù)、初始狀態(tài)(證據(jù))和推理過程中得到的各種中間狀態(tài)及目標(biāo)等。數(shù)據(jù)庫的規(guī)模和結(jié)構(gòu)可根據(jù)系統(tǒng)目的的不同來確定，而且隨著問題的不同，數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容也可以是動態(tài)變化的。(3) 推理機(jī)推理機(jī)是一組用來控制、協(xié)調(diào)整個專家系

4、統(tǒng)的程序，它根據(jù)數(shù)據(jù)庫當(dāng)前輸入的數(shù)據(jù)， 利用知識庫中的知識按一定的推理策略去求解當(dāng)前的問題、解釋外部輸入的事實和數(shù)據(jù)、 推導(dǎo)出結(jié)論并給出提示等。(4) 解釋機(jī)制專家系統(tǒng)應(yīng)該能夠以用戶便于接受的方式解釋推理過程。例如，回答用戶提出的“為什么?”、向用戶說明“結(jié)論是如何得出的？”等。通過這種解釋，既可以使專家系統(tǒng)更取信于用戶，又可以幫助系統(tǒng)建造者發(fā)現(xiàn)知識庫及推理機(jī)中的錯誤。(5) 知識獲取機(jī)構(gòu)知識獲取是專家系統(tǒng)的一種輔助功能，它可為修改知識庫中的原有知識和擴(kuò)充新知識提供相應(yīng)手段，其基本任務(wù)是把知識加入到知識庫中，并負(fù)責(zé)維護(hù)知識的一致性及完整性，建立。周戶領(lǐng)域?qū)＜褹I專家:t1 1用戶界由i1kir

5、1f_1h解釋機(jī)制1推理機(jī)1知識獲取機(jī)構(gòu):數(shù)據(jù)庫.1知識庫圖1專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2、1機(jī)械設(shè)計專家系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)機(jī)械設(shè)計過程的待點是不斷綜合和反復(fù)決策，因此典型的機(jī)械設(shè)計專家系統(tǒng)采用“設(shè)計一一評價一一再設(shè)計”的結(jié)構(gòu)，其典型結(jié)構(gòu)如圖2所示，它包含若干獨立的“知識源”和一個“存儲器”。存儲器中有一個動態(tài)數(shù)據(jù)庫， 存儲著各種知識源程序所需的公共信息.包括技術(shù)要求、評價準(zhǔn)則、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，當(dāng)前及以往的設(shè)計參數(shù)等。這些數(shù)據(jù)僅供各知識源自己使用，并在設(shè)計過程中不斷更新。知識源按需要設(shè)置，主要包括以下幾種。 初始設(shè)計知識源。存放機(jī)械設(shè)計專家的知識和經(jīng)驗，且經(jīng)常是某個比較成功的但還 不是令人滿意的設(shè)計方案。 評價

6、知識源。存放所采用的諸如有限元方法，可宰性預(yù)測等各種先進(jìn)方法，對各種 設(shè)計方案進(jìn)行分析。 決策知識源。在評價的基礎(chǔ)上決定當(dāng)前設(shè)計是否可以作為最終的設(shè)計方案，若該方 案不能令人滿意，則提供設(shè)計不能被接受的原因。 再設(shè)計知識源。根據(jù)設(shè)計要求及評價信息提出一個新的設(shè)計方案。 圖形處理系統(tǒng)。它對專家系統(tǒng)部分設(shè)計確定的內(nèi)容（數(shù)據(jù)）進(jìn)行處理，最后輸出要顯示或繪出的總圖和零件圖。 根據(jù)存儲器中的信息， 控制部分決定整個設(shè)計進(jìn)程，決定備知識源參與設(shè)計活動的順序，控制部分還是設(shè)計者與系統(tǒng)交流信息的窗口?？刂撇酚脩魘 1-Sp-初蛤設(shè)計丸識潭1"".1技術(shù)要求評價知識源當(dāng)前的技術(shù)晏求過去的技術(shù)

7、要求*抉策知識源1再設(shè)計知識源（存儲器圖形處理系統(tǒng)圖2機(jī)械設(shè)計專家系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)、專家系統(tǒng)的應(yīng)用汽車設(shè)計是汽車產(chǎn)品設(shè)計的方法和手段， 也是實現(xiàn)汽車改型換代基本途徑， 它是隨機(jī)械 設(shè)計技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。 電子計算機(jī)的出現(xiàn)和在機(jī)械設(shè)計中的推廣應(yīng)用， 使汽車設(shè)計技術(shù) 飛躍發(fā)展，設(shè)計過程完全改觀。專家系統(tǒng)作為一門面向復(fù)雜問題求解的新興技術(shù)，應(yīng)用于許多領(lǐng)域包括汽車工程，下面舉一例，來對專家系統(tǒng)的實現(xiàn)進(jìn)行說明了解。3、1專家系統(tǒng)在汽車總體設(shè)計專家系統(tǒng)（VODES中的應(yīng)用汽車總體設(shè)計專家系統(tǒng)（VODES）.是在分析汽車總體設(shè)計階段的任務(wù)和持點的前提下， 利用人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、參數(shù)化繪圖技術(shù)和面向?qū)ο?/p>

8、方法開發(fā)的一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)能基于專家知識推理出總體設(shè)計階段所需的各參數(shù)，最終繪出參數(shù)化的三維總布置圖，并可進(jìn)行總布置校核。（1）VODES設(shè)計思想和主要功能 VODES的設(shè)計思想，可以簡述為以貨車為載體，歸納總結(jié)出汽車總體設(shè)計參數(shù)選擇的領(lǐng) 域知識、專家經(jīng)驗；建造知識庫；建立推理機(jī)；建立解釋機(jī)制；建立人機(jī)接口；建立參數(shù)化 的汽車總布置零件圖庫、總成國庫和方案國庫；設(shè)計總布置校核等。這些工作不能孤立進(jìn)行， 必須綜合研究分析，考慮相互關(guān)系和全局觀念進(jìn)行設(shè)計。VODES勺主要功能是根據(jù)用戶輸入的數(shù)據(jù)，基于知識庫中的知識，自動確定總體設(shè)計階 段的有關(guān)參數(shù)（驅(qū)動形式、尺寸參數(shù)和性能參數(shù)等），生成參數(shù)化的汽

9、車三維總布置圖，對總布置進(jìn)行枝核。在整個設(shè)計過程中用戶可進(jìn)行干預(yù)修改。（2）VODES的總體結(jié)構(gòu)VODES、體結(jié)構(gòu)見圖 3圖3 VODES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1）知識庫和知識庫編輯與維護(hù)模塊知識庫包括規(guī)則庫和實例庫兩部分， 實例庫中存儲丁以往設(shè)計成功的車型實例數(shù)據(jù)，為搔計提供參考。規(guī)則庫中存放的是以規(guī)則形式表示的領(lǐng)域知識，由多個數(shù)據(jù)庫文件組成，每個文件對應(yīng)一個求解器，即一個子任務(wù)。2）求解器結(jié)合領(lǐng)域知識，VODES總體設(shè)計階段的參數(shù)求解任務(wù)分解為不同的子任務(wù)，如發(fā)動初 類型選擇子任務(wù)、軸數(shù)選擇于任務(wù)等。3）全局黑板相推理機(jī)全局黑板是系統(tǒng)的全局動態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)，記錄了全局事實、全局目標(biāo)變量和整個系統(tǒng)的求解狀態(tài)和

10、蹤跡，它可以和各求解器直接通信也可實現(xiàn)各求解器的間接通信。4）解釋機(jī)制通過與全局黑板通信，回答用戶提出的HOW WHY WHAT WHETHE等問題。5）數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出完成兩項功能：一是以.TxT文件的形式存儲專家系統(tǒng)的可行設(shè)計結(jié)果。二是以一定的格式將專家系統(tǒng)的推理結(jié)果經(jīng)打印機(jī)輸出。6）圖庫各圖庫的開發(fā)是基于 UGH平臺，利用其二次開發(fā)工具Grip和UG/Open API結(jié)合C+語言實現(xiàn)的。7）總布置圖的參數(shù)化繪制、整車布置校核和物理參數(shù)提取總布置圖的參數(shù)化繪制模塊基于各圖庫、數(shù)據(jù)文件和用戶輸入的數(shù)據(jù)，完成汽車總布置圖的參數(shù)化繪制，利用 ugh的動畫功能，通過修改相關(guān)尺寸參數(shù)，可對相對運動部

11、件進(jìn)行 運動校核?？偛贾梅桨复_定后， 利用UGH的in formation 功能可以自動提取整車的幾何參數(shù) （如總長、總寬等）；當(dāng)設(shè)定了零件的密度或指定其質(zhì)量后可以獲得整車的物理參數(shù)（如軸荷分配、質(zhì)心位置和轉(zhuǎn)動慣量等），將這些參數(shù)值與專家系統(tǒng)的推理結(jié)果作校核，可經(jīng)局部調(diào)整使之 滿足設(shè)計目標(biāo)。（3）VODES專家系統(tǒng)的實現(xiàn)流程啟動系統(tǒng)后，進(jìn)入主窗口，用戶可選擇進(jìn)入： 知識庫編輯與維護(hù)窗口。 在這里，用戶可選擇進(jìn)入不同的知識庫文件，并根據(jù)菜單完成對知識庫的各種操作。 參數(shù)求解管理窗口。用戶此時可啟用：a 參數(shù)求解功能。系統(tǒng)進(jìn)入輸入韌始數(shù)據(jù)窗口，該窗口與全局黑板通信，將所得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成全局黑板中的全局事實。接著，系統(tǒng)根據(jù)全局黑板中的事實搜索實例庫， 給備求解器中的目標(biāo)變量置默認(rèn)值，然后系統(tǒng)調(diào)用元級推理機(jī)，無級推理機(jī)根據(jù)全局黑板的信息激活各求解器，各求解器完成其目標(biāo)變量的求解，并將求解結(jié)果顯示給用戶，用戶可對求解結(jié)果進(jìn)行修改，并可詢問該求解器的有關(guān)求解過程；b.解釋機(jī)制。用戶可根據(jù)菜求和列表選擇系統(tǒng)的解釋功能小數(shù)據(jù)輸出。當(dāng)用戶認(rèn)為專家系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)果符合要求了，便可選擇該功能將有關(guān)數(shù)據(jù)輸出到.TxT文件中，或經(jīng)打印機(jī)輸出。 總市民圖的參數(shù)化繪制窗口。 在這里完成汽車總柯置圖的參數(shù)化繪制， 然后系統(tǒng)調(diào)用 參數(shù)提取及失敗處理模塊， 最后