專家系統(tǒng)建立過程

1、Artificial Intelligence Principles and Applications第第 10 章章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)教材：教材： 王萬良王萬良人工智能及其應(yīng)用人工智能及其應(yīng)用（第（第3版）版） 高等教育出版社，高等教育出版社，2016. 22第10章 專家系統(tǒng)o 10.1 專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展 o 10.2 專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的概念 o 10.3 專家系統(tǒng)的工作原理專家系統(tǒng)的工作原理o 10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式o 10.5 專家系統(tǒng)的建立專家系統(tǒng)的建立o 10.6 專家系統(tǒng)實例專家系統(tǒng)實例o 10.7 專家系統(tǒng)的開發(fā)

2、工具專家系統(tǒng)的開發(fā)工具3第10章 專家系統(tǒng)10.1 專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展 o 10.2 專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的概念 o 10.3 專家系統(tǒng)的工作原理專家系統(tǒng)的工作原理o 10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式o 10.5 專家系統(tǒng)的建立專家系統(tǒng)的建立o 10.6 專家系統(tǒng)實例專家系統(tǒng)實例o 10.7 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具專家系統(tǒng)的開發(fā)工具410.1 專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展第一階段第一階段 : 初創(chuàng)期（初創(chuàng)期（20世紀(jì)世紀(jì)60年代中期年代中期 20世紀(jì)世紀(jì)70年代初）年代初） DENDRAL系統(tǒng)（系統(tǒng)（1968年，年，斯坦福大學(xué)斯坦福大學(xué)費根鮑姆等人）費根鮑

3、姆等人）推推 斷化學(xué)分子結(jié)構(gòu)的專家系統(tǒng)斷化學(xué)分子結(jié)構(gòu)的專家系統(tǒng) MYCSYMA系統(tǒng)（系統(tǒng)（1971年，年，麻省理工學(xué)院麻省理工學(xué)院 ）用于數(shù)學(xué)運用于數(shù)學(xué)運 算的數(shù)學(xué)專家系統(tǒng)算的數(shù)學(xué)專家系統(tǒng) 特點：高度的專業(yè)化。特點：高度的專業(yè)化。 專門問題求解能力強。專門問題求解能力強。 結(jié)構(gòu)、功能不完整。結(jié)構(gòu)、功能不完整。 移植性差。移植性差。 缺乏解釋功能。缺乏解釋功能。510.1 專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展第二階段第二階段: 成熟期成熟期（20世紀(jì)世紀(jì)70年代中期年代中期 20世紀(jì)世紀(jì)80年代初）年代初） MYCIN系統(tǒng)系統(tǒng)（斯坦福大學(xué)斯坦福大學(xué) ）血液感染病診斷專家系統(tǒng)血液感染病診斷專家系統(tǒng) PROSPEC

4、TOR系統(tǒng)（系統(tǒng)（斯坦福研究所斯坦福研究所 ）探礦專家系統(tǒng)探礦專家系統(tǒng) CASNET系統(tǒng)（拉特格爾大學(xué)）：用于青光眼診斷與治療。系統(tǒng)（拉特格爾大學(xué)）：用于青光眼診斷與治療。 AM系統(tǒng)（系統(tǒng)（ 1981年，斯坦福大學(xué)年，斯坦福大學(xué)）：模擬人類進行概括、抽象：模擬人類進行概括、抽象和歸納推理，發(fā)現(xiàn)某些數(shù)論的概念和定理。和歸納推理，發(fā)現(xiàn)某些數(shù)論的概念和定理。 HEARSAY系統(tǒng)系統(tǒng)（卡內(nèi)基梅隆大學(xué)）（卡內(nèi)基梅隆大學(xué)）語音識別專家系統(tǒng)語音識別專家系統(tǒng)610.1 專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展第二階段第二階段: 成熟期成熟期（20世紀(jì)世紀(jì)70年代中期年代中期 20世紀(jì)世紀(jì)80年代初）年代初） 特點：特點： （1）

5、單學(xué)科專業(yè)型專家系統(tǒng)。）單學(xué)科專業(yè)型專家系統(tǒng)。（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整，功能較全面，移植性好。）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整，功能較全面，移植性好。（3）具有推理解釋功能，透明性好。）具有推理解釋功能，透明性好。（4）采用啟發(fā)式推理、不精確推理。）采用啟發(fā)式推理、不精確推理。（5）用產(chǎn)生式規(guī)則、框架、語義網(wǎng)絡(luò)表達知識。）用產(chǎn)生式規(guī)則、框架、語義網(wǎng)絡(luò)表達知識。（6）用限定性英語進行人機交互。）用限定性英語進行人機交互。710.1 專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展第三階段：發(fā)展期第三階段：發(fā)展期（20世紀(jì)世紀(jì)80年代至今）年代至今） 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)XCON（DEC公司、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)公司、卡內(nèi)基梅隆大學(xué) ）：為：為VAX計算機系

6、統(tǒng)制訂硬件配置方案。計算機系統(tǒng)制訂硬件配置方案。 專家系統(tǒng)開發(fā)工具：專家系統(tǒng)開發(fā)工具：l骨架系統(tǒng)：骨架系統(tǒng)：EMYCIN、KAS、EXPERT 等。等。l通用型知識表達語言：通用型知識表達語言： OPS5 等。等。l專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境：專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境： AGE 等。等。810.1 專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展第三階段：發(fā)展期第三階段：發(fā)展期（20世紀(jì)世紀(jì)80年代至今）年代至今） 我國研制開發(fā)的專家系統(tǒng)：我國研制開發(fā)的專家系統(tǒng)：l施肥專家系統(tǒng)（中國科學(xué)院合肥智能機械研究所）施肥專家系統(tǒng)（中國科學(xué)院合肥智能機械研究所）l新構(gòu)造找水專家系統(tǒng)（南京大學(xué)）新構(gòu)造找水專家系統(tǒng)（南京大學(xué)）l勘探專家系統(tǒng)及油氣資源評

7、價專家系統(tǒng)（吉林大學(xué)）勘探專家系統(tǒng)及油氣資源評價專家系統(tǒng)（吉林大學(xué)）l服裝剪裁專家系統(tǒng)及花布圖案設(shè)計專家系統(tǒng)（浙江大學(xué)）服裝剪裁專家系統(tǒng)及花布圖案設(shè)計專家系統(tǒng)（浙江大學(xué)）l關(guān)幼波肝病診斷專家系統(tǒng)（北京中醫(yī)學(xué)院）關(guān)幼波肝病診斷專家系統(tǒng)（北京中醫(yī)學(xué)院）9第10章 專家系統(tǒng)o 10.1 專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展 10.2 專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的概念 o 10.3 專家系統(tǒng)的工作原理專家系統(tǒng)的工作原理o 10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式o 10.5 專家系統(tǒng)的建立專家系統(tǒng)的建立o 10.6 專家系統(tǒng)實例專家系統(tǒng)實例o 10.7 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具專家系統(tǒng)的開

8、發(fā)工具1010.2.1 專家系統(tǒng)的定義和組成專家系統(tǒng)的定義和組成10.2.2 專家系統(tǒng)的特點專家系統(tǒng)的特點10.2.3 專家系統(tǒng)的類型專家系統(tǒng)的類型10.2.4 專家系統(tǒng)的應(yīng)用專家系統(tǒng)的應(yīng)用10.2 專家系統(tǒng)的概念1110.2.1 專家系統(tǒng)的定義和組成專家系統(tǒng)的定義和組成10.2.2 專家系統(tǒng)的特點專家系統(tǒng)的特點10.2.3 專家系統(tǒng)的類型專家系統(tǒng)的類型10.2.4 專家系統(tǒng)的應(yīng)用專家系統(tǒng)的應(yīng)用10.2 專家系統(tǒng)的概念1210.2.1 專家系統(tǒng)的定義和組成 1. 定義定義 費根鮑姆（費根鮑姆（E. A. Feigenbaum）：）： “專家系統(tǒng)是一種專家系統(tǒng)是一種智能的計算機程序智能的計算機程

9、序，它運用，它運用知識知識和和推推理理來解決只有專家才能解決的復(fù)雜問題。來解決只有專家才能解決的復(fù)雜問題?！?專家系統(tǒng)：一類包含知識和推理的智能計算機程序?qū)＜蚁到y(tǒng)：一類包含知識和推理的智能計算機程序 。1310.2.1 專家系統(tǒng)的定義和組成 2. 專家系統(tǒng)的基本組成專家系統(tǒng)的基本組成 推 理 機數(shù) 據(jù) 庫規(guī) 則 庫專 家系 統(tǒng) 用 戶知 識 獲 取推 理 咨 詢解 釋 程 序調(diào) 度 程 序知 識 庫1410.2.1 專家系統(tǒng)的定義和組成專家系統(tǒng)的定義和組成10.2.2 專家系統(tǒng)的特點專家系統(tǒng)的特點10.2.3 專家系統(tǒng)的類型專家系統(tǒng)的類型10.2.4 專家系統(tǒng)的應(yīng)用專家系統(tǒng)的應(yīng)用10.2 專家

10、系統(tǒng)的概念15（1）具有專家水平的專業(yè)知識。）具有專家水平的專業(yè)知識。（2）能進行有效的推理。）能進行有效的推理。 （3）啟發(fā)性。）啟發(fā)性。（4）靈活性。）靈活性。（5）透明性。）透明性。（6）交互性。）交互性。10.2.2 專家系統(tǒng)的特點一個計算機程序系統(tǒng)的透明性：系統(tǒng)自身及其行一個計算機程序系統(tǒng)的透明性：系統(tǒng)自身及其行為能被用戶所理解。為能被用戶所理解。 16o 專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)程序的比較專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)程序的比較（1）編程思想）編程思想： 10.2.2 專家系統(tǒng)的特點傳統(tǒng)程序傳統(tǒng)程序 = 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法算法專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) = 知識知識+推理推理（2）傳統(tǒng)程序：關(guān)于問題求解的知識隱含

11、于程序中。）傳統(tǒng)程序：關(guān)于問題求解的知識隱含于程序中。 專家系統(tǒng)：知識單獨組成知識庫，與推理機分離。專家系統(tǒng)：知識單獨組成知識庫，與推理機分離。 （3）處理對象）處理對象： 傳統(tǒng)程序：數(shù)值計算和數(shù)據(jù)處理。傳統(tǒng)程序：數(shù)值計算和數(shù)據(jù)處理。 專家系統(tǒng)：符號處理。專家系統(tǒng)：符號處理。 17o 專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)程序的比較專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)程序的比較（4）傳統(tǒng)程序：不具有解釋功能。）傳統(tǒng)程序：不具有解釋功能。 專家系統(tǒng)：具有解釋功能。專家系統(tǒng)：具有解釋功能。10.2.2 專家系統(tǒng)的特點（5）傳統(tǒng)程序：產(chǎn)生正確的答案。）傳統(tǒng)程序：產(chǎn)生正確的答案。 專家系統(tǒng)：通常產(chǎn)生正確的答案，有時產(chǎn)生錯誤的答案。專家系統(tǒng)：通常產(chǎn)

12、生正確的答案，有時產(chǎn)生錯誤的答案。例如例如:AlphaGo:AlphaGo對決李世石的第對決李世石的第4 4局中，犯了連小學(xué)生都不會犯局中，犯了連小學(xué)生都不會犯的錯誤。的錯誤。 （6）系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)不同。）系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)不同。1810.2.1 專家系統(tǒng)的定義和組成專家系統(tǒng)的定義和組成10.2.2 專家系統(tǒng)的特點專家系統(tǒng)的特點10.2.3 專家系統(tǒng)的類型專家系統(tǒng)的類型10.2.4 專家系統(tǒng)的應(yīng)用專家系統(tǒng)的應(yīng)用10.2 專家系統(tǒng)的概念1910.2.3 專家系統(tǒng)的類型2010.2.1 專家系統(tǒng)的定義和組成專家系統(tǒng)的定義和組成10.2.2 專家系統(tǒng)的特點專家系統(tǒng)的特點10.2.3 專家系統(tǒng)的類型專家系

13、統(tǒng)的類型10.2.4 專家系統(tǒng)的應(yīng)用專家系統(tǒng)的應(yīng)用10.2 專家系統(tǒng)的概念2110.2.4 專家系統(tǒng)的應(yīng)用2210.2.4 專家系統(tǒng)的應(yīng)用23第10章 專家系統(tǒng)o 10.1 專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展 o 10.2 專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的概念 10.3 專家系統(tǒng)的工作原理專家系統(tǒng)的工作原理o 10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式o 10.5 專家系統(tǒng)的建立專家系統(tǒng)的建立o 10.6 專家系統(tǒng)實例專家系統(tǒng)實例o 10.7 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具專家系統(tǒng)的開發(fā)工具2410.3 專家系統(tǒng)的工作原理人機接口用戶領(lǐng)域?qū)＜抑R工程師解釋機構(gòu)知識獲取機構(gòu)數(shù)據(jù)庫推理機知識庫專

14、家系統(tǒng)核心 專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)人機接口解釋機構(gòu)知識獲取機構(gòu)數(shù)據(jù)庫推理機知識庫專家系統(tǒng)核心25第10章 專家系統(tǒng)o 10.1 專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展 o 10.2 專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的概念 o 10.3 專家系統(tǒng)的工作原理專家系統(tǒng)的工作原理10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式o 10.5 專家系統(tǒng)的建立專家系統(tǒng)的建立o 10.6 專家系統(tǒng)實例專家系統(tǒng)實例o 10.7 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具專家系統(tǒng)的開發(fā)工具2610.4 知識獲取的主要過程與模式10.4.1 知識獲取的過程知識獲取的過程抽取知識、知識的轉(zhuǎn)換、知識的輸入、知識的檢測抽取知識、

15、知識的轉(zhuǎn)換、知識的輸入、知識的檢測 。領(lǐng)域?qū)＜抑R工程師知識庫數(shù)據(jù)問題提問知識概念解答形式化結(jié)構(gòu)知識 知識獲取的過程知識獲取的過程數(shù)據(jù)問題提問知識概念解答形式化結(jié)構(gòu)知識2710.4 知識獲取的主要過程與模式10.4.2 知識獲取的模式知識獲取的模式非自動知識獲取、自動知識獲取、半自動知識獲取。非自動知識獲取、自動知識獲取、半自動知識獲取。知 識工程師知識編輯器知識庫科技文獻領(lǐng)域?qū)＜议喿x對話非自動化知識獲取非自動化知識獲取知 識工程師知識編輯器閱讀對話文字、圖象識別語 音 識 別歸納理解翻譯知識庫文字、圖象領(lǐng)域?qū)＜易詣又R獲取自動知識獲取歸納理解翻譯28第10章 專家系統(tǒng)o 10.1 專家系統(tǒng)的

16、產(chǎn)生和發(fā)展專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展 o 10.2 專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的概念 o 10.3 專家系統(tǒng)的工作原理專家系統(tǒng)的工作原理o 10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式10.5 專家系統(tǒng)的建立專家系統(tǒng)的建立o 10.6 專家系統(tǒng)實例專家系統(tǒng)實例o 10.7 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具專家系統(tǒng)的開發(fā)工具2910.5.1 適合于專家系統(tǒng)求解的問題適合于專家系統(tǒng)求解的問題10.5.2 專家系統(tǒng)的設(shè)計原則與開發(fā)步驟專家系統(tǒng)的設(shè)計原則與開發(fā)步驟10.5.3 專家系統(tǒng)的評價專家系統(tǒng)的評價10.5 專家系統(tǒng)的建立3010.5.1 適合于專家系統(tǒng)求解的問題適合于專家系統(tǒng)求解的問題10.5.2 專家

17、系統(tǒng)的設(shè)計原則與開發(fā)步驟專家系統(tǒng)的設(shè)計原則與開發(fā)步驟10.5.3 專家系統(tǒng)的評價專家系統(tǒng)的評價10.5 專家系統(tǒng)的建立3110.5.1 適合于專家系統(tǒng)求解的問題o 如何選擇適合專家系統(tǒng)開發(fā)的問題如何選擇適合專家系統(tǒng)開發(fā)的問題威特曼威特曼(Waterman)l什么情況下開發(fā)專家系統(tǒng)是可能的？什么情況下開發(fā)專家系統(tǒng)是可能的？l什么情況下開發(fā)專家系統(tǒng)是合理的？什么情況下開發(fā)專家系統(tǒng)是合理的？l什么情況下開發(fā)專家系統(tǒng)是合適的？什么情況下開發(fā)專家系統(tǒng)是合適的？3210.5.1 適合于專家系統(tǒng)求解的問題 1. 什么情況下開發(fā)專家系統(tǒng)是可能的？什么情況下開發(fā)專家系統(tǒng)是可能的？（1）主要依靠經(jīng)驗性知識，不需運

18、用大量常識性知識就）主要依靠經(jīng)驗性知識，不需運用大量常識性知識就 可解決的任務(wù)?？山鉀Q的任務(wù)。（2）存在真正的領(lǐng)域?qū)＜?。）存在真正的領(lǐng)域?qū)＜?。?）有明確的開發(fā)目標(biāo)，且任務(wù)不太難實現(xiàn)。）有明確的開發(fā)目標(biāo)，且任務(wù)不太難實現(xiàn)。3310.5.1 適合于專家系統(tǒng)求解的問題2. 什么情況下開發(fā)專家系統(tǒng)是合理的？什么情況下開發(fā)專家系統(tǒng)是合理的？（1）具有較高的經(jīng)濟效益。）具有較高的經(jīng)濟效益。 （2）人類專家奇缺，但在許多地方又十分需要。）人類專家奇缺，但在許多地方又十分需要。（3）人類專家經(jīng)驗不斷丟失。）人類專家經(jīng)驗不斷丟失。 （4）危險場合需要專業(yè)知識）危險場合需要專業(yè)知識 。 3410.5.1 適合于

19、專家系統(tǒng)求解的問題 3. 什么情況下開發(fā)專家系統(tǒng)是合適的？什么情況下開發(fā)專家系統(tǒng)是合適的？（1）本質(zhì)：）本質(zhì)：問題能通過符號操作和符號結(jié)構(gòu)進行求解，問題能通過符號操作和符號結(jié)構(gòu)進行求解， 且需使用啟發(fā)式知識、經(jīng)驗規(guī)則才能得到答案。且需使用啟發(fā)式知識、經(jīng)驗規(guī)則才能得到答案。 （2）復(fù)雜性。）復(fù)雜性。 （3）范圍：）范圍：所選任務(wù)的大小可駕馭、所選任務(wù)的大小可駕馭、 任務(wù)有實用價值。任務(wù)有實用價值。 3510.5.1 適合于專家系統(tǒng)求解的問題適合于專家系統(tǒng)求解的問題10.5.2 專家系統(tǒng)的設(shè)計原則與開發(fā)步驟專家系統(tǒng)的設(shè)計原則與開發(fā)步驟10.5.3 專家系統(tǒng)的評價專家系統(tǒng)的評價10.5 專家系統(tǒng)的建

20、立3610.5.2 專家系統(tǒng)的設(shè)計原則與開發(fā)步驟 1. 專家系統(tǒng)的設(shè)計原則專家系統(tǒng)的設(shè)計原則（1）專門的任務(wù)）專門的任務(wù)（2）專家合作）專家合作 （3）原型設(shè)計）原型設(shè)計 （4）用戶參與）用戶參與 （5）輔助工具）輔助工具 （6）知識庫與推理機分離）知識庫與推理機分離 3710.5.2 專家系統(tǒng)的設(shè)計原則與開發(fā)步驟2. 專家系統(tǒng)的開發(fā)步驟專家系統(tǒng)的開發(fā)步驟3810.5.1 適合于專家系統(tǒng)求解的問題適合于專家系統(tǒng)求解的問題10.5.2 專家系統(tǒng)的設(shè)計原則與開發(fā)步驟專家系統(tǒng)的設(shè)計原則與開發(fā)步驟10.5.3 專家系統(tǒng)的評價專家系統(tǒng)的評價10.5 專家系統(tǒng)的建立3910.5.3 專家系統(tǒng)的評價1. 正

21、確性正確性 （1）系統(tǒng)設(shè)計的正確性系統(tǒng)設(shè)計的正確性: : l 系統(tǒng)設(shè)計思想的正確性。系統(tǒng)設(shè)計思想的正確性。l 系統(tǒng)設(shè)計方法的正確性。系統(tǒng)設(shè)計方法的正確性。l 設(shè)計開發(fā)工具的正確性。設(shè)計開發(fā)工具的正確性。 （2）系統(tǒng)測試的正確性系統(tǒng)測試的正確性: :l 測試目的、方法、條件的正確性。測試目的、方法、條件的正確性。l 測試結(jié)果、數(shù)據(jù)、記錄的正確性。測試結(jié)果、數(shù)據(jù)、記錄的正確性。 4010.5.3 專家系統(tǒng)的評價1. 正確性正確性 （3）系統(tǒng)運行的正確性：）系統(tǒng)運行的正確性：l 推理結(jié)論、求解結(jié)果、咨詢建議的正確性。推理結(jié)論、求解結(jié)果、咨詢建議的正確性。l 推理解釋及可信度估算的正確性。推理解釋及可

22、信度估算的正確性。l 知識庫知識的正確性。知識庫知識的正確性。4110.5.3 專家系統(tǒng)的評價 2. 有用性有用性 l (1) 推理結(jié)論、求解結(jié)果、咨詢建議的有用性。推理結(jié)論、求解結(jié)果、咨詢建議的有用性。l (2) 系統(tǒng)的知識水平、可用范圍、易擴展性、易更新性等。系統(tǒng)的知識水平、可用范圍、易擴展性、易更新性等。l (3) 問題的求解能力，可能場合和環(huán)境。問題的求解能力，可能場合和環(huán)境。l (4) 人機交互的友好性。人機交互的友好性。l (5) 運行可靠性、易維護性、可移植性。運行可靠性、易維護性、可移植性。l (6) 系統(tǒng)的經(jīng)濟性。系統(tǒng)的經(jīng)濟性。42第10章 專家系統(tǒng)o 10.1 專家系統(tǒng)的產(chǎn)

23、生和發(fā)展專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展 o 10.2 專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的概念 o 10.3 專家系統(tǒng)的工作原理專家系統(tǒng)的工作原理o 10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式o 10.5 專家系統(tǒng)的建立專家系統(tǒng)的建立10.6 專家系統(tǒng)實例專家系統(tǒng)實例o 10.7 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具專家系統(tǒng)的開發(fā)工具4310.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)MYCIN 10.6.2 地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)PROSPECTOR 10.6 專家系統(tǒng)實例4410.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)MYCIN 10.6.2 地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)PROSPECTOR 10.6 專家系統(tǒng)實例

24、4510.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)MYCIN1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)o MYCIN系統(tǒng)由斯坦福大學(xué)系統(tǒng)由斯坦福大學(xué)1972年開始建造，年開始建造，1978年最終完年最終完成。成。o 系統(tǒng)用系統(tǒng)用INTER LISP語言編寫。語言編寫。o 知識庫有二百多條規(guī)則，可識別知識庫有二百多條規(guī)則，可識別51種病菌，正確處理種病菌，正確處理23種抗種抗生素。生素。確定病人是否存在需要治療的細菌感染確定細菌類型優(yōu)選治療處方確定用于治療的菌素藥物 MYCIN系統(tǒng)的咨詢過程系統(tǒng)的咨詢過程4610.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)MYCIN1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4710.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)MYCIN2. 數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)表示 ：上下

25、文樹（：上下文樹（context tree）4810.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)MYCIN3. 知識表示知識表示 （1）領(lǐng)域知識的表示：產(chǎn)生式規(guī)則。）領(lǐng)域知識的表示：產(chǎn)生式規(guī)則。n RULE 064 如果：有機體染色是革蘭氏陽性，如果：有機體染色是革蘭氏陽性， 且且 是有機形態(tài)是球狀的，是有機形態(tài)是球狀的， 且且 有機體的生長結(jié)構(gòu)呈鏈狀，有機體的生長結(jié)構(gòu)呈鏈狀， 則：存在證據(jù)表明該有機體為鏈球菌類，可信度為則：存在證據(jù)表明該有機體為鏈球菌類，可信度為0.7。n RULE 064 PREMISE: ( $ AND (SAME CNTXT STALN GRAMPOS) (SAME CNTXT MORPH

26、 COCCUS) (SAME CNTXT CONFORM CHAINS) ACTION: (CONLUDE CNTXT IDENT STREPTO COCCUS TALLY.7) 4910.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)MYCIN3. 知識表示知識表示 （2）臨床參數(shù)的表示）臨床參數(shù)的表示n 臨床參數(shù)：三元組（上下文樹、屬性、值）臨床參數(shù)：三元組（上下文樹、屬性、值）n 例：三元組（機體例：三元組（機體1，形態(tài)，桿狀），形態(tài)，桿狀） 三元組（機體三元組（機體1，染色體，革蘭氏陰性），染色體，革蘭氏陰性） 臨床數(shù)據(jù)：單值、是非值、多值。臨床數(shù)據(jù)：單值、是非值、多值。 MYCIN系統(tǒng)有系統(tǒng)有65個臨床參數(shù)，

27、按照其相對應(yīng)的上下文分類。個臨床參數(shù)，按照其相對應(yīng)的上下文分類。5010.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)MYCIN4. 推理策略：反向推理、深度優(yōu)先的搜索策略推理策略：反向推理、深度優(yōu)先的搜索策略 REGIMEN（ 規(guī)則092 ）TREATFORCOVERFOR（ 規(guī)則090 ）（規(guī)則149 ）IDENTINFECTLOCFEBRILESIGNIFICANCEREGIMEN（ 規(guī)則092 ）TREATFORCOVERFOR（ 規(guī)則090 ）（規(guī)則149 ）IDENTINFECTLOCFEBRILESIGNIFICANCE關(guān)于病人的上下文樹關(guān)于病人的上下文樹5110.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)MYCIN4. 推

28、理策略推理策略 MYCIN系統(tǒng)：通過兩個子程序系統(tǒng)：通過兩個子程序MONITOR和和FINDOUT完成完成整個咨詢和推理過程。整個咨詢和推理過程。l MONITOR：分析規(guī)則的前提條件是否滿足，以決定拒絕該：分析規(guī)則的前提條件是否滿足，以決定拒絕該規(guī)則還是采用該規(guī)則，并將每次鑒定一個前提后的結(jié)果記錄在規(guī)則還是采用該規(guī)則，并將每次鑒定一個前提后的結(jié)果記錄在動態(tài)數(shù)據(jù)庫中。動態(tài)數(shù)據(jù)庫中。l FINDOUT：檢查：檢查MONITOR所需要的參數(shù)，它可能已在動態(tài)所需要的參數(shù)，它可能已在動態(tài)數(shù)據(jù)庫中，也可以通過用戶提問獲取。數(shù)據(jù)庫中，也可以通過用戶提問獲取。 5210.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)MYCIN 5.

29、 治療方案選擇治療方案選擇 n（1） 生成可能的生成可能的“治療方案表治療方案表” 例如：例如： IF 細菌的特征是細菌的特征是 Pseudomonas THEN 建議在下列藥物中選擇治療：建議在下列藥物中選擇治療： colistin （0.98） polynyxin （0.96） gentamicin （0.96） carbenicillin （0.96） sulfisoxazole （0.96） 5310.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)MYCIN 5. 治療方案選擇治療方案選擇 n （2） 選擇用藥配方選擇用藥配方l 該藥物對細菌治療的有效性。該藥物對細菌治療的有效性。l 該藥物是否已用過。該藥物是

30、否已用過。l 該藥物的副作用。該藥物的副作用。5410.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)MYCIN 6. 知識獲取知識獲取 l (1) 告訴專家新建立的規(guī)則的名字（規(guī)則序號）。告訴專家新建立的規(guī)則的名字（規(guī)則序號）。l (2) 逐條獲取前提，并從英文翻譯成逐條獲取前提，并從英文翻譯成LISP表達。表達。l (3) 逐條獲取結(jié)論動作，也從英文翻譯為逐條獲取結(jié)論動作，也從英文翻譯為LISP表達。表達。 l (4) 用用LISP-english子程序?qū)⒁?guī)則翻譯成英語，顯示給專家。子程序?qū)⒁?guī)則翻譯成英語，顯示給專家。l (5) 提問專家是否同意這條翻譯的規(guī)則；如果規(guī)則不正確，提問專家是否同意這條翻譯的規(guī)則；如果規(guī)

31、則不正確， 專家進行修改并回到步驟專家進行修改并回到步驟 (4)。5510.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)MYCIN 6. 知識獲取知識獲取 l (6) 檢查新規(guī)則與其他舊規(guī)則之間的矛盾。檢查新規(guī)則與其他舊規(guī)則之間的矛盾。l (7) 如果有必要，可調(diào)用輔助分類規(guī)則對新規(guī)則分類。如果有必要，可調(diào)用輔助分類規(guī)則對新規(guī)則分類。l (8) 把規(guī)則加入把規(guī)則加入LOOKHEAD表。表。l (9) 把規(guī)則加入把規(guī)則加入CONTAIED-IN表、表、UPDATED-BY表。表。l (10) 告訴專家系統(tǒng)新規(guī)則已是規(guī)則庫中的一部分了。告訴專家系統(tǒng)新規(guī)則已是規(guī)則庫中的一部分了。 5610.6.1 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)

32、MYCIN 10.6.2 地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)PROSPECTOR 10.6 專家系統(tǒng)實例5710.6.2 地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)PROSPECTOR 1. PROSPECTOR系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述n(1) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 執(zhí) 行 程 序英 語 分 析 器問 答 系 統(tǒng)解 釋 系 統(tǒng)匹配器傳送器推理網(wǎng)絡(luò)分 析 器知 識 獲 取系 統(tǒng)網(wǎng) 絡(luò) 編 譯程 序術(shù) 語文 件模 型文 件用 戶模 型文 件模 型文 件 圖 6 .1 0 P R O S P E C T O R 系 統(tǒng) 的 總 體 結(jié) 構(gòu)執(zhí) 行 程 序英 語 分 析 器問 答 系 統(tǒng)解 釋 系 統(tǒng)匹配器傳送器推理網(wǎng)絡(luò)分 析 器知 識 獲

33、取系 統(tǒng)網(wǎng) 絡(luò) 編 譯程 序術(shù) 語文 件模 型文 件用 戶模 型文 件模 型文 件 圖 6 .1 0 P R O S P E C T O R 系 統(tǒng) 的 總 體 結(jié) 構(gòu)5810.6.2 地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)PROSPECTOR 1. PROSPECTOR系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述n(1) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) l 模型文件（模型知識庫）模型文件（模型知識庫）：12個模型文件，表達成推理規(guī)則網(wǎng)絡(luò)，個模型文件，表達成推理規(guī)則網(wǎng)絡(luò)，共有共有1100多條規(guī)則。規(guī)則的前提是地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，結(jié)論的前提是推多條規(guī)則。規(guī)則的前提是地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，結(jié)論的前提是推理得出的地質(zhì)假設(shè)如礦床分類、含量、分布等。理得出的地質(zhì)假設(shè)如礦床分類、含

34、量、分布等。l 術(shù)語文件（術(shù)語知識庫）術(shù)語文件（術(shù)語知識庫）：有：有400種巖石、地質(zhì)名字地質(zhì)年代和種巖石、地質(zhì)名字地質(zhì)年代和在語義網(wǎng)絡(luò)中用的其他術(shù)語。在語義網(wǎng)絡(luò)中用的其他術(shù)語。l 分析器分析器：將模型文件轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)內(nèi)部的推理網(wǎng)絡(luò)。：將模型文件轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)內(nèi)部的推理網(wǎng)絡(luò)。l 推理網(wǎng)絡(luò)推理網(wǎng)絡(luò)：具有層次結(jié)構(gòu)的與：具有層次結(jié)構(gòu)的與/或樹，將勘探數(shù)據(jù)和有關(guān)地質(zhì)假設(shè)或樹，將勘探數(shù)據(jù)和有關(guān)地質(zhì)假設(shè)聯(lián)系起來，進行從頂?shù)降椎闹鸺壨评?，上一級的結(jié)論作為下一級聯(lián)系起來，進行從頂?shù)降椎闹鸺壨评?，上一級的結(jié)論作為下一級的證據(jù)，直到結(jié)論可由勘探數(shù)據(jù)直接證實的端結(jié)點為止。的證據(jù)，直到結(jié)論可由勘探數(shù)據(jù)直接證實的端結(jié)點為止。

35、5910.6.2 地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)PROSPECTOR 1. PROSPECTOR系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述n(1) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) l 匹配器匹配器：用于語義網(wǎng)絡(luò)匹配。：用于語義網(wǎng)絡(luò)匹配。l 傳送器傳送器：用于修正推理網(wǎng)絡(luò)中模型空間狀態(tài)變化的概率值。：用于修正推理網(wǎng)絡(luò)中模型空間狀態(tài)變化的概率值。l 英語分析器英語分析器：對用戶以簡單的英語陳述句輸入的信息進行分：對用戶以簡單的英語陳述句輸入的信息進行分析，并變換到語義網(wǎng)絡(luò)上。析，并變換到語義網(wǎng)絡(luò)上。l 問答系統(tǒng)問答系統(tǒng)：檢查推理網(wǎng)絡(luò)的推理過程及模型的運行情況，用：檢查推理網(wǎng)絡(luò)的推理過程及模型的運行情況，用戶可以隨時對系統(tǒng)進行查詢，系統(tǒng)也可以對用戶提出

36、問題，要戶可以隨時對系統(tǒng)進行查詢，系統(tǒng)也可以對用戶提出問題，要求提供勘探證據(jù)。求提供勘探證據(jù)。 知識獲取系統(tǒng)：獲取專家知識，增刪、修改知識獲取系統(tǒng)：獲取專家知識，增刪、修改推理網(wǎng)絡(luò)。推理網(wǎng)絡(luò)。6010.6.2 地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)PROSPECTOR 1. PROSPECTOR系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述n（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) n（2） 系統(tǒng)的功能系統(tǒng)的功能l 網(wǎng)絡(luò)編譯程序網(wǎng)絡(luò)編譯程序：通過鉆井定位模型，根據(jù)推理結(jié)果，編制鉆：通過鉆井定位模型，根據(jù)推理結(jié)果，編制鉆井井位選擇方案，輸出圖像信息。井井位選擇方案，輸出圖像信息。l 解釋系統(tǒng)解釋系統(tǒng)：對用戶解釋有關(guān)結(jié)論和斷言的推理過程、步驟和：對用戶解釋有關(guān)結(jié)論和

37、斷言的推理過程、步驟和依據(jù)。依據(jù)。l 知識獲取系統(tǒng)知識獲取系統(tǒng)：獲取專家知識，增刪、修改推理網(wǎng)絡(luò)。：獲取專家知識，增刪、修改推理網(wǎng)絡(luò)。l (1) 勘探結(jié)果評價?？碧浇Y(jié)果評價。 l (2) 礦區(qū)勘探評測。礦區(qū)勘探評測。 l (3) 編制井位計劃。編制井位計劃。 6110.6.2 地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)PROSPECTOR 2. 推理網(wǎng)絡(luò)推理網(wǎng)絡(luò) 推理網(wǎng)絡(luò)推理網(wǎng)絡(luò): :一個礦床模型經(jīng)編碼而成的網(wǎng)絡(luò)，把探區(qū)證據(jù)和一個礦床模型經(jīng)編碼而成的網(wǎng)絡(luò)，把探區(qū)證據(jù)和一些重要地質(zhì)假設(shè)連接成一個有向圖。一些重要地質(zhì)假設(shè)連接成一個有向圖。 推理方法推理方法:l (1) 似然推理：似然推理：根據(jù)根據(jù)Bayes原理的概率關(guān)系進

38、行推理，用原理的概率關(guān)系進行推理，用“似似 然率然率”表示規(guī)則的強度表示規(guī)則的強度。l (2) 邏輯推理：基于布爾邏輯關(guān)系的推理邏輯推理：基于布爾邏輯關(guān)系的推理 。l (3) 上、下文推理：基于上、下文語義關(guān)系的推理。上、下文推理：基于上、下文語義關(guān)系的推理。 62第10章 專家系統(tǒng)o 10.1 專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展 o 10.2 專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的概念 o 10.3 專家系統(tǒng)的工作原理專家系統(tǒng)的工作原理o 10.4 知識獲取知識獲取o 10.5 專家系統(tǒng)的建立專家系統(tǒng)的建立o 10.6 專家系統(tǒng)實例專家系統(tǒng)實例10.7 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具專家系統(tǒng)的開發(fā)工具6310.

39、7.1 骨架系統(tǒng)骨架系統(tǒng) 10.7.2 通用型知識表達語言通用型知識表達語言 10.7.3 專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 10.7.4 專家系統(tǒng)程序設(shè)計語言專家系統(tǒng)程序設(shè)計語言10.7 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具 6410.7.1 骨架系統(tǒng)骨架系統(tǒng) 10.7.2 通用型知識表達語言通用型知識表達語言 10.7.3 專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 10.7.4 專家系統(tǒng)程序設(shè)計語言專家系統(tǒng)程序設(shè)計語言10.7 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具 6510.7.1 骨架系統(tǒng)1. EMYCIN系統(tǒng)系統(tǒng) EMYCIN系統(tǒng)的功能系統(tǒng)的功能：（1）解釋程序。）解釋程序。（2）知識編輯程序及類英語的簡化會話語言。）知識編輯程

40、序及類英語的簡化會話語言。（3）知識庫管理和維護手段。）知識庫管理和維護手段。（4）跟蹤和調(diào)試功能。）跟蹤和調(diào)試功能。 EMYCIN系統(tǒng)的工作過程系統(tǒng)的工作過程：（1）專家系統(tǒng)建立過程。）專家系統(tǒng)建立過程。（2）咨詢過程。）咨詢過程。 6610.7.1 骨架系統(tǒng)1. EMYCIN系統(tǒng)系統(tǒng) 6710.7.1 骨架系統(tǒng) 2. KAS系統(tǒng)系統(tǒng) KAS系統(tǒng)：由系統(tǒng)：由PROSPECTOR系統(tǒng)抽去原有的地質(zhì)勘探知識系統(tǒng)抽去原有的地質(zhì)勘探知識而形成的，適用于開發(fā)解釋型專家系統(tǒng)。而形成的，適用于開發(fā)解釋型專家系統(tǒng)。 KAS系統(tǒng)：采用系統(tǒng)：采用產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則和和語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合相結(jié)合的知識表達方的

41、知識表達方法及法及啟發(fā)式正反向混合推理啟發(fā)式正反向混合推理控制控制策略。策略。 網(wǎng)絡(luò)編輯程序網(wǎng)絡(luò)編輯程序：把用戶輸入的信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的語義網(wǎng)絡(luò)，：把用戶輸入的信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的語義網(wǎng)絡(luò)，并檢測語法錯誤和一致性等。并檢測語法錯誤和一致性等。 網(wǎng)絡(luò)匹配程序網(wǎng)絡(luò)匹配程序：分析任意兩個語義網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系，是否具：分析任意兩個語義網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系，是否具有等價、包含、相交等關(guān)系，從而決定是否匹配，同時檢測知有等價、包含、相交等關(guān)系，從而決定是否匹配，同時檢測知識庫中的知識是否存在矛盾、冗余等。識庫中的知識是否存在矛盾、冗余等。 6810.7.1 骨架系統(tǒng)2. KAS系統(tǒng)系統(tǒng) 6910.7.1 骨架系統(tǒng) 3.

42、 EXPERT系統(tǒng)系統(tǒng) EXPERT系統(tǒng)系統(tǒng): 威斯（威斯（Weiss）、庫里科斯基（）、庫里科斯基（Kulikowski）等人在等人在CASNET系統(tǒng)（青光眼診斷系統(tǒng)）等的基礎(chǔ)上于系統(tǒng)（青光眼診斷系統(tǒng)）等的基礎(chǔ)上于1981年年設(shè)計完成的一個骨架系統(tǒng)，適用開發(fā)診斷和分類型專家系統(tǒng)。設(shè)計完成的一個骨架系統(tǒng)，適用開發(fā)診斷和分類型專家系統(tǒng)。 EXPERT系統(tǒng)的知識由系統(tǒng)的知識由假設(shè)假設(shè)、事實事實和和決策規(guī)則決策規(guī)則三部分組成。三部分組成。l 事實：有待觀察、測量和確定的證據(jù)。事實：有待觀察、測量和確定的證據(jù)。l 假設(shè)：由系統(tǒng)推出來的結(jié)論。假設(shè)：由系統(tǒng)推出來的結(jié)論。l 規(guī)則：描述事實和假設(shè)之間的邏輯關(guān)

43、系。規(guī)則：描述事實和假設(shè)之間的邏輯關(guān)系。 7010.7.1 骨架系統(tǒng) 3. EXPERT系統(tǒng)系統(tǒng) FH規(guī)則：從事實到假設(shè)的規(guī)則。規(guī)則：從事實到假設(shè)的規(guī)則。 F(A, T) & F(B, F) & 1: F(C, T), F(D, F) H(E, 0.5) HH規(guī)則：從假設(shè)到假設(shè)的規(guī)則。規(guī)則：從假設(shè)到假設(shè)的規(guī)則。 H（A, 0.2:1）& H(B, 0.1:1) H(C, 1) FF規(guī)則：從事實到事實的規(guī)則。規(guī)則：從事實到事實的規(guī)則。 F(M, T) F(PREGP, F)： 如果如果M為真，則為真，則PREGP為假為假 7110.7.1 骨架系統(tǒng) 3. EXPERT系統(tǒng)

44、系統(tǒng) 推理過程推理過程：l（1）由事實對所有的）由事實對所有的FF規(guī)則進行推理。規(guī)則進行推理。l（2）從已有的事實出發(fā)，檢查所有的）從已有的事實出發(fā)，檢查所有的FH規(guī)則，如果其左部規(guī)則，如果其左部 為真，就將其右部的假設(shè)存入集合為真，就將其右部的假設(shè)存入集合PH中。中。l（3）置集合）置集合DH為空。為空。l（4）從已有事實出發(fā)，檢查所有的）從已有事實出發(fā)，檢查所有的HH規(guī)則的上下文。規(guī)則的上下文。l（5）按假設(shè)所形成的推理網(wǎng)絡(luò)進行推理）按假設(shè)所形成的推理網(wǎng)絡(luò)進行推理 。l（6）對假設(shè)的選擇除可按上述方法選擇可信度最大的外，還）對假設(shè)的選擇除可按上述方法選擇可信度最大的外，還 設(shè)置了評分函數(shù)。設(shè)置了評分函數(shù)。 7210.7.1 骨架系統(tǒng) 3. EXPERT