人工智能系統(tǒng)之專家系統(tǒng)

1、天津財經(jīng)大學(xué)TIANJINUNIVERSITYOFFINANCIALANDECONOMY論文題目人工智能系統(tǒng)之專家系統(tǒng)學(xué)生姓名秦健應(yīng)學(xué)生學(xué)號201011148所在班級計算機學(xué)科學(xué)與技術(shù)1002班院系名稱理工學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)系總論人工智能又稱機器智能，是計算機科學(xué)中的一門邊緣科學(xué)。專家系統(tǒng)是人工智能中最重要的也是最活躍的一個應(yīng)用領(lǐng)域，它實現(xiàn)了人工智能從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用、從一般推理策略探討轉(zhuǎn)向運用專門知識的重大突破。專家系統(tǒng)是早期人工智能的一個重要分支，它可以看作是一類具有專門知識和經(jīng)驗的計算機智能程序系統(tǒng)，一般采用人工智能中的知識表示和知識推理技術(shù)來模擬通常由領(lǐng)域?qū)＜也拍芙鉀Q的復(fù)雜問題。起

2、源與發(fā)展20世紀60年代初，出現(xiàn)了運用邏輯學(xué)和模擬心理活動的一些通用問題求解程序，它們可以證明定理和進行邏輯推理。但是這些通用方法無法解決大的實際問題，很難把實際問題改造成適合于計算機解決的形式，并且對于解題所需的巨大的搜索空間也難于處理。1965年，f.a.費根鮑姆等人在總結(jié)通用問題求解系統(tǒng)的成功與敗經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合化學(xué)領(lǐng)域的專門知識，研制了世界上第一個專家系統(tǒng)dendral,用其可以推斷化學(xué)分子的結(jié)構(gòu)。20多年來，知識工程的研究，專家系統(tǒng)的理論和技術(shù)不斷發(fā)展，應(yīng)用滲透到幾乎各個領(lǐng)域，開發(fā)了幾千個的專家系統(tǒng)，其中不少在功能上已達到，甚至超過同領(lǐng)域中人類專家的水平，并在實際應(yīng)用中產(chǎn)生了巨大的

3、經(jīng)濟效益。專家系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)歷了3個階段，正向第四代過渡和發(fā)展。第一代專家系統(tǒng)(dendral、macsyma等)以高度專業(yè)化、求解專門問題的能力強為特點。但在體系結(jié)構(gòu)的完整性、可移植性等方面存在缺陷，求解問題的能力弱。第二代專家系統(tǒng)(mycin、casnet、prospector>hearsay等)屬單學(xué)科專業(yè)型、應(yīng)用型系統(tǒng)，其體系結(jié)構(gòu)較完整，移植性方面也有所改善，而且在系統(tǒng)的人機接口、解釋機制、知識獲取技術(shù)、不確定推理技術(shù)、增強專家系統(tǒng)的知識表示和推理方法的啟發(fā)性、通用性等方面都有所改進。第三代專家系統(tǒng)屬多學(xué)科綜合型系統(tǒng)，采用多種人工智能語言，綜合采用各種知識表示方法和多種推理機制及

4、控制策略，并開始運用各種知識工程語言、骨架系統(tǒng)及專家系統(tǒng)開發(fā)工具和環(huán)境來研制大型綜合專家系統(tǒng)。在總結(jié)前三代專家系統(tǒng)的設(shè)計方法和實現(xiàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，已開始采用大型多專家協(xié)作系統(tǒng)、多種知識表示、綜合知識庫、自組織解題機制、多學(xué)科協(xié)同解題與并行推理、專家系統(tǒng)工具與環(huán)境、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識獲取及學(xué)習(xí)機制等最新人工智能技術(shù)來實現(xiàn)具有多知識庫、多主體的第四代專家系統(tǒng)。構(gòu)造與工作過程專家系統(tǒng)通常由人機交互界面、知識庫、推理機、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫、知識獲取等6個部分構(gòu)成。其中尤以知識庫與推理機相互分離而別具特色。專家系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)隨專家系統(tǒng)的類型、功能和規(guī)模的不同，而有所差異。為了使計算機能運用專家的領(lǐng)域知識，必

5、須要采用一定的方式表示知識。目前常用的知識表示方式有產(chǎn)生式規(guī)則、語義網(wǎng)絡(luò)、框架、狀態(tài)空間、邏輯模式、腳本、過程、面向?qū)ο蟮?。基于?guī)則的產(chǎn)生式系統(tǒng)是目前實現(xiàn)知識運用最基本的方法。產(chǎn)生式系統(tǒng)由綜合數(shù)據(jù)庫、知識庫和推理機3個主要部分組成，綜合數(shù)據(jù)庫包含求解問題的世界范圍內(nèi)的事實和斷言。知識庫包含所有用“如果：前提，于是：結(jié)果形式表達的知識規(guī)則。推理機(又稱規(guī)則解釋器)的任務(wù)是運用控制策略找到可以應(yīng)用的規(guī)則。專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中箭頭方向為數(shù)據(jù)流動的方向。專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖專家系統(tǒng)的基本工作流程是，用戶通過人機界面回答系統(tǒng)的提問，推理機將用戶輸入的信息與知識庫中各個規(guī)則的條件進行匹配，并把被匹配

6、規(guī)則的結(jié)論存放到綜合數(shù)據(jù)庫中。最后，專家系統(tǒng)將得出最終結(jié)論呈現(xiàn)給用戶。領(lǐng)域?qū)＜一蛑R工程師通過專門的軟件工具，或編程實現(xiàn)專家系統(tǒng)中知識的獲取，不斷地充實和完善知識庫中的知識。主要開發(fā)工具：GensymG2,CLIPS,Prolog,Jess,MQL4。應(yīng)用領(lǐng)域最初的專家系統(tǒng)乃人工智能之一個應(yīng)用，但由于其重要性及相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)之迅速發(fā)展，它已是信息系統(tǒng)的一種特定類型。由于在人類社會中，專家資源實相當(dāng)稀少，有了專家系統(tǒng)，則可使此珍貴的專家知識獲得普遍的應(yīng)用。近年來專家系統(tǒng)技術(shù)逐漸成熟，廣泛應(yīng)用在工程、科學(xué)、醫(yī)藥、軍事、商業(yè)等方面，而且成果相當(dāng)豐碩，甚至在某些應(yīng)用領(lǐng)域，還超過人類專家的智能與判斷。其功

7、能應(yīng)用領(lǐng)域概括有:解釋(Interpretation)一如測試肺部測試(如PUFF)。預(yù)測(Prediction)一如預(yù)測可能由黑蛾所造成的玉米損失(如PLAN)。診斷(Diagnosis)如診斷血液中細菌的感染(MYCIN)。又如診斷汽車柴油引擎故障原因之CATS系統(tǒng)。故障排除(FaultIsolation)一如電話故障排除系統(tǒng)ACE。除錯(Debugging)如偵查學(xué)生減法算術(shù)錯誤原因之BUGGY。行程安排(Scheduling)一如制造與運輸行稱安排之專家系統(tǒng)ISA。又如工作站(workshop)制造步驟安排系統(tǒng)。分析(Analysis)一如分析油井儲存量之專家系統(tǒng)DIPMETER及分析

8、有機分子可能結(jié)構(gòu)之DENDRAL系統(tǒng)。它是最早的專家系統(tǒng)，也是最成功者之一。維護(Maintenance)一如分析電話交換機故障原因之后，及能建議人類該如何維修之專家系統(tǒng)COMPASS。架構(gòu)設(shè)計(Configuration)如設(shè)計VAX計算機架構(gòu)之專家系統(tǒng)XCON以及設(shè)計新電梯架構(gòu)之專家系統(tǒng)VT等。除此之外，還有許多如教學(xué)、出錯、監(jiān)督等許多領(lǐng)域的專家系統(tǒng)，在此就不再做過多介紹。預(yù)測趨勢現(xiàn)階段國內(nèi)外專家系統(tǒng)應(yīng)用停留在相對狹義的以規(guī)則推理為基礎(chǔ)的階段，應(yīng)用也更多針對的是實驗室研究以及一些輕量級應(yīng)用，遠不能滿足大型商業(yè)應(yīng)用的需求，實現(xiàn)對實時智能推理以及大數(shù)據(jù)處理的需求。專家系統(tǒng)的發(fā)展下一步的將以模型

9、推理為主，以規(guī)則推理為輔，并切合商業(yè)應(yīng)用需求，滿足對實時以及大數(shù)據(jù)量處理的需求。同時專家系統(tǒng)將朝更為專業(yè)化方向發(fā)展，針對具體方向性的需求提供針對性模型與產(chǎn)品，如基于因果有向圖CDG的故障診斷模型，流程處理模型等。計科1002秦健應(yīng)2010111148出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使

10、內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮思純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補闕漏，有所廣益。將軍向?qū)櫍孕惺缇?，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之日能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時，每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計日而待也”。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。先帝知臣謹慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之明；故五月渡瀘，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，當(dāng)獎率三軍，北定