第10章專家系統(tǒng)(AI應(yīng)用3版)

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o第一階段第一階段 : 初創(chuàng)期（初創(chuàng)期（20世紀世紀60年代中期年代中期 20世紀世紀70年代初）年代初） DENDRAL系統(tǒng)（系統(tǒng)（1968年，年，斯坦福大學斯坦福大學費根鮑姆等人）費根

3、鮑姆等人）推推 斷化學分子結(jié)構(gòu)的專家系統(tǒng)斷化學分子結(jié)構(gòu)的專家系統(tǒng) MYCSYMA系統(tǒng)（系統(tǒng)（1971年，年，麻省理工學院麻省理工學院 ）用于數(shù)學運用于數(shù)學運 算的數(shù)學專家系統(tǒng)算的數(shù)學專家系統(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o第二階段第二階段: 成熟期成熟期（20世紀世紀70年代中期年代中期 20世紀世紀80年代初）年代初） MYCIN系統(tǒng)系統(tǒng)（斯坦福大學斯坦福大學 ）血液感染病診斷專家系統(tǒng)血液感染病診斷專家系統(tǒng) PROSP

4、ECTOR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）：用于青光眼診斷與治療。系統(tǒng)（拉特格爾大學）：用于青光眼診斷與治療。 AM系統(tǒng)（系統(tǒng)（ 1981年，斯坦福大學年，斯坦福大學）：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）（卡內(nèi)基梅隆大學）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o第二階段第二階段: 成熟期成熟期（20世紀世紀70年代中期年代中期 20世紀世紀80年代初）年代初） 特點：特點：

5、（1）單學科專業(yè)型專家系統(tǒng)。）單學科專業(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o第三階段：發(fā)展期第三階段：發(fā)展期（20世紀世紀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)基梅隆大學公司、卡內(nèi)基梅隆大學 ）：為：為VAX

6、計算機系統(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o第三階段：發(fā)展期第三階段：發(fā)展期（20世紀世紀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)（中國科學院合肥智能機械研究所）施肥專家系統(tǒng)（中國科學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）新構(gòu)造找水專家系統(tǒng)（南京大學）l勘探專家系統(tǒng)及

7、油氣資源評價專家系統(tǒng)（吉林大學）勘探專家系統(tǒng)及油氣資源評價專家系統(tǒng)（吉林大學）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）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）l關(guān)幼波肝病診斷專家系統(tǒng)（北京中醫(yī)學院）關(guān)幼波肝病診斷專家系統(tǒng)（北京中醫(yī)學院）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

8、家系統(tǒng)的開發(fā)工具10o10.2.1 專家系統(tǒng)的定義和組成專家系統(tǒng)的定義和組成o10.2.2 專家系統(tǒng)的特點專家系統(tǒng)的特點o10.2.3 專家系統(tǒng)的類型專家系統(tǒng)的類型o10.2.4 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11o10.2.1 專家系統(tǒng)的定義和組成專家系統(tǒng)的定義和組成o10.2.2 專家系統(tǒng)的特點專家系統(tǒng)的特點o10.2.3 專家系統(tǒng)的類型專家系統(tǒng)的類型o10.2.4 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

9、的計算機程序智能的計算機程序，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雜問題。來解決只有專家才能解決的復雜問題?！?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14o10.2.1 專家系統(tǒng)的定義和組成專家系統(tǒng)的定義和組成o10.2.2 專家系統(tǒng)的特點專家系統(tǒng)的特點o10.2.3 專家系統(tǒng)的類型專家系統(tǒng)的類型o10.2.4 專家系統(tǒng)

10、的應(yīng)用專家系統(tǒng)的應(yīng)用10.2 專家系統(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

11、）傳統(tǒng)程序：關(guān)于問題求解的知識隱含于程序中。）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

12、時產(chǎn)生錯誤的答案。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。例如例如:AlphaGo:AlphaGo對決李世石的第對決李世石的第4 4局中，犯了連小學生都不會犯局中，犯了連小學生都不會犯的錯誤。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。18o10.2.1 專家系統(tǒng)的定義和組成專家系統(tǒng)的定義和組成o10.2.2 專家系統(tǒng)的特點專家系統(tǒng)的特點o10.2.3 專家系統(tǒng)的類型專家系統(tǒng)的類型o10.2.4 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20o10.2.1 專家系統(tǒng)的定義和組成專家系統(tǒng)的定義和組成o10.2.2 專家系統(tǒng)的特點專

13、家系統(tǒng)的特點o10.2.3 專家系統(tǒng)的類型專家系統(tǒng)的類型o10.2.4 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)＜?/p>

14、知識工程師解釋機構(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

15、知識、知識的轉(zhuǎn)換、知識的輸入、知識的檢測抽取知識、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

16、翻譯28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29o10.5.1 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o10.5.2 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o10.5.3 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30o10.5.1 適合于專

17、家系統(tǒng)求解的問題適合于專家系統(tǒng)求解的問題o10.5.2 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o10.5.3 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

18、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，且任務(wù)不太難實現(xiàn)。）有明確的開發(fā)目標，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

19、要專業(yè)知識）危險場合需要專業(yè)知識 。 3410.5.1 適合于專家系統(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）復雜性。）復雜性。 （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。 35o10.5.1 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o10.5.2 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

20、驟o10.5.3 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38o10.5.1 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o10.5.2 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o10.5.3 專家系統(tǒng)的評價專家

21、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、

22、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

23、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)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43o10.6.1 醫(yī)學專家系統(tǒng)醫(yī)學專家系統(tǒng)MYCIN o10.6.2 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44o10.6.1 醫(yī)學專家系統(tǒng)醫(yī)學專家系統(tǒng)MYCIN o10.6

24、.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4510.6.1 醫(yī)學專家系統(tǒng)MYCIN1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)o MYCIN系統(tǒng)由斯坦福大學系統(tǒng)由斯坦福大學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)學專家系統(tǒng)MYCIN1. 系統(tǒng)

25、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4710.6.1 醫(yī)學專家系統(tǒng)MYCIN2. 數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)表示 ：上下文樹（：上下文樹（context tree）4810.6.1 醫(yī)學專家系統(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 (SA

26、ME CNTXT STALN GRAMPOS) (SAME CNTXT MORPH COCCUS) (SAME CNTXT CONFORM CHAINS) ACTION: (CONLUDE CNTXT IDENT STREPTO COCCUS TALLY.7) 4910.6.1 醫(yī)學專家系統(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

27、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)，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)

28、于病人的上下文樹關(guān)于病人的上下文樹5110.6.1 醫(yī)學專家系統(tǒng)MYCIN4. 推理策略推理策略 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。

29、數(shù)據(jù)庫中，也可以通過用戶提問獲取。 5210.6.1 醫(yī)學專家系統(tǒng)MYCIN 5. 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

30、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

31、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)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

32、專家系統(tǒng)新規(guī)則已是規(guī)則庫中的一部分了。 56o10.6.1 醫(yī)學專家系統(tǒng)醫(yī)學專家系統(tǒng)MYCIN o10.6.2 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

33、 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)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)，

34、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)降椎闹鸺壨评恚弦患壍慕Y(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)

35、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。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

36、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。

37、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。

38、 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

39、.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63o10.7.1 骨架系統(tǒng)骨架系統(tǒng) o10.7.2 通用型知識表達語言通用型知識表達語言 o10.7.3 專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 o10.7.4 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 64o10.7.1 骨架系統(tǒng)骨架系統(tǒng) o10.7.2 通用型知識表達語言通用型知識表達語言 o10.7.3 專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 o10.7.4 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

40、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

41、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

42、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. 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

43、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)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

44、為真，則PREGP為假為假 7110.7.1 骨架系統(tǒng) 3. EXPERT系統(tǒng)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系統(tǒng)系統(tǒng) 73