農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)(1)

1、.農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)3& 專家系統(tǒng)& 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述& 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)技術和設計& 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研制與應用& 農(nóng)業(yè)管理知識模型.一、人工智能與專家系統(tǒng)（一）人工智能的概念（一）人工智能的概念n 人工智能（人工智能（artificial intelligence，AI）是指研究人類智能活動的規(guī)）是指研究人類智能活動的規(guī)律，利用計算機構造一個人工系統(tǒng)來模擬人類思考問題，使計算機律，利用計算機構造一個人工系統(tǒng)來模擬人類思考問題，使計算機具有人類智能行為，以實現(xiàn)人類腦力勞動自動化的技術。具有人類智能行為，以實現(xiàn)人類腦力勞動自動化的技術。n 智能機器智能機器(intelligent machin

2、e)是能夠在各類環(huán)境中自主地或交互地是能夠在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種擬人任務的機器，具有判斷、推理、證明、識別、感知、執(zhí)行各種擬人任務的機器，具有判斷、推理、證明、識別、感知、理解、設計、思考、規(guī)劃、學習和問題求解等思維活動。理解、設計、思考、規(guī)劃、學習和問題求解等思維活動。.一、人工智能與專家系統(tǒng)（一）人工智能的概念（一）人工智能的概念n 人工智能是用計算機模擬人的智能，通常是通過知識處理把人人工智能是用計算機模擬人的智能，通常是通過知識處理把人的各種思維和智能轉化為符號的表示、推理、搜索、學習等方的各種思維和智能轉化為符號的表示、推理、搜索、學習等方式。式。n 啟發(fā)性、模糊性知識，

3、搜索推理和不確定性推理，以及機器學啟發(fā)性、模糊性知識，搜索推理和不確定性推理，以及機器學習是人工智能研究的重要內(nèi)容。習是人工智能研究的重要內(nèi)容。n 知識表示、問題求解、自然語言理解、專家系統(tǒng)、機器學習、知識表示、問題求解、自然語言理解、專家系統(tǒng)、機器學習、認知科學等是人工智能的重要研究分支。認知科學等是人工智能的重要研究分支。 .一、人工智能與專家系統(tǒng)（一）人工智能的概念（一）人工智能的概念研制各類自然語言處理系統(tǒng)，利用計算研制各類自然語言處理系統(tǒng)，利用計算機來分析人的自然語言表達，幫助進行機來分析人的自然語言表達，幫助進行翻譯和實現(xiàn)人機自然語言對話翻譯和實現(xiàn)人機自然語言對話人工智能人工智能研

4、究進展研究進展較大的三較大的三應用分支應用分支機器人機器人專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)自然語言理解自然語言理解再現(xiàn)人的感覺、操作和行動，從事復雜作再現(xiàn)人的感覺、操作和行動，從事復雜作業(yè)，可在一些有害、危險和繁重、疲勞性業(yè)，可在一些有害、危險和繁重、疲勞性勞動場合來代替人去完成作業(yè)，如焊接、勞動場合來代替人去完成作業(yè)，如焊接、搬運、裝配、水下與地下作業(yè)等搬運、裝配、水下與地下作業(yè)等一個智能計算機程序系統(tǒng)，具有專業(yè)知識一個智能計算機程序系統(tǒng)，具有專業(yè)知識并能通過推理和判斷來解決問題，可代替并能通過推理和判斷來解決問題，可代替人類專家進行疾病診斷、數(shù)學公式推導、人類專家進行疾病診斷、數(shù)學公式推導、化學結構分析等

5、方面的復雜工作化學結構分析等方面的復雜工作.一、人工智能與專家系統(tǒng)（二）專家系統(tǒng)的概念（二）專家系統(tǒng)的概念它是一個智能程序；它是一個智能程序；它具有相關領域內(nèi)大量的專家知識；它具有相關領域內(nèi)大量的專家知識；它能應用人工智能技術模擬人類專家求解問題的思維過程進行它能應用人工智能技術模擬人類專家求解問題的思維過程進行推理，解決相關領域內(nèi)的困難問題，并且達到領域專家水平。推理，解決相關領域內(nèi)的困難問題，并且達到領域專家水平。 -費根鮑姆費根鮑姆(Edward Feigenbaum)教授教授 （斯坦福大學，（斯坦福大學，“專家系統(tǒng)和知識工程之父專家系統(tǒng)和知識工程之父”）.一、人工智能與專家系統(tǒng)（二）專

6、家系統(tǒng)的概念（二）專家系統(tǒng)的概念n 專家系統(tǒng)（專家系統(tǒng)（Expert System，ES）就是一種在相關領域中具有與人類）就是一種在相關領域中具有與人類專家同等解決問題能力的智能程序系統(tǒng)，能夠利用人類專家的知識專家同等解決問題能力的智能程序系統(tǒng)，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來解決該領域的復雜問題。和解決問題的方法來解決該領域的復雜問題。n 也就是說，也就是說，專家系統(tǒng)是指在特定的領域內(nèi)，根據(jù)某一專家或專家群專家系統(tǒng)是指在特定的領域內(nèi)，根據(jù)某一專家或專家群體提供的知識、經(jīng)驗及方法進行推理和判斷，模擬人類專家做決定體提供的知識、經(jīng)驗及方法進行推理和判斷，模擬人類專家做決定的過程，來解決那

7、些需要人類專家決定的復雜問題，提出專家水平的過程，來解決那些需要人類專家決定的復雜問題，提出專家水平的解決方法或決策方案的計算機程序系統(tǒng)。的解決方法或決策方案的計算機程序系統(tǒng)。 n 專家系統(tǒng)可以解決的問題一般包括解釋、預測、診斷、設計、規(guī)劃、專家系統(tǒng)可以解決的問題一般包括解釋、預測、診斷、設計、規(guī)劃、監(jiān)視、修理、指導和控制等。監(jiān)視、修理、指導和控制等。.一、人工智能與專家系統(tǒng)（二）專家系統(tǒng)的概念（二）專家系統(tǒng)的概念u 在醫(yī)療診斷、機械制造、企業(yè)管理、經(jīng)濟分析、環(huán)境控制、水文及地質調在醫(yī)療診斷、機械制造、企業(yè)管理、經(jīng)濟分析、環(huán)境控制、水文及地質調查、軍事指揮、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等多個領域已有廣泛應用，發(fā)揮

8、著解釋、預測、查、軍事指揮、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等多個領域已有廣泛應用，發(fā)揮著解釋、預測、診斷、設計、計劃、監(jiān)控、調試、修理、教學和控制等方面的作用。診斷、設計、計劃、監(jiān)控、調試、修理、教學和控制等方面的作用。 n 專家系統(tǒng)來自于專家，但又高于專家，是專家技能和知識的集成專家系統(tǒng)來自于專家，但又高于專家，是專家技能和知識的集成和綜合。和綜合。數(shù)量數(shù)量專家知專家知識保留識保留判斷分析判斷分析能力能力獲得專家知獲得專家知識的時間識的時間成本成本應用應用人類人類專家專家數(shù)量稀少數(shù)量稀少非永久非永久性性易受情緒和易受情緒和環(huán)境的影響環(huán)境的影響較長較長較高較高廣泛利用廣泛利用受到限制受到限制專家專家系統(tǒng)系統(tǒng)易于復制

9、易于復制和轉換和轉換永久性永久性不受環(huán)境影不受環(huán)境影響響較短較短價格相價格相對便宜對便宜很大程度上很大程度上代替領域專家代替領域專家.一、人工智能與專家系統(tǒng)（三）專家系統(tǒng)的類型（三）專家系統(tǒng)的類型-應用領域的性質和解決的問題類型不同應用領域的性質和解決的問題類型不同 診斷專家系統(tǒng)診斷專家系統(tǒng) 預測專家系統(tǒng)預測專家系統(tǒng) 解釋專家系統(tǒng)解釋專家系統(tǒng) 設計專家系統(tǒng)設計專家系統(tǒng) 規(guī)劃專家系統(tǒng)規(guī)劃專家系統(tǒng) 監(jiān)視專家系統(tǒng)監(jiān)視專家系統(tǒng) 控制專家系統(tǒng)控制專家系統(tǒng) 咨詢專家系統(tǒng)咨詢專家系統(tǒng) 教學專家系統(tǒng)教學專家系統(tǒng) 調試與修理專家系統(tǒng)調試與修理專家系統(tǒng) .二、專家系統(tǒng)基本原理（一）專家系統(tǒng)與知識工程（一）專家系統(tǒng)

10、與知識工程專家系統(tǒng)的專家系統(tǒng)的知識表示技術知識表示技術問題求解技術問題求解技術推推 理理知知 識識人工智能的人工智能的兩大要素兩大要素技術基礎技術基礎n 專家系統(tǒng)與一般人工智能系統(tǒng)又有所區(qū)別。其最重要的特專家系統(tǒng)與一般人工智能系統(tǒng)又有所區(qū)別。其最重要的特征是它的研究對象不是普通人的智能，而是某個領域具有征是它的研究對象不是普通人的智能，而是某個領域具有技術特長的專家在解決問題時的本領。技術特長的專家在解決問題時的本領。.二、專家系統(tǒng)基本原理（一）專家系統(tǒng)與知識工程（一）專家系統(tǒng)與知識工程n 專家系統(tǒng)的核心是知識，所以專家系統(tǒng)又被稱為基于知識專家系統(tǒng)的核心是知識，所以專家系統(tǒng)又被稱為基于知識的系

11、統(tǒng)（的系統(tǒng)（Knowledge-Based System）。）。n 在專家系統(tǒng)中，把通常的數(shù)據(jù)、公式、方法、經(jīng)驗以及信在專家系統(tǒng)中，把通常的數(shù)據(jù)、公式、方法、經(jīng)驗以及信息等均看作知識。息等均看作知識。n 通常把所選擇的專家稱為通常把所選擇的專家稱為領域專家領域專家。n 把建造專家系統(tǒng)的計算機技術人員稱為把建造專家系統(tǒng)的計算機技術人員稱為知識工程師知識工程師。n 專家系統(tǒng)的建造過程通常稱為專家系統(tǒng)的建造過程通常稱為知識工程知識工程。 .二、專家系統(tǒng)基本原理（一）專家系統(tǒng)與知識工程（一）專家系統(tǒng)與知識工程第一節(jié) 專家系統(tǒng)技術概述研究如何從研究如何從領域專家的領域專家的口述或文字、口述或文字、書本資

12、料或書本資料或數(shù)據(jù)實例中數(shù)據(jù)實例中抽取出該專抽取出該專家系統(tǒng)所需家系統(tǒng)所需要的知識要的知識是研究如何將領域知識和專家是研究如何將領域知識和專家經(jīng)驗等有效地表示成計算機能經(jīng)驗等有效地表示成計算機能夠工作和運行的形式夠工作和運行的形式研究如何對存研究如何對存放在知識庫中放在知識庫中的知識進行控的知識進行控制和操作，即制和操作，即問題求解，通問題求解，通常采用的方法常采用的方法是搜索和推理是搜索和推理.二、專家系統(tǒng)基本原理（二）專家系統(tǒng)基本特征（二）專家系統(tǒng)基本特征具有專家水平的專門知識具有專家水平的專門知識 能進行有效的推理能進行有效的推理 具有獲取知識的能力具有獲取知識的能力 具有靈活性具有靈活

13、性 具有透明性具有透明性 具有交互性具有交互性 具有實用性具有實用性 具有一定的復雜性及難度具有一定的復雜性及難度 .二、專家系統(tǒng)基本原理（三）專家系統(tǒng)與計算機程序的區(qū)別（三）專家系統(tǒng)與計算機程序的區(qū)別第一節(jié) 專家系統(tǒng)技術概述常規(guī)的計算機程序常規(guī)的計算機程序專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)基本情況基本情況常規(guī)程序數(shù)據(jù)結構十算法常規(guī)程序數(shù)據(jù)結構十算法專家系統(tǒng)知識十推理專家系統(tǒng)知識十推理知識組織知識組織兩級：兩級： 數(shù)據(jù)級和程序級數(shù)據(jù)級和程序級三級：三級： 數(shù)據(jù)級、知識庫級和控制數(shù)據(jù)級、知識庫級和控制級級求取問題求取問題方法方法查找或計算，面向數(shù)值計算和數(shù)查找或計算，面向數(shù)值計算和數(shù)據(jù)處理，問題求解過程中先做什據(jù)

14、處理，問題求解過程中先做什么及后做什么都是由程序規(guī)定的么及后做什么都是由程序規(guī)定的推理，面向符號處理，其推理過程推理，面向符號處理，其推理過程隨著情況的變化而變化，具有不確隨著情況的變化而變化，具有不確定性及靈活性定性及靈活性處理的數(shù)處理的數(shù)據(jù)據(jù)多是精確的，對數(shù)據(jù)的檢索是基多是精確的，對數(shù)據(jù)的檢索是基于模式的布爾匹配于模式的布爾匹配大多是不精確的、模糊的，知識的大多是不精確的、模糊的，知識的模式匹配也多不精確（設定閾值）模式匹配也多不精確（設定閾值）解釋功能解釋功能一般不具有一般不具有具有，可對自己的行為做出解釋具有，可對自己的行為做出解釋體系結構體系結構不同不同.三、專家系統(tǒng)基本結構專家系統(tǒng)

15、的一般結構專家系統(tǒng)的一般結構 .三、專家系統(tǒng)基本結構專家系統(tǒng)的一般結構專家系統(tǒng)的一般結構 系統(tǒng)系統(tǒng)通過它輸出運行結果、通過它輸出運行結果、回答用戶的詢問或者向用戶回答用戶的詢問或者向用戶索取進一步的事實索取進一步的事實n 由一組程序及相應的硬件組成，由一組程序及相應的硬件組成，用于完成輸入輸出工作。用于完成輸入輸出工作。通過它輸入知識，更新、通過它輸入知識，更新、完善知識庫完善知識庫通過它輸入欲求解的通過它輸入欲求解的問題、已知事實以及問題、已知事實以及向系統(tǒng)提出詢問向系統(tǒng)提出詢問.三、專家系統(tǒng)基本結構專家系統(tǒng)的一般結構專家系統(tǒng)的一般結構 n 由一組程序組成，由一組程序組成，基本任務是把知識基

16、本任務是把知識輸入到知識庫中，輸入到知識庫中，并負責維持知識的并負責維持知識的一致性及完整性，一致性及完整性，建立起性能良好的建立起性能良好的知識庫。知識庫。.三、專家系統(tǒng)基本結構專家系統(tǒng)的一般結構專家系統(tǒng)的一般結構 存儲領域內(nèi)的原理性知存儲領域內(nèi)的原理性知識、專家的經(jīng)驗性知識識、專家的經(jīng)驗性知識以及有關的事實等以及有關的事實等負責對知識庫中的知識負責對知識庫中的知識進行組織、檢索、維護進行組織、檢索、維護等等.三、專家系統(tǒng)基本結構專家系統(tǒng)的一般結構專家系統(tǒng)的一般結構 n 推理機是專家系統(tǒng)推理機是專家系統(tǒng)的的“思維思維”機構機構（核心）。（核心）。n 任務是模擬領域專任務是模擬領域專家的思維過程，控家的思維過程，控制并執(zhí)行對問題的制并執(zhí)行對問題的求解。能根據(jù)當前求解。能根據(jù)當前已知事實，利用知已知事實，利用知識庫中的知識，按識庫中的知識，按一定的推理方法和一定的推理方法和控制策略進行推理，控制策略進行推理，求得問題的答案或求得問題的答案或證明某個假設的正證明某個假設的正確性。確性。 .知識表示技術知識表示技術v知識是專家系統(tǒng)的核心，將人的知識轉換為知識庫能夠表達和操作運用的知識。v知識表示技術則是專家系統(tǒng)的核心技術。已提出的知識表示技術方法有上百種，常見的有：v產(chǎn)生式規(guī)則法，“框架”表示法，語義網(wǎng)絡法，“規(guī)則架+規(guī)則體