人工智能專家系統(tǒng)(PPT-28張)課件

1、專家系統(tǒng)概論1.專家系統(tǒng)的概念2.專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)3.專家系統(tǒng)的開發(fā) 專家系統(tǒng)的概念1.什么是專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng)是一個具有大量的專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗，進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問題，簡而言之，專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問題的計算機(jī)程序系統(tǒng)。 專家系統(tǒng)的概念2.專家系統(tǒng)與一般應(yīng)用程序的區(qū)別 前者把問題求解的知識隱含地編入程序，而后者則把其應(yīng)用領(lǐng)域的問題求解知識單獨組成一個實體，即為知識庫。知識庫的處理是通過與知識庫分開的控制策略進(jìn)行的。更明確地說，一般應(yīng)用程序把

2、知識組織為兩級：數(shù)據(jù)級和程序級；大多數(shù)專家系統(tǒng)則將知識組織成三級；數(shù)據(jù)、知識庫和控制。 專家系統(tǒng)的概念3.專家系統(tǒng)的類型 對專家系統(tǒng)可以按不同的方法分類。通常，可以按應(yīng)用領(lǐng)域、知識表示方法、控制策略、任務(wù)類型等分類。如按任務(wù)類型來劃分，常見的有解釋型、預(yù)測型、診斷型、調(diào)試型、維護(hù)型、規(guī)劃型、設(shè)計型、監(jiān)督型、控制型、教育型等。 專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 1.專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 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)通常由人機(jī)交互界面、知識庫、推理機(jī)、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫、知識獲取等6個部分構(gòu)成。 專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的主要部分是知識庫和推理引擎。根據(jù)到目前為止討論的推理系

3、統(tǒng)，知識庫由謂詞演算事實和有關(guān)討論主題的規(guī)則構(gòu)成。 推理引擎由所有操縱知識庫來演繹用戶要求的信息的過程構(gòu)成-如消解、前向鏈或反向鏈。用戶接口可能包括某種自然語言處理系統(tǒng)，它允許用戶用一個有限的自然語言形式與系統(tǒng)交互。也可是用帶有菜單的圖形接口界面。解釋子系統(tǒng)分析被系統(tǒng)執(zhí)行的推理結(jié)構(gòu)，并把它解釋給用戶。 專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 在實際應(yīng)用中,這四個部分構(gòu)成了一個系統(tǒng).在一個專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中,一個知識工程師(經(jīng)常是一個訓(xùn)練過的AI計算機(jī)科學(xué)家)與應(yīng)用領(lǐng)域的一個專家(或幾個專家)共同工作以便把專家的相關(guān)知識表示成一種形式,以使它能被輸入到知識庫.這個過程經(jīng)常由一個知識采集子系統(tǒng)協(xié)助。和其他情況一樣，這個子

4、系統(tǒng)檢查正在增長的知識庫的可能不一致和不完備信息，然后將它們表示給專家以做出決定。 專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 2.專家系統(tǒng)的工作原理及一般工作過程 專家系統(tǒng)的基本工作流程是，用戶通過人機(jī)界面回答系統(tǒng)的提問，推理機(jī)將用戶輸入的信息與知識庫中各個規(guī)則的條件進(jìn)行匹配，并把被匹配規(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。 在這里，專家系統(tǒng)還可以通過解釋器向用戶解釋以下問題：系統(tǒng)為什么要向用戶提出該問題（Why）？計算機(jī)是如何得出最終結(jié)論的（How）？ 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。 專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 專家

5、系統(tǒng)的工作過程是根據(jù)知識庫中的知識和用戶提供的事實推理，不斷地由已知的前提推出未知的結(jié)論，并把這些未知的結(jié)論納入工作存儲空間，作為已知的新事實繼續(xù)推理，從而把求解的問題由未知狀態(tài)轉(zhuǎn)換為已知狀態(tài)?？梢?，專家系統(tǒng)的工作過程是專家工作過程的一種機(jī)器模擬。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 1.專家系統(tǒng)的開發(fā)條件 基礎(chǔ)知識型數(shù)據(jù)庫的建立 專家系統(tǒng)的核心是知識。 面向基層農(nóng)戶和農(nóng)技人員，MVPES將蔬菜栽培的領(lǐng)域知識用如下幾種類型來表示和組織： （1）描述型知識。 （2）數(shù)據(jù)型知識。 （3）規(guī)則型知識。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 1.專家系統(tǒng)的開發(fā)條件 計算機(jī)實現(xiàn)的推理技術(shù) 推理是在建立知識庫、規(guī)則庫、數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，從用戶提供的

6、已有事實，推出新的結(jié)果。 采用產(chǎn)生式推理方式。多條規(guī)則之間一般都有聯(lián)系，即其中某條規(guī)則的前提是另一條規(guī)則的結(jié)論。可以按逆向推理的思想把推理前提與推理目標(biāo)之間的一系列規(guī)則展開為一棵樹型的結(jié)構(gòu)，形成知識樹或推理樹。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 2.專家系統(tǒng)的基本設(shè)計思想與基本設(shè)計原則 (1) 設(shè)計系統(tǒng)時，首先集中精力研究一小部分假設(shè)，以及下述的觀測或觀察，也就是說，在設(shè)計實驗系統(tǒng)時，先不要考慮那些不十分確定的事物。使用一部分結(jié)論，只取那些確實可信的觀察和肯定的規(guī)則。 (2) 挑選那些最有利于區(qū)別各個假設(shè)的觀測。也就是說，應(yīng)用這些觀測可以把各種假設(shè)完全區(qū)分開來。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 2.專家系統(tǒng)的基本設(shè)計思想與基本

7、設(shè)計原則 (3) 在許多情況下，為得到許多所需的結(jié)論，可以有許多方式來組合觀測。在決定規(guī)則時，首先從確認(rèn)或區(qū)分各種假設(shè)所需的數(shù)量最少的觀測組合開始。(4) 把那些并不具有很強(qiáng)的預(yù)測或區(qū)別能力的觀測組合起來，以便通過觀測或結(jié)論之間的依賴關(guān)系來改善這些觀測的區(qū)別能力。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 2.專家系統(tǒng)的基本設(shè)計思想與基本設(shè)計原則 (5) 建立中間假設(shè)。引入中間假設(shè)的目的是為了減少規(guī)則數(shù)量和簡化推理過程。例如，由觀測的組合可以產(chǎn)生中間假設(shè)組合H1、H2和H3。利用這些中間假設(shè)的組合合取(H1H2H3)可以減少產(chǎn)生式規(guī)則組合的增長率。同時，還可以采取以下的做法：先獨立地確定中間假設(shè)H，然后在進(jìn)一步的推理中

8、，利用H的肯定或否定，而不是始終以事實來推理。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 2.專家系統(tǒng)的基本設(shè)計思想與基本設(shè)計原則 (6) 以各種事例來試驗所設(shè)計的系統(tǒng)。研究那些產(chǎn)生不準(zhǔn)確結(jié)論的事例，并且確定系統(tǒng)可以做些什么修改以校正錯誤。修改系統(tǒng)后要檢驗系統(tǒng)對這些事例產(chǎn)生的結(jié)果以及系統(tǒng)的這些修改對其它事例的影響。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 2.專家系統(tǒng)的基本設(shè)計思想與基本設(shè)計原則 各類專家系統(tǒng)之間具有一些共同的問題。對于一些任務(wù)相似的專家系統(tǒng)，由于問題特征不同而具有不同的求解方法；而另一些任務(wù)不同的專家系統(tǒng)，由于問題性質(zhì)相近而具有類似的求解方法。顯然，從問題的一般特征出發(fā)來考慮建立模型的方法，能夠更易于抓住問題的本質(zhì)。 專家系

9、統(tǒng)的開發(fā) 3.專家系統(tǒng)的開發(fā)工具 目前國外出現(xiàn)了許多專用的專家系統(tǒng)工具，開發(fā)某領(lǐng)域的專家系統(tǒng)基本上是運用開發(fā)工具來實現(xiàn)的，如1986HalLemmon等人開發(fā)的Comax棉花生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)。 我國也出現(xiàn)不少專家系統(tǒng)工具，如“天馬”專家系統(tǒng)開發(fā)工具、ASCS農(nóng)業(yè)專家咨詢系統(tǒng)開發(fā)平臺、國家863計劃研究成果農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)平臺（PAID：Platform for Agricultural Intelligence-system Development）等。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 3.專家系統(tǒng)的開發(fā)工具 現(xiàn)有的專家系統(tǒng)工具，主要分為骨架型工具(又稱外殼)、語言型工具、構(gòu)造輔助工具和支撐環(huán)境等4類。 專家

10、系統(tǒng)的開發(fā) 3.專家系統(tǒng)的開發(fā)工具 1）骨架型開發(fā)工具專家系統(tǒng)一般都有推理機(jī)和知識庫兩部分，而規(guī)則集存于知識庫內(nèi)。在一個理想的專家系統(tǒng)中，推理機(jī)完全獨立于求解問題領(lǐng)域。系統(tǒng)功能上的完善或改變，只依賴于規(guī)則集的完善和改變。由此，借用以前開發(fā)好的專家系統(tǒng)，將描述領(lǐng)域知識的規(guī)則從原系統(tǒng)中“挖掉”，只保留其獨立于問題領(lǐng)域知識的推理機(jī)部分，這樣形成的工具稱為骨架型工具。這類工具因其控制策略是預(yù)先給定的，使用起來很方便，用戶只須將具體領(lǐng)域的知識明確地表示成為一些規(guī)則就可以了。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 3.專家系統(tǒng)的開發(fā)工具 2）語言型開發(fā)工具語言型工具提供給用戶的是建立專家系統(tǒng)所需要的基本機(jī)制，其控制策略也不固定

11、于一種或幾種形式，用戶可以通過一定手段來影響其控制策略。因此，語言型工具的結(jié)構(gòu)變化范圍廣泛，表示靈活，所適應(yīng)的范圍要比骨架型工具廣泛得多。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 3.專家系統(tǒng)的開發(fā)工具 3）構(gòu)造輔助工具系統(tǒng)構(gòu)造輔助工具由一些程序模塊組成，有些程序能幫助獲得和表達(dá)領(lǐng)域?qū)＜业闹R，有些程序能幫助設(shè)計正在構(gòu)造的專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。它主要分兩類，一種是設(shè)計輔助工具，另一種是知識獲取輔助工具。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 3.專家系統(tǒng)的開發(fā)工具 4）支撐環(huán)境支撐設(shè)施是指幫助進(jìn)行程序設(shè)計的工具，它常被作為知識工程語言的一部分。工具支撐環(huán)境僅是一個附帶的軟件包，以便使用戶界面更友好。它包括四個典型組件：調(diào)試輔助工具、輸入輸出設(shè)施

12、、解釋設(shè)施和知識庫編輯器。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 3.專家系統(tǒng)的開發(fā)步驟 (1) 設(shè)計初始知識庫。知識庫的設(shè)計是建立專家系統(tǒng)最重要和最艱巨的任務(wù)。初始知識庫的設(shè)計包括： (a) 問題知識化，即辨別所研究問題 的實質(zhì)，如要解決的任務(wù)是什么，它是如何定義的，可否把它分解為子問題或子任務(wù)，它包含哪些典型數(shù)據(jù)等。 (b) 知識概念化，即概括知識表示所需要的關(guān)鍵概念及其關(guān)系，如數(shù)據(jù)類型、已知條件(狀態(tài))和目標(biāo)(狀態(tài))、提出的假設(shè)以及控制策略等。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 3.專家系統(tǒng)的開發(fā)步驟 (1) 設(shè)計初始知識庫。知識庫的設(shè)計是建立專家系統(tǒng)最重要和最艱巨的任務(wù)。初始知識庫的設(shè)計包括： (c) 概念形式化，即確定用來

13、組織知識的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)用人工智能中各種知識表示方法把與概念化過程有關(guān)的關(guān)鍵概念、子問題及信息流特性等變換為比較正式的表達(dá)，它包括假設(shè)空間、過程模型和數(shù)據(jù)特性等。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 3.專家系統(tǒng)的開發(fā)步驟 (1) 設(shè)計初始知識庫。知識庫的設(shè)計是建立專家系統(tǒng)最重要和最艱巨的任務(wù)。初始知識庫的設(shè)計包括： (d) 形式規(guī)則化，即編制規(guī)則、把形式化了的知識變換為由編程語言表示的可供計算機(jī)執(zhí)行的語句和程序。 (e) 規(guī)則合法化，即確認(rèn)規(guī)則化了知識的合理性，檢驗規(guī)則的有效性。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 3.專家系統(tǒng)的開發(fā)步驟 (2) 原型機(jī)(prototype)的開發(fā)與試驗。在選定知識表達(dá)方法之后，即可著手建立整個

14、系統(tǒng)所需要的實驗子集，它包括整個模型的典型知識，而且只涉及與試驗有關(guān)的足夠簡單的任務(wù)和推理過程。 專家系統(tǒng)的開發(fā) 3.專家系統(tǒng)的開發(fā)步驟 (3) 知識庫的改進(jìn)與歸納。 反復(fù)對知識庫及推理規(guī)則進(jìn)行改進(jìn)試驗，歸納出更完善的結(jié)果。經(jīng)過相當(dāng)長時間(例如數(shù)月至二三年)的努力，使系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)達(dá)到人類專家的水平。 謝謝觀賞！1、不是井里沒有水，而是你挖的不夠深。不是成功來得慢，而是你努力的不夠多。2、孤單一人的時間使自己變得優(yōu)秀，給來的人一個驚喜，也給自己一個好的交代。3、命運給你一個比別人低的起點是想告訴你，讓你用你的一生去奮斗出一個絕地反擊的故事，所以有什么理由不努力!4、心中沒有過分的貪求，自然苦

15、就少?？诶锊徽f多余的話，自然禍就少。腹內(nèi)的食物能減少，自然病就少。思緒中沒有過分欲，自然憂就少。大悲是無淚的，同樣大悟無言。緣來盡量要惜，緣盡就放。人生本來就空，對人家笑笑，對自己笑笑，笑著看天下，看日出日落，花謝花開，豈不自在，哪里來的塵埃!5、心情就像衣服，臟了就拿去洗洗，曬曬，陽光自然就會蔓延開來。陽光那么好，何必自尋煩惱，過好每一個當(dāng)下，一萬個美麗的未來抵不過一個溫暖的現(xiàn)在。6、無論你正遭遇著什么，你都要從落魄中站起來重振旗鼓，要繼續(xù)保持熱忱，要繼續(xù)保持微笑，就像從未受傷過一樣。7、生命的美麗，永遠(yuǎn)展現(xiàn)在她的進(jìn)取之中;就像大樹的美麗，是展現(xiàn)在它負(fù)勢向上高聳入云的蓬勃生機(jī)中;像雄鷹的美麗

16、，是展現(xiàn)在它搏風(fēng)擊雨如蒼天之魂的翱翔中;像江河的美麗，是展現(xiàn)在它波濤洶涌一瀉千里的奔流中。8、有些事，不可避免地發(fā)生，陰晴圓缺皆有規(guī)律，我們只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改變它的軌跡。9、與其埋怨世界，不如改變自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都強(qiáng)。人生無完美，曲折亦風(fēng)景。別把失去看得過重，放棄是另一種擁有;不要經(jīng)常艷羨他人，人做到了，心悟到了，相信屬于你的風(fēng)景就在下一個拐彎處。10、有些事想開了，你就會明白，在世上，你就是你，你痛痛你自己，你累累你自己，就算有人同情你，那又怎樣，最后收拾殘局的還是要靠你自己。11、人生的某些障礙，你是逃不掉的。與其費盡周折繞過去，不如勇敢地攀登，或許這會鑄就你人生的高點。12、有些壓力總是得自己扛過去，說出來就成了充滿負(fù)能量的抱怨。尋求安慰也無濟(jì)于事，還徒增了別人的煩惱。13、認(rèn)識到我們的所見所聞都是假象，認(rèn)識到此生都是虛幻，我們才能真正認(rèn)識到佛法的真相。錢多了會壓死你，你承受得了嗎?帶，帶不走，放，放不下。時時刻刻發(fā)悲心，饒益眾生為他人。14、夢想總是跑在我的前面。努力追尋它們，為了那一瞬間的同步，這就是動人的生命奇跡。15、懶惰不會讓你一下子跌倒，但會在不知不覺中減少你的收獲;勤奮也不會讓你一夜成功，但會在不知不覺中積累你