IDS11專家系統(tǒng)課件

專家系統(tǒng)知識就是力量,而積累了知識的計算機會全面增強我們的力量先看一個例子eXpertise2Go系統(tǒng)

我們先來看看一個eXpertise2Go的demo： ProductAdvisors:PCs,PDAs&More!中購買PC的專家系統(tǒng)例子。什么是專家？與領(lǐng)域相關(guān)有豐富知識：對該領(lǐng)域的事物精通，有豐富的知識或者說有獨到的見解能進行判斷：對該領(lǐng)域的復(fù)雜問題能進行獨到明確的判斷什么是專家系統(tǒng)?一種智能的計算機程序,它運用知識和推理步驟來解決只有專家才能解決的復(fù)雜問題.一種智能的計算機程序系統(tǒng),在該系統(tǒng)中保存了大量的專家水平的知識和經(jīng)驗,能夠利用人類專家的知識和經(jīng)驗進行推理和判斷,模擬人類專家的決策過程,以解決那些通常需要專家決定的復(fù)雜問題.什么是專家系統(tǒng)？專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問題的計算機程序系統(tǒng)。具有大量的專門知識與經(jīng)驗根據(jù)某領(lǐng)域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗，進行推理和判斷需要解決的問題要足夠的復(fù)雜知識庫知識庫是用來存放領(lǐng)域?qū)＜抑R的倉庫。其中的知識來源于知識獲取器，并為推理器提供求解問題所需要的知識。主要涉及的問題：知識表達問題知識管理問題知識庫推理機推理機是模擬人類專家的思維過程，控制并執(zhí)行對問題的求解。它能根據(jù)已知的事實，利用知識庫中的知識，按照一定的推理方法和控制策略進行推理，直到得出相應(yīng)的結(jié)論為止主要研究問題：推理方法：精確/非精確控制策略：推理方向/規(guī)則搜索策略知識獲取知識獲取是建設(shè)專家系統(tǒng)的關(guān)鍵。沒有知識的專家系統(tǒng)就是一個空殼，不能起任何作用。主要研究問題：獲取方法：自動化程度獲取效率：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概念結(jié)構(gòu)

1.知識庫(KnowledgeBase,KB)2.推理機(InferenceEngine,IE)3.動態(tài)數(shù)據(jù)庫4.人機界面5.解釋模塊

6.知識庫管理系統(tǒng)專家系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的理想結(jié)構(gòu)實際結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)示例實例分析--勘探專家系統(tǒng)PROSPECTORPROSPECTOR的功能與結(jié)構(gòu)

(1)勘探評價(2)區(qū)域資源評價(3)井位選擇PROSPECTOR總體結(jié)構(gòu)知識表示

1.分類學(xué)網(wǎng)絡(luò)分類學(xué)網(wǎng)絡(luò)推理網(wǎng)絡(luò)示例知識庫中三種網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系重點介紹幾個問題專家系統(tǒng)發(fā)展的歷史背景和重要人物知識表達問題知識推理問題專家系統(tǒng)的應(yīng)用專家系統(tǒng)發(fā)展的歷史背景1954年人工智能學(xué)科誕生以后，以數(shù)學(xué)定理證明為標志在通用問題求解等方面取得了令人興奮的成果，世界上興起了一個人工智能的研究浪潮。專家系統(tǒng)發(fā)展的歷史背景很快這種“通用”的想法就遇到了巨大的挑戰(zhàn)，失敗接連不斷。以至于政府停止了對人工智能研究項目的資助。人們反思的結(jié)果是，應(yīng)縮小領(lǐng)域，想專家那樣思維。專家系統(tǒng)發(fā)展的歷史背景1969年,美國斯坦福大學(xué)Feigenbaum教授和遺傳學(xué)系主任JoshuaLederberg教授(1958年諾貝爾生理學(xué)-醫(yī)學(xué)獎獲得者)以及哲學(xué)家BruceBuchanan合作.專家系統(tǒng)發(fā)展的歷史背景開發(fā)從光譜儀提供的數(shù)據(jù)中推斷出物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)的計算機程序,根據(jù)分析,化學(xué)家依據(jù)光譜的波峰模式判斷物質(zhì)分子結(jié)果的經(jīng)驗加入到系統(tǒng)中.這是歷史上第一個專家系統(tǒng).專家系統(tǒng)的歷史20世紀70年代是專家系統(tǒng)開發(fā)的鼎盛時期,各種各樣的專家系統(tǒng)被開發(fā)出來.1972-1979,Fegenbaum小組又開發(fā)了影響深遠的醫(yī)療專家系統(tǒng)MYCIN,能夠?qū)毦腥炯膊〉脑\斷和治療作出咨詢.專家系統(tǒng)的歷史學(xué)術(shù)界還發(fā)展了通用知識表達語言，專家系統(tǒng)生成工具等。人們相信，只要有足夠的知識就可以象專家一樣地工作。1977年，F(xiàn)egenbaum在IJCAI提出了“知識工程”的概念，明確了對知識獲取了整理的重要性。人們相信：知識的大量積累可以使計算機的智能發(fā)生質(zhì)變。專家系統(tǒng)的發(fā)展歷史但是，單學(xué)科專業(yè)型專家系統(tǒng)的缺陷也逐步暴露出來：不能回答一些常識性的問題，不能回答知識庫之外的問題。Lenat于1984年提出CYC計劃，建造海量常識性知識庫。但是其工程量巨大，人們對其是否能夠成功表示了很大的懷疑。專家系統(tǒng)的發(fā)展歷史1995年CYC成立了一家公司cycorp,繼續(xù)CYC的事業(yè)。到2000年，已經(jīng)積累了160萬條常識性知識。這樣的規(guī)模是大還是小，是否又是“爬梯子登月亮”？？1936年生于美國新澤西洲1952年進入CMU電氣工程系學(xué)習(xí)，師從西蒙，獲博士學(xué)位1965在斯坦福大學(xué)發(fā)明世界上第一個專家系統(tǒng)DENDRAL1977年在IJCAI上在世界上第一次提出知識工程的概念。現(xiàn)為SKL教授關(guān)于知識表達知識表達是人工智能的基本問題之一。歷史上已經(jīng)提出了多種知識表達的方法?；谝?guī)則的表達方法基于框架的表達方法語義網(wǎng)絡(luò)表達方法狀態(tài)空間表達方法其他基于規(guī)則的表達方法規(guī)則是什么？IF（條件）THEN（結(jié)論）例子：IF（動物有毛發(fā)）THEN（動物是哺乳動物）IF（動物有奶）THEN（動物是哺乳動物）IF（動物有羽毛）THEN（動物是鳥）IF（動物會飛）并且（動物會產(chǎn)蛋）THEN（動物是鳥）基于框架的表示方法框架的結(jié)構(gòu)：框架名稱槽側(cè)面名：側(cè)面值FrameName{(Aspect1(value1));(Aspect2(value2));…….}側(cè)面1側(cè)面4側(cè)面3側(cè)面2框架名稱一個例子機器人羅西和蘇珊在玩，羅西打了蘇珊一下。情形1：蘇珊很憤怒，與羅西對打起來；情形2：蘇珊很傷心，哭了。設(shè)計兩個框架：狀態(tài)變化，動作行為初態(tài)結(jié)果終態(tài)對象狀態(tài)變化動作結(jié)果接受者發(fā)出者動作行為高興憤怒蘇珊初態(tài)結(jié)果終態(tài)對象狀態(tài)變化打蘇珊羅西動作結(jié)果接受者發(fā)出者動作行為高興委屈蘇珊初態(tài)結(jié)果終態(tài)對象狀態(tài)變化高興憤怒蘇珊初態(tài)結(jié)果終態(tài)對象狀態(tài)變化打蘇珊羅西動作結(jié)果接受者發(fā)出者動作行為打蘇珊動作結(jié)果接受者發(fā)出者動作行為羅西高興委屈蘇珊初態(tài)結(jié)果終態(tài)對象狀態(tài)變化哭蘇珊動作結(jié)果接受者發(fā)出者動作行為語義網(wǎng)絡(luò)由實體-聯(lián)系組成的網(wǎng)絡(luò)來表達。實體包括類（class）和實例(instance)類：鳥，人實例：燕子，張三聯(lián)系：各種語義聯(lián)系IsA：ZhangSanIsAPersonKindOf/SubsetOf:StudentIsSubsetOfPersonpartof:實體-屬性聯(lián)系。德智體是評價學(xué)生的三個方面一個例子PERSONSubsetOfSubsetOfSubsetOfProfessorStudentStaffZhangSanIsAAdvisor狀態(tài)空間表示法狀態(tài)空間就是問題全部可能的狀態(tài)考慮8數(shù)碼問題的狀態(tài)空間12384765用8個數(shù)字的位置來表示狀態(tài)：9！用空格的移動表示操作：LeftRightUpDown123847656438571264381572643857126384571264385712LeftRightUpDown6485371264385271UpDown專家系統(tǒng)的推理問題推理機制和知識表達方式有關(guān)系基于規(guī)則的表示滿意=>問題試用一下專家系統(tǒng)eXpertise2Go系統(tǒng) ，并記錄下來回答過程和結(jié)果。分析一下是否滿意？請你談?wù)剬＜蚁到y(tǒng)的看法，在你的學(xué)科領(lǐng)域中是否可以應(yīng)用專家系統(tǒng)？請你提出一個可能的專家系統(tǒng)的設(shè)想。系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

一般步驟與方法知識庫與知識庫管理系統(tǒng)設(shè)計

1.知識庫設(shè)計醫(yī)療診斷知識庫層次結(jié)構(gòu)2.知識庫管理系統(tǒng)設(shè)計1)知識操作功能設(shè)計知識操作功能包括知識的添加、刪除、修改、查詢和統(tǒng)計等。2)知識檢查功能設(shè)計知識檢查包括知識的一致性、完整性、冗余性等檢查。r1:ifPthenQr2:ifPthen﹁Q

r1:ifPthenQr2:ifQthenRr3:ifRthenP3)知識庫操作設(shè)計知識庫操作包括知識庫的建立、刪除、分解、合并等。推理機與解釋機制設(shè)計1.從哪里著手2.還應(yīng)考慮些什么3.算法設(shè)計與程序設(shè)計4.解釋機制如何實現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計人機界面設(shè)計開發(fā)工具與環(huán)境開發(fā)工具

1.面向AI的程序設(shè)計語言2.知識表示語言3.外殼系統(tǒng)4.組合式構(gòu)造工具5.專家系統(tǒng)工具EST開發(fā)環(huán)境

●用EST開發(fā)的一個小型專家系統(tǒng)示例：work(main):{主程序}makewindow(1,117,0,"d",3,10,4,30),nl,{定義主窗口}write