人工智能實(shí)驗(yàn)報(bào)告

暨南大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目： 動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)院系：信科院計(jì)算機(jī)系專業(yè)：計(jì)算機(jī)軟件與理論學(xué)號(hào)：0934061004學(xué)生姓名： 張韶遠(yuǎn)成績:日期：2009年11月10日目的與要求掌握人工智能的知識(shí)表示技術(shù)，能用產(chǎn)生式表示法表示知識(shí)，并實(shí)現(xiàn)一個(gè)用于識(shí)別的專家系統(tǒng)。推理策略采用正向推理和反向推理兩種。二、主要內(nèi)容學(xué)習(xí)人工智能的知識(shí)表示技術(shù)，關(guān)鍵掌握產(chǎn)生式知識(shí)表示的具體應(yīng)用方法。實(shí)現(xiàn)的動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)的主要功能如下：2．1系統(tǒng)能通過正向、反向推理得到正確的動(dòng)物識(shí)別結(jié)果。2．2系統(tǒng)能動(dòng)態(tài)地添加規(guī)則、能顯示推理過程。三．實(shí)驗(yàn)原理產(chǎn)生式表示：產(chǎn)生式表示是知識(shí)表示的一種。這種方法是建立在因果關(guān)系的基礎(chǔ)上的，可很容易的描述事實(shí)、規(guī)則及其不確定性度量。1．事實(shí)的表示：事實(shí)可看成是斷言一個(gè)語言變量的值或是多個(gè)語言變量間的關(guān)系的陳述句，語言變量的值或語言變量間的關(guān)系可以是一個(gè)詞。不一定是數(shù)字。一般使用三元組（對象，屬性，值）或（關(guān)系，對象 1，對象2）來表示事實(shí)，其中對象就是語言變量，若考慮不確定性就成了四元組表示（增加可信度）表示的機(jī)器內(nèi)這種部實(shí)現(xiàn)就是一個(gè)表。如事實(shí)“老李年齡是 35歲”，便寫成(Lee,age,35)事實(shí)“老李、老張是朋友”，可寫成(friend,Lee,Zhang).規(guī)則的表示：規(guī)則用于表示事物間的因果關(guān)系，以ifconditionthenaction 的單一形式來描述，將規(guī)則作為知識(shí)的單位。其中的 condition部分稱為條件式前件或模式，而action部分稱作動(dòng)作、后件或結(jié)論。產(chǎn)生式一般形式為：前件一/后件。前件和后件也可以是有“與” 、“或”、“非”等邏輯運(yùn)算符的組合的表達(dá)式。條件部分常是一些事實(shí)的合取或析取，而結(jié)論常是某一事實(shí) B。如果不考慮不確定性，需另附可信度度量值。產(chǎn)生式過則的含義是：如果前件滿足，則可得到后件的結(jié)論或者執(zhí)行后件的相應(yīng)動(dòng)作，即后件由前件來觸發(fā)。一個(gè)產(chǎn)生式生成的結(jié)論可以作為另一個(gè)產(chǎn)生式的前提或語言變量使用，進(jìn)一步可構(gòu)成產(chǎn)生式系統(tǒng)。蘊(yùn)涵式表示的知識(shí)只能是精確的，產(chǎn)生式表示的知識(shí)可以是不確定的，原因是蘊(yùn)涵式是一個(gè)邏輯表達(dá)式，其邏輯值只有真和假。蘊(yùn)含式的匹配一定要求是精確的，而產(chǎn)生式的匹配可以是不確定的，原因是產(chǎn)生式的前提條件和結(jié)論都可以是不確定的，因此其匹配也可以是不確定的。3.產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu):推理機(jī)的前提可以和數(shù)據(jù)庫中的已知事實(shí)相匹配時(shí)3.產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu):推理機(jī)的前提可以和數(shù)據(jù)庫中的已知事實(shí)相匹配時(shí)該規(guī)則被激:數(shù)據(jù)庫?1數(shù)據(jù)庫一— 一數(shù)據(jù)庫中存放構(gòu)成產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本元素，又是產(chǎn)生式的作用對象。包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)輸入的事實(shí)、外部數(shù)據(jù)庫輸入的事實(shí)以及中間結(jié)果和最后結(jié)果。數(shù)據(jù)的格式是多種多樣的，可以是常量、變量、多元組、謂詞等。在推理過程中，當(dāng)規(guī)則庫中某條規(guī)則活，由它推出的結(jié)論將被作為新的事實(shí)放入數(shù)據(jù)庫， 成為后面推理的已知事實(shí)。3.2規(guī)則庫規(guī)則庫中存放的是與求解有關(guān)的所有產(chǎn)生式規(guī)則的集合，每個(gè)規(guī)則由前件和后件組成。其中包含了將問題從初始化狀態(tài)轉(zhuǎn)換成目標(biāo)狀態(tài)所需的所有變換規(guī)則。這些規(guī)則描述了問題領(lǐng)域中的一般性知識(shí)。規(guī)則庫是產(chǎn)生式系統(tǒng)進(jìn)行問題求解的基礎(chǔ)，其知識(shí)的完整性、一致性、準(zhǔn)確性、靈活性，以及知識(shí)組成的合理性等性質(zhì)，對產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行效率都有重要的影響。3.3推理機(jī)推理機(jī)是一個(gè)解釋程序，控制協(xié)同規(guī)則庫與數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)整個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行，決定問題求解過程的推理路線，實(shí)現(xiàn)對問題的求解。推理機(jī)主要包括下面一些工作內(nèi)容：

（1）按一定策略從規(guī)則庫中選擇規(guī)則與數(shù)據(jù)庫的已知事實(shí)進(jìn)行匹配。匹配的過程中會(huì)產(chǎn)生三種情況。第一種匹配成功，則此條規(guī)則將被列入被激活候選集；第二種匹配失敗，即輸入條件與已知條件矛盾；第三種匹配無結(jié)果，即該條規(guī)則前件的已知條件中完全與輸入事實(shí)無關(guān)，則將規(guī)則列入待測試規(guī)則集，將在下一輪匹配中再次使用。因?yàn)橛锌赡芡评碇虚g結(jié)果符合其前件的已知條件。（2）當(dāng)匹配成功的規(guī)則多于一條時(shí)，需要從匹配成功的規(guī)則中選出一個(gè)加以執(zhí)行，即根據(jù)一定的策略解消沖突。（3）解釋執(zhí)行規(guī)則后件的動(dòng)作。如果該規(guī)則的后件不是問題的目標(biāo)，即如果這些后件為一個(gè)或多個(gè)結(jié)論時(shí)，將其加入到數(shù)據(jù)庫中。對要執(zhí)行的規(guī)則，如果該規(guī)則的后件滿足問題的結(jié)束條件，則停止推理。四、實(shí)驗(yàn)正文1．需求分析功能需求1．1．1動(dòng)物識(shí)別正向推理正向推理是從已知事實(shí)出發(fā)，通過規(guī)則庫求的結(jié)論，也稱為自底向上，或稱為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式。正向推理過程的具體步驟是：（1）讀入事實(shí)集到工作存儲(chǔ)器取出某條規(guī)則，將規(guī)則的全部前件與工作存儲(chǔ)器中的所有事實(shí)進(jìn)行比較。如果匹配成功，則所得結(jié)果顯示到屏幕上，轉(zhuǎn)向（3）;否則，直接轉(zhuǎn)向（3）。結(jié)束。1.2刪除規(guī)則可以添加新的事實(shí)和規(guī)則。1.2性能需求軟件環(huán)境?操作系統(tǒng)：WindowsServer2003;WindowsVista;WindowsXP?開發(fā)工具：數(shù)據(jù)庫：SQLServer2005人工智能技術(shù)的應(yīng)用一動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).1動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是將人的思維過程轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語言的邏輯過程，其關(guān)鍵在于知識(shí)和信息的表示，智能推理或求解的基礎(chǔ)一知識(shí)庫的創(chuàng)建和管理，以及基于某種知識(shí)和信息表示的智能推理或求解過程。該系統(tǒng)的知識(shí)表示采用產(chǎn)生式表示法。產(chǎn)生式系統(tǒng)由條件和規(guī)則數(shù)據(jù)庫、控制系統(tǒng)、界面三個(gè)部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫中規(guī)則表、條件表分別對應(yīng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的動(dòng)物庫表，動(dòng)物特征詢問序列表。動(dòng)物庫表放入推理規(guī)則，包括動(dòng)物的各種屬性和所應(yīng)推出的動(dòng)物名稱。動(dòng)物特征詢問序列表放入要選擇的各種動(dòng)物的屬性。動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)主體框架:本系統(tǒng)只用了一個(gè)頁面實(shí)現(xiàn)，界面使用上下結(jié)構(gòu)的框架設(shè)計(jì)，當(dāng)用戶進(jìn)入系統(tǒng)的時(shí)候，打開Default.aspx，該頁面分為上下兩個(gè)部分，上面的部分是用于根據(jù)問題輸入動(dòng)物特征，下面的部分是新規(guī)則的加入功能部分，也是用戶進(jìn)行添加新規(guī)則的頁面，這好似一個(gè)導(dǎo)航頁面，用戶可以更具自己的選擇進(jìn)行的操作，由上至下進(jìn)入不同的功能部分。各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)：（1）正向推理鑒別動(dòng)物：Default.aspx這個(gè)頁面中的控件有：一個(gè)FormView,其作用是顯示系統(tǒng)向用戶獲得動(dòng)物特征的詢問問題。一個(gè)DropDownlist，用于顯示與切換第五特征詢問的問題。一個(gè)Label，用于顯示查詢結(jié)果。一個(gè)按鈕,用于用戶傳入查詢命令。用戶點(diǎn)擊查詢按鈕,button的click事件,在這個(gè)事件中,首先定義一個(gè)string：result,用來存儲(chǔ)最后的輸出結(jié)果的初始字符串“查詢結(jié)果是：”然后在后面的查詢過程中,如果查詢到有新的規(guī)則符合要求,就將該規(guī)則加到這個(gè)string中,當(dāng)查詢結(jié)束后,這個(gè)字符串中就存放了所有符合用戶所選條件的規(guī)則,再將這個(gè)字符串顯示在頁面中的textbox中。（2）添加規(guī)則添加規(guī)則頁面中的控件有一個(gè)Textbox,用于在查找不到規(guī)則的時(shí)候,用于添加規(guī)則的2.2動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)開發(fā)工具：SQLserver2005，VisualStudio2008設(shè)計(jì)語言：ASP.NET2.0,C#數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)思想：將所有的條件存放在動(dòng)物特征查詢表中，所有的規(guī)則存放在動(dòng)物庫表中，在規(guī)則表中所有的條件和結(jié)論均以編號(hào)的形式存放，當(dāng)要進(jìn)行查詢的時(shí)候，從條件表中查到對應(yīng)標(biāo)號(hào)的條件或者結(jié)論，將原來查到的編號(hào)替換為文字的條件或者編號(hào)。．測試及驗(yàn)收通過測試，用正向推理和反向推理實(shí)現(xiàn)動(dòng)物識(shí)別的功能基本實(shí)現(xiàn)，效果不錯(cuò)。界面設(shè)計(jì)的也比較簡潔。在調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)添加規(guī)則時(shí)候有一些問題，就是用戶在選擇條件的時(shí)候如果已經(jīng)存在這個(gè)基本事實(shí)的話，則不應(yīng)該再添加相同的記錄。通過和老師探討與研究，最終解決了這個(gè)問題，即在添加規(guī)則前，檢查數(shù)據(jù)庫中是否有該規(guī)則存在，如沒有，再進(jìn)行規(guī)則的添加操作。五、綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)和結(jié)論對人工智能的產(chǎn)生式系統(tǒng)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，特別是對正向推理和反向推理有更深的了解。本次實(shí)驗(yàn)是單獨(dú)完成的，通過查找資料，最終圓滿的完成了實(shí)驗(yàn)。這次實(shí)驗(yàn)充分培養(yǎng)了我們的獨(dú)立解決問題的能力實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是對正向推理算法的掌握和對數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，由于前期我們花了比較多的時(shí)間進(jìn)行算法的理解和數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，大量查找資料，因此最終我們能更快更好的完成了實(shí)驗(yàn)。通過這次實(shí)驗(yàn)，使我們熟悉了軟件的開發(fā)全程，也更加熟悉了編程工具和編程語言。通過兩周的設(shè)計(jì)與開發(fā)，動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)基本開發(fā)完畢，但是由于時(shí)間較短，所以該系統(tǒng)還有許多不盡如人意的地方，比如沒有文檔，反向推理出現(xiàn)一些缺陷等問題。因此有待進(jìn)一步改進(jìn)。總的來說，這次實(shí)驗(yàn)我們收益頗多，通過這個(gè)獨(dú)立完成的小型項(xiàng)目，培養(yǎng)了我軟件開發(fā)設(shè)計(jì)的能力，熟悉了軟件開發(fā)的過程步驟，加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，進(jìn)一步掌握了運(yùn)用ASP.NET2.0進(jìn)行軟件開發(fā)，熟悉了C#語言。為以后我們進(jìn)行軟件開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。六、參考文獻(xiàn)佘玉梅,段鵬?人工智能及其應(yīng)用.上海交通大學(xué)出版社,2007年4月第一版。馬少平，朱曉燕。人工智能。清華大學(xué)出版社，2004年8月第一版。李勇平ASP.NET2.0(C#)基礎(chǔ)教程清華大學(xué)出版社2008年4月第一版陸永禎，段慧坤，周蕓SQLServer2000數(shù)據(jù)庫管理和程序開發(fā)一周通中國鐵道出版社2005年4月第一版龍馬工作室ASP.NET2.0+SQLServer2005從入門到精通通社人民郵電出版2008年4月第一版附錄（程序流程圖、程序、界面、數(shù)據(jù)等）程序流程圖部分程序代碼：publicpartialclass_Default:System.Web.UI.Page{intj=0,Num,Number2;staticint[]a=newint[7];SqlConnectioncon=newSqlConnection("Server=PC-11;userid=sa;password=123456;Database=animal;");protectedvoidPage_Load(objectsender,EventArgse){}protectedvoidYesOption_CheckedChanged(objectsender,EventArgse){a[Convert.ToInt32(Questionselected.SelectedValue)]=1;Questionselected.SelectedIndex++;YesOption.Checked=YesOption.Checked=falseprotectedvoidNoOption_CheckedChanged(objectsender,EventArgse){a[Convert.ToInt32(Questionselected.SelectedValue)]=0;Questionselected.SelectedIndex++;NoOption.Checked=false;}protectedvoidHandIn_Click(objectsender,EventArgse){stringSeleceString="select動(dòng)物名稱from動(dòng)物庫where會(huì)游泳='"+a[0]+"'and會(huì)飛翔='"+a[1]+"'and吃肉='"+a[2]+"'and有爪子='"+a[3]+"'and眼盯前方='"+a[4]+"'and會(huì)下蛋='"+a[5]+"'and有腿='"+a[6]+"'";SqlCommandcmd=newSqlCommand(SeleceString,con);con.Open();SqlDataReadersdr=cmd.ExecuteReader();Result.Text="查找成功，該動(dòng)物為"+sdr.GetString(0);else

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