動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

人工智能試驗(yàn)匯報(bào)二班級(jí)：XXXX姓名：XXXX學(xué)號(hào):XXXXX試驗(yàn)?zāi)康?.理解并掌握基于規(guī)則系統(tǒng)的表達(dá)與推理。2.學(xué)會(huì)編寫小型的產(chǎn)生式系統(tǒng)，理解正向推理和反向推理的過3。程以及兩者的差異.4。學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)樸的人機(jī)交互界面.試驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容及試驗(yàn)環(huán)境：1.理解動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)問題；2.產(chǎn)生式系統(tǒng)的構(gòu)成部分，正向推理，逆向推理的算法和產(chǎn)生式系統(tǒng)的類型。三、試驗(yàn)內(nèi)容和環(huán)節(jié)：內(nèi)容：結(jié)合第五章內(nèi)容，以動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)（或貨品袋裝系統(tǒng))為例,實(shí)現(xiàn)基于規(guī)則的系統(tǒng)構(gòu)造試驗(yàn)。規(guī)定：成果顯示規(guī)定有若干選擇動(dòng)物特性的選擇列表；體現(xiàn)判斷動(dòng)物時(shí)，使用了哪些規(guī)則；體現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的變化；（正向推理中體現(xiàn)每使用一次規(guī)則后，產(chǎn)生新事實(shí)。反向推理中體現(xiàn)新的目的事實(shí)有哪些需要證明，哪些已經(jīng)得到證明）；顯示規(guī)則的調(diào)用次序；顯示最終的成果,包括動(dòng)物能識(shí)別出來和動(dòng)物不能識(shí)別出來兩種狀況.至少檢查兩個(gè)例子實(shí)現(xiàn)正向推理和反向推理的區(qū)別;老虎的例子如上所示，如下為金錢豹的例子：正向推理:反向推理：指出綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)分別使用哪些函數(shù)實(shí)現(xiàn)的?綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)均采用數(shù)組完畢。其中的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)為一種string類型的數(shù)組，內(nèi)容為事實(shí)的名稱字符串，下標(biāo)則為該事實(shí)的序號(hào)。數(shù)組長(zhǎng)度為33,表達(dá)共有33個(gè)事實(shí)（最終7個(gè)為動(dòng)物名稱）。代碼如下：stringfacts[factnum]={”有爪”,"有犬齒”,"有奶”，"有毛發(fā)”，”目視前方”，"吃肉"，”有蹄",”有羽毛”，”會(huì)飛"，"生蛋"，”不會(huì)飛”,”黑白色"，"會(huì)游泳”,”善飛"，"不怕風(fēng)浪”,”長(zhǎng)腿"，"長(zhǎng)脖子",”有暗斑點(diǎn)”，”白色”，”黑色斑點(diǎn)”,”黑色條紋”,”黃褐色”,"食肉動(dòng)物","鳥",”哺乳動(dòng)物",”有蹄動(dòng)物”，"老虎"，”金錢豹"，”長(zhǎng)頸鹿",”斑馬",”鴕鳥",”企鵝","海燕"};規(guī)則庫(kù)為一種構(gòu)造體數(shù)組。該構(gòu)造體由一種int型數(shù)組(表達(dá)前提條件的序號(hào)集合）和一種int數(shù)據(jù)（表達(dá)由此前提推出的成果）表達(dá)。該數(shù)組長(zhǎng)度為14，表明有14條規(guī)則.該規(guī)則庫(kù)在建立時(shí)有一種內(nèi)在規(guī)定：前提的規(guī)則(子規(guī)則)的序號(hào)必須在父規(guī)則之前。（便于正向推理的實(shí)現(xiàn)）代碼如下：structrule{ intcon［10］； intres；｝;Rulerules[rulenum]={{{2,—1｝,24},｛｛3,—1},24｝，｛｛7，—1｝，23｝,{｛8,9，-1}，23}，｛{24,0，1,4，—1},22},｛｛24,5,-1｝,22}，｛｛24，6,—1｝，25},{｛22，21，20,—1｝，26｝,｛{22,21,19,—1},27｝,｛{25，15，16,21,17,—1｝,28｝,｛{25,18，20,—1｝，29}，{｛23,10，15,16,11，—1｝,30}，｛｛23，10,12，11，-1}，31｝，｛｛23,13，14,-1},32}｝;規(guī)則庫(kù)的匹配算法是什么?怎樣選用可用規(guī)則集中的規(guī)則？分別使用哪些函數(shù)實(shí)現(xiàn)的?用一種bool型的與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)組等長(zhǎng)的enfact數(shù)組表達(dá)各事實(shí)與否已經(jīng)滿足（或已經(jīng)推出）。要匹配一種規(guī)則的時(shí)候,只需查看其前提序號(hào)集數(shù)組中每個(gè)元素對(duì)應(yīng)的enfact數(shù)組中的值與否為true,假如所有都為true則可由該規(guī)則推出對(duì)應(yīng)成果。代碼如下：boolenfact［factnum］；memset（enfact,false,factnum);//每次輸入時(shí)需對(duì)該數(shù)組進(jìn)行初始化//如下為輸入過程 while(ti!=-1） { if（ti>=0＆&ti<=notanimal) enfact[ti]=true; else { cout〈<”輸入錯(cuò)誤!請(qǐng)輸入0~25之間的數(shù)字！”〈<endl；//notanimal=25 cin。clear（）;//清除流錯(cuò)誤錯(cuò)誤標(biāo)識(shí) cin。sync(）；////////////清空輸入緩沖區(qū) break； ｝ cin>〉ti; ｝;以上，則完畢了輸入，并對(duì)enfact數(shù)組進(jìn)行了初始化.目前對(duì)正向推理和反向推理的匹配和詳細(xì)推理過程進(jìn)行簡(jiǎn)要闡明。正向推理:從下向上的推理。由于建立規(guī)則庫(kù)時(shí)的內(nèi)在規(guī)定，即子規(guī)則必在父規(guī)則前，故進(jìn)行正向推理的時(shí)候只要將規(guī)則庫(kù)從前到后掃一遍看與否能由規(guī)則推出對(duì)應(yīng)成果即可。假如能匹配推出成果則看該成果與否為動(dòng)物，假如已經(jīng)推出動(dòng)物則推理成功。否則更新數(shù)據(jù)庫(kù)，匹配下一種規(guī)則.代碼如下：intobverse(）｛ outputf（1)； intti； inti，j; inttres； cout<<endl； for（i=0;i〈rulenum；i++) ｛ j=0； ti=rules［i].con[j］; while（ti！=—1）//假設(shè)前提數(shù)不超過9個(gè)，必存在-1作為結(jié)束 ｛ if（enfact［ti］==false） break； j++； ti=rules[i］。con[j］; } if(ti==—1） ｛tres=rules[i］.res; enfact[tres]=true； cout〈<"運(yùn)用了規(guī)則”〈<i〈<":”; j=0; while（rules［i].con［j]！=—1) { cout〈〈facts［rules［i]。con[j]］〈<”"; j++； ｝ cout<〈"====〉"〈<facts[tres］〈<endl； if（isAnimal(tres)) ｛ if(noOtiose(tres）） returntres; else return-1； } } ｝ return—1；}反向推理:從上向下的推理。反向推理比正向推理要復(fù)雜某些。采用的算法是從事實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)物開始從前去后進(jìn)行匹配，看與否能成功推出,假如都推不出能識(shí)別失敗，若能推出其中一種則中斷搜索，識(shí)別成功。推某一種事實(shí)時(shí)，仍然是從該事實(shí)的前提出發(fā),逐一匹配，若所有的前提滿足，則該事實(shí)滿足.不一樣的是,這里以該事實(shí)為成果的前提也許有諸多，我采用了犧牲空間換時(shí)間的措施，即不是將規(guī)則庫(kù)從頭到尾搜一遍來查找以待查事實(shí)為成果的規(guī)則,而是事先將所有的先保留在一種構(gòu)造體數(shù)組中，構(gòu)造體中只有一種數(shù)組，表達(dá)能推出某個(gè)成果的規(guī)則序號(hào)。代碼如下：structfactrule｛ intrulen[5];}；factrulefactrules[factnum］=｛{-1},{—1｝，｛-1｝，｛—1},｛-1}，{—1}，｛—1｝,｛-1},{—1},{-1},{-1｝,{-1｝,{-1}，{-1｝，{—1｝，{-1},｛-1｝,｛-1}，｛—1}，{—1},｛-1｝,{—1},｛4,5，-1｝,{2，3，-1},{0，1,-1｝，{6,-1},{7，—1},｛8，-1｝，｛9，-1},｛10，—1｝,｛11,—1},｛12，-1}｝；故要看某個(gè)事實(shí)與否能推出的時(shí)候,只要將它對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)的factrules中的數(shù)組中的規(guī)則進(jìn)行匹配即可，只要有一條規(guī)則滿足，即可中斷搜索，推出該事實(shí)可滿足.此外，由于某個(gè)規(guī)則的前提也許是另一種規(guī)則的成果，這相稱于規(guī)則的嵌套.因此在進(jìn)行反向推理時(shí)必須用到遞歸技術(shù)，并且是一種回溯.整個(gè)反向推理的代碼如下：boolachieve（intri）//{ intj； intti; cout〈〈endl〈<"目前驗(yàn)證目的為："<<facts［rules[ri］.res］〈<endl； cout<〈"嘗試規(guī)則”<〈ri〈〈":"; j=0; while(rules[ri]。con［j］!=-1） { cout<〈facts[rules[ri]。con[j］]〈〈””; j++； ｝ cout〈〈"==？==>”〈〈facts［rules[ri］.res］<〈endl;j=0； ti=rules[ri].con[j]； while(ti!=—1） { if（enfact［ti］==false) ｛ intki=0;if（factrules［ti].rulen［ki］==—1） ｛ cout〈〈"條件"<<facts[ti］<<”不滿足！"<<endl; cout<〈"使用規(guī)則”<<ri<〈"：”； j=0; while(rules［ri]。con[j］！=-1) { cout<<facts［rules［ri].con[j］］<〈"”; j++； } cout〈<”=====〉"<〈facts［rules[ri].res］<〈"失?。?<〈endl； returnfalse; }else { cout<<"條件”〈<facts[ti]〈<"未知,繼續(xù)推理..."〈〈endl; boolok=false； for(ki=0;factrules［ti]。rulen[ki］!=—1＆＆！ok;ki++） { ok=achieve(factrules［ti］.rulen[ki])； ｝ if（ok) { cout<〈”條件"<<facts［ti]<〈”滿足!”〈〈endl； j++; ti=rules［ri].con［j]; } else { cout<〈"條件"〈<facts［ti］<〈"不滿足!"<〈endl; cout<〈”使用規(guī)則"<<ri〈<”:"; j=0； while(rules[ri］。con[j]！=-1） { cout<〈facts[rules［ri］。con[j］］<〈"”; j++； } cout<<”=====〉"〈〈facts[rules［ri].res］<〈"失??！”<〈endl<<endl； returnfalse; ｝ } } else { cout〈<”條件"<<facts［ti]〈〈”滿足!”<<endl； j++； ti=rules[ri］.con[j]； ｝ } ｛ cout〈<”使用規(guī)則"<<ri<<":"； j=0； while(rules［ri].con[j］!=-1) ｛ cout〈<facts［rules[ri]。con［j］]<<"”； j++; } cout〈<"=====〉”<〈facts[rules[ri]。res]<〈"成功!"〈〈endl； returntrue; ｝}intreverse(）｛ outputf(2)；inti;for（i=animalfrom;i〈rulenum;i++）{ cout〈<endl〈<”——---———-—————---——--—由動(dòng)物目的：”〈〈facts［rules［i].res］〈<”進(jìn)行反向推理—-—-—————------—---——--——”〈<endl； if(achieve（i)） { if（noOtiose(i+notanimal-animalfrom+1）) returni+notanimal-animalfrom+1； else return—1; }｝return-1;｝注:本系統(tǒng)對(duì)輸入事實(shí)冗余的狀況做出了處理。采用的算法是：仍然是空間換時(shí)間的思想，事先將所有動(dòng)物也許有的特性做成一種與特性數(shù)等長(zhǎng)的bool數(shù)組typefact，這樣只需在推出某種動(dòng)物后再將該動(dòng)物對(duì)應(yīng)的數(shù)組typefact與enfact數(shù)組進(jìn)行匹配，看enfact中與否存在多出的錯(cuò)誤特性即可.代碼如下:booltypefact［factnum-notanimal-1]［factnum］=｛｛1，1，1，1,1,1，0，0，0，0，0，0,0，0,0，0,0,0，0,0，1,1,1,0，1,0，1,0,0，0，0，0,0｝,｛1,1,1，1，1，1，0,0，0，0,0，0，0，0,0，0,0,0，0,1，0，1,1,0,1，0,0，1，0,0，0，0,0｝,{0,0,1，1,0,0，1,0,0，0，0，0，0,0，0,1，1,1,0,0,0，1,0，0,1，1,0，0，1,0，0，0,0},｛0，0，1,1，0，0,1,0，0,0，0,0,0，0，0，0,0,0,1，0,1，0,0，0,1，1，0，0，0,1，0,0，0｝，{0，0,0,0，0，0,0，1,1，1,1,1,0,0，0,1,1，0,0，0，0,0,0，1，0,0，0，0，0,0，1，0，0},{0，0,0，0，0，0，0,1，1，1,1，1,1,0,0，0，0，0,0,0，0,0，0,1，0,0，0,0,0,0,0,1，0},{0,0，0,0，0，0,0,1，1,1,0,0,0，1,1,0，0，0,0,0,0,0,0，1,0,0，0,0,0，0,0,0,1}};boolnoOtiose(intfi）｛ intki=fi—notanimal-1; boolok=true； for（inti=1；i〈factnum；i++) { if(enfact［i］=