專家系統(tǒng)人工智能原理與應(yīng)用

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名稱:人工智能原理與應(yīng)用作者:張仰森出版社:高等教育出版社章節(jié):共十章主講教師:宗春梅專家系統(tǒng)是人工智能應(yīng)用爭論的一個(gè)重要分支。自20世紀(jì)60年月末，費(fèi)根鮑姆等人研制成功第一個(gè)專家系統(tǒng)DENDRAL以來,專家系統(tǒng)已被成功地運(yùn)用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)礦產(chǎn)業(yè)、科學(xué)技術(shù)、醫(yī)療、教育、軍事等眾多領(lǐng)域，并已產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。它實(shí)現(xiàn)了人工智能從理論爭論走向?qū)嶋H應(yīng)用，從一般思維方法探討轉(zhuǎn)入特地學(xué)問運(yùn)用的重大突破。成為人工智能應(yīng)用爭論中最活潑、也最有成效的一個(gè)重要領(lǐng)域。8.1專家系統(tǒng)概述

1.產(chǎn)生與進(jìn)展過程1968年世界上的第一個(gè)專家系統(tǒng)DENDRAL在美國的斯坦福大學(xué)研發(fā)成功。DENDRAL是世界上第一例成功的專家系統(tǒng)，它的消失標(biāo)志著人工智能的一個(gè)新領(lǐng)域——專家系統(tǒng)的誕生。20世紀(jì)60年月末，美國麻省理工學(xué)院開頭爭論用于解決簡單微積分運(yùn)算和數(shù)學(xué)推導(dǎo)的專家系統(tǒng)MACSYMA?？▋?nèi)基—梅隆大學(xué)在同一時(shí)期也開發(fā)了一個(gè)用于語音識(shí)別的專家系統(tǒng)HEARSAY，并相繼研發(fā)成功HEARSAY—II和HEARSAY—III。1974年，匹茲堡大學(xué)研制成功內(nèi)科病診斷詢問系統(tǒng)INTERNIST，并在以后對(duì)其不斷完善，使之進(jìn)展成專家系統(tǒng)CADUCEUS。8.1.1專家系統(tǒng)的產(chǎn)生與進(jìn)展1976年，專家系統(tǒng)MYCIN由美國斯坦福大學(xué)的開發(fā)成功，其主要設(shè)計(jì)目的是為細(xì)菌感染疾病供給抗菌劑治療建議。MYCIN還首次使用了目前專家系統(tǒng)中常用的學(xué)問庫的概念，并在不確定性的表示和處理中承受了可信度的方法。1976年，美國斯坦福大學(xué)國際爭論所人工智能爭論中心的等人研制成功一個(gè)探礦專家系統(tǒng)ROSPECTOR，該系統(tǒng)把礦床模型按計(jì)算機(jī)能解釋的形式編碼，隨后利用這些模型進(jìn)展推理，到達(dá)勘探評(píng)價(jià)、區(qū)域資源估值、鉆井井位選擇的目的。進(jìn)入20世紀(jì)80年月以后，專家系統(tǒng)的研發(fā)開頭趨于商品化。8.1專家系統(tǒng)概述8.1.1專家系統(tǒng)的產(chǎn)生與進(jìn)展2.專家系統(tǒng)的成就由數(shù)字設(shè)備公司〔DEC〕和卡內(nèi)基—梅隆大學(xué)合作研發(fā)的專家系統(tǒng)XCON，是一個(gè)用于為VAX計(jì)算機(jī)系統(tǒng)制定硬件配置方案的商用系統(tǒng)，制造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。ACE是由貝爾試驗(yàn)室于80年月初開發(fā)的一個(gè)用于設(shè)備錯(cuò)誤診斷的專家系統(tǒng)，用于定位和識(shí)別在網(wǎng)絡(luò)中的故障點(diǎn)。DELTA則是由通用電氣公司在80年月中期開發(fā)的錯(cuò)誤診斷系統(tǒng)，以幫助修理人員覺察在柴油發(fā)電機(jī)中的故障。3.中國的狀況我國專家系統(tǒng)的研發(fā)起步于20世紀(jì)80年月，開發(fā)成功了很多具有有用價(jià)值的應(yīng)用型專家系統(tǒng)。8.1專家系統(tǒng)概述8.1.1專家系統(tǒng)的產(chǎn)生與進(jìn)展4.需要進(jìn)一步爭論并加以解決的問題學(xué)問的自動(dòng)獵取方法、深層學(xué)問的表示和利用方法、分布式學(xué)問的處理方法以及學(xué)問的完備性等問題都是要連續(xù)探討和爭論的。8.1專家系統(tǒng)概述8.1.1專家系統(tǒng)的產(chǎn)生與進(jìn)展到目前為止，有關(guān)專家系統(tǒng)還沒有一個(gè)嚴(yán)格公認(rèn)的形式化定義。但人們普遍認(rèn)為，專家系統(tǒng)是一種具有大量特地學(xué)問與閱歷的智能程序系統(tǒng)，它能運(yùn)用某個(gè)領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專家多年積存的閱歷和特地學(xué)問，模擬領(lǐng)域?qū)＜仪蠼鈫栴}時(shí)的思維過程，以解決該領(lǐng)域中的各種簡單問題。也就是說，專家系統(tǒng)具有三個(gè)方面的含義：它是一種具有智能的程序系統(tǒng)。能運(yùn)用專家學(xué)問和閱歷進(jìn)展推理的啟發(fā)式程序系統(tǒng)。它必需包含有大量專家水平的領(lǐng)域?qū)W問，并能在運(yùn)行過程中不斷地對(duì)這些學(xué)問進(jìn)展更新。它能應(yīng)用人工智能技術(shù)模擬人類專家求解問題的推理過程，解決那些原來應(yīng)當(dāng)由領(lǐng)域?qū)＜也拍芙鉀Q的簡單問題。8.1專家系統(tǒng)概述8.1.2專家系統(tǒng)的定義對(duì)專家系統(tǒng)的類型劃分可以有多種不同的方法。不同的分類方法所得到的分類結(jié)果也不同。1.按專家系統(tǒng)特性和處理問題的類型分類海葉斯—羅斯〔F.Heyes-Roth)等人依據(jù)專家系統(tǒng)的特性及處理問題的類型，將專家系統(tǒng)分為以下10種類型?！?〕解釋型：通過對(duì)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)展分析和推理，從而確定它們的含義，給出相應(yīng)解釋的一類專家系統(tǒng)?！?〕診斷型：依據(jù)輸入系統(tǒng)的有關(guān)被診斷對(duì)象的信息，來推斷出相應(yīng)對(duì)象存在的故障和產(chǎn)生故障的緣由，并進(jìn)一步給出排解故障方法的一類專家系統(tǒng)。

8.1專家系統(tǒng)概述8.1.3專家系統(tǒng)的種類〔3〕設(shè)計(jì)型：依據(jù)用戶輸入的設(shè)計(jì)要求數(shù)據(jù)，求解出滿足設(shè)計(jì)要求的目標(biāo)配置方案的一種專家系統(tǒng)?！?〕猜測(cè)型：通過對(duì)過去學(xué)問以及當(dāng)前的事實(shí)與數(shù)據(jù)進(jìn)展分析，推斷將來狀況的一類專家系統(tǒng)。〔5〕規(guī)劃型：依據(jù)給定的規(guī)劃目標(biāo)數(shù)據(jù)，制定出某個(gè)能夠到達(dá)目的的動(dòng)作規(guī)劃或行動(dòng)步驟的一類專家系統(tǒng)?！?〕監(jiān)視型：這是一類用于對(duì)被檢控對(duì)象進(jìn)展實(shí)時(shí)地、不斷地觀看，并能觀看到狀況準(zhǔn)時(shí)做出適當(dāng)反響的專家系統(tǒng)?！?〕掌握型：用來對(duì)一個(gè)受控對(duì)象或客體的行為進(jìn)展適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與治理，以使其滿足預(yù)期要求的一類專家系統(tǒng)?！?〕調(diào)試型：對(duì)失靈的對(duì)象制定出排解故障的規(guī)劃并實(shí)施排解的一類專家系統(tǒng)。8.1專家系統(tǒng)概述8.1.3專家系統(tǒng)的種類〔9)教學(xué)型：是一類可依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，制定適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)打算和教學(xué)方法，以對(duì)學(xué)生進(jìn)展教學(xué)和輔導(dǎo)的專家系統(tǒng)。(10)修理型：對(duì)發(fā)生故障的系統(tǒng)或設(shè)備進(jìn)展處理，使其恢復(fù)正常工作的一類專家系統(tǒng)。除了以上這10種類型的專家系統(tǒng)外，決策型和治理型的專家系統(tǒng)也是近年來頗受人們重視的兩類專家系統(tǒng)。

8.1專家系統(tǒng)概述8.1.3專家系統(tǒng)的種類2、按系統(tǒng)的體系構(gòu)造分類(1)集中式專家系統(tǒng)這是一類對(duì)學(xué)問及推理進(jìn)展集中治理的專家系統(tǒng)。對(duì)于這類專家系統(tǒng)，又可依據(jù)系統(tǒng)學(xué)問庫與推理機(jī)構(gòu)的組織方式，細(xì)分為層次式構(gòu)造、深-淺雙層構(gòu)造、多層聚焦構(gòu)造及黑板構(gòu)造等專家系統(tǒng)。層次式構(gòu)造專家系統(tǒng)是指其推理機(jī)構(gòu)為多層機(jī)制，推理方式承受逐層推理的專家系統(tǒng)。深—淺雙層構(gòu)造專家系統(tǒng)是指系統(tǒng)的學(xué)問庫由兩個(gè)子學(xué)問庫構(gòu)成，其中一個(gè)稱為深層學(xué)問庫，用于存放問題領(lǐng)域內(nèi)的原理性學(xué)問，另一個(gè)稱為淺層學(xué)問庫，用于存放領(lǐng)域?qū)＜业拈啔v學(xué)問。多層聚焦構(gòu)造專家系統(tǒng)是指學(xué)問庫中的學(xué)問按動(dòng)態(tài)分層組織的形式進(jìn)展治理。黑板構(gòu)造類型的專家系統(tǒng)一般用于求解比較簡單的問題，通常具有多個(gè)學(xué)問庫和多個(gè)推理機(jī)。8.1專家系統(tǒng)概述8.1.3專家系統(tǒng)的種類(2)分布式專家系統(tǒng)分布式專家系統(tǒng)是指將學(xué)問庫或/和推理機(jī)分布在一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一類專家系統(tǒng)。主要特點(diǎn)是，系統(tǒng)中的學(xué)問庫及推理機(jī)在規(guī)律上和物理上都承受一種分布構(gòu)造，其各機(jī)構(gòu)間通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互連，并在求解問題的過程中，相互通信、相互協(xié)作。(3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)承受人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)展建筑，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為體系構(gòu)造實(shí)現(xiàn)學(xué)問表示和求解推理。這種類型的專家系統(tǒng)目前尚處于爭論階段。(4)符號(hào)系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的專家系統(tǒng)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與符號(hào)處理系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來就用于專家系統(tǒng)的學(xué)問表示與推理求解。8.1專家系統(tǒng)概述8.1.3專家系統(tǒng)的種類在總體上，專家系統(tǒng)還具有以下一些共同特點(diǎn)：〔1〕啟發(fā)性〔2〕透亮性〔3〕敏捷性〔4〕交互性〔5〕推理有效性〔6〕簡單性〔7〕有用性〔8〕學(xué)問的特地性〔9〕易推廣8.1專家系統(tǒng)概述8.1.4專家系統(tǒng)的一般特點(diǎn)

8.2專家系統(tǒng)的根本構(gòu)造8.2.1數(shù)據(jù)庫及其治理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫又稱綜合數(shù)據(jù)庫，用來存儲(chǔ)有關(guān)領(lǐng)域問題的初始事實(shí)、問題描述以及系統(tǒng)推理過程中得到的種種中間狀態(tài)或結(jié)果等，系統(tǒng)的目標(biāo)結(jié)果也存于其中。8.2.2學(xué)問庫及其治理系統(tǒng)學(xué)問庫是專家系統(tǒng)的學(xué)問存儲(chǔ)器，用來存放被求解問題的相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的原理性學(xué)問或一些相關(guān)的事實(shí)以及專家的閱歷性學(xué)問。原理性或事實(shí)性學(xué)問是一種廣泛公認(rèn)的學(xué)問，即書本學(xué)問和常識(shí)，而專家的閱歷學(xué)問則是長期的實(shí)踐結(jié)晶。8.2.3學(xué)問獵取機(jī)構(gòu)學(xué)問獵取機(jī)構(gòu)是專家系統(tǒng)中的一個(gè)重要局部,它負(fù)責(zé)系統(tǒng)的學(xué)問獵取，由一組程序組成。其根本任務(wù)是從學(xué)問工程師那里獲得學(xué)問或人訓(xùn)練數(shù)據(jù)8.2專家系統(tǒng)的根本構(gòu)造中自動(dòng)獵取學(xué)問，并把得到的學(xué)問送入學(xué)問庫中，并確保學(xué)問的全都性及完整性。8.2.4推理機(jī)推理機(jī)是專家系統(tǒng)在解決問題時(shí)的思維推理核心，它是一組程序，用以模擬領(lǐng)域?qū)＜宜季S過程，以使整個(gè)專家系統(tǒng)能夠以規(guī)律方式進(jìn)展問題求解。8.2.5解釋器解釋器是人與機(jī)接口相連的部件，它負(fù)責(zé)對(duì)專家系統(tǒng)的行為進(jìn)展解釋，并通過人機(jī)接口界面供給應(yīng)用戶。8.2.6人—機(jī)接口人－機(jī)接口是專家系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵組成局部，它是專家系統(tǒng)與外界進(jìn)展通訊與交互的橋梁，由一組程序與相應(yīng)的硬件組成。8.2專家系統(tǒng)的根本構(gòu)造利用某種手段從學(xué)問源中獵取專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)問題求解所需的特地學(xué)問，并以某種形式在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)，滿足領(lǐng)域問題求解的需求。一般包括學(xué)問抽取、表示、輸入和檢測(cè)等幾項(xiàng)工作。1、學(xué)問抽取學(xué)問抽取是指把蘊(yùn)含于多個(gè)學(xué)問源中的學(xué)問經(jīng)過分析、識(shí)別、理解、遴選、歸納等處理后抽取出來，以便用于學(xué)問庫的建立。學(xué)問源是指專家系統(tǒng)學(xué)問的來源，包括領(lǐng)域?qū)＜?、技術(shù)報(bào)告、課本教材、相關(guān)論文、實(shí)例爭論、閱歷數(shù)據(jù)及系統(tǒng)本身的運(yùn)行實(shí)踐等。8.3學(xué)問獵取8.3.1學(xué)問獵取的任務(wù)2、學(xué)問的表示將學(xué)問源中以自然語言、圖形、表格等形式表示的學(xué)問轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別或運(yùn)用的形式。這種轉(zhuǎn)換通常先由學(xué)問工程師對(duì)學(xué)問源中的學(xué)問進(jìn)展分析和抽樣，并用適當(dāng)?shù)膶W(xué)問表示形式表示出來，然后再把這種學(xué)問表示形式通過某種編譯程序翻譯成計(jì)算機(jī)可直接識(shí)別或應(yīng)用的內(nèi)部編碼。3、學(xué)問的輸入學(xué)問輸入就是要把從學(xué)問源獵取的、以某種表示形式表示的學(xué)問經(jīng)過在計(jì)算機(jī)上編輯、編譯送入學(xué)問庫的過程。4、學(xué)問的檢測(cè)學(xué)問檢測(cè)的主要任務(wù)是保證學(xué)問庫的全都性和完整性。8.3學(xué)問獵取8.3.1學(xué)問獵取的任務(wù)依據(jù)學(xué)問獵取所使用的手段，可分為人工獵取、半自動(dòng)化獵取和自動(dòng)化獵取三種。1、人工學(xué)問獵取是一種通過學(xué)問工程師對(duì)學(xué)問源中的數(shù)據(jù)進(jìn)展分析處理，以獵取學(xué)問的一種途徑。學(xué)問工程師首先從領(lǐng)域?qū)＜夷抢锪私馑麄兘鉀Q問題的方法，閱讀有關(guān)文獻(xiàn)，初步獵取專家系統(tǒng)所需要的原始學(xué)問；然后，再對(duì)所獲得的原始學(xué)問進(jìn)展分析、歸納、整理、總結(jié)，將每一條學(xué)問用自然語言的形式表達(dá)出來，并交由領(lǐng)域?qū)＜覍彶?。?jīng)反復(fù)溝通，最終把所總結(jié)的每條學(xué)問確定下來，再將每條學(xué)問用適當(dāng)?shù)膶W(xué)問表示方法表示出來，應(yīng)用學(xué)問編輯器輸入計(jì)算機(jī)。8.3.2學(xué)問獵取主要途徑8.3學(xué)問獵取在從領(lǐng)域?qū)＜夷抢铽C取學(xué)問時(shí)一般承受如下的技術(shù)步驟：〔1〕現(xiàn)場(chǎng)觀看〔2〕問題爭論〔3〕問題描述〔4〕問題分析〔5〕建筑原型系統(tǒng)〔6〕系統(tǒng)檢查〔7〕系統(tǒng)驗(yàn)證8.3.2學(xué)問獵取主要途徑8.3學(xué)問獵取8.3.2學(xué)問獵取主要途徑8.3學(xué)問獵取2、半自動(dòng)化學(xué)問獵取半自動(dòng)學(xué)問獵取是指在人工學(xué)問獵取的根底上增加了局部機(jī)器學(xué)習(xí)功能，使專家系統(tǒng)本身能夠從大量的實(shí)例中歸納出某些學(xué)問。由于它不是純粹的人工學(xué)問獵取，又不是完全的機(jī)器自動(dòng)學(xué)問獵取，因而稱作半自動(dòng)和學(xué)問獵取。以下的一些方法屬于半自動(dòng)化獵取方法?！?〕智能學(xué)問編輯這是一個(gè)通過建立智能學(xué)問編輯器來實(shí)現(xiàn)學(xué)問獵取的方法。智能學(xué)問編輯器是一種類似于數(shù)據(jù)庫編輯器的軟件，它可實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)問庫的構(gòu)造和內(nèi)容進(jìn)展修改，是目前建筑專家系統(tǒng)時(shí)常用的一種工具?！?〕學(xué)問覺察系統(tǒng)這是一種利用計(jì)算機(jī)幫助以獵取學(xué)問的系統(tǒng)，是目前機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域爭論的主要內(nèi)容。這種系統(tǒng)能夠利用計(jì)算機(jī)通過內(nèi)建的各種數(shù)據(jù)分析模型與算法，對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)或?qū)嶋H問題進(jìn)展分析處理，歸納、總結(jié)或覺察一些尚未為專家系統(tǒng)把握或生疏的新學(xué)問，并將其送入系統(tǒng)學(xué)問庫，使其學(xué)問不斷完善豐富。3、自動(dòng)學(xué)問獵取自動(dòng)學(xué)問獵取是指通過專家系統(tǒng)本身來獵取學(xué)問。為此，系統(tǒng)應(yīng)具備如下的功能：〔1〕具有語音、文字、圖像的識(shí)別功能〔2〕具有理解、分析、歸納的力量〔3〕具有從自身運(yùn)行過程中學(xué)習(xí)的力量8.3.2學(xué)問獵取主要途徑8.3學(xué)問獵取1、選擇適宜的應(yīng)用領(lǐng)域及問題哪些領(lǐng)域適合開發(fā)專家系統(tǒng)，哪些領(lǐng)域不適于開發(fā)專家系統(tǒng)，是開發(fā)專家系統(tǒng)首先要考慮的一個(gè)問題。下面是選擇專家系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域時(shí)應(yīng)遵循的一些原則。(1)該應(yīng)用領(lǐng)域是否有使用專家系統(tǒng)的需求例如：中醫(yī)診療方面，由于病因的簡單性，將多名老中醫(yī)、老專家的診病閱歷合在一起，開發(fā)一個(gè)中醫(yī)診斷專家系統(tǒng)就很有必要。8.4專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建筑8.4.1開發(fā)專家系統(tǒng)的根本要求8.4專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建筑8.4.1開發(fā)專家系統(tǒng)的根本要求(2)所涉及的領(lǐng)域問題是否適合專家系統(tǒng)來解決計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)適合解決那些迄今為止人類還沒有徹底把握的、不存在成熟算法且主要靠專家閱歷來解決的、帶有點(diǎn)模糊性的領(lǐng)域問題。(3)領(lǐng)域?qū)＜业拈啔v是否易于獲得問題領(lǐng)域的選擇通常還與專家把握該問題領(lǐng)域?qū)W問的程度有關(guān)，即與求解問題的準(zhǔn)確性和學(xué)問好壞程序有關(guān)。假設(shè)任務(wù)特別新、難度又特別大，以至于為求解該問題需要做一些根底性爭論工作的話，則該任務(wù)不宜用專家系統(tǒng)來解決。2、建筑專家系統(tǒng)可行性可行性問題包括經(jīng)濟(jì)可行性、技術(shù)可行性、操作可行性等。(1)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)可行性經(jīng)濟(jì)和技術(shù)可行性主要考慮建筑專家系統(tǒng)所要付出的代價(jià)是否值得，所需技術(shù)是否完備。以下幾種狀況是不適宜的：①問題求解需要很大的物質(zhì)或金錢代價(jià)；②人類專家的學(xué)問被遺忘或在學(xué)問傳遞中被損失；③領(lǐng)域?qū)＜业膶W(xué)問或閱歷特別少；④在很多狀況下必需人類專家親臨現(xiàn)場(chǎng)解決。8.4專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建筑8.4.1開發(fā)專家系統(tǒng)的根本要求(2)操作可行性操作可行性是指當(dāng)其他條件具備之后，能否付諸實(shí)施。3、領(lǐng)域?qū)＜覙酚^參與假設(shè)沒有某領(lǐng)域內(nèi)的真正公認(rèn)的高水平領(lǐng)域?qū)＜业臉酚^參與，開發(fā)一個(gè)該領(lǐng)域的有用專家系統(tǒng)只能是一句空話。4、學(xué)問的可表達(dá)性專家學(xué)問的可表達(dá)性是特別必要的。只有那些專家的學(xué)問、閱歷能用語言或文字表達(dá)清晰的應(yīng)用領(lǐng)域，才適合開發(fā)專家系統(tǒng)。8.4專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建筑8.4.1開發(fā)專家系統(tǒng)的根本要求應(yīng)用領(lǐng)域選擇與可行性分析需求分析原型設(shè)計(jì)與開發(fā)原型系統(tǒng)評(píng)價(jià)最終系統(tǒng)設(shè)計(jì)最終系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試與評(píng)價(jià)系統(tǒng)維護(hù)圖8.2專家系統(tǒng)的建筑步驟8.4專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建筑8.4.2專家系統(tǒng)建筑步驟下面對(duì)圖8.2所描述的專家系統(tǒng)開發(fā)的各個(gè)階段分別進(jìn)展?fàn)幷摗?、應(yīng)用領(lǐng)域選擇與可行性分析這一階段主要工作包括以下幾個(gè)方面：〔1〕問題調(diào)研；〔2〕可行性分析；〔3〕確定最終開發(fā)專家系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域及要解決的問題。2、需求分析需求分析就是系統(tǒng)建筑人員對(duì)用戶的需求進(jìn)展詳盡的調(diào)查和認(rèn)真的分析，它是建立專家系統(tǒng)的第一步，需求分析的好壞直接影響著系統(tǒng)開發(fā)的成敗。其內(nèi)容包括：目標(biāo)與任務(wù)描述、數(shù)據(jù)與學(xué)問描述、功能描述、性能描述、質(zhì)量保證、時(shí)間與進(jìn)度要求等。8.4專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建筑8.4.2專家系統(tǒng)建筑步驟3、原型設(shè)計(jì)與開發(fā)在建筑系統(tǒng)原型時(shí)，要留意這樣一些問題：〔1〕只追求系統(tǒng)主要功能的實(shí)現(xiàn)，暫不考慮系統(tǒng)的處理效率和次要功能；〔2〕學(xué)問庫中的學(xué)問數(shù)量不能太多，但對(duì)解決該類型問題所需的學(xué)問類型應(yīng)當(dāng)齊全；〔3〕對(duì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法與學(xué)問庫的構(gòu)建方法、推理方法等都應(yīng)有多種備選方案，以供專家、系統(tǒng)開發(fā)者和用戶比較，以便在開發(fā)最終系統(tǒng)時(shí)選用最好的方法。4、原型評(píng)價(jià)由用戶、領(lǐng)域?qū)＜?、學(xué)問工程師和系統(tǒng)編程人員共同對(duì)系統(tǒng)的主要功能、學(xué)問推理功能等需求規(guī)格說明書中的主要指標(biāo)進(jìn)展測(cè)試及評(píng)價(jià)，對(duì)其缺乏進(jìn)展反響，以便進(jìn)展修改。8.4專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建筑8.4.2專家系統(tǒng)建筑步驟5、最終系統(tǒng)設(shè)計(jì)該階段的主要任務(wù)包括：問題的具體定義；確定工程規(guī)劃；對(duì)系統(tǒng)各個(gè)方面進(jìn)展設(shè)計(jì)，如根本學(xué)問描述、系統(tǒng)體系構(gòu)造、工具選擇、學(xué)問表示方式、推理方式、對(duì)話模型等；制定測(cè)試規(guī)劃；制定產(chǎn)品規(guī)劃；提出實(shí)施規(guī)劃等。本階段的最終結(jié)果使系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書。6、最終系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本階段依據(jù)最終系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書對(duì)專家系統(tǒng)進(jìn)展編程實(shí)現(xiàn)。選擇適當(dāng)?shù)恼Z言環(huán)境和軟件開發(fā)工具，完成的主要工作包括：原型系統(tǒng)修改；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)集成與驗(yàn)證。8.4專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建筑8.4.2專家系統(tǒng)建筑步驟7、系統(tǒng)測(cè)試與評(píng)價(jià)最終系統(tǒng)完成后，還需對(duì)其進(jìn)展必要的測(cè)試與評(píng)估，并依據(jù)測(cè)試與評(píng)估結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展必要的修改，以到達(dá)需求分析書中所確立的性能與功能指標(biāo)。8、系統(tǒng)維護(hù)與完善在這一階段中，系統(tǒng)人員要傾聽用戶的反映，對(duì)系統(tǒng)中的一些缺乏進(jìn)展不斷的完善。主要的工作是：不斷增加系統(tǒng)功能；不斷修改系統(tǒng)，尤其是擴(kuò)大學(xué)問庫，使其更完備；不斷擴(kuò)大系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，增加系統(tǒng)的問題求解力量；修改系統(tǒng)，使其能夠適應(yīng)外部環(huán)境的變化。8.4專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建筑8.4.2專家系統(tǒng)建筑步驟1.專家系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法到目前為止還沒有一個(gè)令人信服的專家系統(tǒng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。不過，以下兩種方法是在評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)時(shí)常用的方法?！?〕“逸事”評(píng)價(jià)法。利用一些典型例子來對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)展說明，向人們證明系統(tǒng)在這些典型例子所具有的條件下工作性能良好。對(duì)于這些例子以外的其他狀況，系統(tǒng)能否很好的工作并不知道?！?〕試驗(yàn)的方法。利用試驗(yàn)來評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)在處理存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中的各種問題實(shí)例時(shí)，所表現(xiàn)出的性能。這種方法看起來似乎比逸事方法優(yōu)越，但在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上難度較大，在獵取數(shù)據(jù)庫中哪些有代表性的實(shí)例時(shí)，也常常會(huì)遇到困難。8.5專家系統(tǒng)的評(píng)價(jià)2.評(píng)價(jià)內(nèi)容對(duì)專家系統(tǒng)的評(píng)價(jià)可以從專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)、構(gòu)造、性能、有用性等方面來進(jìn)展，其內(nèi)容主要包括以下幾項(xiàng)：〔1〕學(xué)問庫中學(xué)問是否完備?！?〕學(xué)問的表示方法與組織方法是否適當(dāng)?！?〕系統(tǒng)的推理是否正確?！?〕系統(tǒng)的解釋功能是否完全與合理?！?〕用戶界面如何。〔6〕系統(tǒng)的效率如何?！?〕系統(tǒng)的可維護(hù)性如何?！?〕系統(tǒng)的效益如何。8.5專家系統(tǒng)的評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)開發(fā)工具與環(huán)境，實(shí)際上是人們?yōu)楦咝书_發(fā)專家系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的一種高級(jí)程序系統(tǒng)或程序設(shè)計(jì)語言環(huán)境。目前，常用的專家系統(tǒng)開發(fā)工具和環(huán)境可分為4種主要類型：語言型開發(fā)工具、骨架型開發(fā)工具、通用型開發(fā)工具、開發(fā)環(huán)境與幫助型開發(fā)工具。8.6.1語言型開發(fā)工具程序設(shè)計(jì)語言是開發(fā)專家系統(tǒng)的最常用和最根本的工具，包括通用程序設(shè)計(jì)語言和人工智能語言。用于專家系統(tǒng)開發(fā)的通用程序設(shè)計(jì)語言的主要代表有C、C++、PASCAL、ADA等；人工智能語言的主要代表有SMALLTALK、LISP和PROLOG。SMALLTALK是面對(duì)對(duì)象型的語言，LISP為函數(shù)型語言，而PROLOG則是規(guī)律型語言。其優(yōu)點(diǎn)是程序設(shè)計(jì)具有針對(duì)性，程序質(zhì)量較高。缺點(diǎn)是編程工作量大，規(guī)律設(shè)計(jì)比較繁瑣，難度大，開發(fā)周期長。8.6專家系統(tǒng)開發(fā)工具也稱為專家系統(tǒng)外殼或框架型開發(fā)工具，是由一些已經(jīng)成熟的具體專家系統(tǒng)演化來的。其演化方法是：抽去這些專家系統(tǒng)中的具體學(xué)問，保存它們的體系構(gòu)造和功能，再把領(lǐng)域?qū)Ｓ玫慕缑娓臑橥ㄓ媒缑?，這樣就可得到相應(yīng)的專家系統(tǒng)外殼或框架。比較有代表性的專家系統(tǒng)骨架型開發(fā)工具主要有EMYCIN、KAS及EXPERT等。有關(guān)這些開發(fā)工具的具體介紹請(qǐng)參見教材。

8.6.2骨架型開發(fā)工具8.6專家系統(tǒng)開發(fā)工具8.6.3通用型開發(fā)工具該類型開發(fā)工具是不依靠于任何已有專家系統(tǒng)，不針對(duì)任何具體領(lǐng)域，完全重新設(shè)計(jì)的一類專家系統(tǒng)開發(fā)工具。與骨架系統(tǒng)相比，它具有更大的敏捷性和通用性，并且對(duì)數(shù)據(jù)及學(xué)問的存取和查詢供給了更多的掌握手段。這類型工具的典型代表是OPS系列通用開發(fā)工具。OPS是美國卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)(CMU)的J.McDermott,A.Newell等人，于1975年利用LISP語言研制開發(fā)的一個(gè)基于規(guī)章的通用型專家系統(tǒng)開發(fā)工具。自問世以來，已有OPS1、OPS2、OPS3、OPS4、OPS5、OPS5+、OPS5e、OPS7及OPS83等多種版本相繼誕生。這些版本之間的差異較大，其中最有代表性的版本是OPS5。有關(guān)OPS5的較具體的介紹，請(qǐng)參見教材。8.6專家系統(tǒng)開發(fā)工具8.6.4開發(fā)環(huán)境與幫助型開發(fā)工具開發(fā)環(huán)境是指幫助專家系統(tǒng)建筑者進(jìn)展程序設(shè)計(jì)的系統(tǒng)環(huán)境，它常被作為建筑專家系統(tǒng)的學(xué)問工程語言的一局部。早期的開發(fā)環(huán)境又稱支撐環(huán)境，規(guī)模較小，功能也比較少，通常由幫助調(diào)試工具、學(xué)問庫編輯器、輸入/輸出處理工具及解釋工具4個(gè)典型局部組成。作為專家系統(tǒng)建筑工具的一局部，幫助建筑者更好地使用專家系統(tǒng)建筑工具。幫助型專家系統(tǒng)開發(fā)工具則是由一些程序模塊組成，用來幫助專家系統(tǒng)建筑者開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)。AGE、TEIRESIAS、ROUGET、TIMM、EXPERTEASE、SEEK、MORE、ETS等都是幫助型工具程序的典型。其中AGE是幫助進(jìn)展系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)的典型程序，TEIRESIAS是幫助進(jìn)展學(xué)問獵取的典型程序。有關(guān)這些幫助工