初中九年級(jí)信息技術(shù)活動(dòng)三 設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)

設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)主要內(nèi)容1234專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的工作原理專家系統(tǒng)的分類專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解專家系統(tǒng)的基本概念和基本結(jié)構(gòu)了解專家系統(tǒng)的工作機(jī)制及產(chǎn)生式規(guī)則。了解小型專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的使用方法。體驗(yàn)用專家系統(tǒng)解決問(wèn)題的基本過(guò)程，感受人工智能技術(shù)的魅力。專家往往在某一領(lǐng)域中積累了豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并具備獨(dú)有的思維方式和解決問(wèn)題的能力。當(dāng)人們遇到一些比較復(fù)雜的問(wèn)題而束手無(wú)策時(shí)，往往都會(huì)通過(guò)咨詢專家獲得解決辦法。專家系統(tǒng)的概念專家利用人工智能技術(shù)，讓計(jì)算機(jī)像人類的專家一樣思考和解決問(wèn)題，具備這種功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是本書(shū)所說(shuō)的“專家系統(tǒng)”。專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專門(mén)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，模擬人類專家的決策過(guò)程，以解決一些復(fù)雜的問(wèn)題。專家系統(tǒng)討論交流請(qǐng)根據(jù)下面所描述的事物特征推理出所描述的是什么事物，感受人類推理的過(guò)程。事物特征：它是一種水果→它的顏色是黃色→它的形狀是月牙形→它的果皮可以剝掉。推理結(jié)果：這種水果是

。專家系統(tǒng)的特點(diǎn)近20年來(lái)，專家系統(tǒng)獲得迅速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，解決實(shí)際問(wèn)題的能力也越來(lái)越強(qiáng)?？偟膩?lái)說(shuō)，專家系統(tǒng)一般具有以下幾個(gè)特點(diǎn):1.能夠準(zhǔn)確、高效并不知疲倦地工作。2.解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)不受周圍環(huán)境的影響，也不會(huì)忘記或遺漏問(wèn)題。3.可以使專家的專長(zhǎng)不受時(shí)空的限制，以便推廣珍貴和稀缺的專家知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。4.能夠匯集和集成多領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，以及他們協(xié)作解決重大問(wèn)題的能力，擁有更淵博的知識(shí)、更豐富的經(jīng)驗(yàn)和更強(qiáng)大的工作能力。人們?cè)谶M(jìn)行專家系統(tǒng)研究的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)專家的能力有兩個(gè)方面：首先是專家擁有大量的專業(yè)知識(shí)，其次是專家能根據(jù)環(huán)境和對(duì)象的特點(diǎn)靈活運(yùn)用知識(shí)，并能根據(jù)不精確和不完整的證據(jù)得到較好的結(jié)論。專家系統(tǒng)用知識(shí)庫(kù)來(lái)存放人類專家提供的專門(mén)知識(shí)，用推理機(jī)來(lái)模擬人類專家的思維過(guò)程。其各組成部分間的關(guān)系如下圖所示。專家系統(tǒng)工作原理基本結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的核心是知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)。專家系統(tǒng)以邏輯推理為手段，以知識(shí)為中心解決問(wèn)題。其基本工作過(guò)程是根據(jù)知識(shí)和用戶提供的事實(shí)進(jìn)行推理，不斷地由已知的前提推出中間結(jié)果，并將中間結(jié)果放到數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后作為已知事實(shí)進(jìn)行推理，直到獲得最終的結(jié)果。產(chǎn)生式規(guī)則是專家系統(tǒng)中使用廣泛的一種知識(shí)表示法，它能模擬人類求解問(wèn)題的思維方式，便于表達(dá)專家的啟發(fā)式知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。產(chǎn)生式規(guī)則表示法通常用于描述事物之間的一種因果關(guān)系?；拘问綖椋篒F<P>THEN<Q>。其中，P表示產(chǎn)生式的前提、條件也可以稱為前件；Q表示產(chǎn)生式的結(jié)論、操作，也就是當(dāng)P（前件）被滿足時(shí)應(yīng)該得出的結(jié)論或應(yīng)該執(zhí)行的操作，也可以稱為后件。有時(shí)為了解決問(wèn)題的需要，P（前件）和Q（后件）是由邏輯運(yùn)算符AND（與）、OR（或）、NOT（非）組成的表達(dá)式。請(qǐng)看下面的例子。推理關(guān)系：如果它是動(dòng)物，并且它吃肉，那么它是食肉動(dòng)物。產(chǎn)生式表示：IF它是動(dòng)物AND它吃肉THEN它是食肉動(dòng)物。產(chǎn)生規(guī)則請(qǐng)你寫(xiě)出下列推理關(guān)系的產(chǎn)生式。①推理關(guān)系：如果它是三角形，并且它的三條邊相等，那么它是等邊三角形。產(chǎn)生式表示：IF

AND

THEN

。②推理關(guān)系：如果它是食肉動(dòng)物，屬貓科，黃褐色帶黑條紋，那么它是老虎。產(chǎn)生式表示：IF

AND

AND

THEN

。專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)既復(fù)雜又困難的工作，目前常用的開(kāi)發(fā)手段有兩種：一是利用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；二是利用專家系統(tǒng)工具。專家系統(tǒng)是一種具有專家知識(shí)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，可以用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)。目前，比較常用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有以下三類：以LISP為代表的函數(shù)型語(yǔ)言、以Prolog為代表的邏輯型語(yǔ)言、以C++為代表的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言。用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)專家系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是比較靈活、針對(duì)性強(qiáng)，缺點(diǎn)是一切工作都要從頭做起，工作量很大。開(kāi)發(fā)專家系統(tǒng)使用的專家系統(tǒng)工具，一般可以分為專家系統(tǒng)外殼和通用專家系統(tǒng)工具兩類。（1）專家系統(tǒng)外殼

專家系統(tǒng)外殼又叫作骨架系統(tǒng)，它是把一些已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功，并在實(shí)際應(yīng)用中比較成熟的專家系統(tǒng)中的知識(shí)抽去演變而成的。它保留了原系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和功能，并把領(lǐng)域?qū)Ｓ玫慕缑娓某赏ㄓ玫慕缑?。利用專家系統(tǒng)外殼作為開(kāi)發(fā)工具，只要將新的領(lǐng)域知識(shí)填充到專家系統(tǒng)外殼中去，就可以生成新的專家系統(tǒng)。采用外殼建造專家系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是可以大大減少系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工作量。但是這種方法只適用于建造與該外殼類似的專家系統(tǒng)，局限性大、靈活性差。所以利用這種方法開(kāi)發(fā)專家系統(tǒng)，選擇合適的外殼是關(guān)鍵。（2）通用專家系統(tǒng)工具

通用專家系統(tǒng)工具不依賴于任何已有的專家系統(tǒng)，不針對(duì)任何具的領(lǐng)域。它與專家系統(tǒng)外殼相比，具有更大的靈活性和通用性，但同時(shí)也增了開(kāi)發(fā)的難度。通用專家系統(tǒng)工具也有多種，如OPS、UNITS、RLL、ROSIE等專家系統(tǒng)的分類以用途為依據(jù)，可以把專家系統(tǒng)分為以下幾種類型。解釋型。用語(yǔ)言分析符號(hào)數(shù)據(jù)，進(jìn)而闡明這些數(shù)據(jù)的實(shí)際意義。如衛(wèi)星圖像分析專家系統(tǒng)。預(yù)測(cè)型。根據(jù)對(duì)象過(guò)去和現(xiàn)在的情況來(lái)推斷對(duì)象未來(lái)的演變結(jié)果。如氣象預(yù)測(cè)專家系統(tǒng)、人口預(yù)測(cè)專家系統(tǒng)、水文預(yù)測(cè)專家系統(tǒng)。◆診斷型。根據(jù)輸入的信息找出對(duì)象的故障和缺陷。如汽車發(fā)動(dòng)故障診斷系統(tǒng)。調(diào)試型。對(duì)所發(fā)生的故障給出處理的方案。如新產(chǎn)品調(diào)試專家系統(tǒng)。維修型。指定并實(shí)時(shí)糾正某類故障.使其恢復(fù)正常工作。如各種設(shè)備的維修專家系統(tǒng)。規(guī)劃型。根據(jù)給定目標(biāo)擬訂行動(dòng)計(jì)劃。如交通調(diào)度專家系統(tǒng)、農(nóng)作物施肥方鐵路調(diào)度專家系統(tǒng)案規(guī)劃系統(tǒng)。設(shè)計(jì)型。根據(jù)給定要求形成所需的方案和圖樣。如齒輪設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、家具設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、家居裝修設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。監(jiān)護(hù)型。完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)任務(wù)。如發(fā)電機(jī)組實(shí)時(shí)監(jiān)