安全生產(chǎn)智能化保障技術(shù) 第2版 課件 第三章 智能傳感器;第四章 智能專家系統(tǒng)

安全生產(chǎn)智能保障技術(shù)

第三章智能傳感器

1智能傳感器概述

2智能傳感器的實(shí)現(xiàn)途徑

3MEMS傳感器

4智能傳感器在工業(yè)安全中的應(yīng)用主要內(nèi)容傳感器與傳感技術(shù)

傳感器：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置傳感技術(shù)：傳感技術(shù)是研究傳感器的材料、設(shè)計(jì)、工藝、性能和應(yīng)用的綜合技術(shù)。傳感技術(shù)是門(mén)涉及邊緣學(xué)科的高新技術(shù)，它涉及物理學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、工藝學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和各種現(xiàn)代前沿的學(xué)科技術(shù)。傳感器內(nèi)涵①傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)；②它的輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等;③它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等等，這種量可以是氣、光、電物理量，但主要是電物理量；④輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。

智能傳感器的概念

智能傳感器的概念于20世紀(jì)80年代由美國(guó)宇航局首次提出，是在傳統(tǒng)的傳感器基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它與傳統(tǒng)傳感器有著密不可分的關(guān)系，但絕不是傳統(tǒng)概念中的傳感器。所謂傳統(tǒng)傳感器是指:能感受規(guī)定的被測(cè)量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換器組成。

智能傳感器克服了傳統(tǒng)傳感器只獲取而不處理信息的不足。智能傳感器技術(shù)是一門(mén)正在蓬勃發(fā)展的現(xiàn)代傳感器技術(shù)，它涉及到傳感技術(shù)、微機(jī)械與微電子技術(shù)、信號(hào)與信息處理技術(shù)、電路與系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種學(xué)科。

智能傳感器基本結(jié)構(gòu)

智能傳感器的功能和特點(diǎn)——功能1、信息存儲(chǔ)和傳輸2、自補(bǔ)償和計(jì)算功能3、自檢自校、自診斷功能4、復(fù)合敏感功能5、組態(tài)功能6、數(shù)字通訊功能

智能傳感器的功能和特點(diǎn)——特點(diǎn)1、高精度2、高可靠性3、高信噪比4、高自適應(yīng)性5、高性價(jià)比

智能傳感器的發(fā)展趨勢(shì)1、向高精度發(fā)展2、向高可靠性、寬溫度范圍發(fā)展3、向微型化發(fā)展4、向微功耗和無(wú)源化發(fā)展5、向智能化數(shù)字化發(fā)展6、向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展發(fā)展趨勢(shì)

智能傳感器的發(fā)展趨勢(shì)1、應(yīng)用機(jī)器智能的故障探測(cè)和預(yù)報(bào)2、非常態(tài)和誤動(dòng)作下對(duì)故障的探測(cè)和預(yù)測(cè)3、多維狀態(tài)傳感的研究與開(kāi)發(fā)4、目標(biāo)成分分析的遠(yuǎn)程傳感5、用于資源有效循環(huán)的傳感器智能發(fā)展重點(diǎn)

智能傳感器的發(fā)展趨勢(shì)1、物理轉(zhuǎn)換機(jī)理的研究2、多數(shù)據(jù)融合的研究發(fā)展熱點(diǎn)

智能傳感器的實(shí)現(xiàn)途徑利用計(jì)算機(jī)合成1、非集成化實(shí)現(xiàn)非集成化智能傳感器是將傳統(tǒng)的基本傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、帶數(shù)字總線接口的微處理器組合為一個(gè)整體而構(gòu)成的智能傳感器系統(tǒng)。

智能傳感器的實(shí)現(xiàn)途徑利用計(jì)算機(jī)合成2、集成化實(shí)現(xiàn)集成化智能傳感器系統(tǒng)是采用微機(jī)械加工技術(shù)和大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)，利用硅作為基本材料制作的敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器單元，并把它們集成在一塊芯片上而構(gòu)成的

智能傳感器的實(shí)現(xiàn)途徑利用計(jì)算機(jī)合成3、混合實(shí)現(xiàn)所謂混合實(shí)現(xiàn)智能傳感器，是將智能傳感器的各個(gè)子系統(tǒng)，如敏感單元、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器單元、數(shù)字總線接口，以不同的組合方式集成在兩塊或三塊芯片上，并封裝在同一殼體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)智能傳感器的混合集成

智能傳感器的實(shí)現(xiàn)途徑利用智能材料——智能血糖儀在生物傳感器中酶和微生物對(duì)特殊物質(zhì)具有高選擇性，有時(shí)甚至能辨別出一個(gè)特殊分子，現(xiàn)已廣泛使用的血糖傳感器就是酶?jìng)鞲衅鞯囊粋€(gè)典型例子

智能傳感器的實(shí)現(xiàn)途徑利用智能材料——“電子鼻”由不同的傳感材料制成厚膜氣體傳感器，對(duì)各種待測(cè)氣體有不同的敏感性。這些氣體傳感器被安裝在一個(gè)普通的基片上，用于各種氣體的傳感器的敏感模式辨識(shí)

智能傳感器的實(shí)現(xiàn)途徑利用智能結(jié)構(gòu)利用智能結(jié)構(gòu)途徑實(shí)現(xiàn)的智能傳感器又稱為幾何結(jié)構(gòu)型智能傳感器。其信號(hào)處理功能是通過(guò)傳感器裝置的幾何結(jié)構(gòu)或機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。MEMS傳感器概述MEMS傳感器是微機(jī)電系統(tǒng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)微機(jī)電系統(tǒng)感知、信號(hào)處理的功能器件。MEMS傳感器的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1、開(kāi)始由毫米、微米器件向更微小、更集成方向發(fā)展2、逐漸向非硅工藝與硅基MEMS傳感器工藝相兼容的方向發(fā)展3、感知檢測(cè)與信號(hào)處理、通信功能一體化已經(jīng)成為MEMS發(fā)展的主方向4、向智能復(fù)合多功能MEMS傳感器集成5、向標(biāo)準(zhǔn)化集成快速轉(zhuǎn)換MEMS傳感器的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域系統(tǒng)MEMS傳感器、器件

汽車(chē)安全系統(tǒng)MEMS硅加速計(jì)、角速度計(jì)、微慣性傳感器，位移、位置和壓力傳感器，微閥，硅陀螺儀發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力控制系統(tǒng)硅壓阻、硅電容歧管（絕對(duì)）壓力傳感器，胎壓計(jì)、MEMS硅胎壓監(jiān)測(cè)芯片、ABS硅壓力傳感器、診斷和健康檢測(cè)系統(tǒng)壓阻型壓力傳感器、硅微動(dòng)壓力開(kāi)關(guān)

工業(yè)過(guò)程控制

力學(xué)量控制系統(tǒng)（力學(xué)、壓力、流體、慣性、角度姿態(tài)等）硅壓阻、硅電容、硅諧振、陶瓷電容、石英壓電、濺射薄膜等壓力、壓差、絕對(duì)壓力傳感器（變送器）、硅微應(yīng)變計(jì)、多軸硅慣性器件環(huán)境控制系統(tǒng)（溫濕度、氣體等）硅材料、多晶硅材料、薄膜等溫濕度、氣體傳感器（變送器）電磁電量控制系統(tǒng)硅電磁電量、霍爾、多晶硅電磁電量（變送器）應(yīng)用領(lǐng)域系統(tǒng)MEMS傳感器、器件

生物醫(yī)療臨床化驗(yàn)系統(tǒng)生化分析儀用生物傳感器（硅微閥、微通道、微噴管）基因分析和遺傳診斷系統(tǒng)硅微鏡陣列、電泳微器件顱內(nèi)壓力檢測(cè)系統(tǒng)硅電容式壓力傳感器微型手術(shù)硅微驅(qū)動(dòng)器超聲成像系統(tǒng)微型成像探測(cè)器（探頭）電磁微機(jī)電系統(tǒng)MEMS硅微磁泳器件、微電磁膜片鉗人工／仿生器官電子鼻、植入式微軸血泵液體測(cè)控系統(tǒng)微噴、微管路、微腔室、微閥、微泵、微傳感器藥物控釋系統(tǒng)微泵、微注射管陣列、微閥、微針刀、微傳感器、微激勵(lì)器

航空航天微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)微陀螺儀、微加速度計(jì)、壓力微傳感器空間姿態(tài)測(cè)定系統(tǒng)微型太陽(yáng)和地球傳感器、磁強(qiáng)計(jì)、推進(jìn)器動(dòng)力和推進(jìn)系統(tǒng)微噴嘴、微噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、微壓力傳感器、化學(xué)傳感器、微推進(jìn)器、陣列、微開(kāi)頭通信和雷達(dá)系統(tǒng)RF微開(kāi)頭、微鏡、微可變電容器、電導(dǎo)諧振器、微光機(jī)電系統(tǒng)控制和監(jiān)視系統(tǒng)微熱管、微散熱器、微熱控開(kāi)頭、微磁強(qiáng)計(jì)、重力梯度監(jiān)視器微型衛(wèi)星微馬達(dá)、微傳感器、微處理器、微型火箭、微控制器等信息通訊光纖通信系統(tǒng)光開(kāi)關(guān)、光檢測(cè)器、光纖耦合器、光調(diào)制器、光圖像顯示器無(wú)線通信系統(tǒng)微電感器、微電容器、微開(kāi)關(guān)、微諧振器能源微動(dòng)力系統(tǒng)微內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、靜電、電磁、超聲微電機(jī)、微發(fā)電機(jī)、微渦輪機(jī)微電池微燃料電池、微太陽(yáng)能電池、微鋰電池、微核電池智能傳感器在工業(yè)安全中的應(yīng)用1、智能傳感器在汽車(chē)電子系統(tǒng)中的應(yīng)用汽車(chē)超聲波智能傳感器測(cè)距系統(tǒng)自動(dòng)酒精檢測(cè)傳感器系統(tǒng)智能胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)智能雨刷系統(tǒng)智能傳感器在工業(yè)安全中的應(yīng)用2、在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用民用氣體探測(cè)網(wǎng)絡(luò)家用燃?xì)夤芫W(wǎng)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域氣體監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用石化工業(yè)、電力工業(yè)、半導(dǎo)體微電子工業(yè)、食品工業(yè)、

汽車(chē)和窯爐工業(yè)智能傳感器在工業(yè)安全中的應(yīng)用2、在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用環(huán)境檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)氣象部門(mén)對(duì)于氮的氧化物、硫的氧化物、氫化氫等引起酸雨的氣體的檢測(cè)環(huán)保領(lǐng)域?qū)τ诙趸?、甲烷、一氧化二氮、臭氧、氟利昂等溫室效?yīng)氣體的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)市政系統(tǒng)對(duì)于氨氣、硫化氫和其他難聞氣體的檢測(cè)氣體傳感器在化工、石油、冶金領(lǐng)域應(yīng)用智能傳感器在工業(yè)安全中的應(yīng)用3、在煤炭安全中的應(yīng)用

在煤礦瓦斯安全監(jiān)測(cè)中，應(yīng)用基于模糊傳感技術(shù)的智能傳感器不僅可以給出瓦斯量測(cè)量結(jié)果的數(shù)值測(cè)量值，而且還可以給出測(cè)量結(jié)構(gòu)的擬人類語(yǔ)言描述。另外，模糊傳感器還可以將領(lǐng)域?qū)＜以谠摐y(cè)量領(lǐng)域的研究成果與有益經(jīng)驗(yàn)融入到測(cè)量過(guò)程，從而減少井下復(fù)雜環(huán)境中非目標(biāo)參量對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾，提高瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。智能傳感器在工業(yè)安全中的應(yīng)用4、在航空航天、通信領(lǐng)域中的應(yīng)用在航空航天中的應(yīng)用監(jiān)視飛行器各分系統(tǒng)與部件在飛行過(guò)程中的工作狀態(tài)監(jiān)視飛行器自身的工作狀態(tài)與相對(duì)位置等運(yùn)動(dòng)信息，向載人飛行器的測(cè)控系統(tǒng)中的故障檢測(cè)、環(huán)境控制逃逸救生、飛船艙外活動(dòng)與再入登陸等系統(tǒng)提供有用信息在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用如智能手機(jī)廣泛采用智能圖像傳感器、指紋別傳感器、智能光電傳感器、智能加速度傳感器。思考題什么是智能傳感器？具有哪些特點(diǎn)？簡(jiǎn)述智能傳感器的功能。智能傳感器的實(shí)現(xiàn)途徑有哪些？簡(jiǎn)述如何利用計(jì)算機(jī)合成智能傳感器的途徑。什么是MEMS傳感器？舉例說(shuō)明常用的MEMS氣體傳感器有哪些？試論述不同種類智能傳感器在安全生產(chǎn)中的應(yīng)用。專家系統(tǒng)安全生產(chǎn)智能保障技術(shù)

1.專家系統(tǒng)的概述2.專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)與類型3.專家系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)4.金屬非金屬礦山安全評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)5.成套裝置動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理專家系統(tǒng)

主要內(nèi)容

專家系統(tǒng)的概述專家系統(tǒng)概念

專家系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量的某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R(shí)與經(jīng)驗(yàn)，能夠利用人類專家的知識(shí)和解決問(wèn)題的方法來(lái)處理該領(lǐng)域問(wèn)題。專家系統(tǒng)應(yīng)該具備以下四個(gè)要素：

(1)應(yīng)用于某專門(mén)領(lǐng)域；

(2)擁有專家級(jí)知識(shí)；

(3)能模擬專家的思維；

(4)能達(dá)到專家級(jí)水平。簡(jiǎn)而言之，專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。

專家系統(tǒng)的概述專家系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展產(chǎn)生

（第一代）

世界第一個(gè)專家系統(tǒng)叫DENDRAL，它是由美國(guó)斯坦福大學(xué)的費(fèi)根鮑姆教授于1965年開(kāi)發(fā)的。與DENDRAL系統(tǒng)同時(shí)開(kāi)發(fā)的，還有數(shù)學(xué)專家系統(tǒng)MACSYMA。它是一個(gè)大型的人機(jī)交互式系統(tǒng)。第四代

第四代專家系統(tǒng)是以大型多專家協(xié)作系統(tǒng)、多種知識(shí)表示、綜合知識(shí)庫(kù)、自組織解題機(jī)制、多學(xué)科協(xié)同解題與并行推理、專家系統(tǒng)工具與環(huán)境、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)獲取及學(xué)習(xí)機(jī)制等最新人工智能技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)具有多知識(shí)庫(kù)、多主體的專家系統(tǒng)。第二代

70年代的中期，MYCIN、PROSPECTOR、HEARSAY等一批卓有成效的專家系統(tǒng)相繼研制成功。人們稱這一批專家系統(tǒng)為第二代專家系統(tǒng)。第三代

第三代專家系統(tǒng)屬多學(xué)科綜合性系統(tǒng)，采用多種人工智能語(yǔ)言，綜合采用各種知識(shí)表示方法和多種推理機(jī)制及控制策略，并開(kāi)始運(yùn)用各種知識(shí)工程語(yǔ)言、骨架系統(tǒng)及專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境研制大型綜合專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)的概述專家系統(tǒng)的特點(diǎn)啟發(fā)性專家系統(tǒng)能運(yùn)用專家的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理、判斷和決策透明性專家系統(tǒng)能夠解釋本身的推理過(guò)程和回答用戶提出的問(wèn)題，以便讓用戶能夠了解推理過(guò)程，提高對(duì)專家系統(tǒng)的信賴感靈活性專家系統(tǒng)能不斷地增長(zhǎng)知識(shí)，修改原有知識(shí)，不斷更新

專家系統(tǒng)的概述專家系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)專家系統(tǒng)能夠高效率、準(zhǔn)確、周到、迅速和不知疲倦地進(jìn)行工作不受周?chē)h(huán)境的影響，也不可能忘記或遺漏專家的專長(zhǎng)不受時(shí)間和空間的限制使各領(lǐng)域?qū)＜业膶I(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)得到總結(jié)和精煉，能夠廣泛而有力地傳播專家的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和能力專家系統(tǒng)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)的工作能力軍事專家系統(tǒng)的水平是一個(gè)國(guó)家國(guó)防現(xiàn)代化和國(guó)防能力的重要標(biāo)志之一專家系統(tǒng)的研制和應(yīng)用，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思想

專家系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思想是將知識(shí)和控制推理策略分開(kāi)，形成一個(gè)知識(shí)庫(kù)。專家系統(tǒng)在控制推理策略的引導(dǎo)下，利用存儲(chǔ)起來(lái)的知識(shí)分析和處理問(wèn)題，在解決問(wèn)題時(shí)，用戶為系統(tǒng)提供一些已知數(shù)據(jù)，然后從系統(tǒng)中獲得專家水平的結(jié)論。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)目前常談提及的有三種：基本結(jié)構(gòu)、一般結(jié)構(gòu)和理想結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)——只包括兩個(gè)主要部分：知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般結(jié)構(gòu)——它包括六部分：知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)接口、解釋程序和知識(shí)獲取程序

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)理想結(jié)構(gòu)——理想結(jié)構(gòu)是著名的知識(shí)工程和專家系統(tǒng)學(xué)者F.Hayes-Roth、D.A.Waterman和D.B.Lenat等提出的。目前還沒(méi)有專家系統(tǒng)能包括這個(gè)結(jié)構(gòu)的所有部件。此結(jié)構(gòu)的思想是來(lái)源于HEARSAY系統(tǒng)的黑板控制結(jié)構(gòu)和基于結(jié)構(gòu)的專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

專家系統(tǒng)包括兩個(gè)主要模塊：知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的主要組成

下圖為通用專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。由于每個(gè)專家系統(tǒng)所需要完成的任務(wù)和特點(diǎn)不同，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也不盡相同，一般只具有圖中部分模塊。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的主要組成（1）知識(shí)庫(kù)知識(shí)庫(kù)用于存放系統(tǒng)求解問(wèn)題所需要的領(lǐng)域?qū)ｉT(mén)知識(shí)，知識(shí)獲取過(guò)程中獲得的專門(mén)知識(shí)，以適當(dāng)?shù)闹R(shí)表達(dá)式和結(jié)構(gòu)形式存入知識(shí)庫(kù)中。知識(shí)庫(kù)一般由規(guī)則庫(kù)、事實(shí)庫(kù)和語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)組成。規(guī)則庫(kù)存放啟發(fā)式知識(shí)；事實(shí)庫(kù)存放應(yīng)用領(lǐng)域所需的數(shù)據(jù)、信息和事實(shí)；語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)用于表達(dá)領(lǐng)域的概念、事實(shí)、實(shí)體以及它們之間的關(guān)系。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的主要組成（2）數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)用于存放所解問(wèn)題的原始數(shù)據(jù)和推理過(guò)程中得到的各種中間信息。隨著問(wèn)題的不同，數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容也是動(dòng)態(tài)變化的。為了使推理機(jī)能方便地求解問(wèn)題，數(shù)據(jù)的表示和組織形式應(yīng)盡量和知識(shí)庫(kù)的表示相容。（3）推理機(jī)推理機(jī)是一組程序，用來(lái)控制和協(xié)調(diào)整個(gè)專家系統(tǒng)的工作。當(dāng)用戶的要求、數(shù)據(jù)和事實(shí)輸入到系統(tǒng)以后，推理機(jī)在一定的控制策略下，搜索知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則、事實(shí)和語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，并按正向推理或逆向推理的方式進(jìn)行推理和判斷，最后獲得推理結(jié)果。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的主要組成（4）解釋器解釋器負(fù)責(zé)對(duì)推理出的結(jié)果做出必要的解釋，包括系統(tǒng)的解題步驟、處理策略和選擇處理方法的理由等內(nèi)容。以便向用戶說(shuō)明推理過(guò)程，使用戶容易接受推理結(jié)果，同時(shí)也有利于新手向?qū)＜蚁到y(tǒng)學(xué)習(xí)，為用戶維護(hù)和管理提供方便。（5）知識(shí)獲取知識(shí)獲取為建立知識(shí)庫(kù)、修改知識(shí)庫(kù)中已有知識(shí)和擴(kuò)充新知識(shí)提供手段，用于把專家的知識(shí)轉(zhuǎn)換和加工為計(jì)算機(jī)的內(nèi)部表示，從而實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)的不斷更新。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的主要組成（6）人機(jī)接口

人機(jī)接口用于專家系統(tǒng)和用戶之間的交互作用，負(fù)責(zé)把用戶熟悉的自然語(yǔ)言、表格和圖形等信息表示手段轉(zhuǎn)換成內(nèi)部表示形式，再交給各相應(yīng)的組成部分去處理。專家系統(tǒng)輸出的信息也用人機(jī)接口轉(zhuǎn)換成用戶能理解的形式，并顯示給用戶。◆

解釋專家系統(tǒng)◆

預(yù)測(cè)專家系統(tǒng)◆

診斷專家系統(tǒng)◆

設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)◆

規(guī)劃專家系統(tǒng)◆監(jiān)視專家系統(tǒng)◆控制專家系統(tǒng)◆調(diào)試專家系統(tǒng)◆教學(xué)專家系統(tǒng)◆修理專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的類型解釋專家系統(tǒng)◆任務(wù)：通過(guò)對(duì)已知信息和數(shù)據(jù)的分析與解釋，確定它們的含義?！籼攸c(diǎn)：數(shù)據(jù)量很大，常不準(zhǔn)確、有錯(cuò)誤、不完全。能從不完全的信息中得出解釋，并能對(duì)數(shù)據(jù)做出某些假設(shè)，推理過(guò)程可能很復(fù)雜和很長(zhǎng)。◆例子：語(yǔ)音理解、圖象分析、系統(tǒng)監(jiān)視、化學(xué)結(jié)構(gòu)分析和信號(hào)解釋等。如，衛(wèi)星圖像（云圖等）分析、集成電路分析、DENDRAL化學(xué)結(jié)構(gòu)分析等實(shí)用專家系統(tǒng)。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的類型預(yù)測(cè)專家系統(tǒng)◆任務(wù)：通過(guò)對(duì)過(guò)去和現(xiàn)在已知狀況的分析，推斷未來(lái)可能發(fā)生的情況。◆特點(diǎn)：系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化，且可能是不準(zhǔn)確和不完全，系統(tǒng)需要有適應(yīng)時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)模型，能夠從不完全和不準(zhǔn)確的信息中得出預(yù)報(bào)，并達(dá)到快速響應(yīng)的要求?！衾樱簹庀箢A(yù)報(bào)、軍事預(yù)測(cè)、人口預(yù)測(cè)、交通預(yù)測(cè)、經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)和谷物產(chǎn)量預(yù)測(cè)等。如，惡劣氣候（包括暴雨、颶風(fēng)、冰雹等）預(yù)報(bào)、戰(zhàn)場(chǎng)前景預(yù)測(cè)和農(nóng)作病蟲(chóng)害預(yù)報(bào)等專家系統(tǒng)。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的類型診斷專家系統(tǒng)◆任務(wù)：根據(jù)觀察到的情況(數(shù)據(jù))來(lái)推斷出某個(gè)對(duì)象機(jī)能失常(即故障)的原因?！籼攸c(diǎn)：能夠了解被診斷對(duì)象或客體各組成部分的特性以及它們之間的聯(lián)系；能夠區(qū)分一種現(xiàn)象及其所掩蓋的另一種現(xiàn)象；能夠向用戶提出測(cè)量的數(shù)據(jù)，并從不確切信息中得出盡可能正確的診斷?！衾樱横t(yī)療診斷、電子機(jī)械和軟件故障診斷以及材料失效診斷等。如，用于抗生素治療的MYCIN,肝功能檢驗(yàn)的PUFF和血清蛋白診斷等醫(yī)療專家系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)故障診斷系統(tǒng)，雷達(dá)故障診斷系統(tǒng)和太空站熱力控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)等。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的類型設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)◆任務(wù)：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，求出滿足設(shè)計(jì)問(wèn)題約束的目標(biāo)配置。◆特點(diǎn)：善于從多種約束中得到符合要求的設(shè)計(jì)結(jié)果；系統(tǒng)需要檢索較大的可能解空間；能試驗(yàn)性地構(gòu)造出可能設(shè)計(jì)，并易于對(duì)所得設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改；善于分析各種子問(wèn)題，并處理好子問(wèn)題間的相互作用；能夠使用已有的正確設(shè)計(jì)來(lái)解釋當(dāng)前新的設(shè)計(jì)?！衾樱篤AX計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、花布立體感圖案設(shè)計(jì)和花布印染專家系統(tǒng)、大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)以及齒輪加工工藝設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)等。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的類型規(guī)劃專家系統(tǒng)◆任務(wù)：尋找出某個(gè)能夠達(dá)到給定目標(biāo)的動(dòng)作序列或步驟?！籼攸c(diǎn)：所要規(guī)劃的目標(biāo)可能是動(dòng)態(tài)的或靜態(tài)的，需要對(duì)未來(lái)動(dòng)作做出預(yù)測(cè)，所涉及的問(wèn)題可能很復(fù)雜，要求系統(tǒng)能抓住重點(diǎn)，處理好各子目標(biāo)間的關(guān)系和不確定的數(shù)據(jù)信息，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)性動(dòng)作得出可行規(guī)劃。◆例子：軍事指揮調(diào)度系統(tǒng)、ROPES機(jī)器人規(guī)劃專家系統(tǒng)、汽車(chē)和火車(chē)運(yùn)行調(diào)度專家系統(tǒng)以及小麥和水稻施肥專家系統(tǒng)等。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的類型監(jiān)視專家系統(tǒng)◆任務(wù)：對(duì)系統(tǒng)、對(duì)象或過(guò)程的行為進(jìn)行不斷觀察，并把觀察到的行為與其應(yīng)當(dāng)具有的行為進(jìn)行比較，以發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出警報(bào)?！籼攸c(diǎn)：系統(tǒng)應(yīng)具有快速反應(yīng)能力，應(yīng)在造成事故之前及時(shí)發(fā)出報(bào)警；發(fā)出的警報(bào)要有很高的準(zhǔn)確性，不能假報(bào)警；能夠隨時(shí)間和條件的變化動(dòng)態(tài)地處理其輸入信息?！衾樱嚎捎糜诤穗娬镜陌踩O(jiān)視、防空監(jiān)視與預(yù)警、國(guó)家財(cái)政的監(jiān)控、傳染病疫情監(jiān)視及農(nóng)作物病蟲(chóng)害監(jiān)視與報(bào)警等。如粘蟲(chóng)測(cè)報(bào)專家系統(tǒng)是監(jiān)視專家系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的類型控制專家系統(tǒng)◆任務(wù)：自適應(yīng)地管理一個(gè)受控對(duì)象或客體的全面行為，使之滿足預(yù)期要求?！籼攸c(diǎn)：控制專家系統(tǒng)具有解釋、預(yù)報(bào)、診斷、規(guī)劃和執(zhí)行等多種功能?！衾樱嚎罩薪煌ü苤?、商業(yè)管理、自主機(jī)器人控制、作戰(zhàn)管理、生產(chǎn)過(guò)程控制和生產(chǎn)質(zhì)量控制等方面。如，已經(jīng)對(duì)海、陸、空無(wú)人駕駛車(chē)，生產(chǎn)線調(diào)度和產(chǎn)品質(zhì)量控制等課題進(jìn)行控制專家系統(tǒng)的研究。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的類型調(diào)試專家系統(tǒng)◆任務(wù)：對(duì)失靈的對(duì)象給出處理意見(jiàn)和方法?！籼攸c(diǎn)：同時(shí)具有規(guī)劃、設(shè)計(jì)、預(yù)報(bào)和診斷等專家系統(tǒng)的功能?！衾樱嚎捎糜谛庐a(chǎn)品或新系統(tǒng)的調(diào)試，也可用于維修站進(jìn)行被修設(shè)備的調(diào)整、測(cè)量與試驗(yàn)。在這方面的實(shí)例還比較少見(jiàn)。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的類型教學(xué)專家系統(tǒng)◆任務(wù)：根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)、弱點(diǎn)和基礎(chǔ)知識(shí)，以最適當(dāng)?shù)慕贪负徒虒W(xué)方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)和輔導(dǎo)。◆特點(diǎn)：同時(shí)具有診斷和調(diào)試等功能；具有良好的人機(jī)界面。◆例子：

MACSYMA符號(hào)積分與定理證明系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和物理智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)以及聾啞人語(yǔ)言訓(xùn)練專家系統(tǒng)等。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的類型修理專家系統(tǒng)◆任務(wù)：對(duì)發(fā)生故障的對(duì)象(系統(tǒng)或設(shè)備)進(jìn)行處理，使其恢復(fù)正常工作。◆特點(diǎn)：具有診斷、調(diào)試、計(jì)劃和執(zhí)行等功能?！衾樱好绹?guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的ACI電話和有線電視維護(hù)修理系統(tǒng)。此外，還有決策專家系統(tǒng)和咨詢專家系統(tǒng)等。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)和類型專家系統(tǒng)的類型

專家系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)知識(shí)表示◆

邏輯表示法◆

產(chǎn)生式表示法◆

框架表示法◆

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法◆本體表示法◆過(guò)程表示法◆面向?qū)ο蟊硎痉?/p>

專家系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)知識(shí)表示◆

邏輯表示法邏輯表示法以謂詞形式來(lái)表示動(dòng)作的主體、客體，是一種敘述性知識(shí)表示方式。利用邏輯公式，人們能描述對(duì)象、性質(zhì)、狀況和關(guān)系。主要分為命題邏輯和謂詞邏輯。例：用謂詞邏輯表示知識(shí)“所有教師都有自己的學(xué)生”。首先定位謂詞：TEACHER(x)：表示x是教師。STUDENT(y)：表示y是學(xué)生。TEACHES(x，y)：表示x是y的老師。此時(shí)，該知識(shí)可用謂詞表示：該謂詞公式可讀作：對(duì)所有x，如果x是一個(gè)教師，那么一定存在一個(gè)個(gè)體y，x是y的老師，且y是一個(gè)學(xué)生。

專家系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)知識(shí)表示◆

產(chǎn)生式表示法

產(chǎn)生式表示法又稱規(guī)則表示法，表示一種條件-結(jié)果形式，是目前應(yīng)用最多的一種知識(shí)表示方法，也是一種比較成熟的表示方法。其一般形式為：前件→后件，前件為條件，后件為結(jié)果，由邏輯運(yùn)算符AND、OR、NOT組成表達(dá)式。

專家系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)知識(shí)表示◆

框架表示法

框架表示法適用于表達(dá)結(jié)構(gòu)性的知識(shí)，概念、對(duì)象等知識(shí)最適用于框架表示?？蚣苓€可以表示行為（動(dòng)作），有些過(guò)程性事件或情節(jié)也可用框架網(wǎng)絡(luò)來(lái)表示。例：框架名：<診斷規(guī)則>癥狀1：咳嗽癥狀2：發(fā)燒癥狀3：打噴嚏infer:<結(jié)論>可信度：0.8框架名：<結(jié)論>病名：感冒用藥：口服感冒清

服法：一日三次，每次2粒

專家系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)知識(shí)表示◆

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法是通過(guò)概念及其語(yǔ)義關(guān)系來(lái)表示知識(shí)的一種網(wǎng)絡(luò)圖，利用結(jié)點(diǎn)和“帶標(biāo)記的有向圖”，描述時(shí)間、概念、狀況、動(dòng)作以及客體之間的關(guān)系。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)通常由語(yǔ)法、結(jié)構(gòu)、過(guò)程和語(yǔ)義4部分組成。

專家系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)知識(shí)表示◆

本體表示法

本體表示法適用于知識(shí)庫(kù)的知識(shí)建模，建立領(lǐng)域本體知識(shí)庫(kù)，用概念對(duì)知識(shí)進(jìn)行表示，解釋知識(shí)之間內(nèi)在的關(guān)系?！?/p>

過(guò)程表示法

過(guò)程表示方法將知識(shí)的控制性策略均表述為求解問(wèn)題的過(guò)程。過(guò)程表示法適用于子程序或模塊實(shí)現(xiàn)。

專家系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)知識(shí)表示◆

面向?qū)ο蟊硎痉?/p>

面向?qū)ο蟊硎痉ㄊ前凑彰嫦驅(qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)原則組成一種混合知識(shí)表示形式，以對(duì)象為中心，把對(duì)象的屬性、動(dòng)態(tài)行為、領(lǐng)域知識(shí)和處理