第6章專家系統(tǒng)

第6章專家系統(tǒng)1第6章專家系統(tǒng)教學內(nèi)容：內(nèi)容包括專家系統(tǒng)的定義、結(jié)構(gòu)、特點和類型、開發(fā)與設(shè)計、評價、開發(fā)工具、分布式專家系統(tǒng)與協(xié)同式專家系統(tǒng)。教學重點：專家系統(tǒng)的定義、結(jié)構(gòu)、特點和類型、開發(fā)與設(shè)計。2第6章專家系統(tǒng)教學難點：專家系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計

教學要求：重點掌握專家系統(tǒng)的基本概念和設(shè)計，了解新型專家系統(tǒng)的一些概念和類型，一般了解專家系統(tǒng)的開發(fā)工具以及評價方法。3第6章專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是人工智能應用研究的一個重要領(lǐng)域。它實現(xiàn)了人工智能從理論研究走向?qū)嶋H應用，從一般思維方法探討轉(zhuǎn)入專門知識運用的重大突破。自2O世紀7O年代專家系統(tǒng)的開發(fā)獲得成功以來，目前已被成功地運用到科學技術(shù)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)療、教育等眾多領(lǐng)域，并已產(chǎn)生了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

4第6章專家系統(tǒng)

6.1專家系統(tǒng)概述

6.2專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

6.3專家系統(tǒng)的產(chǎn)生式表示

6.4專家系統(tǒng)的開發(fā)與建造

6.5專家系統(tǒng)的評價

6.6專家系統(tǒng)的開發(fā)工具

6.7分布式專家系統(tǒng)與協(xié)同式專家系統(tǒng)

6.8專家系統(tǒng)舉例5迄今為止，關(guān)于什么是專家系統(tǒng)，目前尚無一個十分確切的定義。其一般公認定義：專家系統(tǒng)是一個具有智能的程序系統(tǒng)；其內(nèi)部具有大量的專家水平的知識與經(jīng)驗；該系統(tǒng)能利用專家的知識與推理方法來解決專門領(lǐng)域的問題；它能對自身所得出的結(jié)論做出清楚、明晰、合理的解釋。簡單地說，能夠向用戶提供關(guān)于某一領(lǐng)域中專家水平的決策與解釋的智能模擬系統(tǒng)，稱為專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)作為專家的功能主要是應用了人工智能領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)。

6.1專家系統(tǒng)概述6.1.1什么是專家系統(tǒng)（ExpertSystem)6現(xiàn)實中有許多問題，都要依靠專門領(lǐng)域的專家來解決。專家對問題的推理和決策，除了依據(jù)他們的學識外，還要取決于個人實踐經(jīng)歷中積累的經(jīng)驗和練就的直覺方法。其中，包括一些不確定的知識，從而以專家的決斷，對問題給出權(quán)威的解答。

一個專家系統(tǒng)必須滿足的基本條件是：①專家系統(tǒng)處理的是現(xiàn)實世界中原本應由專家分析和判斷的復雜問題；②專家系統(tǒng)存貯有大量專家級水平的知識；③ES解決問題的模型和方案來自于專家的經(jīng)驗和推理方法；④專家系統(tǒng)應該得到和專家一致的判斷結(jié)論與決策。本質(zhì)上，專家系統(tǒng)只是一個高級的計算機智能程序系統(tǒng)。

6.1專家系統(tǒng)概述6.1.1什么是專家系統(tǒng)（ExpertSystem)7換一角度來說，專家系統(tǒng)應具備四個要素：

(1)

應用于某專門領(lǐng)域；

(2)

擁有專家級知識；

(3)

能模擬專家的思維；

(4)

能達到專家級水平。

6.1專家系統(tǒng)概述6.1.1什么是專家系統(tǒng)（ExpertSystem)專家系統(tǒng)（ExpertSystem)亦稱專家咨詢系統(tǒng)，它是一種智能計算機(軟件)系統(tǒng)。顧名思義，專家系統(tǒng)就是能像人類專家一樣解決困難、復雜的實際問題的計算機(軟件)系統(tǒng)。8同一般的計算機應用系統(tǒng)(如數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等)相比,專家系統(tǒng)具有下列性能(6點)：

(1)具有高性能?，F(xiàn)實世界中，以數(shù)學化公式為核心的知識僅約占8%，大部分問題都是非數(shù)學化的知識。專家系統(tǒng)善于解決那些不確定性的、非結(jié)構(gòu)化的、沒有算法解或雖有算法解但在現(xiàn)有的機器上無法實施的高難問題。6.1.2專家系統(tǒng)的性能

6.1專家系統(tǒng)概述9

(2)具有知識與實用性。從處理問題的方法看，專家系統(tǒng)則是靠知識和推理來解決問題（不像傳統(tǒng)軟件系統(tǒng)使用固定的算法來解決問題），所以，專家系統(tǒng)是基于知識的智能問題求解系統(tǒng)。其次，

許多經(jīng)典的人工智能程序往往是從純學術(shù)技術(shù)目的出發(fā)研制的一種實驗性研究工具，而專家系統(tǒng)解決的是人們在生產(chǎn)實踐、科學研究、產(chǎn)品設(shè)計以及其它領(lǐng)域的實際問題，更多地強調(diào)實用。

6.1專家系統(tǒng)概述6.1.2專家系統(tǒng)的性能10

(3)具有靈活性及可擴充性。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看,專家系統(tǒng)強調(diào)知識與推理的分離,使系統(tǒng)具有良好靈活性與可擴充性。其表現(xiàn)為:人們可把一個技術(shù)上成熟的專家系統(tǒng)變?yōu)橐粋€ES工具,即只要替換知識庫中的具體內(nèi)容就可使它變?yōu)橐粋€專家系統(tǒng)外殼。當要建立另一個功能與之類似的ES時,只要把相應的知識裝入該外殼知識庫中即可實現(xiàn)。將大大節(jié)省耗時費工的開發(fā)工作。事實上,目前有一些ES開發(fā)工具就是這樣得來的。例如,由專家系統(tǒng)MYCIN得到的構(gòu)造工具EMYCIN;由PROSPECTOR得到外殼KAS等。

6.1專家系統(tǒng)概述6.1.2專家系統(tǒng)的性能11(4)具有透明性。專家系統(tǒng)必須具有解釋功能，能回答用戶提出的問題，向用戶解釋它的決策動機和結(jié)論的推理過程，使用戶能清楚地了解系統(tǒng)處理問題正確性，通過增強系統(tǒng)的透明度而取信于用戶。

6.1專家系統(tǒng)概述6.1.2專家系統(tǒng)的性能例如，一個醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)診斷某病人患有肺炎，而且必須用某種抗生素治療，那么，這一專家系統(tǒng)應向病人解釋為什么判斷他患有肺炎，解釋用該抗生素治療的原因，就像一位醫(yī)療專家對病人詳細解釋病情一樣。12

(5)具有自學習及自修正能力。有些專家系統(tǒng)還具有“自學習”能力，即不斷對自己的知識進行擴充、完善和提煉。專家系統(tǒng)還能隨時修正已有的知識或歸納出新的知識，適應新情況的需要，這一點是傳統(tǒng)系統(tǒng)所無法比擬的。

6.1專家系統(tǒng)概述6.1.2專家系統(tǒng)的性能13(6)具有專業(yè)知識和長效性。專家系統(tǒng)大量使用的是專家級水平的專門領(lǐng)域所謂“深知識”來決策，而不是一般系統(tǒng)那樣多使用常識性知識，即所謂“淺知識”：專家系統(tǒng)不像人那樣容易疲勞、遺忘，易受環(huán)境、情緒等的影響，它可始終如一地以專家級的高水平求解問題。

6.1專家系統(tǒng)概述6.1.2專家系統(tǒng)的性能14

6.1.3專家系統(tǒng)的特點與研究意義比較方面?zhèn)鹘y(tǒng)程序?qū)＜蚁到y(tǒng)編程思想編程方法處理對象執(zhí)行過程可修改性操作解釋結(jié)論依據(jù)某一算法知識使用和知識本身混合在一起數(shù)值量順序方式或批處理方式執(zhí)行難修改,需改動程序并重新編譯不能正確，不容許不確定性依據(jù)啟發(fā)式方式知識和知識的使用分離符號量人機交互方式執(zhí)行易修改,只需改動知識庫可能滿意，容許不確定性表6-1專家系統(tǒng)特點及與傳統(tǒng)程序的區(qū)別

6.1專家系統(tǒng)概述15專家系統(tǒng)不像人那樣容易疲勞、遺忘,它不受環(huán)境、情緒、和壽命的影響,可始終如一地以專家級的高水平來求解問題。故從這個意義上講,專家系統(tǒng)效率遠勝與專家本人。ES便于保存和大面積推廣專家的寶貴知識,更有效地發(fā)揮各種專業(yè)人才的作用;專家系統(tǒng)甚至可綜合許多專家的知識與經(jīng)驗,從而博取百家之長,其水平可以超過個體專家。ES作為一種計算機系統(tǒng),便于發(fā)揮計算機快速、準確的優(yōu)勢;甚至比專家更可靠、更靈活,可以不受時間、地域及人為因素的影響。由于專家系統(tǒng)具有解釋功能,系統(tǒng)設(shè)計者和領(lǐng)域?qū)＜揖涂煞奖愕卣页鱿到y(tǒng)隱含的錯誤,便于系統(tǒng)維護。

6.1專家系統(tǒng)概述

6.1.3專家系統(tǒng)的特點與研究意義161.按求解問題性質(zhì)分類按用途分類，專家系統(tǒng)可分為：診斷型、解釋型、預測型、決策型、設(shè)計型、規(guī)劃型、控制型、調(diào)度型等幾種類型。2.按輸出結(jié)果分類按輸出結(jié)果分類，專家系統(tǒng)可分為分析型和設(shè)計型。6.1.4專家系統(tǒng)的分類6.1專家系統(tǒng)概述17

3.按知識分類知識可分為確定性知識和不確定性知識，所以，按知識分類，專家系統(tǒng)又可分為精確推理型和不精確推理型（如模糊專家系統(tǒng)）的專家系統(tǒng)。

4.按求解問題的要求分類按采用的技術(shù)分類，專家系統(tǒng)可分為符號推理專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡專家系統(tǒng)。前面講的內(nèi)容均為基于符號推理。6.1專家系統(tǒng)概述6.1.4專家系統(tǒng)的分類18

5.按規(guī)模分類按規(guī)模分類，可分為大型協(xié)同式專家系統(tǒng)和微專家系統(tǒng)。

6.按體系結(jié)構(gòu)分類按結(jié)構(gòu)分類可分為集中式和分布式，單機型和網(wǎng)絡型(即網(wǎng)上專家系統(tǒng))。6.1專家系統(tǒng)概述6.1.4專家系統(tǒng)的分類191.專家系統(tǒng)與知識系統(tǒng)：專家系統(tǒng)能有效地解決問題的主要原因在于它擁有知識，因為“知識就是力量”。但專家系統(tǒng)擁有的知識是專家知識，而且主要是經(jīng)驗性知識。由專家系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展而興起基于知識的系統(tǒng)（BasedKnowledgeSystem)，稱之為的知識工程（KnowledgeEngineering），其中的知識已不限于人類專家的經(jīng)驗知識，而可以是領(lǐng)域知識或通過機器學習所獲得的知識等。所以，對于這種廣義的知識系統(tǒng)來說，專家系統(tǒng)又是一種特殊的知識系統(tǒng)。6.1.5專家系統(tǒng)與知識工程6.1專家系統(tǒng)概述202.專家系統(tǒng)的建造:由于ES是基于知識的系統(tǒng),故建造ES系統(tǒng)也必然是一項知識工程,需進行：（1）知識獲?。簭娜祟悓＜夷抢锘驈膶嶋H問題搜集、整理、歸納專家級知識；（2）知識表示：以某種結(jié)構(gòu)形式表達所獲取的知識，并將其存儲于計算機之中；（3）知識的組織與管理：知識庫建立與維護等；（4）知識的利用：使用知識進行推理等一系列關(guān)于知識處理的技術(shù)和方法。6.1專家系統(tǒng)概述6.1.5專家系統(tǒng)與知識工程21總之，關(guān)于知識處理的技術(shù)和方法已形成了一個稱之為“知識工程”（KnowledgeEngineering）的學科領(lǐng)域，并且專家系統(tǒng)促使了知識工程的誕生和發(fā)展，知識工程又可為專家系統(tǒng)提供更高水平的相關(guān)服務，二者發(fā)展相輔相成，正是由于二者關(guān)系密切，故現(xiàn)在的“專家系統(tǒng)”與“知識工程”幾乎已成為同義語。6.1專家系統(tǒng)概述6.1.5專家系統(tǒng)與知識工程22

１.解釋型專家系統(tǒng)（expertsystemforinterpretation）他的任務是通過對已知信息和數(shù)據(jù)的分析與解釋，確定它們的含義。解釋型專家系統(tǒng)具有以下特點：⑴系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量很大，而且往往是不準確的、有錯誤的或不完全的。

6.1.6專家系統(tǒng)的類型6.1專家系統(tǒng)概述一．按求解問題的性質(zhì)分類

海葉斯-羅斯（F．Heyes-Roth）按照求解問題的性質(zhì)，將專家系統(tǒng)分為以下10種類型。⑵系統(tǒng)能夠從不完全的信息中得出解釋，并能對數(shù)據(jù)做出某些假設(shè)。⑶系統(tǒng)的推理過程可能很復雜和很長，因而要求系統(tǒng)具有對自身的推理過程做出解釋的能力。例如，衛(wèi)星圖象分析、集成電路分析、DENDRAL化學結(jié)構(gòu)分析、ELAS石油測井數(shù)據(jù)分析、染色體分類、PROSPECTOR地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)解釋、丘陵找水。

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２.預測型專家系統(tǒng)（expertsystemforprediction）它的任務是通過對過去或現(xiàn)在知識狀況的分析，推斷未來可能發(fā)生的情況。其特點為：⑴系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)隨時間變化,而且可能是不準確和不完全的。⑵系統(tǒng)需要有適應時間變化的動態(tài)模型，能夠從不完全和不準確的信息中，得出預報，并達到要求的時效性。例如：氣象預報、軍事預測、人口預測、交通預測、經(jīng)濟預測和作物產(chǎn)量預測等。

6.1.6專家系統(tǒng)的類型6.1專家系統(tǒng)概述24３.診斷型專家系統(tǒng)（expertsystemfordiagnosis）它的任務是根據(jù)觀察到的情況來推斷出某個對象機能失常的原因。例如病人的臨床癥狀，機器故障的聲光現(xiàn)象等，推斷出該對象機能失常或發(fā)生故障的原因。診斷專家系統(tǒng)具有下列特點：⑴能夠了解被診斷對象或客體各組成部分的特性以及它們之間的聯(lián)系。

6.1.6專家系統(tǒng)的類型6.1專家系統(tǒng)概述25３.診斷型專家系統(tǒng)（expertsystemfordiagnosis）⑵能夠區(qū)分一種現(xiàn)象及其所掩蓋的另一種現(xiàn)象。⑶能夠向用戶提出測量的數(shù)據(jù)，并從不確切信息中得出盡可能正確的診斷。例如，有醫(yī)療診斷、電子或機械故障診斷以及材料失效診斷等。著名的血液病診斷專家系統(tǒng)MYCIN、青光眼治療專家系統(tǒng)CASNET等都屬于這類專家系統(tǒng)。6.1.6專家系統(tǒng)的類型6.1專家系統(tǒng)概述26

４.設(shè)計型專家系統(tǒng)（expertsystemfordesign）它的任務是根據(jù)設(shè)計要求，求出滿足設(shè)計問題約束的目標配置。設(shè)計型專家系統(tǒng)應具有下列特點：⑴善于從多方面的約束中得到符合要求的設(shè)計結(jié)果。⑵系統(tǒng)需要檢索較大的可能解空間。

6.1.6專家系統(tǒng)的類型6.1專家系統(tǒng)概述27４.設(shè)計型專家系統(tǒng)（expertsystemfordesign）⑶善于分析各種問題，并處理好子問題間的相互關(guān)系。⑷能夠試驗性地構(gòu)造出可能設(shè)計,并易于對所得設(shè)計方案進行修改。⑸能夠使用已被證明是正確的設(shè)計來解釋當前的新設(shè)計。例如，電路設(shè)計、土木建筑工程設(shè)計、機械產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)工藝設(shè)計等。

DAC公司用來幫助用戶提出最佳計算機配置方案的R1系統(tǒng)。

6.1.6專家系統(tǒng)的類型6.1專家系統(tǒng)概述28５.規(guī)劃型專家系統(tǒng)(expertsystemforplanning)

它的任務是要尋找出某個能夠達到目標的動作序列或步驟。諸如機器人動作規(guī)劃、制訂生產(chǎn)規(guī)劃等。其具體特點有：⑴

所要規(guī)劃的目標可能是動態(tài)的或靜態(tài)的，因而需要對未來動作做出預測。⑵

所涉及的問題可能很復雜，要求系統(tǒng)能夠抓住重點，處理好各子目標之間的關(guān)系和不確定的數(shù)據(jù)信息，并通過實驗性動作得出可行規(guī)劃。

例如，機器人規(guī)劃、交通運輸調(diào)度、工程項目論證、通信與軍事指揮以及農(nóng)作物施肥方案規(guī)劃等。

6.1.6專家系統(tǒng)的類型6.1專家系統(tǒng)概述29６.監(jiān)視型專家系統(tǒng)（expertsystemformonitoring）它的任務在于對系統(tǒng)、對象或過程的行為進行不斷觀察，并把觀察到的行為與其應當具有的行為進行比較，以發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出警報。如森林火警監(jiān)視、機場監(jiān)視等。監(jiān)視專家系統(tǒng)具有下列特點：⑴系統(tǒng)應具有快速反應能力,在造成事故之前及時發(fā)出報警。⑵系統(tǒng)發(fā)出的警報要有很高的準確性。在需要發(fā)出警報時發(fā)警報，在不需要發(fā)出警報時不得輕易發(fā)警報（假警報）。⑶系統(tǒng)能夠隨時間和條件變化而動態(tài)地處理其輸入信息。

例如，核電站的安全監(jiān)視、防空監(jiān)視與報警、國家財政的監(jiān)控及農(nóng)作物病蟲害的監(jiān)視與報警等。

6.1.6專家系統(tǒng)的類型6.1專家系統(tǒng)概述30

7.控制型專家系統(tǒng)（expertsystemforcontrol）它的任務是自適應地管理一個受控對象或客體的全面行為，使其滿足預期要求。其特點為：能夠解釋當前情況，預測未來可能發(fā)生的情況；診斷可能發(fā)生的問題及其原因，不斷修正計劃，控制系統(tǒng)的運行?？刂菩蛯＜蚁到y(tǒng)具有解釋、預報、診斷、規(guī)劃和執(zhí)行等功能。例如，空中交通管制、商業(yè)管理、自主機器人控制、作戰(zhàn)管理、生產(chǎn)過程控制和生產(chǎn)質(zhì)量控制等許多方面。

6.1.6專家系統(tǒng)的類型6.1專家系統(tǒng)概述31８.調(diào)試型專家系統(tǒng)（expertsystemfordebugging）它的任務是對失靈的對象給出處理意見和方法。調(diào)試專家系統(tǒng)的特點是同時具有規(guī)劃、設(shè)計、預報和診斷等專家系統(tǒng)的功能。例如，新產(chǎn)品或新系統(tǒng)的調(diào)試，也可用于被維修設(shè)備的調(diào)整、測試與試驗。

6.1.6專家系統(tǒng)的類型6.1專家系統(tǒng)概述32９.教學型專家系統(tǒng)(expertsystemforinstruction)它的任務是根據(jù)學生的特點、弱點和基礎(chǔ)知識，以最適當?shù)慕虒W方案和教學方法對學生進行教學和輔導。教學專家系統(tǒng)的特點為：

(１)同時具有診斷和調(diào)試等功能。

(２)具有良好的人機界面。

6.1.6專家系統(tǒng)的類型6.1專家系統(tǒng)概述33１0.維護型專家系統(tǒng)（expertsystemforrepair）它的任務是對發(fā)生故障的對象（系統(tǒng)或設(shè)備）進行處理，使其恢復正常工作。該類型專家系統(tǒng)應具有診斷、調(diào)試、計劃和執(zhí)行等功能。

6.1.6專家系統(tǒng)的類型6.1專家系統(tǒng)概述

341、能根據(jù)學生的特點、弱點和基礎(chǔ)知識，以最適當?shù)慕贪负徒虒W方法對學生進行教學和輔導的專家系統(tǒng)是：A．解釋專家系統(tǒng)B．調(diào)試專家系統(tǒng)C．監(jiān)視專家系統(tǒng)D．教學專家系統(tǒng)２、用于尋找出某個能夠達到給定目標的動作序列或步驟地專家系統(tǒng)是：A．設(shè)計專家系統(tǒng)B．診斷專家系統(tǒng)C．預測專家系統(tǒng)D．規(guī)劃專家系統(tǒng)3、能對發(fā)生故障的對象（系統(tǒng)或設(shè)備）進行處理，使其恢復正常工作的專家系統(tǒng)是：A．維護專家系統(tǒng)B．診斷專家系統(tǒng)C．調(diào)試專家系統(tǒng)D．規(guī)劃專家系統(tǒng)4、能通過對過去和現(xiàn)在已知狀況的分析，推測未來可能發(fā)生的情況的專家系統(tǒng)是：A．維護專家系統(tǒng)B．預測專家系統(tǒng)C．調(diào)試專家系統(tǒng)D．規(guī)劃專家系統(tǒng)6.1專家系統(tǒng)概述提問？35二．按求解問題的要求分類

斯特菲克（M．Stefike）等人根據(jù)專家系統(tǒng)求解問題的要求及其難易程度由低到高將專家系統(tǒng)分為10個不同的層次。6.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型36（1）具有可靠知識和數(shù)據(jù)的小型搜索空間的專家系統(tǒng)這類專家系統(tǒng)要求解的問題最簡單，它所具有的知識和數(shù)據(jù)都十分可靠，且問題的解空間也比較小。像這類簡單任務的專家系統(tǒng)，只需經(jīng)過窮舉搜索方式即可得到問題的解。事實上，對這類問題，也沒有研制專家系統(tǒng)的必要。6.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型37（2）所用知識和數(shù)據(jù)不完全可靠的專家系統(tǒng)

這類專家系統(tǒng)所依據(jù)的知識是不確定的，所采用的推理方法是啟發(fā)性知識推理或不確定性推理。6.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型386.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型（3）所求解問題的推理需要隨時間變化的專家系統(tǒng)

這類專家系統(tǒng)所依據(jù)的數(shù)據(jù)是隨時間變化的，因此它應該能夠描述和模擬各種數(shù)據(jù)隨時間變化的情況。事實上，對預測性、實時性要求高的專家系統(tǒng)，對時變推理的要求就更高，目前研制這類專家系統(tǒng)的難度較大。396.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型（4）所求解的問題是可分解的專家系統(tǒng)

對這類任務的專家系統(tǒng)，可以把解空間劃分成一些較小的子空間，并采用剪枝的方法，以減少搜索范圍和搜索空間。406.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型（5）所求解的問題是不可分解的專家系統(tǒng)

對這類任務的專家系統(tǒng)不能采用分解和剪枝的方法，而只能采用抽象解空間的方法，即先暫時忽略某些細節(jié)問題，而集中考慮那些重要的原則性問題的求解方法。416.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型（6）所求解的問題不能劃分為固定子問題的專家系統(tǒng)

由于所求解的問題不存在固定的子問題劃分或可進行適當抽象的固定子問題序列，因此對這類問題的抽象必須體現(xiàn)規(guī)劃的可變結(jié)構(gòu)，這就需要專家系統(tǒng)能夠采用自頂向下求解的抽象方法來進行問題求解。426.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型（7）各子問題有相互影響的專家系統(tǒng)

由于自頂向下求解方法缺乏問題求解過程的反饋信息，當各子問題間相互影響時，該方法不能很好地處理這類問題。對此，可采用最小冒險原則，即決策不應在不成熟的情況下隨意做出，而應推遲到有足夠的信息時再做出。436.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型（8）需要多重推理的專家系統(tǒng)

在許多任務中，單一推理路徑的能力較弱，需要采用多重線路推理，綜合運用不同推理模型的優(yōu)點，來擴大專家系統(tǒng)解決問題的能力。446.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型（9）利用多知識源的專家系統(tǒng)

在求解復雜問題時，采用多種知識來源對問題進行綜合分析，可取得明顯效果。例如，在語音理解專家系統(tǒng)中，往往需要多種知識來源，這些知識通常被放在一個稱為黑板的工作區(qū)中。456.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型（10）使用統(tǒng)一知識表示方法的專家系統(tǒng)

為便于對系統(tǒng)中的知識進行統(tǒng)一管理、使用和解釋，目前專家系統(tǒng)的發(fā)展是采用多種知識表示統(tǒng)一的知識表示方法，對日趨龐大的知識庫進行有效的管理和組織。在這方面，用面向?qū)ο蠓椒ńy(tǒng)一知識表示已被多數(shù)專家系統(tǒng)及其開發(fā)工具所采用，并取得了良好的效果。465.1專家系統(tǒng)的基本概念6.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型三．按系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分類

按照系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，專家系統(tǒng)可分為4種類型。

（1）集中式專家系統(tǒng)

這是一種對知識和推理進行集中管理的一類專家系統(tǒng)。目前，得到成功應用的專家系統(tǒng)多屬于這一類型。對這類專家系統(tǒng)，又可按照知識及推理機構(gòu)的組織方式，細分為層次式結(jié)構(gòu)、深-淺雙層結(jié)構(gòu)、多層聚焦結(jié)構(gòu)及黑板結(jié)構(gòu)等。

47

5.1專家系統(tǒng)的基本概念6.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型層次結(jié)構(gòu)是指具有多層推理機制，逐層進行推理的專家系統(tǒng)，例如，青光眼診斷專家系統(tǒng)，其推理模型可分為癥狀層、病變層及診斷層。深-淺雙層結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)分別具有深層知識庫（問題領(lǐng)域內(nèi)的原理性知識）和淺層知識庫（領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗知識），并且相應地有兩個推理機分別作用于這兩個不同知識庫的專家系統(tǒng)。

48

5.1專家系統(tǒng)的基本概念6.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型多層聚焦結(jié)構(gòu)是指知識庫中的知識是按動態(tài)分層組織的專家系統(tǒng)。它把對當前推理最有用、最有希望推出結(jié)論的知識稱為“焦點”，并把它置于聚焦結(jié)構(gòu)的最上層，把有希望入選的知識放在第二層，以此類推。黑板結(jié)構(gòu)是指那種有多個知識庫和多個推理機，并通過一個結(jié)構(gòu)化的公共數(shù)據(jù)區(qū)（稱為黑板）來交換信息的專家系統(tǒng)。這種專家系統(tǒng)通常用在那些求解問題比較復雜的系統(tǒng)中。49

5.1專家系統(tǒng)的基本概念6.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型（2）分布式專家系統(tǒng)

分布式專家系統(tǒng)是指具有分布處理能力以及多專家系統(tǒng)、多知識元的協(xié)同處理能力的專家系統(tǒng)。分布式專家系統(tǒng)的主要特點有：第一，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)、知識及控制不但在邏輯上，而且在物理上都是分布的；第二，系統(tǒng)中的各機構(gòu)通過計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)互連，這些機構(gòu)之間相互協(xié)作，可以求解單個機構(gòu)難以解決，甚至不能解決的問題。目前，基于多Agent的研究是分布式專家系統(tǒng)研究的重點。（3）神經(jīng)網(wǎng)絡專家系統(tǒng)：這是運行人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)建造的專家系統(tǒng)，目前尚處于研究階段。50

5.1專家系統(tǒng)的基本概念6.1專家系統(tǒng)概述

6.1.6專家系統(tǒng)的類型（4）符號系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡相結(jié)合的專家系統(tǒng)

這是把基于連接主義的神經(jīng)網(wǎng)絡與基于符號處理的專家系統(tǒng)有機結(jié)合形成的一種混合型專家系統(tǒng)。這種專家系統(tǒng)可以充分發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡與符號系統(tǒng)的優(yōu)點，克服它們的缺點，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。

51

6.2.1專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)

6.２專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理知識庫推理機輸入或提問答案專家知識圖6-1專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖6-2專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)52

6.2.1專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

6.２專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理人機接口推理機解釋器知識獲取知識與數(shù)據(jù)庫

黑板圖6-3專家系統(tǒng)的各為先進結(jié)構(gòu)用戶專家/知識工程師53圖6―4專家系統(tǒng)的理想結(jié)構(gòu)

6.２專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

6.2.1專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)54

知識庫是專家系統(tǒng)的知識存儲器，用來存放求解問題的領(lǐng)域知識。對領(lǐng)域問題的專家知識，首先用相應的知識表示方法將其表示出來，然后再進行形式化，并經(jīng)編碼放入知識庫中。通常，知識庫中的知識分為兩大類型：一類是領(lǐng)域中的事實，稱為事實性知識，即在書本上的知識及常識；另一類是啟發(fā)性知識，它是領(lǐng)域?qū)＜以陂L期工作實踐中積累起來的經(jīng)驗總結(jié)。專家系統(tǒng)開發(fā)中的一個重要任務就是要十分認真細致地對專家的這類經(jīng)驗知識進行分析。

一.知識庫用戶界面解釋機構(gòu)推理機知識獲取機構(gòu)知識庫數(shù)據(jù)庫用戶領(lǐng)域?qū)＜褹I專家6.2.1專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)55用戶界面解釋機構(gòu)推理機知識獲取機構(gòu)知識庫數(shù)據(jù)庫用戶領(lǐng)域?qū)＜褹I專家

數(shù)據(jù)庫又稱為全局數(shù)據(jù)庫或綜合數(shù)據(jù)庫，用來存儲有關(guān)領(lǐng)域問題的事實、數(shù)據(jù)、初始狀態(tài)（證據(jù)）和推理過程中得到的各種中間狀態(tài)及目標等。二.數(shù)據(jù)庫例如，在醫(yī)療專家系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫存放的僅是當前患者的情況，如姓名、年齡、癥狀等及推理過程中得到的一些中間結(jié)果、病情等；在氣象專家系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫存放的是當前氣象要素，如云量、溫度、氣壓以及推理得到的中間結(jié)果等。6.2.1專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)56用戶界面解釋機構(gòu)推理機知識獲取機構(gòu)知識庫數(shù)據(jù)庫用戶領(lǐng)域?qū)＜褹I專家

推理機是一組用來控制、協(xié)調(diào)整個專家系統(tǒng)的程序。它根據(jù)數(shù)據(jù)庫當前輸入的數(shù)據(jù)，利用知識庫中的知識按一定的推理策略，去求解當前的問題、解釋外部輸入的事實和數(shù)據(jù)，推導出結(jié)論并向用戶提出問題等。由于專家系統(tǒng)是模擬人類專家進行工作，因此設(shè)計推理機時，應使它的推理過程和專家的推理過程盡量相似，并最好完全一致。推理機所采用的推理方法可以是正向推理、逆向推理、或正逆向結(jié)合的雙向推理，并且，在這三種推理方式中，都包含有精確推理和不確定推理。

三.推理機6.2.1專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)57用戶界面解釋機構(gòu)推理機知識獲取機構(gòu)知識庫數(shù)據(jù)庫用戶領(lǐng)域?qū)＜褹I專家

解釋機構(gòu)實際上也是一組程序，它包括系統(tǒng)提示、人機對話、能書寫規(guī)則的語言以及解釋部分程序，其主要功能是解釋系統(tǒng)本身的推理結(jié)果，回答用戶的提問，使用戶能夠了解推理的過程及所運用的知識和數(shù)據(jù)。因此，在設(shè)計解釋機構(gòu)時，應預先考慮好：在系統(tǒng)運行過程中，應該回答哪些問題，然后根據(jù)這些問題，設(shè)計好如何回答。四.解釋機構(gòu)目前，大多數(shù)專家系統(tǒng)的解釋機構(gòu)都采用人機對話的交互式解釋方法。在基于規(guī)則的專家系統(tǒng)中，系統(tǒng)的解釋通常是與某種規(guī)則的追蹤形式相聯(lián)系的，當系統(tǒng)進行解釋時，那些被追蹤的規(guī)則將被觸發(fā)。當然，要對一個結(jié)論做出更滿意的解釋，還需要系統(tǒng)能把推理同領(lǐng)域的基本原理（常識性知識）聯(lián)系起來。6.2.1專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)58

知識獲取是專家系統(tǒng)的一種輔助功能，它可為修改知識庫中的原有知識和擴充新知識提供相應手段。其基本任務是把知識加入到知識庫中，并負責維持知識的一致性及完整性，建立起性能良好的知識庫。用戶界面解釋機構(gòu)推理機知識獲取機構(gòu)知識庫數(shù)據(jù)庫用戶領(lǐng)域?qū)＜褹I專家五.知識獲取機構(gòu)在不同專家系統(tǒng)中，知識獲取的功能和實現(xiàn)方法差別較大。6.2.1專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)59用戶界面解釋機構(gòu)推理機知識獲取機構(gòu)知識庫數(shù)據(jù)庫用戶領(lǐng)域?qū)＜褹I專家六.用戶界面用戶界面是專家系統(tǒng)的另一個關(guān)鍵組成部分，它作為專家系統(tǒng)與外界的接口，主要用于系統(tǒng)和外界之間的通訊與信息交換。通常，專家系統(tǒng)的使用者包括最終用戶、領(lǐng)域?qū)＜?、知識工程師。在這三種人員中，最終用戶和領(lǐng)域?qū)＜乙话愣疾皇怯嬎銠C專業(yè)人員，因此用戶界面必須適應非計算機人員的需求。6.2.1專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)60求解過程大致有如下幾個步驟：根據(jù)用戶的問題對知識庫進行搜索，尋找有關(guān)的知識。根據(jù)有關(guān)的知識和系統(tǒng)的控制策略形成解決問題的途徑，即知識操作算子序列，從而構(gòu)成一個假設(shè)集合。對解決問題的一組可能假設(shè)方案進行排序，并挑選其中在某些準則下為最優(yōu)的假設(shè)方案。根據(jù)挑選的解決問題的假設(shè)方案去求解具體問題。如果該方案不能真正解決問題，則回溯到假設(shè)方案序列中的下一個假設(shè)方案，重復求解問題。上述過程循環(huán)執(zhí)行，直到問題已經(jīng)解決或所有可能的求解方案都不能解決問題而宣告“本系統(tǒng)該問題無解”為止。

6.2.2專家系統(tǒng)的工作原理61圖6-5YY目標問題分析根據(jù)目標問題集聚知識形成解決問題的假設(shè)方案集選擇最優(yōu)方案執(zhí)行之對假設(shè)方案集進行排序知識庫問題已解決？選擇下一個方案并執(zhí)行還有其它方案？成功結(jié)束失敗結(jié)束NN

6.2.2專家系統(tǒng)的工作原理62上面介紹的專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是專家系統(tǒng)的概念模型，或者說是只強調(diào)知識和推理這一主要特征的專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。但專家系統(tǒng)終究仍是一種計算機應用系統(tǒng)。所以，它與其它應用系統(tǒng)一樣是解決實際問題的。而實際問題往往是錯綜復雜的，比如，可能需要多次推理或多路推理或多層推理才能解決，而知識庫也可能是多塊或多層的。

6.２.3專家系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)63圖6-6專家系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)示例總控處理模塊1專家模塊1…………專家模塊m處理模塊

n

6.２.3專家系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)64圖6-7地質(zhì)圖件繪制智能輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.２.3專家系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)65網(wǎng)絡與分布式結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡環(huán)境下，專家系統(tǒng)也可以設(shè)計成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，如“客戶機/服務器”(Client/Server)結(jié)構(gòu)（如圖6―8所示），或瀏覽器/服務器(Browser/Server)結(jié)構(gòu)(如圖6-9所示)。我們稱后一種結(jié)構(gòu)的專家系統(tǒng)為網(wǎng)上專家系統(tǒng)。分布式結(jié)構(gòu)則是一種適合于分布式計算環(huán)境的專家系統(tǒng)。例如那些多學科、多專家聯(lián)合作業(yè)，協(xié)同解題的大型專家系統(tǒng)，就可以設(shè)計成分布式結(jié)構(gòu)。這類專家系統(tǒng)也就稱為分布式專家系統(tǒng)。

6.２.3專家系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)66圖6-8專家系統(tǒng)的C/S結(jié)構(gòu)圖6-9B/S結(jié)構(gòu)知識庫推理機推理機知識庫人—機界面人—機界面客戶（機）

Browser服務器

WebServerInternet

6.２.3專家系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)67為了針對指定的符號串產(chǎn)生替換運算，美國數(shù)學家Post于1943年首次提出產(chǎn)生式系統(tǒng)(ProductionSystem)概念；后來，學者們又依據(jù)這種按指定方式產(chǎn)生輸出符號的思想，構(gòu)造了POST自動機，明確地提出了一種用“規(guī)則”進行信息加工的系統(tǒng)模型。

6.3專家系統(tǒng)的產(chǎn)生式表示

6.３.１產(chǎn)生式的提出68

6.3專家系統(tǒng)的產(chǎn)生式表示隨后,產(chǎn)生式不斷發(fā)展。Markov提出了產(chǎn)生式系統(tǒng)的控制策略;Chomskey提出了文法分層概念和類似產(chǎn)生式生成的語言重寫規(guī)則;在此基礎(chǔ)上,計算機界學者成功地構(gòu)造了ALGOL60高級計算機語言；20世紀七十年代，Newell和Simon等學者在對人類認知模型研究中，開發(fā)了基于規(guī)則的產(chǎn)生式系統(tǒng)等。從此,產(chǎn)生式知識表示在人工智能中得到廣泛的應用,尤其Feigenbaum等人運用產(chǎn)生式知識表示,成功構(gòu)造了專家系統(tǒng),取得了許多卓越的成就,推動了人工智能發(fā)展。

6.３.１產(chǎn)生式的提出69產(chǎn)生式知識表示與人們很多思維習性十分吻合。例如,廣泛使用的各種因果關(guān)系及人們關(guān)于判斷許多思維方式,可歸納為如:“條件→結(jié)論”、“原因→結(jié)果”、“前提→操作”、“情況→行為”等結(jié)構(gòu),它們都是產(chǎn)生式的知識表達形式。例如:⑴天下雨，地上濕。（“原因→結(jié)果”結(jié)構(gòu)）⑵如果把冰加熱到0o以上，冰就會溶化為水。（“條件→結(jié)論”結(jié)構(gòu)）⑶夜來風雨聲,花落知多少。(事實及其進展結(jié)構(gòu))

6.３.2產(chǎn)生式的結(jié)構(gòu)形式

6.3專家系統(tǒng)的產(chǎn)生式表示70特點：產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)形象、生動，普遍存在，既符合客觀規(guī)律，又具有智能特性，極有挖掘研究價值。產(chǎn)生式還可以表現(xiàn)更復雜的情況：可把其表示為相互并立、分立、合成、嵌套等形式。例如，(4)四邊形∧四邊相等∧有一角是直角→正方形.(5)一個夏天∧甲到太白山游覽∧山上突然刮起寒風∧甲僅僅身穿單衣∧冰雹雪花紛紛飄落→氣候太寒冷了∧甲渾身打哆嗦.更復雜的情況還有：

(6)中國的首都是北京?！?/p>

6.３.2產(chǎn)生式的結(jié)構(gòu)形式

6.3專家系統(tǒng)的產(chǎn)生式表示71產(chǎn)生式的合成與分解：

(7)設(shè)有規(guī)則R:((A∧B)∨(C∧D))∧((E∧F)∨G)→SR1:S1∧S2

→SR2:S3∨S4

→S1R3:S5∨S6

→S2R4:A∧B

→S3

R5:C∧D

→S4S3∨S4S5∨S6S1

∧S2R6:E∧F

→S5R7:G

→S6

6.３.2產(chǎn)生式的結(jié)構(gòu)形式

6.3專家系統(tǒng)的產(chǎn)生式表示72

6.３專家系統(tǒng)的產(chǎn)生式表示

6.３.3產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換(7)設(shè)有規(guī)則

R:((A∧B)∨(C∧D))∧((E∧F)∨G)→S產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)換為與/或樹結(jié)構(gòu)來表示:S3∨S4S5∨S6S1∧S2SBA

S1S２

S3

S4

CDS5

S6

EF

G73

6.３專家系統(tǒng)的產(chǎn)生式表示產(chǎn)生式系統(tǒng)組成：由產(chǎn)生式規(guī)則(ProductionRules)、綜合數(shù)據(jù)庫(GlobalDatabase)和控制策略(ControlStrategy)三部分組成如圖。

6.３.3產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)與專家系統(tǒng)組成綜合數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生式規(guī)則匹配事實

調(diào)用規(guī)則控制策略74由圖可見，綜合數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)生式規(guī)則是系統(tǒng)的具體知識與信息的存儲處理部件，是產(chǎn)生式系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分；控制策略是系統(tǒng)的協(xié)同處理機構(gòu)，是產(chǎn)生式系統(tǒng)的指揮控制中心。產(chǎn)生式系統(tǒng)的知識表示主要體現(xiàn)于綜合數(shù)據(jù)庫與產(chǎn)生式規(guī)則的各自表示。

6.３.3產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)與專家系統(tǒng)組成綜合數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生式規(guī)則匹配事實

調(diào)用規(guī)則控制策略75

6.３.3產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)與專家系統(tǒng)組成76產(chǎn)生式系統(tǒng)組成：其產(chǎn)生式規(guī)則(ProductionRules)、綜合數(shù)據(jù)庫(GlobalDatabase)和控制策略(ControlStrategy)三部分組成還可表達為下圖所示。綜合數(shù)據(jù)庫

控制

匹配事實調(diào)用規(guī)則

產(chǎn)生式規(guī)則(庫)

策略圖6-10產(chǎn)生式系統(tǒng)組成

6.３.3產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)與專家系統(tǒng)組成77

6.3.3產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)與專家系統(tǒng)組成綜合數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生式規(guī)則控制策略綜合數(shù)據(jù)庫的建造知識與數(shù)據(jù)庫推理機解釋部分（解釋器）知識的獲取機構(gòu)專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)表6-2專家系統(tǒng)與產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)的關(guān)系

產(chǎn)生式系統(tǒng)組成78

6.4

專家系統(tǒng)的建造與評價專家系統(tǒng)的性能需要從四方面來考慮,即:

方便性有效性可靠性可維護性專家系統(tǒng)設(shè)計的準則：由于考慮因素不同，角度不同，所給出的準則也不同。

6.4.１一般步驟與方法79

6.4

專家系統(tǒng)的建造與評價為了使所設(shè)計的專家系統(tǒng)便于實現(xiàn)，專家系統(tǒng)設(shè)計一般要求遵循以下3項基本原則：⑴知識庫和推理機分離。這是便于系統(tǒng)設(shè)計與擴充的原則。⑵盡量使用統(tǒng)一的知識表示方法。以便于系統(tǒng)對知識進行統(tǒng)一的處理、解釋和管理。⑶推理機應盡量簡化。把啟發(fā)性知識也盡可能地獨立出來，這樣既便于推理機的實現(xiàn)，同時也便于對問題的解釋。

6.4.１一般步驟與方法80專家系統(tǒng)的開發(fā)步驟:

一般所采取的步驟是一個傳統(tǒng)程序開發(fā)的循環(huán)形式，整個開發(fā)過程如下圖6-11所示,它由一系列動態(tài)過程組成。

6.4.1一般步驟與方法81需求分析知識表示詳細設(shè)計實現(xiàn)編碼測試與評價管理與維護知識獲取初步設(shè)計圖6-11專家系統(tǒng)開發(fā)的生存周期模型過程中：在每一過程進行中，往往又需要不斷反復回溯；以修改已進行的過程。后期優(yōu)化：在過程的動態(tài)反復進行中，系統(tǒng)須不斷優(yōu)化，最終形成能滿足要求的實際系統(tǒng)。在ES開發(fā)中，最初：不可能被很好理解，定義也不可能很完整，則初期開發(fā)過程只能自頂而下；

6.4.1一般步驟與方法82⑴需求分析。構(gòu)思和設(shè)計專家系統(tǒng)時,首先必須搞清用戶要求系統(tǒng)應具有什么功能,各項性能要求如何等。故需求分析做的好壞是系統(tǒng)最終成敗的關(guān)鍵,是專家系統(tǒng)開發(fā)過程的第一關(guān)。系統(tǒng)設(shè)計工程師要花很多時間反復向用戶和領(lǐng)域?qū)＜姨岢龈鞣N問題,并共同討論解決這些問題的方法,①寫出“需求分析報告”,根據(jù)專家與用戶的評審意見,②把需求分析報告改寫成“系統(tǒng)規(guī)格說明書”；③進一步做出“系統(tǒng)開發(fā)計劃”。

6.4.1一般步驟與方法83知識獲取是ES開發(fā)中最重要而困難的一步，被稱為ES開發(fā)“瓶頸”問題。故在做了需求分析后，需要尋找該領(lǐng)域內(nèi)合適的專家以及相應的資料來獲取知識。知識獲取需要系統(tǒng)工程師與領(lǐng)域?qū)＜颐芮信浜虾椭С?，否則就不可能成功。從某種意義上說，知識是決定ES系統(tǒng)性能好壞的主要因素，知識獲取成功幾乎就使系統(tǒng)成功了一半。這是一個反復不斷修改、擴充的過程。

6.4.1一般步驟與方法⑵知識獲?。?4⑶知識表示：不同的表示模式適合于表達不同類型的知識。因此，根據(jù)領(lǐng)域范圍，選定或設(shè)計一、二種表示方法來表示相應領(lǐng)域的知識十分重要。值的指出的是，某些專家系統(tǒng)中的知識類型比較多，單一知識表示模式有時很難實現(xiàn)系統(tǒng)的任務要求。因此，在具體建造專家系統(tǒng)時，可采用不同的知識表示方法有機結(jié)合。以發(fā)揮相關(guān)知識表示方法的優(yōu)勢。

6.4.1一般步驟與方法85⑷初步設(shè)計：這個階段所要完成的任務是從宏觀上初步確定系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，進行功能模塊的劃分，確定各功能模塊之間的相互關(guān)系（包括控制流和數(shù)據(jù)流等），畫出系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖，確定主要的用戶界面及相應的設(shè)計報告或說明書。在總的滿足需求分析的前提下，最終確定系統(tǒng)或模塊的性能指標，作為下一步詳細設(shè)計時要達到的目標。

6.4.1一般步驟與方法86⑸詳細設(shè)計：該階段要根據(jù)各功能模塊任務和性能的要求，完成各模塊的具體設(shè)計及其實現(xiàn)方案。程序結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計是詳細設(shè)計階段的主要方法。先將整個程序分解為若干模塊，每個模塊又分解為若干個子模塊，有的子模塊還可更進一步分解。明確各模塊和子模塊的功能及其入口和出口，以便不同的程序員分別編寫不同的模塊和子模塊。完成各模塊間接口的具體設(shè)計，要求界面清晰、互相聯(lián)系方便和高效。

6.4.1一般步驟與方法87⑹具體編碼實現(xiàn)：選擇合適的語言工具，實現(xiàn)上述確定的詳細設(shè)計；注意發(fā)揮軟件編程人員對語言及工具熟練程度及實現(xiàn)設(shè)計的水平；要能表達所獲取的知識；實現(xiàn)可移植性和可維護性等?？蛇x擇使用某種“外殼”（Shell）來實現(xiàn)，將使這一工作變得簡單，僅需按規(guī)定要求，把知識庫與外殼連接起來并作必要的測試即可。還必須采用某種知識處理語言來實現(xiàn)各功能模塊，對各功能模塊進行詳細編碼與調(diào)試，并將這些模塊連接起來，再進行系統(tǒng)調(diào)試。

6.4.1一般步驟與方法88⑺系統(tǒng)測試與評價：功能模塊測試與評價,已在具體實現(xiàn)階段完成。而本階段目的在于測試和評估整個系統(tǒng)的功能與性能,以便并進行必要修改而達到需求分析所確定功能與性能指標。本階段必須有領(lǐng)域?qū)＜液陀脩魠⒓?不僅要對程序編碼進行測試,同時也要對知識和推理進行測試與評價,界面是否滿足用戶的要求等。方法：選用測試實例與專家的處理結(jié)果進行比較,發(fā)現(xiàn)不合理或不滿意,則由開發(fā)人員具體修改,再進行下一輪測試,如此循環(huán)往復,不斷完善,直到最終達到預期目標。

6.4.1一般步驟與方法89這是ES應用中的重要環(huán)節(jié)。ES系統(tǒng)經(jīng)過一定時間實際運行后,將積累一些經(jīng)驗和知識，并發(fā)現(xiàn)某些不足。因此，知識庫的知識要不斷增加與更新，以提高專家系統(tǒng)的適應性和問題求解能力。允許對其繼續(xù)進行修改與維護，當然這需要由豐富經(jīng)驗的人員完成。⑻系統(tǒng)管理與維護：

6.4.1一般步驟與方法90總之,ES開發(fā)是一漫長“設(shè)計、實現(xiàn)、測試修改、再設(shè)計、再實現(xiàn)、再測試修改……”的不斷循環(huán)反復過程。例如通過系統(tǒng)測試與評價檢查整個系統(tǒng)的正確性與實用性,便于系統(tǒng)修改、完善或提供用戶使用。其次,上述各開發(fā)階段往往是不能截然分開的。例如,知識獲取和表示與實現(xiàn)過程互相滲透,密切相關(guān)。在測試中可能還要不斷修改系統(tǒng)各部分，甚至要修改已獲取的知識而重新形成規(guī)則，發(fā)現(xiàn)新概念或取消舊概念。

6.4.1一般步驟與方法91專家系統(tǒng)性能優(yōu)劣與知識的數(shù)量與質(zhì)量有關(guān)。一般而言，對專家系統(tǒng)知識表示有如下要求：⑴表示能力:能將問題求解所需知識有效表達。⑵可理解性:表達知識簡單、明了、易于理解。⑶可訪問性:能夠有效地利用所表達的知識。⑷可擴充性:能方便、靈活對知識進行擴充。6.4.２專家系統(tǒng)知識表示與知識描述

6.4

專家系統(tǒng)的開發(fā)與建造92

ES知識表示:已在AI領(lǐng)域中發(fā)展了多種知識表達方法從實現(xiàn)技術(shù)特征大致分兩類：

1）說明性方法：可把大多數(shù)知識表示為一個穩(wěn)定的事實集合。這種方法嚴密性強，易于模塊化，具有推理的完備性，但推理的效率比較低。

2）過程性方法：把知識表達為應用該知識的過程。該方法不易擴充，但推理效率比較高。

究竟采用哪種方法好，要具體情況具體分析確定。6.4.２專家系統(tǒng)知識表示與知識描述93知識描述：選擇或設(shè)計某種知識表示形式，設(shè)計相應的知識描述語言。要求該語言既要面向用戶，又要面向機器推理、機器知識的表示和運用。即要求該描述語言既能為用戶提供一種方便、易懂的外部知識表達形式，又能將這種外部表示轉(zhuǎn)換成容易存儲、管理、運用的內(nèi)部形式。

6.4.２專家系統(tǒng)知識表示與知識描述941）可用現(xiàn)有的程序設(shè)計語言作為知識描述語言，如PROLOG、LISP、C++等；2）也可以選用專用的如產(chǎn)生式語言O(shè)PS、框架語言KPL等；3）還可選擇現(xiàn)成的ES工具來描述，如KAS、EMYCIN等。當然還可自行動手設(shè)計等。

6.4.２專家系統(tǒng)知識表示與知識描述95

知識庫是專家系統(tǒng)的核心，知識庫的質(zhì)量直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能和效率。1）知識庫的結(jié)構(gòu)：對知識庫設(shè)計，主要在于設(shè)計知識庫的結(jié)構(gòu)及其知識組織形式。ES知識庫，一般取層次結(jié)構(gòu)或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模式。2）結(jié)構(gòu)特點：該結(jié)構(gòu)模式是把知識按某種原則進行分類，然后分塊分層組織存放。諸如按元知識、專家知識、領(lǐng)域知識等分層組織，而每一塊和每一層還可以再分塊分層。這樣，整個知識庫就呈樹型或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種層次結(jié)構(gòu)，可方便知識的調(diào)度和搜索，加快推理速度，提高效率；采用分塊存放，便于更經(jīng)濟地利用知識庫空間。6.4.３知識庫與知識庫管理系統(tǒng)

6.4專家系統(tǒng)的開發(fā)與建造96知識庫管理系統(tǒng)設(shè)計：知識庫的建立、刪除、重組及維護和知識的錄入、查詢、更新、優(yōu)化等，還有知識的完整性、一致性、冗余性檢查和安全保護等方面的工作都是對知識的管理，是提高整個系統(tǒng)性能和效率的保證，對知識的這些管理是由知識庫管理系統(tǒng)來完成。6.4.３知識庫與知識庫管理系統(tǒng)97知識庫管理系統(tǒng)的設(shè)計中要做到下面三個方面：⑴知識編輯功能設(shè)計。包括添加、刪除、修改、查詢和統(tǒng)計等,這些功能可用兩種方法來實現(xiàn)。①利用屏幕窗口通過人機對話實現(xiàn)知識增、刪、改、查等;②用全屏幕編輯方式讓使用鍵盤按知識描述語言的語法格式編輯知識。⑵知識檢查功能設(shè)計。檢查知識的一致性\完整性\冗余性等。⑶知識庫操作設(shè)計。包括知識庫（文件）的建立、刪除、分解、合并等。其中知識庫的分解和合并功能類似于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的投影、選擇和連接操作，實現(xiàn)的是知識庫的重組。因為隨著系統(tǒng)的運行，可能會發(fā)現(xiàn)原先的知識組合不盡合理，從而需要使用分解與合并來重組。

6.4.３知識庫與知識庫管理系統(tǒng)98①知識的一致性。所謂知識的一致性，就是知識庫中的知識必須是相容的，即無矛盾。例如，下面的兩條規(guī)則

1)r1：ifPthenQ;2)r2：ifPthen～Q

則它們就是矛盾的。再如，設(shè)有如下產(chǎn)生式規(guī)則1)r1:ifPthenQ;2)r2:ifQthenR;3)r3:ifRthenS.4)r4：ifPthenT;5)r5：ifTthen～S

這里r1,r2,r3是一條規(guī)則鏈;r4,r5是另一條規(guī)則鏈,發(fā)生矛盾,不能讓它們共處同一個知識庫中，必須從中舍棄一個。具體需征求領(lǐng)域?qū)＜业囊庖姟?.4.３知識庫與知識庫管理系統(tǒng)99②知識的完整性。所謂完整性，是指知識中的約束條件，應為完整性約束。

例如，小王身高x米，則必須滿足：x＜3；又如，弟弟今年m歲，哥哥今年n歲，則必須滿足m＜n。否則就破壞了知識的完整性。6.4.３知識庫與知識庫管理系統(tǒng)100③知識的冗余性。是指知識庫中存在多余的知識或者存在多余的約束條件。這里是對冗余內(nèi)容進行修改或刪除，使得系統(tǒng)中不存在冗余現(xiàn)象。例如，下面的三條規(guī)則r1：ifPthenQr2：ifQthenRr3：ifPthenR若它們同時存在于一個知識庫中,則就出現(xiàn)了冗余。因為由r1和r2可推出r3。故r3實際上多余。

6.4.３知識庫與知識庫管理系統(tǒng)101推理機的設(shè)計,就是根據(jù)知識表達、知識推理方法和推理控制策略,設(shè)計具有求解專門問題、進行推理功能的自動推理計算機軟件系統(tǒng)。推理機是一個較復雜的部件，其功能的強弱將直接影響到專家系統(tǒng)的性能，推理機的推理是基于知識庫中的知識進行的。所以，推理機就必須與知識庫及其知識相適應、相配套。具體來講，就是推理機必須與知識庫的結(jié)構(gòu)、層次以及其中知識的具體表示形式等相協(xié)調(diào)、相匹配。否則，推理機與知識庫將無法接軌。

6.4.4推理機與解釋機構(gòu)設(shè)計102設(shè)計推理機時要考慮三個方面：

⑴控制策略與推理方向選擇;⑵推理方法的選擇與結(jié)合;⑶推理效果與推理效率。

6.4.4推理機與解釋機構(gòu)設(shè)計103

⑴控制策略與推理方向選擇，主要有3類：

①數(shù)據(jù)驅(qū)動控制，即正向推理。其優(yōu)點是用戶可主動提供數(shù)據(jù)信息，適用于“解空間”大的問題，如設(shè)計、管理。

②目標驅(qū)動控制，即反向推理。其優(yōu)點是推理目的明確，便于推理過程解釋。

③混合控制，即數(shù)據(jù)驅(qū)動與目標驅(qū)動相結(jié)合。由數(shù)據(jù)驅(qū)動選擇目標，而由目標驅(qū)動進行求解。

6.4.4推理機與解釋機構(gòu)設(shè)計104⑵推理方法的選擇與結(jié)合:知識推理方法選擇與知識表示方法有關(guān)，表示方法的結(jié)合也導致推理方法的結(jié)合。啟發(fā)推理與算法推理相結(jié)合可以取長補短。如：

①啟發(fā)推理：用于淺層知識、常識性知識、不確定知識推理等。

②算法推理：用于深層知識、數(shù)學模型、確定性邏輯推理等。

6.4.4推理機與解釋機構(gòu)設(shè)計105

⑶推理效果與推理效率:

①推理效果：即推理的正確性和有效性。對可解的問題能求得解答，能正確地利用和選取知識，控制和終止推理過程，避免“死循環(huán)”。

②推理效率：即推理速度和求解時間的問題。為了提高推理效率，要充分利用啟發(fā)信息，延緩或避免“組合爆炸”，降低推理和控制的代價（時間耗費），實現(xiàn)最經(jīng)濟推理。另外，在設(shè)計推理機時，還要考慮是采用精確推理，還是不精確推理？是串行推理，還是并行推理？是單調(diào)推理，還是非單調(diào)推理？是用歸納法，還是用自然演繹法等問題。

6.4.4推理機與解釋機構(gòu)設(shè)計106解釋機構(gòu)的設(shè)計：ES要求要有解釋功能，回答用戶在推理過程中“為什么”之類的問題及在推理結(jié)束后回答“怎么樣（得到結(jié)果）”之類的問題。從系統(tǒng)功能上講，一般是將解釋作為一個獨立的模塊來處理，但在結(jié)構(gòu)上，由于要解釋就必須對推理進行實時跟蹤，因此，解釋機構(gòu)常與推理機的設(shè)計同時考慮和進行。也就是說，解釋機構(gòu)模塊應作為推理機的一部分進行設(shè)計。

6.4.4推理機與解釋機構(gòu)設(shè)計107系統(tǒng)向用戶提出各種問題，請求用戶交互地給予回答。專家系統(tǒng)在執(zhí)行過程中對任何自身不能解決的問題都可求助于向用戶提問。各種問題求解結(jié)論的輸出（顯示、打印或繪圖等）可以是文字或圖表等；實現(xiàn)對用戶要求的解釋信息的輸出。專家系統(tǒng)與知識工程師或領(lǐng)域?qū)＜业慕涌?。作為知識獲取界面。其功能為：輸入知識，包括對知識庫內(nèi)容的插入、刪除和修改等，以便擴充、更新知識庫；顯示知識庫的內(nèi)容，以便于進行檢索和抽取，并對知識庫進行維護。

6.4.５人機界面設(shè)計108

6.5專家系統(tǒng)的評價從本質(zhì)上講，ES的質(zhì)量取決于計算機工程師的水平、專家的水平以及他們合作的成功度。因此，評價一個專家系統(tǒng)幾乎與評價建造該系統(tǒng)的學者和專家水平等同?？梢娺@是一個非常困難的問題。公正的評價只能通過實踐和時間來檢驗。然而一個好的ES的應具有三大特性：⑴啟發(fā)性；⑵透明性；⑶實用靈活性。評價一個ES系統(tǒng),一般最重視的是符合率,而不是準確率。109ES的評價包括對建造完成的專家系統(tǒng)各個性能指標進行全面測試,以檢查系統(tǒng)是否達到原先制定的性能標準。對專家系統(tǒng)的評價,大致包括六方面：⑴評價系統(tǒng)的性能?？雌涫欠窬哂蓄I(lǐng)域?qū)＜业乃?是否達到實用程度及其性能標準。⑵評價系統(tǒng)的靈活性?？粗R庫的知識是否便于修改、擴充。

⑶評價系統(tǒng)的易了解性。即專家系統(tǒng)的解題過程和系統(tǒng)本身是否容易被用戶和系統(tǒng)維護人員了解。

6.5專家系統(tǒng)的評價110

⑷評價系統(tǒng)的可用性。主要從系統(tǒng)使用方法的簡單易行，人機交互手段的直觀性、系統(tǒng)效率以及推廣應用前景等方面進行評價。⑸評價系統(tǒng)的效益。即系統(tǒng)的應用能否產(chǎn)生經(jīng)濟效益和社會效益，產(chǎn)出是否大于投入。⑹評價系統(tǒng)的意義。看系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)對促進專家系統(tǒng)的發(fā)展和推廣是否有積極意義，系統(tǒng)的應用對國民經(jīng)濟的發(fā)展能否產(chǎn)生重大的影響。上述評價內(nèi)容按次序形成一個由低到高的層次結(jié)構(gòu)，只有通過較低級的評價才能進入較高級的評價。例如，若系統(tǒng)的性能很差，評價其它原則就失去了意義。

6.5專家系統(tǒng)的評價111專家系統(tǒng)的評價通常由3個階段組成：(1)系統(tǒng)開發(fā)過程中的評價。本階段從系統(tǒng)開發(fā)初期直到系統(tǒng)完成，由參加系統(tǒng)開發(fā)的知識工程師和領(lǐng)域?qū)＜襾磉M行。這里，領(lǐng)域?qū)＜谊P(guān)心的是系統(tǒng)的性能和解題效率，而知識工程師還要考慮系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)對系統(tǒng)工作情況的影響。(2)系統(tǒng)基本完成后的評價。由同行專家和專業(yè)人員對系統(tǒng)進行正式評價，其目的是對系統(tǒng)進行較為廣泛而客觀的評價。評價的方法可以采用鑒定會或散發(fā)調(diào)查表的方法。(3)在用戶環(huán)境下進行測試和評價。這一工作在專家系統(tǒng)鑒定后，主要由各種用戶在系統(tǒng)上運行大量實例來評價系統(tǒng)的性能和實用性，這是系統(tǒng)正式投入運行之前必不可少的工作。

6.5專家系統(tǒng)的評價112評價專家系統(tǒng)的性能主要依據(jù)兩方面意見：(1)利用實際的反饋信息評價系統(tǒng)。用實際反饋信息評價系統(tǒng)的優(yōu)點是客觀，但是有些問題在短期內(nèi)不易獲得實際反饋信息，故使用該法有局限性。(2)同行專家的評議。一種常用的方法是請同行專家評議專家系統(tǒng)所得的結(jié)論的正確性。另一種就是利用“雙盲測試法”，即系統(tǒng)和評議專家在互不知道對方結(jié)論的情況下，各自求解相同的問題，然后比較結(jié)論，看是否一致。由于評價專家系統(tǒng)的工作量比較大，現(xiàn)在已開始借助一些評價工具來評價專家系統(tǒng)。例如，已研制成功用于分析似然推理算法準確性的程序，用來比較系統(tǒng)計算的結(jié)果和實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)的差別等。

6.5專家系統(tǒng)的評價113通常評價專家系統(tǒng)可以使用兩種方法：1、“雙盲測試”法：這是一種比較客觀的方法。

(1)準備測試集；

(2)雙盲解題；

(3)專家評議；

(4)客觀比較；

(5)用戶報告。2、“層次分析”評價法：

(1)明確評價目的，確定評價指標；

(2)

劃分層次，頂層(目的)，中層(指標)，低層(替代方案表)；

(3)逐層逐項測試比較；

(4)

確定各層各項的加權(quán)系數(shù)；

(5)總計評價比較的結(jié)果。

6.5專家系統(tǒng)的評價114

6.6專家系統(tǒng)的開發(fā)工具ES開發(fā)工具是一類程序設(shè)計系統(tǒng)，它是在70年代中期開始發(fā)展起來，迄今已有數(shù)以百計各式各樣的專家系統(tǒng)開發(fā)工具，主要有：智能程序設(shè)計語言、專家系統(tǒng)外殼、專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境等類型。專家系統(tǒng)開發(fā)工具一般應包括以下五方面：（1）一種或多種固定的知識表示方法，并有相應的內(nèi)部編碼形式。（2）具有知識編輯器，能以交互方式輸入知識并自動建立知識庫。115專家系統(tǒng)開發(fā)工具所包括的五方面還有：（3）具有知識庫維護和管理機制，處理知識庫中的矛盾、冗余和其它一些不一致性，以及知識的存儲、運籌和調(diào)度。（4）提供一套或多套推理機制，與由知識編輯器建立的知識庫一起實現(xiàn)實際問題的求解。（5）設(shè)置一個跟蹤解釋機制，幫助用戶理解系統(tǒng)求解的結(jié)論，并能便于定位知識庫中的錯誤和不完善的問題。

6.6專家系統(tǒng)的開發(fā)工具116ES程序設(shè)計語言：一般分為AI專用語言、知識表示語言和通用型語言三大類。1）面向人工智能的程序設(shè)計語言：如LISP、PROLOG等。

特點：通用性強，與領(lǐng)域無關(guān)，用戶能根據(jù)需要自由地設(shè)計系統(tǒng)。

6.6.１智能程序設(shè)計語言

6.6專家系統(tǒng)的開發(fā)工具1172）知識表示語言：即通用型知識表達語言，諸如產(chǎn)生式語言系統(tǒng)OPS5；基于框架理論的知識表示語言FRL；還有一些集中了多種編程方式的知識表示語言，如LOOPS——一種面向?qū)ο?、?shù)據(jù)、規(guī)則及其多知識表示的組合式語言。特點：不局限于任一特殊控制策略，廣泛適用于一般問題；但受到語言結(jié)構(gòu)自身設(shè)計限制。

6.6.１智能程序設(shè)計語言118

3）通用型語言：

由于面向?qū)ο蟮闹R表示方法特別適合于大型知識庫系統(tǒng)的開發(fā)，被廣泛應用于專家系統(tǒng)程序設(shè)計中。如java、VC++等，都已成為廣泛使用的AI程序設(shè)計語言之一。

6.6.１智能程序設(shè)計語言119ES外殼和ES開發(fā)環(huán)境比一般的計算機高級語言具有更強的功能，它們是一種更高級的計算機程序設(shè)計語言。專家系統(tǒng)外殼又稱為骨架系統(tǒng)，是由已有的成功專家系統(tǒng)演化而來的。它抽出了原系統(tǒng)中具體領(lǐng)域知識，保留原系統(tǒng)的知識庫及推理機結(jié)構(gòu)基本骨架，所以稱為“外殼”。

6.6.２專家系統(tǒng)外殼

6.6專家系統(tǒng)的開發(fā)工具120利用ES外殼作開發(fā)工具，只要將新的領(lǐng)域知識填充到ES中去，就可以生成新的專家系統(tǒng)。ES外殼的知識庫結(jié)構(gòu)及管理機制、推理機結(jié)構(gòu)及控制機制、人機接口及輔助工具都可為新系統(tǒng)提供服務和支持。因此，使用這種工具開發(fā)效率高，當然限制也較多，故靈活性也差一些。

6.6.２專家系統(tǒng)外殼121EMYCIN專家系統(tǒng)外殼EMYCIN是由Stanford大學的VanMelle于1980年開發(fā)的一個ES外殼，是由MYCIN抽去原有的醫(yī)學領(lǐng)域知識，保留外殼而形成的。采用產(chǎn)生式規(guī)則表達知識，目標驅(qū)動的反向推理控制策略，特別適用于診斷型ES的開發(fā)。

6.6.２專家系統(tǒng)外殼122EMYCIN可提供MYCIN所有的輔助工具,如：⑴推理解釋程序及可信度估算。⑵知識編輯程序及類似英語的簡化會話語言。⑶知識庫管理和維護手段。如一致性檢查、跟蹤、查錯等。⑷系統(tǒng)測試實例。

6.6.２專家系統(tǒng)外殼123KAS專家系統(tǒng)外殼KAS系統(tǒng)是由PROSPECTOR系統(tǒng)抽去原有的地質(zhì)勘探知識而形成的。它采用語義網(wǎng)絡和產(chǎn)生式規(guī)則相結(jié)合的知識表達方式，以及啟發(fā)式雙向推理控制策略。適用于開發(fā)解釋型的專家咨詢系統(tǒng)。

6.6.２專家系統(tǒng)外殼124KAS可提供的輔助工具，如:⑴知識編輯系統(tǒng)，用于知識獲取、修改與擴充知識庫，可直接操作和反饋修改結(jié)果。⑵推理解釋系統(tǒng)。⑶用戶問答系統(tǒng)。⑷英語分析器。

6.6.２專家系統(tǒng)外殼125

EXPERT系統(tǒng)是由CASNET系統(tǒng)抽去原有醫(yī)學領(lǐng)域知識而形成的。適用于診斷、分類的專家咨詢系統(tǒng)的開發(fā)。它采用產(chǎn)生式規(guī)則表達知識，有如下三種形式:FF規(guī)則；

FH規(guī)則和

HH規(guī)則。

6.6.２專家系統(tǒng)外殼126⑴FF規(guī)則：用于從已知的事實推知另一些事實的真值，從而可省去對后者的提問，被FF規(guī)則推導出來的事實只取邏輯值和“不知道”值。例如:

F(A，T)→F(B，F(xiàn))表示如果已知事實A為真，則事實B一定為假。

6.6.２專家系統(tǒng)外殼127

⑵FH規(guī)則：用于指出事實與假設(shè)之間的邏輯關(guān)系，并用一個可信度指出肯定或否定一個假設(shè)有多大把握。例如

F(A，0:50)&[2:F(B,T),F(C,T),F(D,F)]

→H(E,0.8)

它表示若第一個事實（A取值在0到50之間）成立,而后面三個事實（B為真，C為真，D為假）中有兩個成立，則假設(shè)E成立的可能性為0.8。

6.6.２專家系統(tǒng)外殼128⑶HH規(guī)則：用于指出假設(shè)與假設(shè)之間的推理關(guān)系，EXPERT規(guī)定出現(xiàn)在規(guī)則左部的假設(shè)的確定性程度需用一個數(shù)值區(qū)間來指出。例如

H(A，0.2:1)&H(B,0.1:1)→H(C,1)

它表示如果對假設(shè)A有0.2到1的把握，并且對假設(shè)B有0.1到1的把握程度，則可得出結(jié)論C，其把握程度為100%。

6.6.２專家系統(tǒng)外殼129

6.6專家系統(tǒng)的開發(fā)工具ES開發(fā)環(huán)境是一種程序模塊組合下的系統(tǒng)開發(fā)輔助工具。它為ES的開發(fā)提供多種支持。其基本思想：兼顧有效性和通用性，為用戶提供各種用于知識表達、推理，知識庫管理，推理機控制和有關(guān)輔助工具的預制構(gòu)件及用于組裝所需模塊；提供用戶要開發(fā)ES的一套組合規(guī)則。

這樣，如果用戶掌握了組合規(guī)則，適當選擇模塊，就可以方便地組裝成所需的專家系統(tǒng)。

6.6.３專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

130目前，ES開發(fā)環(huán)境主要有兩類：

1）設(shè)計輔助工具：如AGE可幫助設(shè)計者開發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；

2）知識獲取輔助工具：如TEIRESIAS，可幫助獲得和表達領(lǐng)域?qū)＜业闹R。

6.6.３專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境131AGE是由美國Stanford大學用INTERLISP語言實現(xiàn)的專家系統(tǒng)工具，該系統(tǒng)能幫助知識工程師設(shè)計并構(gòu)造專家系統(tǒng)。AGE給用戶提供了一整套、像積木塊那樣的組件，利用它能夠“裝配”成專家系統(tǒng)。它包括以下四個子系統(tǒng)：⑴設(shè)計子系統(tǒng)：在系統(tǒng)設(shè)計方面指導用戶使用組合規(guī)則的預組合模型。⑵編輯子系統(tǒng)：輔助用戶選用預制構(gòu)件模塊，裝入領(lǐng)域知識和控制信息，建造知識庫。⑶解釋子系統(tǒng)：執(zhí)行用戶的程序，進行知識推理以求解問題，并提供查錯手段，建造推理機。⑷跟蹤子系統(tǒng)：為用戶開發(fā)的專家系統(tǒng)的運行進行全面的跟蹤和測試。

6.6.３專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境132知識獲取輔助工具TEIRESIAS：知識獲取是專家系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)中的難題，而TEIRESIAS系統(tǒng)能幫助知識工程師把一個領(lǐng)域?qū)＜业闹R植入知識庫，是一典型的知識獲取工具，它利用元知識來進行知識獲取和管理。

6.6.３專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境133TEIRESIAS系統(tǒng)具有下列功能：

⑴知識獲?。篢EIRESIAS能理解專家以特定的非口語化的自然語言表達的領(lǐng)域知識。⑵知識庫調(diào)試:它能幫助用戶發(fā)現(xiàn)知識庫的缺陷、提出修改意見,用戶不必了解知識庫的細節(jié)就可方便地調(diào)試知識庫。⑶推理指導：它能利用元知識對系統(tǒng)的推理進行指導。⑷系統(tǒng)維護：它可幫助專家查找系統(tǒng)診斷錯誤的原因，并在專家指導下進行修正或?qū)W習。⑸運行監(jiān)控:能對系統(tǒng)運行狀態(tài)和診斷推理過程進行監(jiān)控。

6.6.３專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境134

6.7分布式專家系統(tǒng)與協(xié)同式專家系統(tǒng)

分布式專家系統(tǒng)和協(xié)同式專家系統(tǒng)針對的對象與組建的目標有所不同：

1）分布式專家系統(tǒng)針對的是規(guī)模較大的專家系統(tǒng)，為的是提高系統(tǒng)的效率及其運行速度；

2）協(xié)同式專家系統(tǒng)是為了實現(xiàn)多種專家的知識共享與協(xié)同工作，是為了實現(xiàn)大系統(tǒng)聯(lián)合的功能與水平。

6.7.１分布式專家系統(tǒng)

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分布式專家系統(tǒng)（DistributedExp