专家系统在建设工程施工中的应用.ppt

专家系统在建设工程施工中的应用 同济大学建设管理与房地产系曹吉鸣孙月飞2005年4月 主要内容 绪论专家系统的基本概念和原理专家系统的建造方法专家系统的实施专家系统应用实例 1 绪论 国外专家系统在一些行业都有着广泛的应用 这些行业主要包括国防科技 机械制造 电子 医学 农业等 其他行业也有着不同程度的应用 在国内应用较多的行业主要是国防 农业和机械制造业 而且正处于快速发展阶段 也有一部分半商品化的产品 研究专家系统在工程施工中应用的作用和意义 有助于在工程质量管理领域应用和推广稀缺的专家知识 有助于提高工程质量管理人员运用专家知识解决实际工程质量问题的能力 切实将计算机领域已经取得的先进成果与工程的质量管理相结合 提高应用专家系统方面的管理效率和水平 可以为在建筑工程质量管理领域内应用更新 更高的先进管理和应用技术奠定良好的基础 2 专家系统的概念和原理 专家系统主要指的是一个智能计算机程序系统 其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验 能够利用人类专家的知识和解决问题的经验方法来处理该领域的高水平难题 一种智能的计算机程序 它运用知识和推理来解决只有专家才能解决的复杂问题 也就是说 专家系统是一种模拟 Emulate 人类专家决策能力的计算机程序系统 EdwardFeigenbabum 2 1专家系统的概念 2 2专家系统与传统程序的差别 2 3专家系统的特点 透明性 启发性 不确定性推理 符号操作 灵活性 2 4专家系统的结构 知识库 推理机 专家知识 输入或提问 答案 理想专家系统的结构 2 5专家系统的主要组成部分 1 知识库 Knowledgebase 知识库用于存储某领域专家系统的专门知识 包括事实 可行的操作与规则等 综合数据库 Globaldatabase 综合数据库又称全局数据库或总数据库 它用于存储领域或问题的初始数据和推理过程中得到的中间数据 信息 即被处理对象的一些当前事实 专家系统的主要组成部分 2 推理机 Reasoningmachine 推理机用于记忆所采用的规则和控制策略的程序 使整个专家系统能够以逻辑方式协调地工作 解释器 Explicator 解释器能够向用户解释专家系统的行为 包括解释推理结论的正确性以及系统输出其它候选解的原因 接口 Interface 接口又称界面 它能够使系统与用户进行对话 使用户能够输入必要的数据 提出问题和了解推理过程及推理结果等 2 6专家系统的类型 1 解释专家系统 expertsystemforinterpretation 预测专家系统 expertsystemforprediction 诊断专家系统 expertsystemfordiagnosis 设计专家系统 expertsystemfordesign 规划专家系统 expertsystemforplanning 专家系统的类型 2 监视专家系统 expertsystemformonitoring 控制专家系统 expertsystemforcontrol 调试专家系统 expertsystemfordebugging 教学专家系统 expertsystemforinstruction 修理专家系统 expertsystemforrepair 3 专家系统的建造方法 专家系统作为计算机软件 其建造方法可以分成以下三种 利用计算机高级语言编写建造专家系统利用计算机程序设计环境编写建造专家系统利用计算机程序设计工具建造专家系统 3 1利用计算机高级语言编写建造专家系统 编写建造专家系统的计算机高级语言主要包括LISP语言和PROLOG语言除了LISP语言和PR0LOG语言以外 一些高级语言 如BASIC语言 FORTRAN言 PASCAL语言 FORTH语言和C语言等也被一些专家系统所采纳 用于编写专家系统运算程序和专家系统接口程序等 利用计算机高级语言编写建造专家系统的若干步骤 确立专家系统题目和运行可行性分析专家系统总体设计知识获取专家系统逻辑设计专家系统实现专家系统测试与评价专家系统使用与维护 3 2利用计算机程序设计环境编写建造专家系统 计算机程序设计环境的子程序或者模块通常由计算机高级语言编写 用于解决特殊范围或层次的问题 软件系统开发者可以利用这些子程序或者模块开发出相应专业领域的计算机软件系统 计算机程序设计环境是由若干计算机子程序或者模块组成的计算机程序设计软件系统 编写和建造专家系统的计算机程序设计环境 LISP程序设计环境PROLOG程序设计环境OPS程序设计环境Smlltalk程序设计环境C 程序设计环境Eiffel程序设计环境其他 如天马专家系统开发环境 3 3利用计算机程序设计工具建造专家系统 建造专家系统的计算机程序设计工具称作专家系统工具 ESTool 或者专家系统外壳 ESShell 专家系统工具和专家系统外壳实质上是一个知识库管理系统 只要建立了知识库 就能够得到该知识库领域的专家系统 所以 利用专家系统工具或者专家系统外壳建造专家系统更适合于专业技术人员建造应用专家系统的需要 成为专业技术人员开发专家系统的首选方法 专家系统工具和专家系统外壳 专家系统工具 外壳按照它们的功能可以划分成两种类型 骨架型通用型 典型的专家系统工具 外壳 选择专家系统工具 外壳时考虑因素 专家系统工具 外壳的适用范围专家系统工具 外壳的支撑环境 硬件 微机 计算机系统 AI机 和操作系统 专家系统工具 外壳的允许最多规则数目 知识库容量专家系统工具 外壳解决 回签问题的反应时间专家系统工具 外壳控制策略和推理机制 专家系统工具 外壳的用户界面 如图形 自然语方言进程等 专家系统工具 外壳处理复杂数学过程的能力专家系统工具 外壳与外部程序 相同 不同语言编写的 接口能力 专家系统工具 外壳辅助能力 编辑 调试 帮助工具等 专家系统工具 外壳的可移值性 3 4建立专家系统的原则 遵循质量管理的基本概念和原理考虑与投资和进度的相互关系可集成性 可扩展性 兼容性和开放性针对性 即专门选择那些要求专家参与度高的地方以及具有可操作性的领域建立统一的公共数据库 4 1专家系统应用的范围 贯穿工程质量管理的各个过程的应用涉及影响工程质量的各个因素的应用涉及质量管理的各个主体的应用工程质量管理中所使用的各种管理方法的应用 4 专家系统的实施 4 2专家系统应用的类型 诊断专家系统设计专家系统规划专家系统监视专家系统控制专家系统调试专家系统 4 3专家系统实施的困难 缺乏有效获取领域专家知识的手段专家知识又存在主观性 不确定性 部分正确 等问题 为工程质量管理专家系统的建立带来了困难受建设工程领域技术经济条件的限制专家系统本身的技术还不够成熟 4 4专家系统实施的总体结构 5 专家系统的应用 现浇钢筋混凝土裂缝诊断专家系统5 1现浇钢筋混凝土裂缝诊断专家系统概念专家系统是人工智能方法最广泛的应用之一 建筑工程施工专家系统是目前建筑工程施工管理的先进技术 建筑工程施工中的许多施工方案的确定都够利用建筑工程施工专家系统得以解决 现浇钢筋混凝土结构由于具有较好的结构整体性 所以被广泛采用 然而 现浇钢筋混凝土极易出现裂缝 这不但影响混凝土结构的观瞻 而且还可能影响混凝土结构的质量 图5 1现浇钢筋混凝土裂缝诊断专家系统概念构成 向用户提问有关混凝土裂缝有关的事实 包括一般的事实和程序发现的其他需要补充的信息 运用用户提供的事实进行推理 给出混凝土裂缝形成的原因 对混凝土裂缝形成的原因能够作出具体的解释 对用户已经使用过的成功例子进行总结