第六章-专家系统modifiedPPT课件

1、2021/6/71第六章第六章 专家系统专家系统2021/6/726.1 基本概念专家系统专家系统的分类2021/6/736.1 基本概念专家系统l概念l智能程序系统l具有相关领域内大量的专家知识l应用人工智能技术，模拟专家的思维过程，解决相关领域的问题l特点l具有专家水平的专门知识2021/6/74知识分三级：l数据级初始事实，中间结论及最终结论等。例如：症状，化验结果等l知识库级专家的知识。系统性能主要取决于该知识的质量和数量。例如：医学常识，诊治经验等控制级如何利用前两种知识的知识，它体现系统的智能程度。例如：搜索策略6.1 基本概念2021/6/75l能进行有效的推理l具有灵活性知识库

2、与推理机相分离l对知识库中知识的修改、更新，不影响推理机l构造专家系统外壳l具有透明性具有解释功能l具有交互性l具有实用性6.1 基本概念2021/6/76专家系统与常规程序l程序=数据结构算法 把问题求解的知识隐含于程序中，将知识组织成两级数据级和程序级l专家系统=知识推理 把问题求解的知识单独组成知识库，将知识组织成三级数据级、知识库级和控制级6.1 基本概念2021/6/77 常规程序 专家系统主要面向数值计算和数据处理数据多是精确的；对数据的检索多采用基于模式的布尔匹配一般不具有解释功能主要面向符号处理数据多是不精确的、模糊的；多采用模糊匹配一般具有解释机构2021/6/786.1 基

3、本概念专家系统的分类l按专家系统的特性和处理问题的类型l解释型l诊断型l预测型l设计型l按系统的体系结构l集中式l分布式l神经网络2021/6/796.2 专家系统的一般结构人机接口推理机解释机构知识获取机构数据库及其管理系统知识库及其管理系统用户、专家系统及知识工程师2021/6/7106.2 专家系统的一般结构 人机接口完成输入输出功能 知识获取机构将知识输入到知识 库，并保证知识的一致性，完整性l专家知识工程师知识库l机器自动学习知识知识库及其管理系统对知识库的知识进行组织，检索和维护等2021/6/7116.2 专家系统的一般结构推理机专家系统的核心。推理机的性能及构造仅与知识的组织形

4、式及表示方式有关，而与知识的内容无关数据库及其管理系统存放初始事实、中间结论及最后结果等，它是动态的解释机构跟踪并记录推理过程，当用户提出问题时给予解答l解释功能是专家系统区别于其他程序重要特征之一l帮助发现系统尚存的问题2021/6/7126.3 专家系统的设计与评价 建造规则 开发过程 评价2021/6/7136.3 专家系统的设计与评价建造规则l恰当的划定求解问题的领域l获取完备的知识l知识库与推理的分离l选择、设计合适的知识表示模式l推理应能模拟领域专家求解问题的思维过程l建立友好的交互环境l渐增式的开发策略2021/6/7146.3 专家系统的设计与评价开发过程需求分析系统设计知识获

5、取编程调试原型测试修正与扩充系统总调系统维护2021/6/715软件工程l设计目标是建立一个用于专门事务处理的信息处理系统l处理的对象是数据l主要功能是查找、统计、排序等l其运行机制是确定专家系统/知识工程l设计目标是建立一个辅助人类专家的知识处理系统l处理的对象是知识和数据l主要功能是推理、评估、预测、规划、解释等l其运行机制难以确定2021/6/7166.3 专家系统的设计与评价l需求分析l目标与任务l对系统功能、性能的要求l了解领域专家的情况l了解将要面向的用户情况l可用的软、硬件环境l系统的开发时间及进度2021/6/717l系统设计l确定专家系统的类型l确定专家系统的体系结构l知识表

6、示模式及知识库的结构l求解策略l接口方式l开发环境6.3 专家系统的设计与评价2021/6/7186.3 专家系统的设计与评价l知识获取l从领域专家处获取l查阅相关资料l对知识分析比较、归纳整理l将知识列成条款并作静态检测l以确定的知识模式表示2021/6/7196.3 专家系统的设计与评价l原型测试l可靠性l知识的一致性l运行效率l解释能力2021/6/7206.3 专家系统的设计与评价 系统评价l知识的完备性l知识的完善性l知识的正确性l知识的完整和一致性（ 例如是否存在冗余、矛盾、环路等）l表示方法及组织方式的适当性l是否充分表达了领域知识l是否有利于搜索和推理效率的提高l是否便于知识的

7、维护、管理与扩充2021/6/7216.3 专家系统的设计与评价l求解问题的质量l准确率，指所得结论与客观事实的符合程度l符合率，指所得结论与专家结论的符合程度l系统效率l人机交互的便利性l系统的可维护性l解释能力2021/6/7226.4 专家系统的开发工具 人工智能语言 专家系统外壳 通用型专家系统工具 专家系统开发环境2021/6/7236.4 专家系统的开发工具人工智能语言l表处理语言LISP (List Processing Language)麦卡锡等，1960年研制实现l适合于符号处理的语言。l处理的唯一对象是由符号构成的表l典型的函数型语言。l没有语句，只有函数程序的通常形式是函

8、数定义和函数调用。主要控制结构是递归而不像一般程序用循环等作为控制结构2021/6/724l逻辑程序设计语言PROLOG科麦瑞尔，1972研制成功l描述性语言l 仅含事实、规则及询问。强调对象之间的逻辑关系。不要求给出求解问题的步骤，也不存在一般程序具有的条件、循环等控制结构l具有自动搜索、模式匹配及回溯的功能，从而实现自动逻辑推理l数据和程序结构统一，都由项构成l采用递归作为控制结构 PROLOG效率不高；只有一个全局知识库；不能模块化；知识表示单一2021/6/725l面向对象的程序设计语言l面向对象类、对象l通过消息传递实现过程调用l较大的灵活性和可扩充性lC/C+2021/6/726采

9、用程序设计语言开发专家系统的特点l灵活，针对性强l开发周期长，从头做起2021/6/7276.4 专家系统的开发工具专家系统外壳/骨架系统 将开发成功的专家系统，抽去其知识库中的知识，只保留其独立于知识库的推理机部分，将界面通用化后构成专家系统外壳特点：大大减少开发的工作量，主要工作是知识的获取知识表示模式及推理机是固定的，只适于建造类似的专家系统 2021/6/728例：EMYCIN，其前身是MYCIN，适合建立咨询性的诊断分析型专家系统，且仅限于采用产生式规则表示的系统 2021/6/7296.4 专家系统的开发工具通用型专家系统完全重新设计的专家系统开发工具，不依赖任何已有的专家系统特点：通用性与使用的方便性是一对矛盾例：OPS5，ART专家系统开发环境