CA的决策推理和人工智能技术

计算机辅助工艺设计

——CAPP系统设计

1第六章CAPP的决策推理和人工智能技术CAPP工艺决策分为：逻辑决策、计算决策和创造性决策。逻辑决策：对于长期生产实践中积累的工艺经验进行系统的总结，建立相应的决策规则，根据逻辑推理进行决策，广泛应用于加工方法选择、机床选择和刀具选择等。最常用的决策逻辑表达和实现方法是决策表和决策树。2第六章CAPP的决策推理和人工智能技术计算决策：主要用于能够建立数学模型和已具备较完善的经验数据的情况，如工序尺寸计算、切削用量选择及工时计算等。创造性决策:对于一些具有较大模糊性，需要十分灵活的推理策略，如基准选择、装夹方案确定等，在很大程度上依赖于工艺人员的经验及创造性思维，往往采用人工智能技术来实现决策。3第六章CAPP的决策推理和人工智能技术6.1决策表和决策树6.2人工智能技术6.3人工智能语言与专家系统工具6.4CAPP专家系统设计46.1决策表和决策树6.1.1决策表概念：一种描述设计活动中条件与动作之间复杂关系的表，为分析、决策、表达决策推理提供依据。一个条件动作对，是事务活动的一条逻辑判断，我们通常称之为一条规则。56.1决策表和决策树下雨TFF天热TF去网吧×去公园×去野餐×66.1决策表和决策树决策表的基本结构：四部分组成每一列中条件项包含一组对条件根所列的所有条件的回答。T表示条件“真”，F表示条件为“假”，而空则表示“无关”（即此条件不是影响条件）；在动作项中，“×”表示执行该动作，空表示不执行。决策表中，每一列表示一条决策规则。条件根条件项（T、F、空格无关）动作根动作项（×执行、空格不执行）76.1决策表和决策树分类基本型决策表：条件根部分准确地给出了条件是什么，而条件项只能是真、假或无关。扩展型决策表：条件项不只是“T”、“F”或无关，而包含不确切的数值或结论。通过改变条件根，可以将扩展型决策表转换成基本型决策表。86.1决策表和决策树96.1决策表和决策树规则的独立性和一致性简单规则：条件项都是“T”或“F”，并且不含无关的规则称为简单规则，否则称为复杂规则。一条复杂规则可以简化成两个或更多的简单规则。106.1决策表和和决策树树冗余规则则：如果有有两条规规则，除除了一个个条件项项两者分分别取了了“T”和“F”之外，其其余的条条件项和和动作项项都相同同，这样样的两条条规则就就是冗余余规则，，或重叠叠规则，，对冗余余规则，，应将其其合并。。116.1决策表和和决策树树建立决策策表时，，必须使使表中的的任意两两条规则则都具有有独立性性，使得得惟一的的一组条条件对应应惟一的的一组动动作，即即任何两两条规则则，都不不含有相相同的简简单规则则。死循环：：如果一一种动作作被用来来改变条条件，并并且重复复调用该该表时，，就可能能产生死死循环。。当一个个动作的的条件在在这个动动作作完完以后没没有改变变，则这这个[条件-动作]对会反复复被调用用。126.1决策表和和决策树树136.1决策表和和决策树树决策表设设计：对对于复杂杂的实际际问题，，可以采采用分级级结构，，一级决决策表可可以调用用一张或或多张较较低级的的决策表表，从而而使决策策表以嵌嵌套式结结构实现现。146.1决策表和和决策树树156.1决策表和和决策树树决策表技技术的特特点：自然性：：表格直直观，易易于理解解，适合合于交流流模块性（（易修改改性）：：规则结结构与内内容相互互独立，，易实现现规则的的增加、、删除和和修改一致性：：易于检检测各规规则之间间的冗余余和矛盾盾，易于于维护166.1决策表和和决策树树6.1.2决策树概念：一一种带有有单个根根，并从从此根发发出多个个分支的的图，用用于决策策时，每每个分支支都传送送一个数数值或表表达式，，表示一一个“IF”语句，而而一连串串的分支支则表示示一个逻逻辑“AND””或“OR”。由根到到终点的的一条路路径可以以表示一一条类似似决策表表中的规规则，动动作则列列于每个个最终分分支的末末端。176.1决策表和和决策树树186.1决策表和和决策树树组成：一一个根和和一些节节点、分分支组成成。根是树的的源，且且每个树树智能有有一个根根；节点点可以有有若干个个，且节节点的前前面有分分支。根根和节点点的分支支只能有有两个逻逻辑值——真或假。。节点有两两类：互互斥的和和非互斥斥的。互互斥的节节点允许许在其后后继的分分支中至至多有一一个为真真，而非非互斥的的节点则则允许所所有的后后继分支支同时为为真。196.1决策表和和决策树树206.1决策表和和决策树树216.2人人工智智能技术术6.2.1人工智能能简述人工智能能AI（ArtificialIntelligence）是20世纪50年代在美美国兴起起的一门门综合性性边缘学学科，它它和“能能源技术术”、““空间技技术”一一起被誉誉为20世纪三大大科学技技术成就就。研究究领域包包括问题题求解、、定理证证明、语语音识别别、图像像处理和和专家系系统等分分支，其其中专家家系统的的研究已已经走向向实用化化。226.2人人工智智能技术术6.1.2专家系统统概念：是是一种求求解问题题的智能能软件，，在某一一专业领领域内，，它把人人类专家家的经验验和知识识表示成成计算机机能够接接受和处处理的符符号形式式，采用用专家的的推理方方法和控控制策略略，解决决该领域域内问题题，并达达到专家家级水平平，也称称知识基基系统（（KnowledgeBasedSystem）。236.2人人工智智能技术术专家系统统用于处处理现实实世界中中需要专专家来分分析、解解决的问问题；专家系统统通过推推理的方方法来解解决问题题，且得得到的结结论与专专家决策策相同。。知识+推理=专家系统统数据+算法=一般软件件一般的数数据库系系统只是是简单的的存储答答案，用用户可以以在机器器中检索索答案；；而专家家系统中中存储的的是推理理的能力力和知识识。246.2人人工智智能技术术专家系统统的结构构256.2人人工智智能技术术专家系统统的特点点启发性：：能使用用判别性性知识及及已确定定理论的的形式化化知识进进行推理理；透明性：：能解释释其推理理过程并并对有关关知识的的询问作作出回答答。灵活性：：能够把把新知识识不断地地加入到到已有的的知识库库中；能根据不不精确的的和经验验性的知知识（数数据）进进行推理理；知识库和和推理机机相分离离，只需需扩充知知识库。。266.2人人工智智能技术术6.2.2知识的表表达及推推理概述知识的表表达包括括两个方方面的问问题：一一是用什什么方法法来组织织、表示示知识；；二是如如何利用用表示成成一定形形式的知知识进行行推理。。常用的表表达方法法：规则则表示法法、框架架表示法法、逻辑辑表示法法、语义义网络表表示法276.2人人工智智能技术术知识表达达优劣的的评价：：①是否能能表示所所要求解解问题的的全部知知识；②能否精精确的表表示所要要求解问问题的全全部知识识；③通过适适当的推推理方式式，能否否高效的的模拟专专家的推推理方式式，并获获得和专专家相同同的推理理结果；；④是否方方便扩充充、删除除和修改改；⑤是否接接近于人人类的自自然表示示方式，，且易于于被人理理解。286.2人人工智智能技术术规则表示示法及其其推理规则表示示法规则表示示法又叫叫产生式式表示法法，将人人类专家家的知识识表示成成“如果果〈条件〉，则〈结论〉”的形式，，一般形形式如下下：IF〈〈条件1〉AND/OR〈〈条件2〉AND/OR………AND/OR〈条件n〉THEN〈结论1〉OR〈操作1〉〈结论2〉OR〈操作2〉………〈结论n〉OR〈操作n〉296.2人人工智智能技术术知识库规规则树306.2人人工智智能技术术产生式系系统产生式系系统最早早由Post提出，该该系统不不把计算算视为预预定顺序序的操作作，而是是将它看看成由数数据决定定的、以以某种顺顺序使用用产生式式规则的的过程。。产生式系系统使用用规则表表示法表表示知识识，且这这种方法法广泛的的应用于于专家系系统。316.2人人工智智能技术术326.2人人工智智能技术术推理方式式推理方式式又称为为推理策策略。每每一种推推理方法法都是与与知识表表示的方方法密切切相关的的，并且且在很多多方面依依赖于知知识表示示。⑴正向推推理：由由已知事事实出发发，按一一定的策策略运用用知识库库中的知知识，推推断出所所需的结结论，也也称为““数据据驱动策策略”。。工作步步骤如下下：①扫描规规则库，，找出与与当前事事实匹配配的规则则；②利用产产生式规规则，执执行其操操作部分分，并将将其结论论作为新新事实存存入事实实库；③利用更更新后的的事实库库重复①①、②两两步，直直到不再再有规则则适用或或问题得得到解决决为止。。336.2人人工智智能技术术用户输入入事实：：油箱有有油、电电源有电电、熔体体正常、、主传动动链接、、进给系系统连接接、有车车刀。346.2人人工智智能技术术⑵反向推推理：先先提出假假设，然然后去寻寻找支持持这个假假设的证证据，也也称为““目标驱驱动策略略”。推推理过程程如下：：①验证知知识库中中是否有有与假设设一致的的事实，，若有，，则假设设成立；；否则，，进行下下一步。。②将结论论包含此此假设的的规则找找出，若若找不到到，推理理结束。。③将该规规则的条条件不负负设定为为假设，，重复①①、②两两步，验验证新的的假设，，直到不不再有规规则可用用为止。。35需要验证证：能否否在车床床上进行行钻孔？？366.2人人工智智能技术术⑶双向推推理：混合式式推理，，把正向向推理和和反向推推理技术术混合运运用⑷不确定定推理不确定性性包括：：证据不不确定性性结论不不确定性性。解决方法法：模糊糊推理、、基于