第九章 专家系统开发与实例

2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系1第九章专家系统开发与实例杜晖2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系2内容专家系统开发过程专家系统开发技术专家系统开发工具CLIPS(CLanguageIntegratedProductionSystem)专家系统开发实例习题2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系3专家系统开发过程（1）专家系统由专家和知识工程师共同研制而成专家是实际领域经验丰富的人，可以不懂计算机知识工程师是懂计算机和专家系统原理，并具有编程能力的人2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系4专家系统开发过程（2）专家系统开发过程（3）在知识工程师的引导和启发下，专家提供解决实际问题的知识和经验（分析）知识工程师根据对专家知识以及专家系统的理解设计知识库、推理机等模块（设计）知识工程师利用知识工程语言编制知识库、推理机等模块程序，并将模块程序集成为专家系统（实现）2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系6专家系统开发技术（1）编程语言基本方法知识获取工具帮助和加快知识获取专家系统开发工具专门用于开发专家系统的软件2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系7专家系统开发技术（2）编程语言LISP（LIStProcessing，1960）和PROLOG（PROgramminginLOGic1972）优点：专为人工智能设计，具有搜索和匹配，回溯，以及解释说明功能缺点：数值计算和图形功能相对较弱2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系8专家系统开发技术（3）知识获取工具基于知识编辑的知识获取工具MicrosoftWord基于知识库修改的知识获取工具CLIPS系统提供的编辑器，不但提供了知识编辑功能，而且，通过应用程序的载入，可以修改专家系统的知识库数据开采程序不但能够自动获得知识，而且还可以将所获得的知识加入到专家系统的知识库中2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系9专家系统开发技术（4）专家系统开发工具结构2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系10专家系统开发技术（5）开发环境由知识编辑、编译模块，知识库查询、维护模块，以及事实库查询、维护模块组成运行环境由推理机，解释机制，以及人机交互模块组成知识库和事实库都有一定的格式要求，知识和事实由开发环境输入，给运行系统使用2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系11专家系统开发技术（6）专家系统开发工具的特点由开发环境和运行环境组成开发环境用于建立知识库，事实库，并修改、查询知识库和事实库对指定知识表示形式的推理机和解释机制预先做好运行环境的目的在于支持实际系统的运行提供一套用于开发专家系统的语言知识表示语言：完成外部知识到内部知识的转换工具操作语言：使用工具中的开发环境，实现运行环境中的功能常用专家系统开发工具M.1，VP-EXPERT，CLIPS等2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系12专家系统开发工具CLIPS（1）CLIPS是由美国国家航天局约翰逊空间中心人工智能部在1985年推出的专家系统开发工具，其特点包括：可用于管理、工业、商业、文教等各种领域的专家系统开发适用于各种型号的计算机，从IBMPC及其兼容机到VAX、HP、SUN、MACINTOSH直到CRAY用C语言写成，运行速度快具有不确定性推理能力只支持产生式规则的正向推理免费使用2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系13专家系统开发工具CLIPS（2）CLIPS语言符号知识表示的基本单位是字段常量字段字：以英文字母为首字符的一串字符，如word,father-of字符串：以双引号开始和结束，其间可以有任意个字，如：”word”，”father-of”数：包括整型和实数型两种变量字段形式为?name，name为变量名，用一个字表示2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系14专家系统开发工具CLIPS（3）事实由配对的左、右括号括住的一个或多个字段组成，如(cost78dollars)，(name“JohnDoe”)加入事实用assert命令，格式为：(assert<<<fact>>>)，如(assert(emergencyfire))显示事实用facts命令，格式为(facts)撤消事实用retract命令，格式为(retract<<<fact-index>>>)，如(retract0)2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系15专家系统开发工具CLIPS（4）规则定义规则用defrule命令，格式为：（defrule<rule-name>[<optionalcomment>]<<patterns>>=><<actions>>)

如(defrulefire-emergency"Anexamplerule"(emergencyfire)=>(assert(actionactivate-sprinkler-system)))显示规则用rules命令，格式为(rules)2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系16专家系统开发工具CLIPS（15）使用变量在前提中约束一个值，然后断言结论中的约束变量，如：(defrulegrandfather(is-a-grandfather?name)=>(assert(is-a-man?name)))运行(assert(is-a-grandfatherjack))撤消事实，如：(defrulemodify-grandfather-fact?old-fact<-(is-a-grandfatherjack)=>(retract?old-fact))2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系17专家系统开发工具CLIPS（16）字段通配符单字段通配符?，如：(defrulefind-brown-haired-people(person?name?brown)=>(printoutt?name"hasbrownhair"crlf))运行(assert(personJohnbrownblack))(assert(personJillblueblond))(assert(personJackgreenbrown))(assert(personJanebrownbrown))(assert(personFredgreenred))2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系18专家系统开发工具CLIPS（17）特权（salience）设计规则的优先级别取值从-10000到10000，未指定特权的规则默认为0例如：(defrulefire-second(declare(salience-30))(priority)=>(printoutt"Printsecond"crlf))(defrulefire-first(priority)=>(printoutt"Printfirst"crlf))运行(assert(priority))2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系19专家系统开发工具CLIPS（18）输入数据（read）(defruleplayer-select(phasechoose-player)=>(printoutt"whomovesfirst(computer:chuman:h)?")(assert(player-select=(read))))运行(assert(phasechoose-player))2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系20专家系统开发工具CLIPS（19）其它常用命令(load)：从文件载入规则(reset)：事实库复位(run)：启动规则的执行(clear)：清除知识和事实(halt)：暂停规则执行(step)：一步步执行(exit)：退出CLIPS专家系统开发实例炉灶维修专家系统麦粒肿诊断专家系统2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系212023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系22炉灶维修专家系统问题描述Stove.clp系统运行演示麦粒肿诊断专家系统（1）根据以下产生式规则开发麦粒肿诊断专家系统：R1：毛囊皮根微红肿→轻型R2：鼻塞流涕→外感风热R3：舌苔薄黄∧胃纳差→胃肠积热R4：眼睑局部明显红肿→重型R5：眼睑局部红肿∧顶尖有脓点→重型R6：脓点破溃→晚期R7：轻型∧外感风热→轻风热型R8：重型∧外感风热→重风热型2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系23麦粒肿诊断专家系统（2）R9：重型∧胃肠积热→重积热型R10：轻型→散瘌法R11：晚期→外敷药物R12：轻风热型→散瘌加罐R13：重风热型→挑瘌加罐R14：重积热型→放血法根据规则画出推理树首先对所有症状进行提问，收集“yes”或“no”的回答2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系24麦粒肿诊断专家系统（3）2023/2/5北京交通大学经济管理学院信息管理系25麦粒肿诊断专家系统（4）根据给出的规则进行正向推理，推出治疗方法，程序结束；没有推出治疗方法，提示没有相