专家系统第1章导论

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专家系统及应用SchoolofAutomationEngineeringUniversityofScienceandTechnologyBeijing北京科技大学自动化学院SunTie孙铁*ExpertSystemsandApplication3课程编号:M051321

?专家系统及应用?教学大纲一、总学时数〔Totalhours〕：36面授学时〔Theoryhours〕：30其它学时〔Practicehours〕：6二、学分〔Credits〕:2三、先修课程〔Precedingsubjects〕：微型计算机原理，程序设计，人工智能四、开课学期〔Teachingterm〕:Ⅱ

*ExpertSystemsandApplication4课程编号:M051321

?专家系统及应用?教学大纲*ExpertSystemsandApplication5课程编号:M051321

?专家系统及应用?教学大纲六、考核方式〔Exam〕:开卷笔试〔Uncoilandwrittrnexamination〕七、教学内容及学时分配〔Teachingcontentandhours〕：*ExpertSystemsandApplication6课程编号:M051321

?专家系统及应用?教学大纲第一讲:专家系统概论〔Introduction〕学时1第二讲:知识表示学时5第三讲:知识获取和知识库管理学时4第四讲:推理与控制策略学时4第五讲:解释机制和开发工具〔DevelopmentToolsforExpertSystems〕学时4第六讲:专家系统的设计与开发学时4第七讲:专家系统应用〔ParadigmofExpertSystems〕学时6第八讲:考试学时2*ExpertSystemsandApplication7课程编号:M051321

?专家系统及应用?教学大纲八、参考书目:

1．JosephGiarratano&GaryRiley，ExpertSystemsPrinciplesandProgramming，FWSPublishing，1998

2．PatrickHencyWinston,，ArtificalIntelligence,AddisonWesleyPress,19843．K.L.Clark，micro-PROLOG逻辑程序设计语言，清华大学出版社，1987.104．林尧瑞，人工智能导论，清华大学出版社，1987.125．谭东风，实用专家系统指南，国防科技大学出版社，1991.56．蔡自兴，人工智能及其应用，清华大学出版社，1996.5*ExpertSystemsandApplication8联系方式ContactInformation孙铁ProfessorTieSun信息楼802Add：802，InformationBuilding自动化系Unit：Dept.ofAutomation自动化学院SchoolofAutomationEngineering北京科技大学UniversityofScience&TechnologyBeijingZipcode：100083Mobile：电子信箱*ExpertSystemsandApplication9Chapter1Introduction

导论*ExpertSystemsandApplication10Chapter1Introduction

导论MYCIN系统的成功极大地促进了ES的开展。自从八十年代初期ES进入商业应用以来，在某些特定领域〔如医学诊断、计算机配置等方面〕取得了成功，使其应用领域更为广泛很大的开展，现已被广泛应用到科学、工程、制造、军事等各个领域〔如战略规划管理、故障诊断、证券市场、信用评估等〕。由此导致了两个寻求：〔1〕关键问题的处理方法〔如知识表示、推理以及不确定性处理等〕；〔2〕ES外壳和编程语言的开发〔以便减少实际应用中设计知识表示与开发推理机的工作量〕。*ExpertSystemsandApplication11Chapter1Introduction

导论解决任何问题的首要步骤是划定要解决问题的范围或领域〔Domain〕。ES的先驱EdwardFeigenbaum说过：“ES的力量是从它处理的知识中产生的，而不是从某种形式主义及其使用的参考模式中产生的。〞可见，ES是随着AI应用的研究而产生的，是在产生式系统的根底上开展起来的。AI有许多备受关注的领域，如图1-1。*ExpertSystemsandApplication12Chapter1Introduction

导论

图1-1人工智能的主要领域机器人视觉语言自然语言人工神经系统理解ES*ExpertSystemsandApplication13Chapter1Introduction

导论1.2专家系统的定义ES是对传统人工智能问题中智能程序设计的一个非常成功的近似解决方法。Prof.EdwardFeigenbaum把ES定义为：“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〞。可见，ES是一种模拟〔Emulate〕人类专家决策能力、解决领域问题的计算机程序系统。专家系统内部含有大量的、某个领域的专家水平的知识和经验，能够运用人类专家的知识和解决问题的方法进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程来解决该领域的复杂问题。*ExpertSystemsandApplication14Chapter1Introduction

导论模拟〔Emulate〕说明ES要在所有方面都做得像人类专家一样。模拟比模仿更进一步，模仿只要求在某些方面做得像真正的事物一样，模拟要求在所有方面做得一模一样。专家系统是人工智能应用研究最活泼和最广泛的应用领域之一。自从1965年第一个专家系统DENDRAL〔一种能帮助化学家判断某待定物质分子结构的专家系统〕在美国斯坦福大学问世以来，各种专家系统已遍布各个领域，取得很大的成功。*ExpertSystemsandApplication15Chapter1Introduction

导论*ExpertSystemsandApplication16Chapter1Introduction

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用户知识库推理机图1-2专家系统功能的根本概念事实专门知识*ExpertSystemsandApplication17Chapter1Introduction

导论*ExpertSystemsandApplication18Chapter1Introduction

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问题域知识域图１－３问题域和知识域的一个可能关系*ExpertSystemsandApplication19Chapter1Introduction

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参与者问题管理者我能用它做什么技术人员我将怎样把它做得更好研究者我将怎样改进和扩展它消费者它对我有什么帮助它值得我为次花费时间和开销吗它的可靠性如何*ExpertSystemsandApplication20Chapter1Introduction

导论*ExpertSystemsandApplication21Chapter1Introduction

导论

1.4专家系统应用

例1.红旗轿车依靠专家系统实现高速公路上的自主驾驶*ExpertSystemsandApplication22Chapter1Introduction

导论*ExpertSystemsandApplication23Chapter1Introduction

导论2〕车载主控计算机和相应的路径规划专家系统由专家系统软件根据计算机视觉提供的道路信息、车前车辆情况以及红旗轿车的行驶状态，决定是沿车道前进还是换道准备超车；3〕自动驾驶控制专家系统由专家系统软件按照需跟踪的路径和汽车行驶动力学，向方向盘控制器和刹车控制器发出动作指令，操纵汽车按规划好的路径前进。

*ExpertSystemsandApplication24Chapter1Introduction

导论安装自主驾驶专家系统的红旗轿车在高速公路上行驶时，驾驶员可根据路况和需要，切换到由自主驾驶专家系统驾驶汽车，驾驶员可以完全放松，缓解长途驾车的疲劳，大幅度减少因驾驶员驾驶操作失误造成的交通事故。在高速公路正常交通状况时，红旗轿车在自主驾驶专家系统控制下，可到达驾驶最高稳定速度130公里/小时，最顶峰值自主驾驶速度为170公里/小时，具有超车功能。根据已公布的资料显示，在同等条件下，美国轿车自主驾驶最高稳定速度为100公里/小时；德国为120公里/小时。*ExpertSystemsandApplication25Chapter1Introduction

导论*ExpertSystemsandApplication26Chapter1Introduction

导论例2.奥迪轿车自主驾驶系统最近，美国斯坦福大学和德国群众集团的最新研究工程就是自动驾驶系统。现在，奥迪已经将此工程的一些消息发布出来。这辆自动驾驶的车是一辆TT-Scoupe，名为Shelley。Shelley目前正在研发中，是一种双座四轮驱动轿车，它方案参加一年一度的登山活动，在无人驾驶的情况下自动攀登科罗拉多山峰〔Stanley和Junior分别是为DARPAGrand挑战赛和Urban挑战赛制造的〕。奥迪和斯坦福大学的动力设计实验室已经将自动驾驶所必须的设备的尺寸大幅度减少。*ExpertSystemsandApplication27Chapter1Introduction

导论这些设备可以装入紧凑的奥迪TTcoupe的车身中，外面只露出了三个必须的传感器。现在的目标是让这辆车能够到达一位职业拉力车手在控制的水平，包括在沙石路面上漂移。对于它的名字"Shelley"，这是MichelleMouton的昵称，她是迄今为止最成功的一位女性拉力车手，是第一位获得登顶冠军的女性，1985年，她驾驶奥迪SportQuattro获得了冠军。