第六章-专家系统

第六章专家系统人类解决困难和复杂的问题，知识是基础专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序专家系统是人工智能应用研究的主要领域本章内容6.1专家系统概述6.2专家系统的类型6.3专家系统的设计

6.4专家系统的评价6.5专家系统开发工具

6.6专家系统实例6.1专家系统概述专家系统是一个具有大量专门知识与经验的程序系统根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断模拟人类专家的决策过程，解决需要人类专家处理的复杂问题，

6.1.1专家系统的特点

一般应用程序把问题求解的知识(如各种算法)隐含地编入程序。专家系统把应用领域的问题求解知识单独组成一个实体——知识库6.1.1专家系统的特点专家系统特点具有求解问题所需的专门知识具有专业知识的符号表示和推理能力灵活性

6.1.1专家系统的特点专家系统的优点能够高效率、和不知疲倦地工作。不受周围环境的影响，也不可能遗漏忘记。专家的专长不受时间和空间的限制汇集多领域专家的知识和经验具有巨大的经济效益和社会效益。6.1.2专家系统的应用

语音理解、图象分析、系统监视气象预报、军事预测、人口预测、交通预测抗生素治疗的MYCIN、肝功能检验的PUFF数字电路和集成电路设计、土木建筑工程设计ROPES机器人规划专家系统农作物病虫害监视与警报……6.1.3专家系统的结构6.1.3专家系统的结构知识库存储某领域专家系统的专门知识，包括事实、可行操作与规则等推理机记忆所采用的规则和控制策略的程序，根据知识进行推理和导出结论解释器向用户解释系统的行为，包括解释结论的正确性及系统输出其它候选解的原因6.1.3专家系统的结构人机界面接口，人与系统进行信息交流的媒介，为用户提供了直观方便的交互作用手段综合数据库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，即被处理对象的一些当前事实。6.2专家系统的类型基于规则的专家系统基于框架的专家系统基于模型的专家系统

6.2.1基于规则的专家系统系统的主要部分是知识库和推理引擎知识库由谓词演算事实和有关讨论主题的规则构成基本的规则形式是：(IF〈前提〉THEN〈行为〉［ELSE〈行为〉])推理引擎消解、正向推理、反向推理、双向推理如：圣经人物关系推理…6.2.1基于规则的专家系统6.3专家系统的设计开发过程要遵循软件工程的步骤和原则由于专家系统一般都较为复杂，在系统设计初期难以全部完善其知识规则，因此一般采用快速原型与增量式开发方法6.3.1专家系统设计的基本流程

6.3.2专家知识的描述

产生式规则是决策规则最为常用的表示形式defrule52if(sitecultureisblood)(gramorganismisneg)(morphologyorganismisrod)(burnpatientisserious)then.4(identityorganismispseudomonas))6.4专家系统的评价建立专家系统之后，必须经过相当长时间的运行检验，不断对知识库等进行改进，使系统日臻完善专家系统的性能与效益如何，则通过对专家系统的评价，作出结论6.4专家系统的评价评价专家系统的方法

轶事的方法：利用一组简单地启发式例子说明系统的性能实验的方法：用实验的方法来评价系统在处理各种储存在数据库中的问题事例时的性能6.4专家系统的评价评价专家系统的内容

系统所作的决定和建议的质量所用推理技术的正确性人和计算机之间对话的质量效率成本效果(或工程经济分析)6.5专家系统开发工具骨架型工具(又称外壳)借用以前开发好的专家系统，抽离原系统中描述领域知识的规则，只保留其独立于问题领域知识的推理机部分，这样形成的工具称为骨架型工具EMYCIN是一个典型的骨架型工具，由著名的用于对细菌感染病进行诊断的MYCIN系统发展而来。适应那些需要提供基本情况数据，并能提供解释和分析的咨询系统，尤其适合于诊断这一类演绎问题。6.5专家系统开发工具语言型工具提供给用户建立专家系统所需要的基本机制适应的范围要比骨架型工具广泛CLIPS（theCLanguageIntegratedProductionSystem）、FuzzyCLIPS、OPS5、OPS83、RLL及ROSIE6.5专家系统开发工具构造辅助工具提供了一整套像积木块那样的组件，利用它能够"装配"成专家系统AGE：由美国斯坦福大学用INTERLISP语言实现的专家系统工具（WWW？）

TEIRESIAS（WWW？）6.5专家系统开发工具支撑环境帮助进行程序设计的工具包括四个典型组件：调试辅助工具、输入输出设施、解释设施和知识库编辑器ART（WWW？）6.6专家系统实例FuzzyCLIPS作为开发工具专家系统：知识库+产生式系统推理模型+可嵌入知识库：初始事实＋初始对象实例＋规则库推理模型：黑板(存储推理当前结果和历史结果数据)＋推理机(黑板数据针对知识库的规则进行模板匹配)＋‘行动’的执行次序控制都市发展(deffactsgoal-strategies(gs"都市发展策略""减少失业率") ;都市发展策略:减少失业率(gs"减少失业率""吸引厂商") ;减少失业率策略:吸引厂商(gs"吸引厂商""降低通信成本") ;吸引厂商策略:降低通信成本(gs"吸引厂商""充足的网络建设") ;吸引厂商策略:充足的网络建设(gs"降低通信成本""民营化") ;降低通信成本策略:民营化);推理规则;推出所有的目标--策略关系(策略本身也是一种次目标)(defrulet-gs (gs?x?y) (gs?y?z) => (assert(gs?x?z));已知之事实用deffacts。后来推论所得者用assert。 (printoutt"欲达成"?x"可采取策略是："?zcrlf))6.6专家系统实例MYCIN系统是由斯坦福大学建立的对细菌感染疾病的诊断和治疗提供咨询的计算机咨询专家系统医生向系统输入病人信息，MYCIN系统对之进行诊断，并提出处方MYCIN的特性系统可以用英语和使用者进行对话系统具有解释能力，可解答使用者