《專家系統(tǒng)》PPT課件.ppt

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1、專 家 系 統(tǒng) 是 人 工 智 能 應(yīng) 用 研 究 的 一 個 重 要 分 支20世 紀 60年 代 末 ， Feigenbaum等 人 研 制 成 功 第 一 個 專 家系 統(tǒng) DENDRAL專 家 系 統(tǒng) 已 被 成 功 地 運 用 到 工 業(yè) 、 農(nóng) 業(yè) 、 地 質(zhì) 礦 產(chǎn) 業(yè) 、 科學(xué) 技 術(shù) 、 醫(yī) 療 、 教 育 、 軍 事 等 眾 多 領(lǐng) 域?qū)?現(xiàn) 了 人 工 智 能 從 理 論 研 究 走 向 實 際 應(yīng) 用 成 為 人 工 智 能 應(yīng)用 研 究 中 最 活 躍 、 也 最 有 成 效 的 一 個 重 要 領(lǐng) 域 。 1.產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 過 程 1968年 世 界 上 的

2、第 一 個 專 家 系 統(tǒng) DENDRAL在 Stanford大 學(xué) 研 發(fā) 成功 。 專 家 系 統(tǒng) 的 誕 生 。 20世 紀 60年 代 末 ， MIT開 始 研 究 用 于 解 決 復(fù) 雜 微 積 分 運 算 和 數(shù) 學(xué) 推導(dǎo) 的 專 家 系 統(tǒng) MACSYMA。 Carnegie Mellon 在 同 一 時 期 也 開 發(fā) 了 一 個 用 于 語 音 識 別 的 專 家 系統(tǒng) HEARSAY， 并 相 繼 研 發(fā) 成 功 HEARSAYII和 HEARSAYIII。 1974年 ， Pittsburgh大 學(xué) 研 制 成 功 內(nèi) 科 病 診 斷 咨 詢 系 統(tǒng) INTERNIST，

3、并 在 以 后 對 其 不 斷 完 善 ， 使 之 發(fā) 展 成 專 家 系 統(tǒng) CADUCEUS。 8.1.1 專 家 系 統(tǒng) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 1976年 ， 專 家 系 統(tǒng) MYCIN由 Stanford的 E.H.Shortliffe開 發(fā) 成 功 : 設(shè) 計 目 的 ： 為 細 菌 感 染 疾 病 提 供 抗 菌 劑 治 療 建 議 首 次 使 用 ： 知 識 庫 推 理 方 式 ： 不 確 定 性 的 表 示 和 處 理 ， 采 用 了 可 信 度 的 方 法 。1976年 ， Stanford大 學(xué) 的 R.O.Duda等 人 研 制 成 功 一 個 探 礦 專 家 系統(tǒng) R

4、OSPECTOR 礦 床 模 型 按 計 算 機 能 解 釋 的 形 式 編 碼 利 用 這 些 模 型 進 行 推 理 達 到 勘 探 評 價 、 區(qū) 域 資 源 估 值 、 鉆 井 井 位 選 擇 的 目 的8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述 8.1.1 專 家 系 統(tǒng) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 2. 專 家 系 統(tǒng) 的 成 就 由 DEC公 司 和 Carnegie Mellon大 學(xué) 合 作 研 發(fā) 的 專 家 系 統(tǒng) XCON，是 一 個 用 于 為 VAX計 算 機 系 統(tǒng) 制 定 硬 件 配 置 方 案 的 商 用 系 統(tǒng) ， 創(chuàng) 造 了巨 大 的 經(jīng) 濟 效 益 。 ACE是 由 貝

5、 爾 實 驗 室 于 80年 代 初 開 發(fā) 的 一 個 用 于 設(shè) 備 錯 誤 診 斷 的專 家 系 統(tǒng) ， 用 于 定 位 和 識 別 在 電 話 網(wǎng) 絡(luò) 中 的 故 障 點 。 DELTA則 是 由 通 用 電 氣 公 司 在 80年 代 中 期 開 發(fā) 的 錯 誤 診 斷 系 統(tǒng) ，以 幫 助 維 修 人 員 發(fā) 現(xiàn) 在 柴 油 發(fā) 電 機 中 的 故 障 。8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述 8.1.1 專 家 系 統(tǒng) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 3. 中 國 的 情 況 我 國 專 家 系 統(tǒng) 的 研 發(fā) 起 步 于 20世 紀 80年 代 ， 開 發(fā) 成 功 了 許 多 具 有實 用 價

6、 值 的 應(yīng) 用 型 專 家 系 統(tǒng) 。8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述 8.1.1 專 家 系 統(tǒng) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 4. 需 要 進 一 步 研 究 并 加 以 解 決 的 問 題 知 識 的 自 動 獲 取 方 法 深 層 知 識 的 表 示 和 利 用 方 法 分 布 式 知 識 的 處 理 方 法 知 識 的 完 備 性8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述 8.1.1 專 家 系 統(tǒng) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 專 家 系 統(tǒng) 是 一 種 具 有 大 量 專 門 知 識 與 經(jīng) 驗 的 智 能 程 序 系 統(tǒng) 能 運 用 某 個 領(lǐng) 域 一 個 或 多 個 專 家 多 年 積 累 的 經(jīng)

7、驗 和 專門 知 識 ， 模 擬 領(lǐng) 域 專 家 求 解 問 題 時 的 思 維 過 程 ， 以 解 決 該領(lǐng) 域 中 的 各 種 復(fù) 雜 問 題 也 就 是 說 ， 專 家 系 統(tǒng) 具 有 三 個 方 面 的 含 義 ：8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述8.1.2 專 家 系 統(tǒng) 的 定 義 能 運 用 專 家 知 識 和 經(jīng) 驗 進 行 推 理 的 啟 發(fā) 式 程 序 系 統(tǒng) 必 須 包 含 有 大 量 專 家 水 平 的 領(lǐng) 域 知 識 ， 并 能 在 運 行 過 程中 不 斷 地 對 這 些 知 識 進 行 更 新 。 能 應(yīng) 用 人 工 智 能 技 術(shù) 模 擬 人 類 專 家 求 解 問

8、 題 的 推 理 過 程 。 8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述8.1.2 專 家 系 統(tǒng) 的 定 義 1. 按 專 家 系 統(tǒng) 特 性 和 處 理 問 題 的 類 型 分 類 F.Heyes-Roth等 人 按 照 專 家 系 統(tǒng) 的 特 性 及 處 理 問 題的 類 型 ， 將 專 家 系 統(tǒng) 分 為 以 下 10種 類 型 。 （ 1） 解 釋 型 ： 對 已 知 信 息 和 數(shù) 據(jù) 進 行 分 析 和 推 理 ， 給 出相 應(yīng) 解 釋 的 。 （ 2） 診 斷 型 ： 根 據(jù) 輸 入 系 統(tǒng) 的 有 關(guān) 被 診 斷 對 象 的 信 息 ，推 斷 出 產(chǎn) 生 故 障 的 原 因 ， 給 出

9、排 除 故 障 方 法 的 一 類 專 家 系統(tǒng) 。 8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述8.1.3 專 家 系 統(tǒng) 的 種 類 （ 3） 設(shè) 計 型 ： 根 據(jù) 用 戶 輸 入 的 設(shè) 計 要 求 數(shù) 據(jù) ， 求 解 出 滿足 設(shè) 計 要 求 的 目 標(biāo) 配 置 方 案 的 一 種 專 家 系 統(tǒng) 。（ 4） 預(yù) 測 型 ： 通 過 對 過 去 知 識 以 及 當(dāng) 前 的 事 實 與 數(shù) 據(jù) 進行 分 析 ， 推 斷 未 來 情 況 的 一 類 專 家 系 統(tǒng) 。（ 5） 規(guī) 劃 型 ： 根 據(jù) 給 定 的 規(guī) 劃 目 標(biāo) 數(shù) 據(jù) ， 制 定 出 某 個 能夠 達 到 目 的 的 動 作 規(guī) 劃

10、或 行 動 步 驟 的 一 類 專家 系 統(tǒng) 。8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述8.1.3 專 家 系 統(tǒng) 的 種 類 （ 6） 監(jiān) 視 型 ： 這 是 一 類 用 于 對 被 檢 控 對 象 進 行 實 時 地 、不 斷 地 觀 察 ， 并 能 觀 察 到 情 況 及 時 做 出 適 當(dāng)反 應(yīng) 的 專 家 系 統(tǒng) 。（ 7） 控 制 型 ： 用 來 對 一 個 受 控 對 象 或 客 體 的 行 為 進 行 適當(dāng) 的 調(diào) 節(jié) 與 管 理 ， 以 使 其 滿 足 預(yù) 期 要 求 的 一類 專 家 系 統(tǒng) 。（ 8） 調(diào) 試 型 ： 對 失 靈 的 對 象 制 定 出 排 除 故 障 的 規(guī) 劃

11、并 實施 排 除 的 一 類 專 家 系 統(tǒng) 。8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述8.1.3 專 家 系 統(tǒng) 的 種 類 （ 9)教 學(xué) 型 ： 是 一 類 可 根 據(jù) 學(xué) 生 學(xué) 習(xí) 的 特 點 ， 制 定 適 當(dāng)?shù)?教 學(xué) 計 劃 和 教 學(xué) 方 法 ， 以 對 學(xué) 生 進 行 教 學(xué) 和 輔 導(dǎo) 的 專家 系 統(tǒng) 。 (10)修 理 型 ： 對 發(fā) 生 故 障 的 系 統(tǒng) 或 設(shè) 備 進 行 處 理 ， 使 其恢 復(fù) 正 常 工 作 的 一 類 專 家 系 統(tǒng) 。 8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述8.1.3 專 家 系 統(tǒng) 的 種 類 2、 按 系 統(tǒng) 的 體 系 結(jié) 構(gòu) 分 類 (1)集 中

12、 式 專 家 系 統(tǒng) 對 知 識 及 推 理 進 行 集 中 管 理 的 專 家 系 統(tǒng) 。 對 于 這 類專 家 系 統(tǒng) ， 又 可 根 據(jù) 系 統(tǒng) 知 識 庫 與 推 理 機 構(gòu) 的 組 織 方 式 ，細 分 為 ： v層 次 式 結(jié) 構(gòu) 專 家 系 統(tǒng) ： 推 理 機 構(gòu) 為 多 層 機 制 ， 推 理 方 式逐 層 推 理 ；8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述8.1.3 專 家 系 統(tǒng) 的 種 類 v深 淺 雙 層 結(jié) 構(gòu) 專 家 系 統(tǒng) ： 知 識 庫 由 兩 個 子 知 識 庫 構(gòu) 成 ，一 個 稱 為 深 層 知 識 庫 ， 用 于 存 放 問 題 領(lǐng) 域 內(nèi) 的 原 理 性 知 識

13、 ，另 一 個 稱 為 淺 層 知 識 庫 ， 用 于 存 放 領(lǐng) 域 專 家 的 經(jīng) 驗 知 識 。v 多 層 聚 焦 結(jié) 構(gòu) 專 家 系 統(tǒng) ： 知 識 庫 中 的 知 識 按 動 態(tài) 分 層組 織 的 形 式 進 行 管 理 。v 黑 板 結(jié) 構(gòu) 類 型 的 專 家 系 統(tǒng) ： 一 般 用 于 求 解 比 較 復(fù) 雜 的問 題 ， 通 常 具 有 多 個 知 識 庫 和 多 個 推 理 機 。8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述8.1.3 專 家 系 統(tǒng) 的 種 類 (2) 分 布 式 專 家 系 統(tǒng) 將 知 識 庫 或 /和 推 理 機 分 布 在 一 個 計 算 機 網(wǎng) 絡(luò) 上 的 一 類

14、 專 家 系統(tǒng) 。 主 要 特 點 ： 系 統(tǒng) 中 的 知 識 庫 及 推 理 機 在 邏 輯 上 和 物 理 上 都 采 用一 種 分 布 結(jié) 構(gòu) ， 其 各 機 構(gòu) 間 通 過 計 算 機 網(wǎng) 絡(luò) 實 現(xiàn) 互 連 ， 并 在 求 解 問題 的 過 程 中 ， 相 互 通 信 、 相 互 協(xié) 作 。(3) 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 專 家 系 統(tǒng) 采 用 人 工 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 進 行 建 造 ， 以 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 為 體 系 結(jié) 構(gòu) 實 現(xiàn)知 識 表 示 和 求 解 推 理 。 這 種 類 型 的 專 家 系 統(tǒng) 目 前 尚 處 于 研 究 階 段 。(4) 符 號 系 統(tǒng) 與 神 經(jīng) 網(wǎng)

15、 絡(luò) 相 結(jié) 合 的 專 家 系 統(tǒng)8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述8.1.3 專 家 系 統(tǒng) 的 種 類 在 總 體 上 ， 專 家 系 統(tǒng) 還 具 有 以 下 一 些 共 同 特 點 ：（ 1） 啟 發(fā) 性 （ 2） 透 明 性 （ 3） 靈 活 性 （ 4） 交 互 性 （ 5） 推 理 有 效 性 （ 6） 復(fù) 雜 性 （ 7） 實 用 性 （ 8） 知 識 的 專 門 性 （ 9） 易 推 廣8.1 專 家 系 統(tǒng) 概 述 8.1.4 專 家 系 統(tǒng) 的 一 般 特 點 8.2 專 家 系 統(tǒng) 的 基 本 結(jié) 構(gòu)理 想 專 家 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 圖 8.2 專 家 系 統(tǒng) 的 基 本

16、 結(jié) 構(gòu)專 家 系 統(tǒng) 簡 化 結(jié) 構(gòu) 圖 8.2 專 家 系 統(tǒng) 的 基 本 結(jié) 構(gòu)神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 專 家 系 統(tǒng) 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 8.2 專 家 系 統(tǒng) 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 8.2.1 數(shù) 據(jù) 庫 及 其 管 理 系 統(tǒng) ， 又 稱 綜 合 數(shù) 據(jù) 庫 ， 存 儲 ： 有 關(guān) 領(lǐng) 域 問 題 的 初 始 事 實 問 題 描 述 以 及 系 統(tǒng) 推 理 過 程 中 得 到 的 種 種 中 間 狀 態(tài) 或 結(jié) 果 系 統(tǒng) 的 目 標(biāo) 結(jié) 果 8.2.2 知 識 庫 及 其 管 理 系 統(tǒng) ： 專 家 系 統(tǒng) 的 知 識 存 儲 器 ， 存 儲 ： 被 求 解 問 題 的 相 關(guān) 領(lǐng) 域 內(nèi)

17、 的 原 理 性 知 識 或 一 些 相 關(guān) 的 事 實 專 家 的 經(jīng) 驗 性 知 識 8.2.3 知 識 獲 取 機 構(gòu) ， 一 個 重 要 部 分 ： 負 責(zé) 系 統(tǒng) 的 知 識 獲 取 由 一 組 程 序 組 成 基 本 任 務(wù) 是 從 知 識 工 程 師 那 里 獲 得 知 識 或 訓(xùn) 練 數(shù) 據(jù) 把 得 到 的 知 識 送 入 知 識 庫 中 ， 并 確 保 知 識 的 一 致 性 及 完 整 性8.2 專 家 系 統(tǒng) 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 8.2.4 推 理 機 ： 專 家 系 統(tǒng) 在 解 決 問 題 時 的 思 維 推 理 核 心 是 一 組 程 序 用 以 模 擬 領(lǐng) 域 專

18、家 思 維 過 程 使 整 個 專 家 系 統(tǒng) 能 夠 以 邏 輯 方 式 進 行 問 題 求 解 。 8.2.5 解 釋 器 人 與 機 接 口 相 連 的 部 件 負 責(zé) 對 專 家 系 統(tǒng) 的 行 為 進 行 解 釋 ， 通 過 人 機 接 口 界 面 提 供 給 用 戶 。 8.2.6 人 機 接 口 專 家 系 統(tǒng) 的 另 一 個 關(guān) 鍵 組 成 部 分 專 家 系 統(tǒng) 與 外 界 進 行 通 訊 與 交 互 的 橋 梁 由 一 組 程 序 與 相 應(yīng) 的 硬 件 組 成 。8.2 專 家 系 統(tǒng) 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 利 用 某 種 手 段 從 知 識 源 中 獲 取 專 家 系 統(tǒng)

19、 實 現(xiàn) 問 題 求 解所 需 的 專 門 知 識 ， 并 以 某 種 形 式 在 計 算 機 中 存 儲 ， 滿 足 領(lǐng)域 問 題 求 解 的 需 求 。 一 般 包 括 知 識 抽 取 、 表 示 、 輸 入 和 檢測 等 幾 項 工 作 。1、 知 識 抽 取 把 蘊 含 于 多 個 知 識 源 中 的 知 識 進 行 分 析 、 識 別 、 理 解 、遴 選 、 歸 納 等 處 理 后 抽 取 出 來 ， 用 于 知 識 庫 的 建 立 ； 知 識 源 是 指 專 家 系 統(tǒng) 知 識 的 來 源 ， 包 括 領(lǐng) 域 專 家 、 技術(shù) 報 告 、 課 本 教 材 、 相 關(guān) 論 文 、

20、實 例 研 究 、 經(jīng) 驗 數(shù) 據(jù) 及 系統(tǒng) 本 身 的 運 行 實 踐 等 。8.3 知 識 獲 取 8.3.1 知 識 獲 取 的 任 務(wù) 2、 知 識 的 表 示 將 知 識 轉(zhuǎn) 換 為 計 算 機 能 夠 識 別 或 運 用 的 形 式 。 先 由 知 識 工 程 師 對 知 識 源 中 的 知 識 進 行 分 析 和 抽 樣 用 適 當(dāng) 的 知 識 表 示 形 式 表 示 出 來 再 通 過 編 譯 程 序 翻 譯 成 計 算 機 可 識 別 或 應(yīng) 用 的 內(nèi) 部 編 碼 。 3、 知 識 的 輸 入 以 某 種 表 示 形 式 表 示 的 知 識 經(jīng) 過 編 輯 、 編 譯 送

21、入 知 識庫 的 過 程 。 4、 知 識 的 檢 測 知 識 檢 測 的 主 要 任 務(wù) 是 保 證 知 識 庫 的 一 致 性 和 完 整 性 。8.3 知 識 獲 取 8.3.1 知 識 獲 取 的 任 務(wù) 1、 人 工 知 識 獲 取 通 過 知 識 工 程 師 對 知 識 源 中 的 數(shù) 據(jù) 進 行 分 析 處 理 ， 以 獲 取知 識 的 一 種 途 徑 。 領(lǐng) 域 專 家 閱 讀 有 關(guān) 文 獻 再 對 所 獲 得 的 原 始 知 識 進 行 分 析 、 歸 納 、 整 理 、 總 結(jié) ， 將每 一 條 知 識 用 自 然 語 言 的 形 式 表 達 出 來 ， 并 交 由 領(lǐng)

22、域 專 家 審 查 經(jīng) 反 復(fù) 交 流 ， 最 后 把 所 總 結(jié) 的 每 條 知 識 確 定 下 來 再 將 每 條 知 識 用 適 當(dāng) 的 知 識 表 示 方 法 表 示 出 來 ， 應(yīng) 用 知 識編 輯 器 輸 入 計 算 機 。 8.3.2 知 識 獲 取 主 要 途 徑8.3 知 識 獲 取 在 從 領(lǐng) 域 專 家 那 里 獲 取 知 識 時 一 般 采 用 如 下 的 技 術(shù) 步驟 ： （ 1） 現(xiàn) 場 觀 察 （ 2） 問 題 討 論 （ 3） 問 題 描 述 （ 4） 問 題 分 析 （ 5） 建 造 原 型 系 統(tǒng) （ 6） 系 統(tǒng) 檢 查 （ 7） 系 統(tǒng) 驗 證 8.3.

23、2 知 識 獲 取 主 要 途 徑8.3 知 識 獲 取 8.3.2 知 識 獲 取 主 要 途 徑8.3 知 識 獲 取2、 半 自 動 化 知 識 獲 取 在 人 工 知 識 獲 取 的 基 礎(chǔ) 上 增 加 了 部 分 機 器 學(xué) 習(xí) 功 能 ， 使 專 家 系統(tǒng) 本 身 能 夠 從 大 量 的 實 例 中 歸 納 出 某 些 知 識 。 不 是 純 粹 的 人 工 知 識 獲 取 ， 又 不 是 完 全 的 機 器 自 動 知 識 獲 取 ，因 而 稱 作 半 自 動 和 知 識 獲 取 。（ 1） 智 能 知 識 編 輯 可 實 現(xiàn) 對 知 識 庫 的 結(jié) 構(gòu) 和 內(nèi) 容 進 行 修

24、改 ， 是 目 前 建 造 專 家 系 統(tǒng)時 常 用 的 一 種 工 具 。 （ 2） 知 識 發(fā) 現(xiàn) 系 統(tǒng) 這 是 一 種 利 用 計 算 機 輔 助 以 獲 取 知 識 的 系 統(tǒng) ， 是 目前 機 器 學(xué) 習(xí) 領(lǐng) 域 研 究 的 主 要 內(nèi) 容 。 這 種 系 統(tǒng) 能 夠 ： 利 用 計 算 機 通 過 內(nèi) 建 的 各 種 數(shù) 據(jù) 分 析 模 型 與 算 法 對 訓(xùn) 練 數(shù) 據(jù) 或 實 際 問 題 進 行 分 析 處 理 歸 納 、 總 結(jié) 或 發(fā) 現(xiàn) 一 些 尚 未 為 專 家 系 統(tǒng) 掌 握 或 認識 的 新 知 識 8.3.2 知 識 獲 取 主 要 途 徑8.3 知 識 獲 取

25、 8.3.2 知 識 獲 取 主 要 途 徑8.3 知 識 獲 取3、 自 動 知 識 獲 取 自 動 知 識 獲 取 是 指 通 過 專 家 系 統(tǒng) 本 身 來 獲 取 知 識 。 為此 ， 系 統(tǒng) 應(yīng) 具 備 如 下 的 功 能 ： （ 1） 具 有 語 音 、 文 字 、 圖 像 的 識 別 功 能 （ 2） 具 有 理 解 、 分 析 、 歸 納 的 能 力 （ 3） 具 有 從 自 身 運 行 過 程 中 學(xué) 習(xí) 的 能 力 1、 選 擇 合 適 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 及 問 題 選 擇 專 家 系 統(tǒng) 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 時 應(yīng) 遵 循 的 一 些 原 則 。 (1)該 應(yīng) 用 領(lǐng) 域

26、是 否 有 使 用 專 家 系 統(tǒng) 的 需 求 例 如 ： 中 醫(yī) 診 療 方 面 ， 由 于 病 因 的 復(fù) 雜 性 ， 將 多 名 老 中 醫(yī) 、 老 專家 的 診 病 經(jīng) 驗 合 在 一 起 ， 開 發(fā) 一 個 中 醫(yī) 診 斷 專 家 系 統(tǒng) 就 很 有 必 要 。8.4 專 家 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 與 建 造 8.4.1 開 發(fā) 專 家 系 統(tǒng) 的 基 本 要 求 8.4 專 家 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 與 建 造 8.4.1 開 發(fā) 專 家 系 統(tǒng) 的 基 本 要 求(2)所 涉 及 的 領(lǐng) 域 問 題 是 否 適 合 專 家 系 統(tǒng) 來 解 決 計 算 機 專 家 系 統(tǒng) 適 合 解

27、決 ： 迄 今 為 止 人 類 還 沒 有 徹 底 掌 握 的 不 存 在 成 熟 算 法 且 主 要 靠 專 家 經(jīng) 驗 來 解 決 的 帶 有 點 模 糊 性 的 領(lǐng) 域 問 題 (3)領(lǐng) 域 專 家 的 經(jīng) 驗 是 否 易 于 獲 得 2、 建 造 專 家 系 統(tǒng) 可 行 性 可 行 性 問 題 包 括 經(jīng) 濟 可 行 性 、 技 術(shù) 可 行 性 、 操 作 可 行 性 等 。 (1)經(jīng) 濟 和 技 術(shù) 可 行 性 ： 主 要 考 慮 所 要 付 出 的 代 價 是 否 值 得 ， 所 需 技術(shù) 是 否 完 備 。以 下 幾 種 情 況 是 不 合 適 的 ： 問 題 求 解 需 要 很

28、 大 的 物 質(zhì) 或 金 錢 代 價 ； 人 類 專 家 的 知 識 被 遺 忘 或 在 知 識 傳 遞 中 被 損 失 ； 領(lǐng) 域 專 家 的 知 識 或 經(jīng) 驗 非 常 少 ； 在 許 多 情 況 下 必 須 人 類 專 家 親 臨 現(xiàn) 場 解 決 。8.4 專 家 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 與 建 造 8.4.1 開 發(fā) 專 家 系 統(tǒng) 的 基 本 要 求 (2)操 作 可 行 性 操 作 可 行 性 是 指 當(dāng) 其 他 條 件 具 備 之 后 ， 能 否 付 諸 實 施 。3、 領(lǐng) 域 專 家 積 極 參 與 4、 知 識 的 可 表 達 性 只 有 那 些 專 家 的 知 識 、 經(jīng) 驗

29、能 用 語 言 或 文 字 表 達 清楚 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 ， 才 適 合 開 發(fā) 專 家 系 統(tǒng) 。 8.4 專 家 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 與 建 造 8.4.1 開 發(fā) 專 家 系 統(tǒng) 的 基 本 要 求 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 選 擇 與 可 行 性 分 析需 求 分 析原 型 設(shè) 計 與 開 發(fā)原 型 系 統(tǒng) 評 價最 終 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 終 系 統(tǒng) 實 現(xiàn)系 統(tǒng) 測 試 與 評 價 系 統(tǒng) 維 護 8.4 專 家 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 與 建 造 8.4.2 專 家 系 統(tǒng) 建 造 步 驟 1、 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 選 擇 與 可 行 性 分 析（ 1） 問 題 調(diào) 研 ； （ 2） 可 行 性

30、 分 析 ； （ 3） 確定 最 終 開 發(fā) 專 家 系 統(tǒng) 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 及 要 解 決 的 問題 。2、 需 求 分 析 需 求 分 析 就 是 系 統(tǒng) 建 造 人 員 對 用 戶 的 需求 進 行 詳 盡 的 調(diào) 查 和 仔 細 的 分 析 ， 需 求 分 析 的好 壞 直 接 影 響 著 系 統(tǒng) 開 發(fā) 的 成 敗 。 其 內(nèi) 容 包 括 ： 目 標(biāo) 與 任 務(wù) 描 述 、 數(shù) 據(jù) 與知 識 描 述 、 功 能 描 述 、 性 能 描 述 、 質(zhì) 量 保 證 、時 間 與 進 度 要 求 等 。 8.4 專 家 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 與 建 造 8.4.2 專 家 系 統(tǒng) 建 造

31、步 驟 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 選 擇 與 可 行 性 分 析需 求 分 析原 型 設(shè) 計 與 開 發(fā)原 型 系 統(tǒng) 評 價最 終 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 終 系 統(tǒng) 實 現(xiàn) 系 統(tǒng) 測 試 與 評 價系 統(tǒng) 維 護 3、 原 型 設(shè) 計 與 開 發(fā)（ 1） 系 統(tǒng) 主 要 功 能 的 實 現(xiàn) ， 暫 不 考 慮 系 統(tǒng) 的 處 理 效 率和 次 要 功 能 ；（ 2） 知 識 庫 中 的 知 識 數(shù) 量 不 能 太 多 ， 但 所 需 的 知 識 類型 應(yīng) 該 齊 全 ；（ 3） 對 系 統(tǒng) 的 實 現(xiàn) 方 法 與 知 識 庫 的 構(gòu) 建 方 法 、 推 理 方法 等 都 應(yīng) 有 多 種 備 選 方 案

32、。 4、 原 型 評 價 由 用 戶 、 領(lǐng) 域 專 家 、 知 識 工 程 師 和 系 統(tǒng) 編 程 人 員 共同 對 系 統(tǒng) 的 主 要 功 能 、 知 識 推 理 功 能 等 需 求 規(guī) 格 說 明書 中 的 主 要 指 標(biāo) 進 行 測 試 及 評 價 。 8.4 專 家 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 與 建 造 8.4.2 專 家 系 統(tǒng) 建 造 步 驟 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 選 擇 與 可 行 性 分 析需 求 分 析原 型 設(shè) 計 與 開 發(fā)原 型 系 統(tǒng) 評 價最 終 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 終 系 統(tǒng) 實 現(xiàn) 系 統(tǒng) 測 試 與 評 價系 統(tǒng) 維 護 5、 最 終 系 統(tǒng) 設(shè) 計問 題 的 詳 細 定

33、 義 ； 確 定 項 目 規(guī) 劃 ； 對 系 統(tǒng) 各 個方 面 進 行 設(shè) 計 ； 制 定 測 試 規(guī) 劃 ； 制 定 產(chǎn) 品 規(guī) 劃 ；提 出 實 施 規(guī) 劃 等 。6、 最 終 系 統(tǒng) 實 現(xiàn)本 階 段 依 據(jù) 最 終 系 統(tǒng) 設(shè) 計 說 明 書 對 專 家 系 統(tǒng) 進行 編 程 實 現(xiàn) 。 選 擇 適 當(dāng) 的 語 言 環(huán) 境 和 軟 件 開 發(fā)工 具 ， 完 成 的 主 要 工 作 包 括 ： 原 型 系 統(tǒng) 修 改 ；系 統(tǒng) 實 現(xiàn) ； 系 統(tǒng) 集 成 與 驗 證 。 8.4 專 家 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 與 建 造 8.4.2 專 家 系 統(tǒng) 建 造 步 驟 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 選 擇 與

34、 可 行 性 分 析需 求 分 析原 型 設(shè) 計 與 開 發(fā)原 型 系 統(tǒng) 評 價最 終 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 終 系 統(tǒng) 實 現(xiàn) 系 統(tǒng) 測 試 與 評 價系 統(tǒng) 維 護 7、 系 統(tǒng) 測 試 與 評 價 8、 系 統(tǒng) 維 護 與 完 善 主 要 的 工 作 是 ： 不 斷 增 加 系 統(tǒng) 功 能 ； 不 斷 修 改 系 統(tǒng) ， 尤 其 是 擴 充 知 識 庫 ， 使 其 更 完 備 ； 不 斷 擴 大 系 統(tǒng) 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 ， 增 強 系 統(tǒng) 的 問 題 求 解 能 力 ； 修 改 系 統(tǒng) ， 使 其 能 夠 適 應(yīng) 外 部 環(huán) 境 的 變 化 。8.4 專 家 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 與 建

35、造 8.4.2 專 家 系 統(tǒng) 建 造 步 驟 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 選 擇 與 可 行 性 分 析需 求 分 析原 型 設(shè) 計 與 開 發(fā)原 型 系 統(tǒng) 評 價最 終 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 終 系 統(tǒng) 實 現(xiàn) 系 統(tǒng) 測 試 與 評 價系 統(tǒng) 維 護 1. 專 家 系 統(tǒng) 的 評 價 方 法（ 1） “ 逸 事 ” 評 價 法 。 利 用 一 些 典 型 例 子 來 對 系 統(tǒng) 的性 能 進 行 說 明 ， 系 統(tǒng) 在 這 些 典 型 例 子 所 具 有 的 條 件 下 工作 性 能 良 好 。 對 于 這 些 例 子 以 外 的 其 他 情 況 ， 系 統(tǒng) 能 否很 好 的 工 作 并 不 知 道

36、。（ 2） 實 驗 的 方 法 。 利 用 實 驗 來 評 價 專 家 系 統(tǒng) 所 表 現(xiàn) 出的 性 能 。 這 種 方 法 看 起 來 似 乎 比 逸 事 方 法 優(yōu) 越 ， 但 在 系統(tǒng) 實 現(xiàn) 上 難 度 較 大 ， 在 獲 取 數(shù) 據(jù) 庫 中 哪 些 有 代 表 性 的 實例 時 ， 也 常 常 會 遇 到 困 難 。8.5 專 家 系 統(tǒng) 的 評 價 2. 評 價 內(nèi) 容（ 1） 知 識 庫 中 知 識 是 否 完 備 。 （ 2） 知 識 的 表 示 方 法 與 組 織 方 法 是 否 適 當(dāng) 。 （ 3） 系 統(tǒng) 的 推 理 是 否 正 確 。 （ 4） 系 統(tǒng) 的 解 釋 功

37、能 是 否 完 全 與 合 理 。 （ 5） 用 戶 界 面 如 何 。 （ 6） 系 統(tǒng) 的 效 率 如 何 。 （ 7） 系 統(tǒng) 的 可 維 護 性 如 何 。 （ 8） 系 統(tǒng) 的 效 益 如 何 。 8.5 專 家 系 統(tǒng) 的 評 價 常 用 的 專 家 系 統(tǒng) 開 發(fā) 工 具 和 環(huán) 境 可 分 為 4種 主 要 類 型 ： 語言 型 開 發(fā) 工 具 、 骨 架 型 開 發(fā) 工 具 、 通 用 型 開 發(fā) 工 具 、 開 發(fā) 環(huán)境 與 輔 助 型 開 發(fā) 工 具 。 8.6.1 語 言 型 開 發(fā) 工 具 通 用 程 序 設(shè) 計 語 言 的 主 要 代 表 有 C、 C+、 PASC

38、AL、ADA等 ； 人 工 智 能 語 言 的 主 要 代 表 有 SMALLTALK、 LISP和PROLOG。 SMALLTALK是 面 向 對 象 型 的 語 言 ， LISP為 函 數(shù)型 語 言 ， 而 PROLOG則 是 邏 輯 型 語 言 。8.6 專 家 系 統(tǒng) 開 發(fā) 工 具 也 稱 為 專 家 系 統(tǒng) 外 殼 或 框 架 型 開 發(fā) 工 具 ， 是 由 一 些 已經(jīng) 成 熟 的 具 體 專 家 系 統(tǒng) 演 變 來 的 。 其 演 變 方 法 是 ： 抽 去 這 些 專 家 系 統(tǒng) 中 的 具 體 知 識 ， 保留 它 們 的 體 系 結(jié) 構(gòu) 和 功 能 ， 再 把 領(lǐng) 域 專

39、 用 的 界 面 改 為 通 用界 面 ， 這 樣 就 可 得 到 相 應(yīng) 的 專 家 系 統(tǒng) 外 殼 或 框 架 。 比 較 有 代 表 性 的 專 家 系 統(tǒng) 骨 架 型 開 發(fā) 工 具 主 要 有EMYCIN、 KAS及 EXPERT等 。 8.6.2 骨 架 型 開 發(fā) 工 具8.6 專 家 系 統(tǒng) 開 發(fā) 工 具 8.6.3 通 用 型 開 發(fā) 工 具 該 類 型 開 發(fā) 工 具 是 不 依 賴 于 任 何 已 有 專 家 系 統(tǒng) ， 不針 對 任 何 具 體 領(lǐng) 域 ， 完 全 重 新 設(shè) 計 的 一 類 專 家 系 統(tǒng) 開 發(fā) 工具 。 這 類 型 工 具 的 典 型 代 表 是

40、 OPS系 列 通 用 開 發(fā) 工 具 。OPS是 美 國 卡 內(nèi) 基 -梅 隆 大 學(xué) (CMU)的 J. McDermott, A. Newell等 人 1975年 利 用 LISP語 言 研 制 開 發(fā) 的 一 個 基 于 規(guī)則 的 通 用 型 專 家 系 統(tǒng) 開 發(fā) 工 具 。 最 有 代 表 性 的 版 本 是 OPS5。8.6 專 家 系 統(tǒng) 開 發(fā) 工 具 8.6.4 開 發(fā) 環(huán) 境 與 輔 助 型 開 發(fā) 工 具 開 發(fā) 環(huán) 境 是 指 幫 助 專 家 系 統(tǒng) 建 造 者 進 行 程 序設(shè) 計 的 系 統(tǒng) 環(huán) 境 ， 它 常 被 作 為 建 造 專 家 系 統(tǒng) 的 知識 工 程

41、 語 言 的 一 部 分 。 早 期 的 開 發(fā) 環(huán) 境 又 稱 支 撐 環(huán) 境 ， 規(guī) 模 較 小 ，功 能 也 比 較 少 ， 通 常 由 輔 助 調(diào) 試 工 具 、 知 識 庫 編輯 器 、 輸 入 /輸 出 處 理 工 具 及 解 釋 工 具 4個 典 型 部分 組 成 。8.6 專 家 系 統(tǒng) 開 發(fā) 工 具 8.6.4 開 發(fā) 環(huán) 境 與 輔 助 型 開 發(fā) 工 具 輔 助 型 專 家 系 統(tǒng) 開 發(fā) 工 具 則 是 由 一 些 程 序 模 塊 組成 ， 用 來 幫 助 專 家 系 統(tǒng) 建 造 者 開 發(fā) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 。 AGE、 TEIRESIAS、 ROUGET、 TIMM

42、、EXPERTEASE、 SEEK、 MORE、 ETS等 都 是 輔 助 型工 具 程 序 的 典 型 。 AGE是 輔 助 進 行 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 的 典 型 程 序 ，TEIRESIAS是 輔 助 進 行 知 識 獲 取 的 典 型 程 序 。8.6 專 家 系 統(tǒng) 開 發(fā) 工 具 8.7.1 新 一 代 專 家 系 統(tǒng) 應(yīng) 具 備 的 特 征 一 般 來 說 ， 新 一 代 專 家 系 統(tǒng) 應(yīng) 具 有 以 下 特 征 ： （ 1） 并 行 分 布 式 處 理 （ 2） 多 專 家 系 統(tǒng) 協(xié) 同 工 作 （ 3） 高 級 系 統(tǒng) 設(shè) 計 語 言 和 知 識 表 述 語 言 （

43、4） 具 有 自 學(xué) 習(xí) 功 能 （ 5） 引 入 新 的 推 理 機 制 （ 6） 具 有 糾 錯 和 自 完 善 能 力 （ 7） 先 進 的 智 能 人 機 接 口 8.7 新 一 代 專 家 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 8.7.2 分 布 式 專 家 系 統(tǒng) 分 布 式 專 家 系 統(tǒng) 具 有 分 布 處 理 的 特 征 ， 即 把 知 識 庫 分布 到 一 個 計 算 機 網(wǎng) 絡(luò) 的 不 同 節(jié) 點 上 ， 或 者 把 推 理 機 制 分 布到 計 算 機 網(wǎng) 絡(luò) 的 不 同 節(jié) 點 上 ， 或 者 兩 者 同 時 分 布 ， 當(dāng) 要 求解 一 個 問 題 時 ， 將 該 問 題 分 解 為

44、 若 干 個 子 問 題 ， 合 理 地 分布 到 各 個 處 理 機 上 去 求 解 。 （ 1） 任 務(wù) 分 布 （ 2） 知 識 分 布 （ 3） 系 統(tǒng) 各 部 分 間 的 接 口 設(shè) 計 （ 4） 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 （ 5） 系 統(tǒng) 各 模 塊 間 的 驅(qū) 動 方 式 8.7 新 一 代 專 家 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 8.7.3 協(xié) 同 式 專 家 系 統(tǒng) 協(xié) 同 式 專 家 系 統(tǒng) 是 一 種 能 綜 合 若 干 個 相 近 領(lǐng) 域 或一 個 領(lǐng) 域 的 多 個 方 面 的 分 專 家 系 統(tǒng) 相 互 協(xié) 作 的 “ 群 專 家系 統(tǒng) ” 能 克 服 單 一 功 能 專 家 系

45、 統(tǒng) 的 局 限 性 ， 由 多 個 分 專家 系 統(tǒng) 協(xié) 作 共 同 解 決 更 為 廣 泛 領(lǐng) 域 中 的 問 題 。8.7 新 一 代 專 家 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 8.7.3 協(xié) 同 式 專 家 系 統(tǒng)協(xié) 同 式 專 家 系 統(tǒng) 和 分 布 式 專 家 系 統(tǒng) ： 都 涉 及 到 多 個 分 專 家 系 統(tǒng) 或 子 專 家 系 統(tǒng) 分 布 式 專 家 系 統(tǒng) 的 著 眼 點 是 處 理 的 分 布 和 知 識 的 分 布 ，它 要 求 系 統(tǒng) 必 須 在 多 個 處 理 機 上 運 行 ； 協(xié) 同 式 專 家 系 統(tǒng) 則 強 調(diào) 的 是 分 系 統(tǒng) 之 間 的 協(xié) 同 合 作 ， 各分 專 家 系 統(tǒng) 也 可 以 在 同 一 個 處 理 機 上 運 行 。 在 設(shè) 計 協(xié) 同 式 專 家 系 統(tǒng) 時 ， 要 考 慮 以 下 的 一 些 問 題 ： （ 1） 任 務(wù) 分 解 （ 2） 公 共 知 識 提 取 （ 3） 通 信 方 式 （ 4） 裁 決 問 題 （ 5） 驅(qū) 動 方 式 8.7 新 一 代 專 家 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展