专家系统与智能决策支持系统课程.ppt

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1、第五章专家系统与智能决策支持系统5.1专家系统5.2智能决策支持系统5.1专家系统5.1.1专家系统简介5.1.2专家系统的基本结构及工作原理5.1.3产生式规则专家系统5.1.4专家系统示例5.1.1专家系统简介一、专家系统的概念二、专家系统的基本特征三、专家系统与常规计算机程序的区别四、专家系统的应用一、专家系统的概念迄今为止，关于专家系统还没有一个公认的严格定义，一般认为：（1）它是一个智能程序系统；（2）它具有相关领域内大量的专家知识；（3）它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的思维过程进行推理，解决相关领域内的困难问题，并且达到

2、领域专家的水平。专家系统——就是一种在相关领域中具有专家水平解题能力的智能程序系统，它能运用领域专家多年积累的经验与专门知识，模拟人类专家的思维过程，求解需要专家才能解决的困难问题。二、专家系统的基本特征1.具有专家水平的专门知识一般来说，专家系统中的知识可分为三个层次，即数据级、知识库级和控制级。数据级知识是指具体问题所提供的初始事实以及问题求解过程中所产生的中间结论、最终结论等。如，病人的症状、化验结果以及由专家系统推出的病因、治疗方案等。知识库级知识是指专家的知识，例如医学常识、医生诊治疾病的经验等。控制级知识是用于控制系统的运行过程及

3、推理的知识。如，搜索策略、推理方法等。任何一个专家系统都是面向一个具体领域的，求解的问题仅仅局限于一个较窄的范围内。2.能进行有效的推理专家系统的根本任务是求解领域内的现实问题。问题的求解过程是一个思维过程，即推理过程。专家系统必须具有相应的推理机构，能根据用户提供的已知事实，通过运用掌握的知识，进行有效的推理，以实现对问题的求解。专家系统的推理机制多种，有：精确推理、不确定性推理、不完全推理和试探性推理等。需根据问题领域的特点，分别进行设计。3.具有获取知识的能力目前专家系统在知识获取方面的能力还较弱，当前应用较多的是建立知识编辑器，知识工

4、程师或领域专家通过知识编辑器把领域知识“传授”给专家系统，建立知识库。一些高级专家系统目前正在建立一些自动获取工具，使系统自身具有学习能力，能从系统运行的实践中不断总结出新的知识。知识获取工具——搜索工具、数据挖掘技术。4.具有灵活性在大多数专家系统中，其体系结构都采用了知识库与推理机相分离的构造原则，彼此既有联系，又相互独立。好处是：①在系统运行时能根据具体问题要求分别选取合适的知识构成不同的求解序列，实现对问题的求解。②一方进行修改时不致影响到另一方。③便于把一个技术上成熟的专家系统变为一个专家系统工具。5.具有透明性一个计算机程序系统的

5、透明性是指，系统自身及其行为能被用户所理解。专家系统具有较好的透明性，是因为它具有解释功能。6.具有交互性专家系统一般都是交互式系统。7.具有实用性专家系统是根据领域问题的实际需求开发的，这决定了它具有坚实的应用背景，已广泛应用于多个领域。8.具有一定的复杂性和难度多种需要解决的困难问题，如不确定性知识的表示、不确定性的传递算法、匹配算法等等。三、专家系统与常规计算机程序的区别（1）常规的计算机程序是对数据结构以及作用于数据结构的确定型算法的表述，即常规程序=数据结构+算法而专家系统是通过运用知识进行推理，力求在问题领域内推导出满意的解答，即

6、专家系统=知识+推理（2）常规程序把关于问题求解的知识隐含于程序中，而专家系统则把应用领域中关于问题求解的知识单独组成一个知识库。常规程序将其知识组织为两极，即数据级和程序级，而专家系统将其知识组织成三级，即数据级、知识库级和控制级。（3）常规程序一般是通过查找或计算来求取问题的答案，基本上是面向数值计算和数据处理的，而且在问题求解过程中先后顺序都是由程序规定的；而专家系统是通过推理来求取问题的答案或证明某个假设，本质上是面向符号处理的，其推理过程随着情况的变化而变化，具有不确定性和灵活性。（4）常规程序处理的数据多是精确的；而专家系统处理的

7、数据及知识大多是不精确的、模糊的，知识的模式匹配也多是不精确的，需要为其设定阈值。（5）常规程序一般不具有解释功能，而专家系统一般具有解释机构，可对自己的行为作出解释。（6）常规程序与专家系统具有不同的体系结构。四、专家系统的应用(1)翻译系统：对观测到的数据,用已设定的含义来解释它，如语言翻译、语言理解、图像分析、化学结构说明、信号翻译等。(2)预测系统：对未来情况推出可能的结果,如天气预报、人口预测、交通预测、军事预报等。(3)诊断系统：从可观测事物中推出系统的故障,即从所观测的不正常行为找出潜在的原因,如医学、电子学、机械、软件诊断等。

8、(4)设计系统：设计满足目标要求的方案,即根据目标及各子目标间的相互关系构成方案,并证明这些方案和提出的目标要求相一致,如电路设计、建筑设计以及预算的编制。(5)规