动物识别系统实验报告 人工智能原理及其应用

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1、实验报告实验目的及要求：实验目的：1.熟悉产生式的特点，基本结构和设计思想2.掌握基于规则推理的基本过程和方法（在实验中采用正向推理过程）3.学会用高级程序设计语言开发基于规则的动物识别系统实验要求：1．根据动物识别系统的规则建立合理的数据结构或数据库来表示知识。2．利用所选开发语言来建立推理过程。（该程序能正向推理识别动物过程）3．利用控制台或者图形界面给出合理的交互接口，实现基本演示功能。4．提交实验报告和源程序，总结实验结论和经验教训。实验原理：1.基于规则产生式系统结构：基于规则的产生式系统一般由规则库（知

2、识库）、综合数据库和推理引擎（推理机）三部分组成，规则库中它的基本组成框架如下图1所示。知识库由谓词演算事实和有关讨论主题的规则构成，综合库又称为上下文，用来暂时存储推理过程中的结论和数据。推理机是用规则进行推理的过程和行为，。知识采集系统是领域专家把相关52领域的知识表示成一定的形式，并输入到知识库中。解释系统通过用户输入的条件来分析被系统执行的推理结构，并将专家知识以易理解的方式并把知识解释给用户。图1规则产生式系统的基本结构2.简单动物识别产生式系统结构：⑴知识库ANIMAL的知识库非常小，仅仅包含16条规则

3、（一般说来，一个产生式系统的知识库应包含≥几百条规则）；⑵解空间很小，仅仅包含8个解，或8个最高假设（在一个特定的动物园里，共有虎、豹、长颈鹿、斑马、鸵鸟、企鹅和信天翁、八哥等8种动物）；⑶初始事实集合很小，仅仅包含21个事实，如图中的F1至F21；⑷数据（即事实、证据、断言），知识（即浅层知识，规则）和推理都是精确的，即确定性的；⑸知识库。综合库实验步骤：本识别系统需要通过正向推理，正向推理过程的具体步骤是：（1）读入事实集到工作存储器。（2）取出某条规则，将规则的全部前件与工作存储器中的所有事实进行比较。如果匹

4、配成功，则所得结果显示到屏幕上，转向（3）；否则，直接转向（3）。（3）结束。大体步骤流程图：52用户输入事实读入事实将事实集到事实库Main类动物识别系统的过程实现顺序调出规则库中的每条规则与事实库fact的规则逐条比对返回trueRecognition类动物识别系统的过程实现返回false事实库中是否包含最终的解是否传递到recognition类的facts中返回识别结果Facts是否全部包括说明匹配规则的前件返回true返回false是否输出识别结果输出无法识别完成识别过程思考题：52考虑实际情况，系统中那些

5、地方需要改进。比如规则数目的增多，规则之间复杂的关系等，证据知识的不确定性等，发现你的问题（至少包括两个问题），并在实验报告中写出响应的解决方法。答：在调试的时候发现添加规则时候有一些问题，就是用户在选择条件的时候如果已经存在这个基本事实的话，则不应该再添加相同的记录。备注知识：1.动物识别系统包括16条规则下所示：如r1毛发哺乳动物r2奶哺乳动物r3羽毛鸟r4会飞

6、下蛋鸟r5吃肉食肉动物r6犬齿

7、爪

8、眼睛盯着前方食肉动物r7哺乳动物

9、蹄有蹄类动物r8哺乳动物

10、反刍有蹄类动物r9哺乳动物

11、食肉动物

12、黄褐色

13、暗斑点金

14、钱豹r10哺乳动物

15、食肉动物

16、黄褐色

17、黑色条纹虎r11有蹄类动物

18、长脖子

19、长腿

20、暗斑点长颈鹿r12有蹄类动物

21、黑条纹斑马r13鸟

22、不会飞

23、长脖子

24、长腿

25、黑白色鸵鸟r14鸟

26、不会飞

27、游泳

28、黑白色企鹅r15鸟

29、善飞信天翁2.正向推理过程分析：下面以一个具体的动物识别产生式系统模型来说明其原理。         初始事实集： 动物身上有暗斑点、有长脖子、有长腿、有奶、有蹄要求解的问题是判断满足该事实集的是何种动物？推理过程：  1。首先从规则库取出第一条规则r1,将r1中的前提部分与初始事实集中的事实相比较， 匹配失败；

30、于是继续取第二条规则再试，匹配成功！将此规则的结论部分作为新事实加入到 综合数据库的初始事实集中。于是初始事实集变为： 该动物身上有暗斑点、有长脖子、有长腿、有奶、有蹄、是哺乳动物。 2。接着依次取r3、r4、r5、r6与初始事实集匹配、均不成功，当执行到r7时再次获得匹配，于是事实集中以增加一条事实：该动物身上有暗斑点、有长脖子、有长腿、有奶、有蹄、是哺乳动物、是有蹄类动物。521．此后，当搜索到r11时又一次匹配成功，事实集变为： 该动物身上有暗斑点、有长脖子、有长腿、有奶、有蹄、是哺乳动物、是有蹄类动物、该动

31、 物是长颈鹿。于是得到最终结论---该动物是长颈鹿。上述问题的求解过程是一个不断地从规则库中选取可用规则与综合数据库中的已知事实进行匹 配的过程，规则的每一次匹配都会使综合数据库增加新的内容，并朝着问题的解决前进了一 步。这就是一个推理过程。1.逆向推理过程分析：初始事实集： 动物身上有暗斑点、有长脖子、有长腿、有奶、有蹄要求解的问题是判断满足该事实集的是何