人工智能artificialintelligence第七章

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1、人工智能ArtificialIntelligence第七章史忠植中国科学院计算技术研究所http://www.intsci.ac.cn/专家系统ExpertSystem2021/6/12史忠植人工智能：专家系统2内容提要7.1专家系统概述7.2专家系统的基本结构7.3专家系统MYCIN7.4专家系统工具CLIPS7.5专家系统工具JESS7.6面向对象专家系统工具OKPS7.7专家系统建造7.8新型专家系统7.9小结概述专家系统是一类具有专门知识和经验的计算机智能程序系统，通过对人类专家的问题求解能力的建模，采用人工

2、智能中的知识表示和知识推理技术来模拟通常由专家才能解决的复杂问题，达到具有与专家同等解决问题能力的水平。这种基于知识的系统设计方法是以知识库和推理机为中心而展开的，即专家系统=知识库+推理机专家系统把知识从系统中与其他部分分离开来。专家系统强调的是知识而不是方法。很多问题没有基于算法的解决方案，或算法方案太复杂，采用专家系统，可以利用人类专家拥有丰富的知识，因此专家系统也称为基于知识的系统（Knowledge-BasedSystems）。2021/6/12史忠植人工智能：专家系统3概述一个专家系统应该具备以下三个要素

3、：（1）具备某个应用领域的专家级知识；（2）能模拟专家的思维；（3）能达到专家级的解题水平。建造一个专家系统的过程可以称为“知识工程”，它是把软件工程的思想应用于设计基于知识的系统。知识工程包括下面几个方面：（1）从专家那里获取系统所用的知识（即知识获取）（2）选择合适的知识表示形式（即知识表示）（3）进行软件设计（4）以合适的计算机编程语言实现。2021/6/12史忠植人工智能：专家系统4概述专家系统的特点(1)启发性(2)透明性(3)灵活性(4)交互性(5)实用性(6)易推广2021/6/12史忠植人工智能：专家

4、系统5专家系统的发展史1977年美国斯坦福大学计算机科学家费根鲍姆(E.A.Feigenballm)在第五届国际人工智能联合会议上提出知识工程的新概念。20世纪80年代以来，在知识工程的推动下，涌现出了不少专家系统开发工具，例如EMYCIN、CLIPS(OPS5,OPS83)、G2、KEE、OKPS等。1977年，基于关幼波先生的经验，研制成功了我国第一个“中医肝病诊治专家系统”。1985年10月中科院合肥智能所熊范纶建成“砂姜黑土小麦施肥专家咨询系统”，这是我国第一个农业专家系统。中科院计算所史忠植与东海水产研究所

5、等合作，研制了东海渔场预报专家系统。在专家系统开发工具方面，中科院数学研究所研制了专家系统开发环境“天马”，中科院计算所研制了面向对象专家系统开发工具“OKPS”。2021/6/12史忠植人工智能：专家系统62021/6/12史忠植人工智能：专家系统7内容提要7.1专家系统概述7.2专家系统的基本结构7.3专家系统MYCIN7.4专家系统工具CLIPS7.5专家系统工具JESS7.6面向对象专家系统工具OKPS7.7专家系统建造7.8新型专家系统7.9小结专家系统的基本结构2021/6/12史忠植人工智能：专家系统8

6、专家系统的基本结构知识库是问题求解所需要的领域知识的集合，包括基本事实、规则和其他有关信息。知识的表示形式可以是多种多样的，包括框架、规则、语义网络等等。推理机是实施问题求解的核心执行机构，它实际上是对知识进行解释的程序，根据知识的语义，对按一定策略找到的知识进行解释执行，并把结果记录到动态库的适当空间中。推理机的程序与知识库的具体内容无关，即推理机和知识库是分离的，这是专家系统的重要特征。它的优点是对知识库的修改无须改动推理机，但是纯粹的形式推理会降低问题求解的效率。将推理机和知识库相结合也不失为一种可选方法。20

7、21/6/12史忠植人工智能：专家系统9专家系统的基本结构知识获取负责建立、修改和扩充知识库，是专家系统中把问题求解的各种专门知识从人类专家的头脑中或其他知识源那里转换到知识库中的一个重要机构。人机界面是系统与用户进行交流时的界面。综合数据库也称为动态库或工作存储器，是反映当前问题求解状态的集合，用于存放系统运行过程中所产生的所有信息，以及所需要的原始数据，包括用户输入的信息、推理的中间结果、推理过程的记录等。解释器用于对求解过程做出说明，并回答用户的提问。两个最基本的问题是“why”和“how”。2021/6/12

8、史忠植人工智能：专家系统102021/6/12史忠植人工智能：专家系统11求解过程大致有如下几个步骤：根据用户的问题对知识库进行搜索，寻找有关的知识。根据有关的知识和系统的控制策略形成解决问题的途径，即知识操作算子序列，从而构成一个假设集合。对解决问题的一组可能假设方案进行排序，并挑选其中在某些准则下为最优的假设方案。根据挑选的解决问题的假设方