人工智能产生式系统67364

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1、第二章产生式系统2.1产生式系统概述2.2问题的表示2.3控制策略分类2.4产生式系统的类型2.1产生式系统概述在自然界的各种知识单元之间存在着大量的因果关系。这是前提和结论之间的关系，可用产生式（或称规则）来表示。产生式也称作规则，或产生式规则。产生式（规则）：前提和结论之间的关系式。表示形式：前提结论例：1.如果获得学士学位就有资格考取硕士研究生2.如果获得学士学位成绩名列前茅德育优良就有资格推免上硕士研究生事实：无需前提条件的产生式，可用于表示已知的事实。表示形式：事实2.1.1产生式系统的

2、基本结构三个基本部分：综合数据库、产生式规则、控制系统。1、综合数据库是产生式使用的主要数据结构，它用来表述问题状态或有关事实，对应于表示问题的说明式知识。2、一组产生式规则构成了规则库，每一条规则形如:if条件then行动或if前提then结论例如1：if某动物有羽毛then该动物是鸟类2：if某动物是鸟and有长脖子and有长腿and不会飞then该动物是鸵鸟（前提…结论）3：if老虎在铁笼中and鸡在同一铁笼中and老虎饿了then老虎吃掉这只鸡（条件……行动）3、控制系统是规则的解释程序，它规定了选择

3、一条可用规则的原则和规则使用的方式(推理方向)，并根据综合数据库的信息，控制求解问题的过程。4、产生式系统的特点：相对固定的格式：均由左、右两部分组成知识的模块化：知识元、元知识、高阶元知识；知识的模块化使得知识库（规则）的补充和修改变得非常容易。相互影响的间接性：“数据驱动”，是通过修改数据库来间接实现。机器可读性：机器识别产生式、语法检查和某种程度上的语义检查2.1.2产生式系统的基本过程基本算法如下：过程PRODUCTION1．DATA初始数据库2．UntilDATA满足结束条件之前，do：（匹配）3

4、．Begin4．在规则集中，选一条可应用于DATA的规则R（选择）5．DATAR应用到DATA得到的结果（执行）6．End上述过程是“匹配、选择、执行”的循环过程。2.2问题的表示用产生式系统求解问题，就是把一个问题的描述转化成产生式系统的三个部分。其中问题的表示（即综合数据库和规则集的描述）对问题的求解有很大的影响。常用方法有两个：状态空间法和问题归约法。状态空间法：找出所求问题的各种状态，通过对可能的状态空间的搜索求得一个解。（PRODUCTION过程）问题归约法：在解决一个较为复杂的问题时，我们可把问

5、题分解为一些较为简单的子问题，通过对各个子问题解答的搜索求得原问题的解答。（SPLIT过程）2.2.1状态空间法状态空间可用三元组（S，O，G）来描述，S状态集合。状态是某种事实的符号或数据，任何类型的数据结构都可以描述问题的状态。起始状态S0表示S的一个非空子集，它是问题的现状或已知条件；目标状态G也是S的一个非空子集，它可以是一个或多个要达到的目标，也可是对某些状态性质的描述。O是操作算子（规则）集，利用它将一个状态转化为另一个状态.中间状态：求解过程中的状态；状态空间：所有可能的状态集合；状态转换：靠规

6、则实现问题求解：从S0出发，经过一系列操作变换，达到G，即状态空间搜索问题。状态空间的一个解是一个有限的规则序列：，其中，即为状态空间的一个解，解不一定唯一。2.2.2问题归约法问题归约法也可用一个三元组（S0，O，P）来描述，其中：S0是初始问题，即要求解的问题；P是本原问题集，其中的每一个问题是不证明的，自然成立的；O操作算子集，通过一个操作算子把一个问题化成若干个子问题。该方法是由问题出发，运用操作算子产生一些子问题，对子问题再运用操作算子产生子问题的子问题，这样一直进行到产生的问题均为本原问题，则问题

7、得解。所有问题归约的最终目的是产生本原问题。问题归约法是比状态空间法更一般的问题求解方法，如果在归约法中，每运用一次操作算子，只产生一个子问题，则就是状态空间法。2.2.3举例图2-1、八数码游戏问题描述：给定一种初始布局（初始状态）和一个目标的布局（目标状态），问如何移动将牌，实现从初始状态到目标状态的转变。问题的解就是给出一个合理的走步序列。1．综合数据库：就是要选择一种数据结构来表示将牌布局。本例中，选用二维数组来表示布局较直观，其数组元素用表示，其中，且互不相等，这样数组的每个具体取值矩阵就代表了一个

8、棋局状态。显然，该问题有个状态。2.规则集：移动一块将牌（即走一步）就使状态发生一次转变。有四种走法：空格左移、空格上移、空格下移、空格右移。当然，每种走法都有条件，且可用如下4条规则来模拟：（设为数组第i行第j列的数码元素，为空格所在的行、列数值，即），则规则1:（向左移一格）规则2:（向上移一格）规则3:（向右移一格）规则4:（向下移一格）3.控制策略：是从规则集中选择规则并作用于状态的一种广义