人工智能与专家系统（第二版） 尹朝庆 第5章 专家系统

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1、人工智能与专家系统第5章专家系统专家系统（ExpertSystem，ES）是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机软件系统。专家系统内部含有大量的某个领域的专家水平的知识与经验，能够运用人类专家的知识和解决问题的方法进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，来解决该领域的复杂问题。第5章专家系统5.1专家系统概述5.2LISP语言5.3知识库与推理机5.4解释机制与解释器5.5知识获取与检测5.6专家系统工具5.1专家系统概述5.1.1专家系统研究的意义5.1.2专家系统的结构与开发方法5.1.1专家系统研究的意义1专

2、家系统研究的意义（1）专家系统研究是计算机科学的应用和发展的需要.（2）专家系统为人类保存、传播、使用和评价知识提供了一种有效的手段.（3）专家系统研究可以产生巨大的经济效益.2专家系统和传统程序的区别（1）数据结构+算法=程序知识+推理=系统（2）专家系统解决问题的知识和对知识的处理(推理机)相分离。5.1.2专家系统的结构与开发方法1专家系统的结构知识库以某种存储结构存储领域专家的知识。全局数据库亦称为“黑板”，它用于存储求解问题的初始数据和推理过程中得到的中间数据，以及最终的推理结论。推理机根据全局数据库的当

3、前内容，从知识库中选择匹配成功的可用规则，并通过执行可用规则来修改数据库中的内容，直至推理来出问题的结论。解释器用于向用户解释专家系统的行为。用户接口是系统与用户进行对话的界面。知识获取模块把知识工程师提供的知识转换为知识内部表示模式存入知识库中，在知识存储的过程中，对知识进行一致性、完整性检测。图5.1专家系统结构框图2专家系统的一般特点（1）知识的汇集（2）启发性推理（3）推理和解释的透明性（4）知识获取与知识更新3专家系统的开发方法（1）生命周期方法图5.2专家系统开发过程的瀑布模型（2）快速原型法快速原型法

4、采用增量式开发方法，即通过对基本功能的逐步扩大来完善系统。①演示原型②研究原型③领域原型④产品原型5.2LISP语言5.2.1LISP语言的特点与表达式5.2.2LISP语言的基本函数5.2.1LISP语言的特点与表达式1LISP语言的特点（1）函数性（2）递归性（3）数据与程序的一致性（4）自动进行存储分配（5）语法简单2LISP的符号表达式符号名是以字母开头不含规定的特殊字符的字符串，可以把计算或处理后的结果赋给一个符号。数和符号都称为原子。若干个数或符号用括号括起来就构成一个表，表中的元素用空格分开。没有元素

5、的表称为空表，空表可用（）表示，也可表示为nil，空表也是原子。表是可递归定义的，即可用若干个表来定义另一个表。原子和表称为LISP的符号表达式。LISP的符号表达式采用前缀表示形式，即表中第一个元素是函数符号名，其余的元素是这个函数要求的运算或处理的元素。符号表达式:(setqy(*234))5.2.2LISP语言的基本函数1数值运算函数（1）算术运算函数算术运算函数有：加函数+、减函数-、乘函数*、除函数/、加1函数1+、减1函数1-等。+、-、*、/等函数可对多个数或已经赋值的符号进行数值运算。（2）超越函数

6、（3）数的逻辑运算函数数的逻辑运算函数可把指定的多个十进制整数先转换成二进制数，然后把这多个二进制数的对应位进行逻辑运算，把运算结果再转换成十进制整数作为函数返回值。逻辑运算函数有：逻辑或运算函数logior、逻辑异或运算函数logxor、逻辑与运算函数logand、逻辑非运算函数lognot等。2求值与赋值函数（1）禁止求值函数禁止求值函数quote对指定的表说明表中元素都是数。例如(quote(abc))的返回值是表(abc)。quote函数的缩写为“”。（2）赋值函数赋值函数setq用于对变元赋值，对一个变

7、元赋的值可以是一个数、一个符号表达式、一个表或者另一个变元。setq函数可以对多个变元依序赋值，例如(setqx(12)yx)3表处理函数（1）取表部分内容的函数①car函数:取表的第一个元素，例如(car(abc))→a②cdr函数:取表中除掉第一个元素的余下表，例如(cdr(abc))→(bc)③函数car和cdr可对一个表连续作用，例如(car(cdr(cdr(cdr(abcdef)))))可表示为(cadddr(abcdef))（2）构造表的函数①cons函数:把指定的两个元素构造成一个表，如果第

8、2个元素是一个表，则把第1个元素加到第2个元素的表头。例如(consa(bc))→(abc)(cons(ab)(cd)→((ab)cd)②list函数:把指定的多个元素按顺序构造成一个表。例如（listabcd）→(abcd)(list(ab)(cd))→((ab)(cd))③append函数:把指定的多个表拼接成一个表。例如(append