基于规则测试专家系统的研究与开发

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1、第33卷第6期1993年11月Vol-33.No.6Nov.J993大连理工大学学报JournalofDalianUniversityofTechnMo^y基于规则测试专家系统的研究与开发李盘林马刚■＜计算机科学与工哩系）摘要围绕基于規則的专家系统的研制.比较完整地介绍了专家系统各部分的设计与实现・傅重说明了专家系统各部件的设计思想和实现中所遇到的一荃方法与技术.如理想专家系统结构、多知识源与动态知识库、元控制与两圾推理机制、解释与黑板技术、知识的自维护方法等•注意到系统的通用性与掠准化.完全可以作为专家系统研制的开发工具

2、.关權词：专家系统/黑板结构；知识库.推理机分类号:TP18・在专家系统的研制开发过程中•总体设计是首要和重要的一步.直接关系到系统的质虽与工作效率.有机地结合领域专家（DE）.知识工程师（KE）和大量实例.是开发和改进一个专家系统必不可少的三个基本要索.当然.设计中还需要遵从专家系统设计的嚴基本规则，（1）充分注意到知识获取、表示存贮和有效利用是专家系统的本质特征.（2）知识库与推理机分离,只有这个前提才能实现推理解释和知识获取功能.（3）系统中尽可能使用统一的知识表示方法.这便于知识的存贮、管理.（4）推理机尽可能简化

3、；这也使系统调度得到简化.有利于系统结构标准化.1系统总体结构一个专家系统应该具有启发性.透明性和灵活性.但其最本质的一点•是这样一个系统对知识的获取.存贮和处理・因此•总体结构也应该围绕知识这一核心进行.专家系统的性能水平最主要地依赖于它所拥有知识的数量和质量・就是说.一个专家系统所存贮的知识越多.质量越高.处理越有效・其解决问题的能力就越强・为了实现以上设计思想.专家系统最流行的结构是以MYCIN系统为代表的基于规则的系统结构（Rule-BasedExpertSystem）•由知识库、推理机、数据库、人机接口、解释器和

4、知识获取程序六个部分组成（见图1）・牧稿日期:1992-11-141修订日期,1993-09-01图1专家系统的一般结构用户S2ES的理想结构图3源自理想结构的系统结构为了有效遵从总体设计基本原则.若名的知识工程和专家系统学者F.Hayes-Roth*D.A.Waterman以及D・B・lenat等人于1977年提出了一种理想的专家系统结构⑴（见图2）・然而，迄今为止的专家系统还没有一个完全实现包括这个理想结构的全部部件•？・理想结构比校完满地遵从了专家系统设计的基本原则.不妨从这个结构来考虑构造专家系统总体结构（见图3）

5、・2知识表示及知识库组织专家系统是基于知识的系统.如何表示和管理知识是专家系统乃至人工智能的重要课题.基于规则的系统采用黑板结构是合适的.目前.获取专家知识的过程并无确切的定义・而一般认为是KE和DE的相互对话；由于没有形式化的方法和成熟的技术.知识获取的过程常常仅被看成是一种技巧・正是由于此.使得知识转换问题成为专家系统设计与实现的瓶颈叭针对基于规则的专家系统•可以把专家的领域知识形成流程・经过模块划分、开关处理寻•最后转换成机内程序可接受的形式化规则.这套形式化方法是可以由程序自动完成・系统中常涉及到多类知识.为了提高

6、知识的搜索速度和推理效率・可以把知识组织成多知识源和动态知识库系统.具休方法是建立多个相对独立的知识库•分别存贮不同类別的知识.不同的知识库由不同的专家处理）既简化了知识的处理，又提奇了系统的容错能力•缩小系统推理的搜索解空间•动态知识库存放当前推理中最可能匹配成功的规则・是多源知识库的真子集・即有DKBUUKB2・・・UKBakbinkb2n・・・nkb*=0其中：DKB是动态知识库.人伽是多源知识库.lWdWx动态知识库并不存在实体.是随求解子冋题的捉交与求解而生成与消亡・动态知识库的产生由多源知识库通过变换机构的变换

7、而来.整个过程由控制器控制完成（见图4）・其中.图4知识库组织DKB才是推理机的目标知识库.3元知识与元控制器提高专家系统性能.不仅需要不断地进行知识的扩充与完善，还需耍改进使用领域知识的灵活性和有效性.为此.Davis于1976年提出了元知识的概念，并设计和实现了使用元知识的系统TEIRESIAS;这是元知识运用的一个历史性突破.元知识的开发和运用，为知识系统的开发和运用.以及知识系统的性能改善提供了新的途径.成为新一代知识系统的重要蒔征•元知识大致可分为两类.一类是关于知识的.描述了领域知识的内容、结构、使用方法等；另

8、一类是关于如何运用领域知识的知识.描述了性能系统的调度、使用的策略.实现启发式搜索等⑷.关于动态知识库构造控制的元知识恰属于后一类元知识・当控制元知识流程较大、很复杂时.首先要作模块划分.对划分后的模块有些还要作等价变换.当然.模块的变换必须要无损地进行.最后用形式化方法化成产生式规则，这就是所谓模块方