人工智能课件第5章.ppt

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1、第五章专家系统专家系统ES（ExpertSystem）是人工智能领域中一个最重要的分支之一，它实现了人工智能从理论研究走向实际应用，从一般思维方法的探讨转入运用专门知识求解专门问题的重大突破。专家系统可视为一类具有大量专门知识的计算机智能程序系统，它能运用特定领域一位或众多专家提供的专门知识和经验，并采用人工智能中的推理技术来求解和模拟通常由专家才能解决的各种复杂问题，达到与专家具有同等解决问题的能力，它可使专家的特长不受时间和空间的限制。用户界面推理机推理机知识获取数据库与知识库专家系统的基本结构知识库是专家系统的核心，它由事实性知识和启发性知识构成，前者指广泛共有的事实，

2、后者指专业领域经验和启发性知识。专家系统的知识库是关于一个领域或特定问题的若干专家知识的集合体，它可以向用户提供超过一个专家的经验和知识。数据库用于存储有关领域问题的事实、数据、初始状态、推理过程的各种中间状态及目标等。实际上，它相当于专家系统的工作存储区，存放用户回答的事实、已知的事实和由推理得到的事实。推理机是一组用来控制协调整个专家系统的方法、策略的程序，它根据用户的输入数据（如现象、症状），利用知识库中的知识，按一定推理策略（如正向推理、逆向推理、混合推理），求解当前问题，解释用户的请求，最终推出结论。一般，推理机与知识库是分离的，这不仅有利于知识的管理，而且可实现系

3、统的通用性和伸缩性。解释机主要作用是解释专家系统是如何推断结论，回答用户的提问的，并使用户了解推理过程及推理过程所运用的知识和数据。知识获取是专家系统的学习功能，它修改知识库中原有的知识，增加新的知识。一个专家系统是否有学习能力是衡量其适应性的重要标志。用户界面实现要系统与用户的信息交换，为用户使用专家系统提供一个界面友好的交互环境。5.1专家系统的类型5.1.1专家系统的任务类型Hayes-Roth等人于1983年将专家系统按其处理的任务类型分成以下10类。（1）解释型分析所采集的数据，进而阐明这些数据的实际含义。（2）诊断型根据输入信息找出诊断对象中存在的故障。主要有医疗

4、、机械和电子等领域中的各种诊断。（3）预测型根据处理对象的过去和现状推测未来的演变结果，典型的有：天气预报、人口预报和财政预报等。（4）调试型给出已知故障的排除方案。（5）维修型制定并实施纠正某类故障的规划。（6）教育型主要用于教学和培训任务，诊断和处理学生学习中的错误。（7）规划型根据给定目标，拟定行动计划。（8）设计型根据给定的要求形成所需要的方案或图样描述。典型的有：电路设计和机械设计（9）监督型主要用户实时检测。典型的有：空中交通管制和电站监控。（10）控制型自动控制系统的全部行为。5.1.2分析型专家系统分析型专家系统求解的问题是分类问题。分类问题的基本操作为解释操

5、作，领域问题通常由被解释的对象系统及其输入、输出三部分组成。此类专家系统求解的问题有三种：当给定输入数据和输出数据时，要求给出对象系统是否异常以及异常的原因；当给出输入数据和具体的对象系统时，要求给出系统所期望的输出；当给出输出数据和具体的对象系统时，要求给出系统所期望的输入。分析型专家系统的主要推理方法是启发式分类方法，包括原始数据或证据经过数据抽象变成抽象数据，然后经过启发式匹配得到抽象解，最后求精得到问题的具体解。5.1.3设计型专家系统设计型专家系统主要功能是在事先给定的设计要求和约束条件下，考虑各种部件的可能组合和各种可能的动作序列，最终求得满足要求的系统设计方案和

6、行动序列。因此，设计型专家系统的知识库事各种动作和部件的组合，问题的解集是满足一定条件的部件组合或动作序列，它的基本操作是合成所需的问题解的构造操作。5.1.4组合型专家系统组合型专家系统用于求解复杂领域的问题，主要使用层次假设和测试方法求解问题，此方法结合了启发式分类方法和构造问题求解方法。5.2知识获取的直接方法5.2.1概述知识获取由领域专家、知识工程师和计算机之间的一系列交互过程组成。知识获取划分为概念化、形式化和知识求精三个阶段，要获取一个好的知识库，需要反复进行这三个阶段的工作。知识获取的主要困难在于恰当把握领域专家所使用的概念、关系以及问题求解方法。一般来说，专

7、家采用的语言与日常用语之间存在较大差异，而且当脱离具体问题环境时，专家对问题求解的描述与实际采用的方法存在差别，这种现象称为知识畸变。5.2.2知识获取的直接方法1交谈法2观察法3个案分析法4多维技术5.2.3知识获取的新进展知识获取一直是专家系统开发的瓶颈，它的最终解决取决于知识的自动获取。知识发现就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的但又潜在有用的信息和知识的过程。5.3专家系统的解释机制专家系统除了具有强大的推理能力和渊博的知识外，还具有良好的解