AI第七章 专家系统课件.ppt

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1、第七章专家系统(ExpertSystem)7.1概述7.2知识获取的直接方法7.3专家系统的开发方法7.4专家系统的开发实例8/29/202107.1概述一、什么是专家系统专家系统是人工智能研究中一个最重要的分支之一，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。专家系统是一种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，并采用推理技术模拟该领域中通常由专家才能解决的各种复杂问题，其对问题的求解可在一定程度上达到专家解决同等问题的水平。8/29/20211二、专

2、家系统的结构不同领域和不同类型的专家系统，由于实际问题的复杂度和功能的不同，在实现其实际结构存在着一定的差异，但从概念组成上看，其结构基本不变。如图，一个专家系统一般由知识库、全局数据库、推理机、解释机制、知识获取和用户界面6个部分组成。一般用户、领域专家、AI专家用户界面推理机知识获取解释机制数据库和知识库8/29/202121.知识库知识库是专家系统的核心，由事实性知识、启发性知识和元知识构成。事实性知识指领域中广泛共有的知识；启发性知识指领域专家的经验和启发性知识；元知识是调度和管理知识的知识。专家系统的知识库可以是关于一个领域或特定问题的若干专家知

3、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。2.用户界面实现系统与用户的信息交换，为用户使用专家系统提供了一个友好的交互环境。用户通过界面向系统提供原始数据和事实，或对系统的求解过程提问；系统通过界面输出结果，或回答用户的提问。8/29/202133.数据库又称全局数据库，存储有关领域问题的事实、数据、初始状态和推理过程的各种中间状态及求解目标等。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。由于其内容在系统运行期间不断变化，所以也叫动态数据库。4.推理机就是完成推理过程的程序，由一组用来控制、协调整个专家系统方法

4、和策略的程序组成。根据用户的输入数据（如现象、症状等），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、混合推理等）求解当前问题，解释用户请求，最终推出结论。8/29/202145.解释机制主要作用是解释专家系统如何推断结论；回答用户的询问；使用户了解推理过程及推理过程所运用的知识和数据。6.知识获取是专家系统的学习部分，修改知识库中原有的知识、增加新的知识、删除无用的知识。一个专家系统是否具有学习能力以及学习能力的强弱，是衡量专家系统适应性的重要标志。8/29/20215三、专家系统的特点总体上讲，专家系统是一种具有智能的软件（程序），但它又不

5、同于传统的智能程序。专家系统求解问题的方法使用了领域专家解决问题的经验性知识，不是一般传统意义的算法，而是一种启发式方法；也不是传统程序中的确定性问题，而是只有专家才能解决的复杂的不确定性问题。内部结构上讲专家系统包括描述问题状态的全局数据库，存放专家经验和知识的知识库，以及进行推理的推理策略，而传统程序只有数据级和程序级知识。专家系统在运行中能不断增加新知识、修改原有知识，提高其解决问题的能力，而传统程序把描述算法的过程性计算信息和控制性判断信息合二为一地编码在程序中，缺乏灵活性。8/29/20216从外部功能看专家系统模拟的是专家在问题领域的推理，即模

6、拟专家求解问题的能力，传统程序模拟的是问题本身（通过建立数学模型去模拟问题领域）。8/29/20217专家系统的类型要做出实用的、高性能的专家系统，分类极其重要。如果分类合理，可以迅速准确引用有关专家系统，为应用问题的求解提供良好的知识处理环境；同时，相邻学科应用问题的知识库有许多相同的规则或知识，若能直接引用或共享，则能节约开发时间。对专家系统的分类可以按不同角度进行，海耶斯-罗斯等人于1983年对专家系统按任务类型分为十类。解释型：分析所采集到的数据，进而阐明其实际含义，如信号理解和化学结构解释。由质谱仪数据解释化合物分子的DENDRAL系统，语音理解

7、系统HEARSAY等，均为对于给定数据给出符合客观规律的解释。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、机械和电子等领域里的各种诊断。如计算机硬件故障诊断系统DRAT、化学处理工厂故障诊断专家系统FALCON等。8/29/20218预测型：根据处理对象的过去和现状推测未来的演变结果，如天气预报、人口预测和财政预报等。通常需要模型的支持，如天气预报需要构造各地区、各季节和各气象条件下的模型。调试型：给出已知故障的排除方案，主要是计算机辅助调试。根据相应的标准检测被调试对象存在的错误，并从多种纠错方案中选择最佳方案。维修型：制定并实施纠正某类故

8、障的规划，如航空和宇航电子设备的维护。如电话电缆维护专家系统ACE