第8章专家系统的设计与开发.pdf

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1、第8章专家系统的设计与开发由于专家系统对人类、科学做出的贡献。使得专家系统越来越受到重视和接受。可以设计一个专家系统来解决各种特定问题，可以在医疗诊断中做出令人信服的推论，可以解释油井的波形，其应用遍及化学、医学、地质学、气象学、教育、军事领域。但是，如何设计、开发专家系统尚无统一的标准模式和方法。8.1专家系统的基本设计思想由于人类专家掌握了关于该领域的大量的专门知识，故它称为领域专家。要使计算机能和专家一样处理问题，必须先获取大量的专门知识，然后才是有效地组织和存储知识，以便推理使用。所以，ES实际上通过在系统中存储大量与应用领域有关的专门知识来

2、实现高水平的问题求解的。第6章ES设计ExpertSystemsDesign18.1专家系统的基本设计思想1.专家系统是一种计算机程序，但专家系统程序区别于一般应用程序。一般应用程序——把问题求解的知识隐含地编写在程序中，即把知识组织成两级：数据级和程序级；专家系统程序——将应用领域问题求解的知识单独组成一个知识库实体，知识库的处理是通过独立于知识库的控制策略来进行的。即把知识组织成三级：数据级、知识库级和控制级。第6章ES设计ExpertSystemsDesign28.1专家系统的基本设计思想2.专家系统的核心是知识知识的数量与质量是一个专家系

3、统性能的决定性因素。因此，专家系统的主要特征是拥有一个巨大的知识库，存储着某个专门领域的知识。专家系统的控制级通常表达成某种推理规则。整个系统的工作过程是从知识库出发，通过控制推理得到所需的结论。因此，专家系统能“理解”自身行为的目的，“知道”采取某一个步骤的缘由，所以具有较高的智能水平。第6章ES设计ExpertSystemsDesign38.1专家系统的基本设计思想综上所述，ES的基本设计思想就是将知识和控制推理策略分开，形成知识库。在推理策略的控制下，利用存储的知识分析和处理问题。在求解问题时，用户为ES提供一些已知数据，然后从ES中获得专家水

4、平的结论。第6章ES设计ExpertSystemsDesign48.2专家系统的一般设计方法目前，还没有统一的ES设计规范。ES的基本设计思想是使计算机的工作过程竭尽全力地描述领域专家解决实际问题的工作过程。8.2.1ES设计的关键问题1）设计ES的两个关键问题（1）建造知识库涉及知识库建造的两项主要技术是：知识获取和知识表示。（2）设计推理机制与控制策略涉及推理机制设计的两项主要技术是：基于知识规则的推理和推理解释机制。第6章ES设计ExpertSystemsDesign58.2ES的一般设计方法2）常用的知识获取方式知识获取是从领域专家处获得知识

5、、提取知识并将其转换成ES程序的艰巨而细致的工作过程，即将问题求解中领域专家的经验和技术从某个知识源提取到ES中。常用的知识获取方式有三种：（1）知识工程师领域专家通过与知识工程师反复接触、交谈，把自己拥有的知识提供给知识工程师，由知识工程师和领域专家一起将这些专家知识归纳整理成ES的知识库。第6章ES设计ExpertSystemsDesign68.2ES的一般设计方法（2）智能编辑程序熟悉计算机的领域专家可以通过智能编辑程序把自己的经验和知识输入到ES的知识库中。智能编辑程序应该具备灵活的人机对话能力和有关知识库结构方面的知识。（3）归纳学习程序对

6、大量实验数据进行归纳和总结，将会得到一些新的规律和知识，利用归纳学习程序，可以模拟人的思维过程，从有关知识库中发现新知识，然后将这些新知识加入到知识库中，供ES使用。第6章ES设计ExpertSystemsDesign78.2ES的一般设计方法由于真正做到能够发现知识的ES还不多见，所以，归纳学习程序这种知识获取方式是机器学习研究的一个长期目标，已经引起有关专家的重视，并列为ES的研究课题。3）知识表示知识表示是关于各种存储知识的数据结构及其对这些数据结构解释过程的结合。知识表示主要研究各种含有语义信息的数据结构的设计，以便在这些数据结构中存储知识，

7、开发各种操作这些数据结构的推理过程，使知识表示和知识运用的控制以及新知识的获取相结合，把领域知识有机地结合到程序设计中。第6章ES设计ExpertSystemsDesign88.2ES的一般设计方法一个ES的知识表示方法不仅关系到知识的有效存储，也直接影响推理效率和新知识获取的能力。目前，有许多知识表示方法，如规则表示、框架表示、逻辑表示、语义网络表示等。各种知识表示方法都有其独特的优点和内在的不足，但都要遵循两个重要的准则：（1）知识表示方法能自然、有效地表示知识；（2）知识表示结构易于检索、运用、修改和扩充。在实际应用中，易于人们接受并且使用最多

8、的是基于规则的产生式表示法（又称为规则表示法）。其主要优点是：模块性，清晰性，自然性。第6章ES设计Expe