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1、第75章 专家系统7.1 专家系统概述1.定义专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验的智能计算机程序系统,能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域的高水平难题。简而言之,专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。2.专家系统的特点(1) 启发性 专家系统能运用专家的知识与经验进行推理、判断和决策。 (2) 透明性 专家系统能够解释本身的推理过程和回答用户提出的问题,以便让用户能够了解推理过程,增大对专家系统的信赖感。 (3) 灵活性 专家系统能不断地增加知识,修改原有知识,
2、不断更新。 (4) 符号操作 专家系统强调符号处理和符号操作(运算),使用符号表示知识,用符号集合表示问题的概念。 (5) 不确定性推理 专家系统能够综合应用模糊和不确定的信息与知识,进行推理。3.专家系统的优点具体地说,包括下列八个方面: (1) 专家系统能够高效率、准确、周到、迅速和不知疲倦地进行工作。 (2) 专家系统解决实际问题时不受周围环境的影响,也不可能遗漏忘记。 (3) 可以使专家的专长不受时间和空间的限制,以便推广珍贵和稀缺的专家知识与经验。 (4) 专家系统能促进各领域的
3、发展。 (5) 专家系统能汇集多领域专家的知识和经验以及他们协作解决重大问题的能力。 (6) 军事专家系统的水平是一个国家国防现代化的重要标志之一。 (7) 专家系统的研制和应用,具有巨大的经济效益和社会效益。 (8) 研究专家系统能够促进整个科学技术的发展。7.1.1 专家系统的结构和类型1.专家系统的简化结构专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验的智能计算机程序系统,能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域的高水平难题。简而言之,专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。2.理
4、想专家系统的结构接口是人与系统进行信息交流的媒介,它为用户提供了直观方便的交互作用手段。黑板是用来记录系统推理过程中用到的控制信息、中间假设和中间结果的数据库。它包括计划、议程和中间解三部分。知识库包括两部分内容。一部分是已知的同当前问题有关的数据信息;另一部分是进行推理时要用到的一般知识和领域知识。调度器按照系统建造者所给的控制知识,从议程中选择一个项作为系统下一步要执行的动作。执行器应用知识库中的及黑板中记录的信息,执行调度器所选定的动作。协调器的主要作用就是当得到新数据或新假设时,对已得到的结果进行修正,以保持结果前后的一致性。解释器的功能是向用
5、户解释系统的行为,包括解释结论的正确性及系统输出其它候选解的原因。3.一般应用程序与专家系统的区别一般应用程序与专家系统的区别在于:前者把问题求解的知识隐含地编入程序,而后者则把其应用领域的问题求解知识单独组成一个实体,即为知识库。知识库的处理是通过与知识库分开的控制策略进行的。更明确地说,一般应用程序把知识组织为两级:数据级和程序级;大多数专家系统则将知识组织成三级;数据、知识库和控制。4.专家系统的主要组成部分如下:(1) 知识库(knowledgebase) 知识库用于存储某领域专家系统的专门知识,包括事实、可行操作与规则等。(2) 综合
6、数据库(globaldatabase) 综合数据库又称全局数据库或总数据库,它用于存储领域或问题的初始数据和推理过程中得到的中间数据(信息),即被处理对象的一些当前事实。(3) 推理机(reasoningmachine)推理机用于记忆所采用的规则和控制策略的程序,使整个专家系统能够以逻辑方式协调地工作。推理机能够根据知识进行推理和导出结论,而不是简单地搜索现成的答案。(4) 解释器(explainator)解释器能够向用户解释专家系统的行为,包括解释推理结论的正确性以及系统输出其它候选解的原因。(5) 接口(interface)接口又称界面,它
7、能够使系统与用户进行对话,使用户能够输入必要的数据、提出问题和了解推理过程及推理结果等。系统则通过接口,要求用户回答提问,并回答用户提出的问题,进行必要的解释。5.专家系统的类型 (1) 解释专家系统任务 通过对已知信息和数据的分析与解释,确定它们的涵义。 特点 数据量很大,常不准确、有错误、不完全能从不完全的信息中得出解释,并能对数据做出某些假设,推理过程可能很复杂和很长。(2) 预测专家系统任务 通过对过去和现在已知状况的分析,推断未来可能发生的情况。 特点 系统处理的数据随时间变化,且可能是不准确和不完全,系统需要
8、有适应时间变化的动态模型。(3) 诊断专家系统任务根据观察到的情况(数据)来推断出某个对象机能
