1、Ai人工智能第七章 專家系統目 錄CONTENTS01專家系統概述02基于規則的專家系統03基于框架的專家系統04基于模型的專家系統05專家系統的開發06專家系統設計舉例專家系統概述0101專家系統概述專家系統(Expert System，ES)屬于人工智能的一個發展分支，運用于醫療、軍事、地質勘探、教學、化工等領域，產生了巨大的經濟效益和社會效益。 現在，專家系統已成為人工智能領域中最活躍、最受重視的領域。定義7.1 專家系統是一種在特定領域內具有專家水平解決問題能力的程序系統。01專家系統的主要特性為解決特定領域的具體問題，除需要一些公共的常識，還需要大量與所研究領域問題密切相關的知識。一

2、般采用啟發式的解題方法。在解題過程中除了用演繹方法外，有時還要求助于歸納方法和抽象方法。需處理問題的模糊性、不確定性和不完全性。能對自身的工作過程進行推理(自推理或解釋).采用基于知識的問題求解方法。知識庫與推理機分離。專家系統在當前以及未來，都將會是人類值得信賴的高水平智能助手，是將人工智能技術運用到實際中的重要手段。01專家系統的結構核心臨時儲存（黑板）知識庫用來存放專家提供的知識。專家系統的問題求解過程是通過知識庫中的知識來模擬專家的思維方式的，因此，知識庫是專家系統質量是否優越的關鍵所在，即知識庫中知識的質量和數量決定著專家系統的質量水平。一般來說，專家系統中的知識庫與專家系統程序是相

3、互獨立的，用戶可以通過改變、完善知識庫中的知識內容來提高專家系統的性能。解釋器能夠向用戶解釋專家系統的行為方法，包括解釋推理結論的正確性以及系統輸出其他候選結果的原因等。人工智能中的知識表示形式有產生式、框架、語義網絡等，而在專家系統中運用得較為普遍的知識是產生式規則。在這里，產生式規則的理解非常簡單：如果前提條件得到滿足，就產生相應的動作或結論。01專家系統的結構推理機針對當前問題的條件或已知信息，反復匹配知識庫中的規則，獲得新的結論，以得到問題的求解結果，在這里，推理方式可以有正向和反向推理兩種。正向推理是從前件匹配到結論，反向推理則先假設一個結論成立，看它的條件有沒有得到滿足。由此可見，

4、推理就如同專家解決問題的思維方式，知識庫就是通過推理機來實現其價值的。人機界面是系統與用戶進行交流時的界面。通過該界面，用戶輸入基本信息、回答系統提出的相關問題，并輸出推理結果及相關的解釋等。01專家系統的結構綜合數據庫專門用于存儲推理過程中所需的原始數據、中間結果和最終結論，往往是作為暫時的存儲區。解釋器能夠根據用戶的提問，對結論、求解過程做出說明，因而使專家系統更具有人情味。知識獲取是專家系統知識庫是否優越的關健，也是專家系統設計的“瓶頸”問題，通過知識獲取、可以擴充和修改知識庫中的內容，也可以實現自動學習功能。01專家系統的結構01專家系統的類型解釋專家系統解釋專家系統的任務是通過對已知

5、信息和數據的分析與解釋，確定它們的含義。專家系統具有以下特點:系統處理的數據量大，而且往往是不準確的、有錯誤的或不完全的。系統能夠從不完企的信息中得到解釋，并能對數據做出某些假設。系統推理過程復雜，要求系統具有對自身的推理過程做出解釋的能力。解釋專家系統的例子有語音理解、圖像分析、系統監視、化學結構分析和信號解釋等。01專家系統的類型2) 預測專家系統預測專家系統的任務是通過對過去和現在的已知狀況的分析，推斷未來可能發生的情況。預測專家系統具有以下特點:系統處理的數據隨時間變化，而且可能是不準確和不完全的。系統需要有適應時間變化的動態模型，能夠從不完全的和不準確的信息中得出預報，并達到快速響應

6、的要求。預測專家系統的例子有氣象預報、軍事預測、人口預測等。01專家系統的類型3) 診斷專家系統診斷專家系統的任務是根據觀察到的數據來推測出某個對象出現故障的原因。診斷專家系統具有以下特點:能夠了解被診斷對象或客體各組成部分的特性以及它們之間的聯系。能夠區分一種現象及其所掩蓋的另一種現象。能夠向用戶提供測量的數據，并從不確切信息中得出盡可能正確的診斷。診斷專家系統的例子有醫療診斷、電子機械和軟件故障診斷、材料失效診斷等。01專家系統的類型4) 設計專家系統設計專家系統的任務是分解設計要求，求出能夠滿足設計問題約束的目標配置。設計專家系統具有如下特點:善于從多方面的要求中得到符合要求的設計結果。

7、系統需要檢索較大的可能解空間。善于分析各種子問題，并處理好各個子問題間的互相作用。能夠試驗性地構造出可能的設計方案，并易于對所得設計方案進行修改。能夠使用已被證明是正確的設計來解釋當前的設計。設計專家系統可用于電路設計、土木建工設計、計算機結構設計、機械產品設計和生產工藝設計等。01專家系統的類型5) 規劃專家系統規劃專家系統的任務在于尋找出某個能夠達到給定目標的多做序列或尋找步驟。規劃專家系統的特點如下:所要規劃的目標可能是動態的或靜態的，因而需要對未來動作做出預測。所涉及的問題可能是復雜的，要求系統能抓住重點，處理好各子目標的關系和不確定數據信息，井通過試驗性動作做出可行規劃。規劃專家系統

8、可用于機器人規劃、交通運輸調度、工程項目論證、通信與軍事指揮以及農作物管理等。01專家系統的類型6) 監視專家系統監視專家系統的任務在于對系統、對象或過程進行不斷觀察，并把觀察到的行為與其應當有的行為進行比較，以發現異常情況并作出警報。監視專家系統具有下列特點:具有快速反應能力,在造成事故之前及時發出警報.系統發出的警報需要有較高的準確性。系統能夠隨時間和條件的變化而動態地處理輸入信息。監視專家系統可用于安全監視、防空監視與警報、國家財政監控、疫情監控和農作物病蟲害監控等。01專家系統的類型7) 控制專家系統控制專家系統的任務是以自適應方式管理一個受控對象或客體的全面行為，使之滿足預期要求。控制專家系統能夠解釋當前的情況，預測未來可能發生的情況，診斷可能發生的問題并分析原因，不斷修正計劃并控制計劃執行。控制專家系統具有解釋、預報、診斷、規劃和執行等多種功能。01專家系統的類型8) 調試專家系統調試專家系統的任務是對矢量的對象給出處理意見和方法。 調試專家系統的特點是同時具有規劃、設計、預報、診斷等專家系統的功能。調試專家系統可以用于新產品和新系統的調試，亦可以用于設備檢修。01專家系統的類型9) 教學專家系統教學專家系統的任務是根據學生的特點、弱點和基礎，以適當的