動物識別專家系統

設計文檔一、設計目的1.理解并掌握基于規則系統的表示與推理2.學會編寫小型的生產式系統，理解正向推理和反向推理的過程以及兩者的區別二、系統描述這是一個用來識別老虎(tiger)、金錢豹(cheetah)、斑馬(zebra)、長頸鹿(giraffe)、企鵝(penguin)、鴕鳥(ostrich)和信天翁(albatross)等七種動物的產生式ES。共15條規則、可以識別七種動物，這些規則既少又簡單，可以改造他們，也可以加進新的規則，還可以用來識別其他東西的新規則來取代這些規則。三、運行環境PC機、Visualprolog四、系統分析由上述規則可看出，雖然該系統是用來識別七種動物的，但在規則庫中并沒有簡單地只設計七條規則，而是設計了15條，其基本方法是，首先根據一些比較簡單的條件，如“有毛發”、“有羽毛”、“會飛”等條件將動物粗略分成哺乳動物、鳥、食肉動物三大類，然后隨著條件的增加，逐步縮小分類范圍，最后給出分別識別七種動物的規則。用此規則可形成各種動物的推理網絡。圖1為有關“長頸鹿”的規則形成的正向推理網絡，同理可畫出其它動物的推理網絡。圖1有關“長頸鹿”的規則形成的(正向)推理網絡

在推理網絡中，最高節點如“長頸鹿”為結論（正向推理）或假設（反向推理）節點。在正向推理情況下，該節點沒有輸出線，當推理到本節點時，推理就結束；中間節點既有輸入線，又有輸出線，如節點“哺乳動物”，當推理到中間節點時，系統會自動將此中間結果存入綜合數據庫；終端節點也稱為事實節點，如節點“長脖子”、“有毛發”等，這些節點沒有輸入線，該事實是否為真可通過人機接口詢問用戶，然后加入綜合數據庫中。圖2動物識別系統的推理鏈結構善五、系統結構圖2動物識別系統的推理鏈結構善五、系統結構圖3專家系統原理圖本系統采用產生式結構，它包含三個主要部分：知識庫、綜合數據庫和推理機。⑴知識庫。在本系統當中，知識庫中的知識用產生式規則來表示。本系統能夠識別7種動物，知識庫中共有以下15條規則：r1:IF該動物有毛發THEN該動物是哺乳動物r2:IF該動物有奶THEN該動物是哺乳動物r3:IF該動物有羽毛THEN該動物是鳥r4:IF該動物會飛AND會下蛋THEN該動物是鳥r5:IF該動物吃肉THEN該動物是食肉動物r6:IF該動物有犬齒AND有爪AND眼盯前方THEN該動物是食肉動物r7:IF該動物是哺乳動物AND有蹄THEN該動物是有蹄類動物r8:IF該動物是哺乳動物AND嚼反芻THEN該動物是有蹄類動物r9:IF該動物是哺乳動物AND食肉AND是黃褐色AND有黑色斑點，THEN該動物是金錢豹r10:IF該動物是哺乳動物AND食肉AND是黃褐色AND有黑色條紋，THEN該動物是虎r11:IF該動物是有蹄類動物AND有長脖子AND有長腿AND有暗斑點THEN該動物是長頸鹿r12:IF該動物是有蹄類動物AND有黑色條紋THEN該動物是斑馬r13:IF該動物是鳥AND不會飛AND有長脖子AND有長腿AND有黑白色THEN該動物是鴕鳥r14:IF該動物是鳥AND不會飛AND會游泳AND有黑白色THEN該動物是企鵝r15:IF該動物是鳥AND善飛THEN該動物是信天翁⑵綜合數據庫。綜合數據庫用來存放問題求解過程中各種當前信息，例如問題的原始事實中間結論及最終結論，它的內容是動態和不斷變化的。⑶推理機。在本系統中,我們采用正向推理,并且是精確推理。推理過程如圖3所示。圖4正向推理流程圖六、PROLOG源程序#"classmainopencore嚴下面芮謂詞說明打?-databasexpasitive(syrnbDlfsymbo-l).xnegative(symbolfsymbol)?p■「已dicatesclasslnfoico-re::cla&slnfo?%?shortClassinformationpredicate?%@detailThispredicaterepresentsinfomationpredicateofthisclass?%@endpredicatesrun:core::runnable??-『im?animal_is(symbol)?it_i5(syrnbal)?pesitive(symbolfsymbo-lj?negative(symbol,symbol)?clear_facts?『eeemberfsymbo-lrsymbol〕?ask(symbolsymbol)?endclassmainimplementmainopencoreconstantsclassName="main".classVersion="".■clausesclasslnfa(classNamerclassVersionj.嚴下面為推理過程打clausesrun:-animal_is(X)?!fwriteC"\nTheanimalmaybea(n)w?X)rn\fclear_facts?run:?writ已「\門Unaibl已todeterminewhattheanimalis\n")?clear_facts-positive(Xfy)::-xpositive(Xfy)f!?positiv已(XfY):-門ot(:xri已gativ巳(X/Y))andask(X,Y)-ri已gative(Xfy):-xnegative(XrY)rLnegative(X?Y):-not(xpositive(X.Y))andask(Xfy)?ask(XRY):-write(XitwpYr"\nw).readln(Reply)rremembeir(X/YfReply)?rem已eb已r(X/￥):-assertz(xpositive(X/Y))?remember(X,Y^na):-assertz(xnegative(X?Y))^fail.clear_facts:■「已tract(xpositive(_f_))rfaiLclear_facts:-retract(xnegative))rfail.cl已a^factsi-writet1"\n\nPleasepressthespacebartoExit")?r已3idc:haiir(_)?嚴下面芮推理機提供知識Witjsfmammalji-positivefhas^hair).itJsfmammalJi-positivefdoeSjigiv^rnilk).it_is(bird):-positive(has^feathers)?it_is(bird):-positive(does^fly)andpo-sitive(doesrIay_eggs)?it_is(carnivore):-pasitiv已〔do&sfeat_meat)?itjsfcarnivor已：i:?positiv已〔has^point已d_t已已th)andpo-sitiv已(hai呂cInwe)andpositiv已(ha呂forw已rrl_巳￥es)?it_is(ungulate):-it_i5(inamrnal)andpositive(has,hqqvs^)?it_i￡(ungulate):-it_i5(inarnrnal)andpositive(dues,chew_cud)?animal_is(ch已已t3h):-it_is(E3EE3l；iandit_is(carnivore)andpasitive(hasrtawny_co-lor)andpo-sitive(hasfblack_spots)?animal_is(tiger):-it_is(mammal)andit_is(carnivore)andpositive(hasrtawny_color)andpositive(hasrblack_stripes).animal_is(giraffe):-it_is(ungulate)andpo-sitive(hasJong_neck)andpo-sitive(hasfIo-ng_l已gs)andpositive(hasfdark_spotejanimal_is(zebra):-it_is(ungulate)andpositive(hasfblack_stripe^)?anirnal_is(ostrich):-it_is(bird)andpositive(hasfIo-ng_neck)andpositive(hasJong_legs)andnegative(does^fIy〕?animal_is(penguin):-it_i5(bird)andpo-sitive(doesfswim)andnegative(daesffIy)andpositive(hasfblack_and_whit已_color)?animal_is(aIbatro-ss):-it_is(bird)andpositive(dQ&s,fly_well).endimplementmaingoalmainEixe:^run(main::run).七、C++源程序及運行結果C++代碼詳見Animalidentification.cpp運行結果：?D：試三三F\人工智能\動物識SU#家至統\AnimRideritification.exe格賞合珀不略i至間腿入中長插1W-論鳥性產結?叩失失聶-kr」ppp己己己1W備星——鳥

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