專家系統(tǒng)(ES)應(yīng)用

1、任務(wù)八 智能技術(shù)應(yīng)用項目二項目二 專家系統(tǒng)（專家系統(tǒng)（ES）應(yīng)用）應(yīng)用 1. 專家系統(tǒng)的概念1. 專家系統(tǒng)的概念 對比專家，則對比專家，則專家系統(tǒng)也應(yīng)具備以下四個要素：專家系統(tǒng)也應(yīng)具備以下四個要素： (1) (1) 應(yīng)用于某專門領(lǐng)域；應(yīng)用于某專門領(lǐng)域； (2) (2) 擁有專家級知識；擁有專家級知識； (3) (3) 能模擬專家的思維；能模擬專家的思維； (4) (4) 能達到專家級水平。能達到專家級水平。1. 專家系統(tǒng)的概念2. 專家系統(tǒng)的一般特點 專家系統(tǒng)的特點： 1）知識豐富。積累了相當(dāng)數(shù)量專家的知識； 2）啟發(fā)性。專家系統(tǒng)能運用專家知識進行判斷、推理和決策； 3）復(fù)雜度高。知識庫中的知

2、識雖然涉及的面比較窄，但是它具有較高的復(fù)雜度與難度； 4）具有獲取知識的能力； 5）透明性。具有解釋功能，并能回答用戶提出的問題，提高用戶與系統(tǒng)之間的透明度； 6）靈活性。知識與推理機構(gòu)彼此既有聯(lián)系，又相互獨立，使專家系統(tǒng)具有良好的可維護性和可擴展性。 2021-7-77 同一般的計算機應(yīng)用系統(tǒng)（如數(shù)值計算、數(shù)據(jù)同一般的計算機應(yīng)用系統(tǒng)（如數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等）相比，專家系統(tǒng)具有下列特點：處理系統(tǒng)等）相比，專家系統(tǒng)具有下列特點： 現(xiàn)實世界中，以數(shù)學(xué)化公式為現(xiàn)實世界中，以數(shù)學(xué)化公式為核心的知識僅約占核心的知識僅約占8%8%，大部分問題都是非數(shù)學(xué)化的，大部分問題都是非數(shù)學(xué)化的知識。專家系統(tǒng)善于解

3、決那些不確定性的、非結(jié)構(gòu)知識。專家系統(tǒng)善于解決那些不確定性的、非結(jié)構(gòu)化的、沒有算法解或雖有算法解但在現(xiàn)有的機器上化的、沒有算法解或雖有算法解但在現(xiàn)有的機器上無法實施的高難問題。無法實施的高難問題。 2. 專家系統(tǒng)的一般特點2021-7-78 從處理問題的方法看，從處理問題的方法看，專家系統(tǒng)則是靠知識和推理來解決問題（不像傳專家系統(tǒng)則是靠知識和推理來解決問題（不像傳統(tǒng)軟件系統(tǒng)使用固定的算法來解決問題），所以統(tǒng)軟件系統(tǒng)使用固定的算法來解決問題），所以，專家系統(tǒng)是基于知識的智能問題求解系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是基于知識的智能問題求解系統(tǒng)。其其次，次， 許多經(jīng)典的人工智能程序往往是從純學(xué)術(shù)技許多經(jīng)典的人工智能程

4、序往往是從純學(xué)術(shù)技術(shù)目的出發(fā)研制的一種實驗性研究工具，而專家術(shù)目的出發(fā)研制的一種實驗性研究工具，而專家系統(tǒng)解決的是人們在生產(chǎn)實踐、科學(xué)研究、產(chǎn)品系統(tǒng)解決的是人們在生產(chǎn)實踐、科學(xué)研究、產(chǎn)品設(shè)計以及其它領(lǐng)域的實際問題，更多地強調(diào)實用設(shè)計以及其它領(lǐng)域的實際問題，更多地強調(diào)實用。2. 專家系統(tǒng)的一般特點2021-7-79 從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，專家系統(tǒng)則強調(diào)知識與推理的分離，因而系統(tǒng)具有很好專家系統(tǒng)則強調(diào)知識與推理的分離，因而系統(tǒng)具有很好的靈活性和可擴充性。其靈活性還表現(xiàn)為：由于知識庫的靈活性和可擴充性。其靈活性還表現(xiàn)為：由于知識庫與推理機分離，使人們可把一個技術(shù)上成熟的專家系統(tǒng)與推理機

5、分離，使人們可把一個技術(shù)上成熟的專家系統(tǒng)變?yōu)橐粋€專家系統(tǒng)工具，即只要抽去知識庫中的知識就變?yōu)橐粋€專家系統(tǒng)工具，即只要抽去知識庫中的知識就可使它變?yōu)橐粋€專家系統(tǒng)外殼。當(dāng)要建立另外一個其功可使它變?yōu)橐粋€專家系統(tǒng)外殼。當(dāng)要建立另外一個其功能與之類似的專家系統(tǒng)時，只要把相應(yīng)的知識裝入到該能與之類似的專家系統(tǒng)時，只要把相應(yīng)的知識裝入到該外殼的知識庫中就可以了。這就節(jié)省了耗時費工的開發(fā)外殼的知識庫中就可以了。這就節(jié)省了耗時費工的開發(fā)工作。事實上，目前有一些專家系統(tǒng)開發(fā)工具就是這樣工作。事實上，目前有一些專家系統(tǒng)開發(fā)工具就是這樣得來的。例如，由專家系統(tǒng)得來的。例如，由專家系統(tǒng)MYCINMYCIN得到的構(gòu)造工

6、具得到的構(gòu)造工具EMYCINEMYCIN；由；由PROSPECTORPROSPECTOR得到的得到的ESES外殼外殼KASKAS等。等。2. 專家系統(tǒng)的一般特點2021-7-710專家系統(tǒng)必須具有解釋功能，能專家系統(tǒng)必須具有解釋功能，能回答用戶提出的問題，向用戶解釋它的決策動機和結(jié)論回答用戶提出的問題，向用戶解釋它的決策動機和結(jié)論的推理過程，使用戶能清楚地了解系統(tǒng)處理問題正確性的推理過程，使用戶能清楚地了解系統(tǒng)處理問題正確性，通過增強系統(tǒng)的透明度而取信于用戶。例如，一個醫(yī)，通過增強系統(tǒng)的透明度而取信于用戶。例如，一個醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)診斷某病人患有肺炎，而且必須用某種療診斷專家系統(tǒng)診斷某病人患有

7、肺炎，而且必須用某種抗生素治療，那么，這一專家系統(tǒng)應(yīng)向病人解釋為什么抗生素治療，那么，這一專家系統(tǒng)應(yīng)向病人解釋為什么判斷他患有肺炎，解釋用該抗生素治療的原因，就像一判斷他患有肺炎，解釋用該抗生素治療的原因，就像一位醫(yī)療專家對病人詳細解釋病情一樣。位醫(yī)療專家對病人詳細解釋病情一樣。2. 專家系統(tǒng)的一般特點2021-7-7112. 專家系統(tǒng)的一般特點3. 專家系統(tǒng)的起源與發(fā)展 20世紀60年代初，出現(xiàn)了運用邏輯學(xué)和模擬心理活動的一些通用專家系統(tǒng)問題求解程序，它們可以證明定理和進行邏輯推理。但是這些通用方法無法解決大的實際問題，很難把實際問題改造成適合于計算機解決的形式，并且對于解題所需的巨大的搜索

8、空間也難于處理。 1968年，f.a.費根鮑姆等人在總結(jié)通用問題求解系統(tǒng)的成功與失敗經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合化學(xué)領(lǐng)域的專門知識，研制了世界上第一個專家系統(tǒng)dendral ，可以推斷化學(xué)分子結(jié)構(gòu)。 20多年來，知識工程的研究，專家系統(tǒng)的理論和技術(shù)不斷發(fā)展，應(yīng)用滲透到幾乎各個領(lǐng)域，包括化學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、氣象、地質(zhì)勘探、軍事、工程技術(shù)、法律、商業(yè)、空間技術(shù)、自動控制、計算機設(shè)計和制造等眾多領(lǐng)域，開發(fā)了幾千個的專家系統(tǒng)，其中不少在功能上已達到，甚至超過同領(lǐng)域中人類專家的水平，并在實際應(yīng)用中產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。3. 專家系統(tǒng)的起源與發(fā)展 專家系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)歷了3個階段，正向第四代過渡和發(fā)展

9、。 第一代專家系統(tǒng)（dendral、macsyma等）以高度專業(yè)化、求解專門問題的能力強為特點。但在體系結(jié)構(gòu)的完整性、可移植性、系統(tǒng)的透明性和靈活性等方面存在缺陷，求解問題的能力弱。 第二代專家系統(tǒng)（mycin、casnet、prospector、hearsay等）屬單學(xué)科專業(yè)型、應(yīng)用型系統(tǒng)，其體系結(jié)構(gòu)較完整，移植性方面也有所改善，而且在系統(tǒng)的人機接口、解釋機制、知識獲取技術(shù)、不確定推理技術(shù)、增強專家系統(tǒng)的知識表示和推理方法的啟發(fā)性、通用性等方面都有所改進。 3. 專家系統(tǒng)的起源與發(fā)展 第三代專家系統(tǒng)屬多學(xué)科綜合型系統(tǒng)，采用多種人工智能語言，綜合采用各種知識表示方法和多種推理機制及控制策略，并

10、開始運用各種知識工程語言、骨架系統(tǒng)及專家系統(tǒng)開發(fā)工具和環(huán)境來研制大型綜合專家系統(tǒng)。 在總結(jié)前三代專家系統(tǒng)的設(shè)計方法和實現(xiàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，已開始采用大型多專家協(xié)作系統(tǒng)、多種知識表示、綜合知識庫、自組織解題機制、多學(xué)科協(xié)同解題與并行推理、專家系統(tǒng)工具與環(huán)境、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識獲取及學(xué)習(xí)機制等最新人工智能技術(shù)來實現(xiàn)具有多知識庫、多主體的第四代專家系統(tǒng)。3. 專家系統(tǒng)的起源與發(fā)展第一階段第一階段（60年代末70年代初）第一個里程碑：第一個里程碑：斯坦福大學(xué)斯坦福大學(xué)費根鮑姆費根鮑姆等人于等人于19681968年年研制成功的研制成功的DENDRALDENDRAL分析化合物分子結(jié)構(gòu)的專家系統(tǒng)分析分析化合物分子

11、結(jié)構(gòu)的專家系統(tǒng)分析 利用質(zhì)譜和核磁共振等化學(xué)實驗數(shù)據(jù)推斷出未知化合物的可能分子結(jié)構(gòu) MYCSYMAMYCSYMA系統(tǒng)是由麻省理工學(xué)院（系統(tǒng)是由麻省理工學(xué)院（MITMIT）于）于19711971年開發(fā)成功并投入年開發(fā)成功并投入應(yīng)用的專家系統(tǒng)，它能夠求解各種數(shù)學(xué)問題應(yīng)用的專家系統(tǒng)，它能夠求解各種數(shù)學(xué)問題 特點特點 高度的專業(yè)化，專門問題求解能力強高度的專業(yè)化，專門問題求解能力強 結(jié)構(gòu)、功能不完整，移植性差，缺乏解釋功能結(jié)構(gòu)、功能不完整，移植性差，缺乏解釋功能3. 專家系統(tǒng)的起源與發(fā)展第二階段第二階段（70年代中80年代初）MYCINMYCIN是由美國是由美國斯坦福大學(xué)斯坦福大學(xué)研制的用于細菌感染性

12、疾病的診斷和治研制的用于細菌感染性疾病的診斷和治療的專家系統(tǒng)療的專家系統(tǒng) 提出知識庫概念；引入可信度方法；推理解釋；英語交互PROSPECTORPROSPECTOR是由美國是由美國斯坦福研究所斯坦福研究所開發(fā)的一個探礦專家系統(tǒng)開發(fā)的一個探礦專家系統(tǒng) 首次實地分析華盛頓州某山區(qū)一帶的地質(zhì)資料，發(fā)現(xiàn)了一個鉬礦床 第一個有明顯經(jīng)濟效益的ESCASNETCASNET是一個幾乎與是一個幾乎與MYCINMYCIN同時開發(fā)的專家系統(tǒng)，由同時開發(fā)的專家系統(tǒng)，由拉特格爾拉特格爾（RutgerRutger）大學(xué)）大學(xué)開發(fā)，用于青光眼診斷與治療開發(fā)，用于青光眼診斷與治療 AMAM系統(tǒng)是由系統(tǒng)是由斯坦福大學(xué)斯坦福大學(xué)

13、于于19811981年年研制成功的專家系統(tǒng)研制成功的專家系統(tǒng) 模擬人類進行概括、抽象和歸納推理，發(fā)現(xiàn)某些數(shù)論的概念和定理3. 專家系統(tǒng)的起源與發(fā)展第二階段特點：(1) 單學(xué)科專業(yè)型專家系統(tǒng)；(2) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整，功能較全面，移植性好；(3) 具有推理解釋功能，透明性好；(4) 采用啟發(fā)推理、不精確推理；(5) 用產(chǎn)生式規(guī)則、框架、語義網(wǎng)絡(luò)表達知識；(6) 用限定性英語進行人機交互3. 專家系統(tǒng)的起源與發(fā)展第三階段（第三階段（8080年代以來）年代以來）DECDEC公司與公司與卡內(nèi)基卡內(nèi)基- -梅隆大學(xué)梅隆大學(xué)合作開發(fā)了專家系統(tǒng)合作開發(fā)了專家系統(tǒng)XCONXCON 為VAX計算機系統(tǒng)制訂硬件配置方

14、案，節(jié)約資金近1億美元專家系統(tǒng)開發(fā)工具專家系統(tǒng)開發(fā)工具的出現(xiàn)，它在許多領(lǐng)域簡化了專家系統(tǒng)的構(gòu)造的出現(xiàn)，它在許多領(lǐng)域簡化了專家系統(tǒng)的構(gòu)造 如骨架系統(tǒng)如骨架系統(tǒng)EMYCINEMYCIN、KASKAS、EXPERTEXPERT，通用知識工程語言，通用知識工程語言O(shè)PS5OPS5、RLLRLL，模塊式專家系統(tǒng)工具，模塊式專家系統(tǒng)工具AGEAGE等等4. 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)通常由六個部分組成：專家系統(tǒng)通常由六個部分組成： 人機接口、推理機、知識庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫、知識獲取機構(gòu)、解釋機構(gòu)人機接口、推理機、知識庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫、知識獲取機構(gòu)、解釋機構(gòu)人人 機機 接接 口口解釋機構(gòu)解釋機構(gòu)知識獲取機構(gòu)知識獲取機

15、構(gòu)知識庫知識庫推理機推理機動態(tài)動態(tài)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫用戶用戶領(lǐng)域?qū)＜翌I(lǐng)域?qū)＜抑R工程師知識工程師專家系統(tǒng)核心專家系統(tǒng)核心4. 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 知識庫知識庫 主要用來存放領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑膶ｉT知識主要用來存放領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑膶ｉT知識 (1)(1) 知識表達方法的選擇知識表達方法的選擇（最多的三種表示方法是產(chǎn)生式規(guī)則、框架和語義網(wǎng)絡(luò)） 充分表示領(lǐng)域知識 能充分、有效地進行推理 便于對知識的組織、維護與管理 便于理解與實現(xiàn) (2) (2) 知識庫管理系統(tǒng)知識庫管理系統(tǒng) 對知識庫中的知識組織、檢索和維護對知識庫中的知識組織、檢索和維護4. 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 推理機推理機模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過程，控制并執(zhí)行對問題的求解

16、推理機包括推理方法和控制策略兩部分 推理方法有精確推理和不精確推理 控制策略主要指推理方向控制及推理規(guī)則選擇策略 推理有正向推理、反向推理和正反向混合推理 推理策略一般還與搜索策略有關(guān)4. 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是建造和設(shè)計專家系統(tǒng)的關(guān)鍵，負責(zé)系統(tǒng)的知識獲取基本任務(wù)是為專家系統(tǒng)獲取知識，建立起健全、完善、有效的知識庫，以滿足求解領(lǐng)域問題的需要 要對知識進行一致性、完整性檢測獲取方式：人工輸入、部分學(xué)習(xí)、自動學(xué)習(xí)4. 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 專家系統(tǒng)與領(lǐng)域?qū)＜摇⒅R工程師、一般用戶間進行交互的界面由一組程序及相應(yīng)的硬件組成，用于完成輸入輸出工作 功能：知識的輸入、更新、完善、擴充和維護知識庫；推理過程中人機交互

17、，問題輸入；系統(tǒng)可通過人機接口結(jié)果，向用戶提問，結(jié)束時顯示結(jié)果。4. 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)又稱“黑板”、“綜合數(shù)據(jù)庫”或“動態(tài)數(shù)據(jù)庫”用于存放用戶提供的初始事實、問題描述及系統(tǒng)運行過程中得到的中間結(jié)果、最終結(jié)果等信息 是推理機不可缺少的工作場地，同時由于它可記錄推理過程中的各種有關(guān)信息，又為解釋機構(gòu)提供了回答用戶咨詢的依據(jù)4. 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)解釋結(jié)構(gòu)是與人機接口相連的部件，它負責(zé)對專家系統(tǒng)的行為進行解釋，并通過人機接口界面提供給用戶。主要功能：對系統(tǒng)推理過程進行跟蹤和記錄，回答用戶提出的問題，解釋系統(tǒng)的推理過程，使系統(tǒng)對用戶透明。主要形式：系統(tǒng)提示，人機對話專家系統(tǒng)的工作原理 根據(jù)知識庫中的知識和用

18、戶提供的事實進行推理，不斷地由已知的前提推出未知的結(jié)論即中間結(jié)果，并將中間結(jié)果放到數(shù)據(jù)庫中，作為已知的新事實進行推理，從而把求解的問題由求知狀態(tài)轉(zhuǎn)換為已知狀態(tài) 在專家系統(tǒng)的運行過程中，會不斷地通過人機接口與用戶進行交互，向用戶提問，并向用戶作出解釋27Y Y 目標(biāo)問題分析根據(jù)目標(biāo)問題集聚知識形成解決問題的假設(shè)方案集選擇最優(yōu)方案執(zhí)行之對假設(shè)方案集進行排序知識庫問題已解決？選擇下一個方案并執(zhí)行還有其它方案？成功結(jié)束失敗結(jié)束N N (1) 算法與啟發(fā)式方法算法與啟發(fā)式方法 算法算法 ： 指抽象的通步縮進的求解步驟，算法具有：指抽象的通步縮進的求解步驟，算法具有： 通用性，即算法能求解問題的全部問題；

19、通用性，即算法能求解問題的全部問題； 確定性，即求解狀態(tài)、步驟是精確、唯一的，可被機械執(zhí)行；確定性，即求解狀態(tài)、步驟是精確、唯一的，可被機械執(zhí)行； 有效性，即任何問題代入算法后都可經(jīng)有限個步驟達到期望的結(jié)有效性，即任何問題代入算法后都可經(jīng)有限個步驟達到期望的結(jié)果果; 我們把存在算法并且算法可以實現(xiàn)的問題稱為定規(guī)問題。我們把存在算法并且算法可以實現(xiàn)的問題稱為定規(guī)問題。 啟發(fā)式方法：對問題的求解采用積累的方式，符號處理是啟發(fā)式方法啟發(fā)式方法：對問題的求解采用積累的方式，符號處理是啟發(fā)式方法的特點。的特點。 符號性，一般僅用于求解一類的特定問題；符號性，一般僅用于求解一類的特定問題； 試程性，試程性

20、， 允許用多方法試探求解；允許用多方法試探求解； 針對性，啟發(fā)式方法常利用求解問題的一些特殊規(guī)律求解，這些針對性，啟發(fā)式方法常利用求解問題的一些特殊規(guī)律求解，這些規(guī)規(guī) 律不精確，經(jīng)不起或未經(jīng)嚴格的證明，不能保證對每個問律不精確，經(jīng)不起或未經(jīng)嚴格的證明，不能保證對每個問 題都有精題都有精確解或最優(yōu)解。確解或最優(yōu)解。 通常，通常， 我們把這類問題稱為非定規(guī)問題我們把這類問題稱為非定規(guī)問題。5. 專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)程序的區(qū)別 (2) 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理 . 基于算法，根據(jù)待求問題，找出相應(yīng)算法，屬過程型?；谒惴?，根據(jù)待求問題，找出相應(yīng)算法，屬過程型。 用特定的程序設(shè)計語言編制算法程序；用特定的程

21、序設(shè)計語言編制算法程序； 計算機按程序的要求，針對所輸入的數(shù)據(jù)進行操作計算機按程序的要求，針對所輸入的數(shù)據(jù)進行操作與求解；與求解； 輸出問題的解。輸出問題的解。 . 算法也可以表達知識，過程型知識，但算法也可以表達知識，過程型知識，但 不易表達大量知識，知識修改和理解難；不易表達大量知識，知識修改和理解難； 只適于表達完全正確的知識；只適于表達完全正確的知識； 只適于處理完全準確的數(shù)據(jù)。只適于處理完全準確的數(shù)據(jù)。 (3) ES的信息處理的信息處理 現(xiàn)實中許多問題不能用算法表示，其求解是經(jīng)驗性的，現(xiàn)實中許多問題不能用算法表示，其求解是經(jīng)驗性的，ES對信息處理對信息處理以以 “知識知識”為中心，包

22、括：為中心，包括： 知識的敘述性表示，用特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示知識，而不僅是知識的敘述性表示，用特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示知識，而不僅是 用算法表示；用算法表示； 知識的處理，以符號處理為特征；知識的處理，以符號處理為特征； 知識的啟發(fā)式應(yīng)用，以問題求解的特定策略為基礎(chǔ)，指導(dǎo)問知識的啟發(fā)式應(yīng)用，以問題求解的特定策略為基礎(chǔ)，指導(dǎo)問 題求解策略。題求解策略。 ES信息處理的主要特點是信息處理的主要特點是“知識知識”與對知識的應(yīng)用相分離。與對知識的應(yīng)用相分離。ES的特征：的特征：ES以知識為中心，并具有三大特征：以知識為中心，并具有三大特征： 啟發(fā)性（啟發(fā)性（Heuristic），），不僅使用邏輯知識，也使

23、用啟發(fā)性知識；不僅使用邏輯知識，也使用啟發(fā)性知識； 透明性（透明性（Transparency），），能向用戶解釋推理；能向用戶解釋推理； 靈活性（靈活性（Flexibility），），系統(tǒng)的知識便于修改和補充。系統(tǒng)的知識便于修改和補充。 依據(jù)某一算法依據(jù)某一算法數(shù)值量數(shù)值量難修改，需改動整個程序并重新編譯難修改，需改動整個程序并重新編譯正確，不容許不確定性正確，不容許不確定性依據(jù)啟發(fā)式方式依據(jù)啟發(fā)式方式符號量符號量易修改，只需改動知識庫易修改，只需改動知識庫滿意，容許不確定性滿意，容許不確定性 6. 專家系統(tǒng)與專家 專家系統(tǒng)的問題求解運用了問題領(lǐng)域的專門知識，其中含有專家的啟發(fā)式知識，一定程序

24、上模擬了專家處理問題的思維，但專家系統(tǒng)對專家思維模擬還十分粗糙，不論深度和廣度。 另一方面，專家系統(tǒng)又利用了計算機速度和精度的優(yōu)勢，彌補了人類專家一些人為的不足，在有些能力方面勝過了人類專家。 專家系統(tǒng)和專家的比較可以從以下幾個方面分析： 知識的廣度 知識的深度方面 速度和精度方面7. 專家系統(tǒng)與人工智能 專家系統(tǒng)是人工智能AI的一個應(yīng)用分支，它繼承和運用了AI各領(lǐng)域研究的基本思想和基本技術(shù)，如啟發(fā)式方法、符號處理、知識表示技術(shù)。專家系統(tǒng)在AI中脫穎而出，它代表著AI應(yīng)用的主要方面。 專家系統(tǒng)強調(diào)在專家的水平上處理高難度的問題 專家系統(tǒng)強調(diào)專門領(lǐng)域的問題求解策略，削弱了獨立于問題領(lǐng)域的通用求解

25、策略的應(yīng)用 專家系統(tǒng)能夠說明自身推理過程，對系統(tǒng)的求解結(jié)論能夠給出解釋，提高系統(tǒng)可接受性。 解釋、預(yù)測、診斷、規(guī)劃、監(jiān)視、設(shè)計、教學(xué)和決策 專家系統(tǒng)代表AI應(yīng)用主要方面，AI其他領(lǐng)域的發(fā)展都有結(jié)合專家系統(tǒng)研究的趨勢。2021-7-734 （1 1）. . 專家系統(tǒng)與知識系統(tǒng)專家系統(tǒng)與知識系統(tǒng) 專家系統(tǒng)能有效地解決問題的主要原因在于它擁有專家系統(tǒng)能有效地解決問題的主要原因在于它擁有知識，因為知識，因為“”。但專家系統(tǒng)擁有的知識。但專家系統(tǒng)擁有的知識是專家知識，而且主要是經(jīng)驗性知識。是專家知識，而且主要是經(jīng)驗性知識。 由專家系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展而發(fā)展起來的一種稱為知由專家系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展而發(fā)展起來的一

26、種稱為知識系統(tǒng)（識系統(tǒng)（Knowledge Based System)Knowledge Based System)的智能系統(tǒng)，其中的智能系統(tǒng)，其中的知識已不限于人類專家的經(jīng)驗知識，而可以是領(lǐng)域知的知識已不限于人類專家的經(jīng)驗知識，而可以是領(lǐng)域知識或通過機器學(xué)習(xí)所獲得的知識等。識或通過機器學(xué)習(xí)所獲得的知識等。所以，對于這種廣所以，對于這種廣義的知識系統(tǒng)來說，專家系統(tǒng)就是一種特殊的知識系統(tǒng)義的知識系統(tǒng)來說，專家系統(tǒng)就是一種特殊的知識系統(tǒng)。8. 專家系統(tǒng)與知識工程2021-7-735 （2 2）. . 專家系統(tǒng)與知識工程專家系統(tǒng)與知識工程 由于專家系統(tǒng)是基于知識的系統(tǒng)，那么，建造專家由于專家系統(tǒng)是基

27、于知識的系統(tǒng)，那么，建造專家系統(tǒng)就涉及到：系統(tǒng)就涉及到： （1 1）知識獲?。褐R獲?。簭娜祟悓＜夷抢锘驈膶嶋H問題搜集、整從人類專家那里或從實際問題搜集、整理、歸納專家級知識理、歸納專家級知識 （2 2）知識表示：知識表示：以某種結(jié)構(gòu)形式表達所獲取的知識，并以某種結(jié)構(gòu)形式表達所獲取的知識，并將其存儲于計算機之中將其存儲于計算機之中 （3 3）知識的組織與管理：知識的組織與管理：知識庫建立與維護等知識庫建立與維護等 （4 4）知識的利用：知識的利用：使用知識進行推理等一系列關(guān)于知識使用知識進行推理等一系列關(guān)于知識處理的技術(shù)和方法。處理的技術(shù)和方法。 8. 專家系統(tǒng)與知識工程2021-7-736

28、關(guān)于知識處理的技術(shù)和方法已形成一個稱為關(guān)于知識處理的技術(shù)和方法已形成一個稱為“知識知識工程工程”（Knowledge EngineeringKnowledge Engineering）的學(xué)科領(lǐng)域。這就是）的學(xué)科領(lǐng)域。這就是說，專家系統(tǒng)促使了知識工程的誕生和發(fā)展，知識工程說，專家系統(tǒng)促使了知識工程的誕生和發(fā)展，知識工程又是為專家系統(tǒng)服務(wù)的。正是由于這二者的密切關(guān)系，又是為專家系統(tǒng)服務(wù)的。正是由于這二者的密切關(guān)系，所以，所以，專家系統(tǒng)是知識系統(tǒng)應(yīng)用。8. 專家系統(tǒng)與知識工程對于專家系統(tǒng)的分類，可以按照不同的角度進行，如按對于專家系統(tǒng)的分類，可以按照不同的角度進行，如按應(yīng)用領(lǐng)域分類，可分為醫(yī)學(xué)、地質(zhì)

29、等；按執(zhí)行任務(wù)分類應(yīng)用領(lǐng)域分類，可分為醫(yī)學(xué)、地質(zhì)等；按執(zhí)行任務(wù)分類，可分為解釋、預(yù)測等；按實現(xiàn)方法和技術(shù)分類，可分，可分為解釋、預(yù)測等；按實現(xiàn)方法和技術(shù)分類，可分為演繹型、工程型等為演繹型、工程型等. .這些分類都有交叉這些分類都有交叉. .若按執(zhí)行任務(wù)若按執(zhí)行任務(wù)分類，可把專家系統(tǒng)分為下列幾種類型：分類，可把專家系統(tǒng)分為下列幾種類型：9. 專家系統(tǒng)的種類（1 1）解釋型）解釋型. . 這類專家系統(tǒng)能處理不完整的信息及有矛盾的數(shù)據(jù)這類專家系統(tǒng)能處理不完整的信息及有矛盾的數(shù)據(jù). .由分析和解釋由分析和解釋所采集到的數(shù)據(jù)和信息，找出與之一致的、符合客觀規(guī)律的解釋，進所采集到的數(shù)據(jù)和信息，找出與之一

30、致的、符合客觀規(guī)律的解釋，進而確定它們的實際含義而確定它們的實際含義. .典型的有：信號理解、圖像分析和化學(xué)結(jié)構(gòu)解典型的有：信號理解、圖像分析和化學(xué)結(jié)構(gòu)解釋等專家系統(tǒng)釋等專家系統(tǒng). .（2 2）診斷型）診斷型. . 這類專家系統(tǒng)可以根據(jù)輸入信息推斷對象存在故障的原因這類專家系統(tǒng)可以根據(jù)輸入信息推斷對象存在故障的原因. .主要包主要包括醫(yī)療診斷、電子機械診斷和材料失效診斷等括醫(yī)療診斷、電子機械診斷和材料失效診斷等. .都是通過處理對象內(nèi)部都是通過處理對象內(nèi)部各部件的功能及其相互關(guān)系，找到可能的故障所在，包括多種并存故各部件的功能及其相互關(guān)系，找到可能的故障所在，包括多種并存故障障. .（3 3）

31、預(yù)測型）預(yù)測型. . 這類專家系統(tǒng)可以根據(jù)對對象的過去和現(xiàn)在已知狀況的分析，推這類專家系統(tǒng)可以根據(jù)對對象的過去和現(xiàn)在已知狀況的分析，推測未來的演變結(jié)果測未來的演變結(jié)果. .典型的有：人口預(yù)測、財政預(yù)測、交通預(yù)測、軍事典型的有：人口預(yù)測、財政預(yù)測、交通預(yù)測、軍事預(yù)測和天氣預(yù)報等，都是進行與時間有關(guān)的推理，處理隨時間變化的預(yù)測和天氣預(yù)報等，都是進行與時間有關(guān)的推理，處理隨時間變化的數(shù)據(jù)和按時間順序發(fā)生、發(fā)展的事件數(shù)據(jù)和按時間順序發(fā)生、發(fā)展的事件. .而且，這類專家系統(tǒng)也能處理不而且，這類專家系統(tǒng)也能處理不完整信息完整信息. .9. 專家系統(tǒng)的種類（4 4）維護型）維護型. . 這類專家系統(tǒng)可以對發(fā)

32、生故障的對象進行處理，使其恢復(fù)正常工這類專家系統(tǒng)可以對發(fā)生故障的對象進行處理，使其恢復(fù)正常工作作. .典型的有：航空和宇航電子設(shè)備的維護等，如計算機網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)典型的有：航空和宇航電子設(shè)備的維護等，如計算機網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)、有線電視維護修理專家系統(tǒng)等都是根據(jù)糾錯方法的特點，按照某種、有線電視維護修理專家系統(tǒng)等都是根據(jù)糾錯方法的特點，按照某種標(biāo)準從多種糾錯方案中制定代價最小的方案標(biāo)準從多種糾錯方案中制定代價最小的方案. .（5 5）調(diào)試型）調(diào)試型. . 這類專家系統(tǒng)可以根據(jù)處理對象和出現(xiàn)故障的特點，給出故障的這類專家系統(tǒng)可以根據(jù)處理對象和出現(xiàn)故障的特點，給出故障的排除意見和方法，從多種糾錯方案中選擇

33、最佳方案排除意見和方法，從多種糾錯方案中選擇最佳方案. .該類型主要用于計該類型主要用于計算機輔助調(diào)試系統(tǒng)，也可用于維修站進行被修設(shè)備的調(diào)整與試驗算機輔助調(diào)試系統(tǒng)，也可用于維修站進行被修設(shè)備的調(diào)整與試驗. .（6 6）教學(xué)型）教學(xué)型. . 這類專家系統(tǒng)主要用于教學(xué)和培訓(xùn)任務(wù)這類專家系統(tǒng)主要用于教學(xué)和培訓(xùn)任務(wù). .可根據(jù)學(xué)生的特點，輔導(dǎo)可根據(jù)學(xué)生的特點，輔導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和處理學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的錯誤學(xué)生學(xué)習(xí)和處理學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的錯誤. .（7 7）設(shè)計型）設(shè)計型. . 這類專家系統(tǒng)可根據(jù)給定要求，提供最佳設(shè)計方案或圖樣描述這類專家系統(tǒng)可根據(jù)給定要求，提供最佳設(shè)計方案或圖樣描述. .典典型的有：電路設(shè)計、

34、生產(chǎn)工藝設(shè)計、計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計、自動程序設(shè)計型的有：電路設(shè)計、生產(chǎn)工藝設(shè)計、計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計、自動程序設(shè)計等專家系統(tǒng)等專家系統(tǒng). .9. 專家系統(tǒng)的種類記筆記記筆記（8 8）規(guī)劃型）規(guī)劃型. . 這類專家系統(tǒng)可根據(jù)給定的目標(biāo)，在一定的約束條件下，不斷調(diào)這類專家系統(tǒng)可根據(jù)給定的目標(biāo)，在一定的約束條件下，不斷調(diào)整步驟，擬定行動計劃，最終以較小的代價達到給定的目標(biāo)整步驟，擬定行動計劃，最終以較小的代價達到給定的目標(biāo). .典型的有典型的有：機器人動作規(guī)劃與交通運輸調(diào)度等專家系統(tǒng)：機器人動作規(guī)劃與交通運輸調(diào)度等專家系統(tǒng). .（9 9）監(jiān)視型）監(jiān)視型. . 這類專家系統(tǒng)通過隨時收集被控對象的數(shù)據(jù)，建立其特征與

35、時間這類專家系統(tǒng)通過隨時收集被控對象的數(shù)據(jù)，建立其特征與時間變化的數(shù)據(jù)模型，用于對系統(tǒng)或過程的行為進行觀察，并與其應(yīng)當(dāng)具變化的數(shù)據(jù)模型，用于對系統(tǒng)或過程的行為進行觀察，并與其應(yīng)當(dāng)具有的行為進行比較，如發(fā)現(xiàn)異常，則發(fā)出報警有的行為進行比較，如發(fā)現(xiàn)異常，則發(fā)出報警. .典型的有：防空監(jiān)視、典型的有：防空監(jiān)視、國家財政的監(jiān)控和電話監(jiān)控等專家系統(tǒng)國家財政的監(jiān)控和電話監(jiān)控等專家系統(tǒng). .（1010）控制型）控制型. . 這類專家系統(tǒng)可完成按要求對受控對象進行管理的全面行為，即這類專家系統(tǒng)可完成按要求對受控對象進行管理的全面行為，即自動控制系統(tǒng)的全部行為自動控制系統(tǒng)的全部行為. .通常用于實時控制型系統(tǒng)通

36、常用于實時控制型系統(tǒng). .典型的有：商場典型的有：商場管理監(jiān)控、戰(zhàn)場指揮和自主機器人控制等專家系統(tǒng)管理監(jiān)控、戰(zhàn)場指揮和自主機器人控制等專家系統(tǒng). . 9. 專家系統(tǒng)的種類記筆記解釋解釋預(yù)測預(yù)測診斷診斷規(guī)劃規(guī)劃教學(xué)教學(xué)調(diào)試調(diào)試監(jiān)視監(jiān)視維護維護設(shè)計設(shè)計控制控制圖圖6-2 6-2 專家系統(tǒng)按任務(wù)分類的層次結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)按任務(wù)分類的層次結(jié)構(gòu)9. 專家系統(tǒng)的種類記筆記 有些專家系統(tǒng)常常完成幾種任務(wù)，然而，不管有些專家系統(tǒng)常常完成幾種任務(wù)，然而，不管專家系統(tǒng)完成何種性質(zhì)的任務(wù)，就其問題領(lǐng)域的基專家系統(tǒng)完成何種性質(zhì)的任務(wù)，就其問題領(lǐng)域的基本操作而言，專家系統(tǒng)求解的問題都可分為分類問本操作而言，專家系統(tǒng)求解的問題都可分為分類問題和構(gòu)造問題題和構(gòu)造問題. .求解分類問題的專家系統(tǒng)稱為分析求解分類問題的專家系統(tǒng)稱為分析型專家系統(tǒng)，廣泛用于診斷、解釋和調(diào)試等任務(wù)；型專家系統(tǒng)，廣泛用于診斷、解釋和調(diào)試等任務(wù)；求解構(gòu)造問題的專家系統(tǒng)稱為設(shè)計型專家系統(tǒng)，廣求解構(gòu)造問題的專家系統(tǒng)稱為設(shè)計型專家系統(tǒng)，廣泛用于規(guī)劃、設(shè)計等任務(wù)泛用于規(guī)劃、設(shè)計等任務(wù). . 9. 專家系統(tǒng)的種類9. 專家系統(tǒng)的種類類別類別功能作用功能作用應(yīng)用應(yīng)用預(yù)測型專家系統(tǒng)預(yù)測型專家系統(tǒng)（Expert Systemfor Prediction）主主要要對對處處理理對對象象的的過過去去和和現(xiàn)現(xiàn)在在的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)進進行行分分析析，并并由由此此來來推