第六章-專家系統(tǒng)modifiedPPT課件

1、2021/6/71第六章第六章 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)2021/6/726.1 基本概念專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)的分類2021/6/736.1 基本概念專家系統(tǒng)l概念l智能程序系統(tǒng)l具有相關領域內大量的專家知識l應用人工智能技術，模擬專家的思維過程，解決相關領域的問題l特點l具有專家水平的專門知識2021/6/74知識分三級：l數(shù)據(jù)級初始事實，中間結論及最終結論等。例如：癥狀，化驗結果等l知識庫級專家的知識。系統(tǒng)性能主要取決于該知識的質量和數(shù)量。例如：醫(yī)學常識，診治經驗等控制級如何利用前兩種知識的知識，它體現(xiàn)系統(tǒng)的智能程度。例如：搜索策略6.1 基本概念2021/6/75l能進行有效的推理l具有靈活性知識庫

2、與推理機相分離l對知識庫中知識的修改、更新，不影響推理機l構造專家系統(tǒng)外殼l具有透明性具有解釋功能l具有交互性l具有實用性6.1 基本概念2021/6/76專家系統(tǒng)與常規(guī)程序l程序=數(shù)據(jù)結構算法 把問題求解的知識隱含于程序中，將知識組織成兩級數(shù)據(jù)級和程序級l專家系統(tǒng)=知識推理 把問題求解的知識單獨組成知識庫，將知識組織成三級數(shù)據(jù)級、知識庫級和控制級6.1 基本概念2021/6/77 常規(guī)程序 專家系統(tǒng)主要面向數(shù)值計算和數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)多是精確的；對數(shù)據(jù)的檢索多采用基于模式的布爾匹配一般不具有解釋功能主要面向符號處理數(shù)據(jù)多是不精確的、模糊的；多采用模糊匹配一般具有解釋機構2021/6/786.1 基

3、本概念專家系統(tǒng)的分類l按專家系統(tǒng)的特性和處理問題的類型l解釋型l診斷型l預測型l設計型l按系統(tǒng)的體系結構l集中式l分布式l神經網(wǎng)絡2021/6/796.2 專家系統(tǒng)的一般結構人機接口推理機解釋機構知識獲取機構數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)知識庫及其管理系統(tǒng)用戶、專家系統(tǒng)及知識工程師2021/6/7106.2 專家系統(tǒng)的一般結構 人機接口完成輸入輸出功能 知識獲取機構將知識輸入到知識 庫，并保證知識的一致性，完整性l專家知識工程師知識庫l機器自動學習知識知識庫及其管理系統(tǒng)對知識庫的知識進行組織，檢索和維護等2021/6/7116.2 專家系統(tǒng)的一般結構推理機專家系統(tǒng)的核心。推理機的性能及構造僅與知識的組織形

4、式及表示方式有關，而與知識的內容無關數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)存放初始事實、中間結論及最后結果等，它是動態(tài)的解釋機構跟蹤并記錄推理過程，當用戶提出問題時給予解答l解釋功能是專家系統(tǒng)區(qū)別于其他程序重要特征之一l幫助發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)尚存的問題2021/6/7126.3 專家系統(tǒng)的設計與評價 建造規(guī)則 開發(fā)過程 評價2021/6/7136.3 專家系統(tǒng)的設計與評價建造規(guī)則l恰當?shù)膭澏ㄇ蠼鈫栴}的領域l獲取完備的知識l知識庫與推理的分離l選擇、設計合適的知識表示模式l推理應能模擬領域專家求解問題的思維過程l建立友好的交互環(huán)境l漸增式的開發(fā)策略2021/6/7146.3 專家系統(tǒng)的設計與評價開發(fā)過程需求分析系統(tǒng)設計知識獲

5、取編程調試原型測試修正與擴充系統(tǒng)總調系統(tǒng)維護2021/6/715軟件工程l設計目標是建立一個用于專門事務處理的信息處理系統(tǒng)l處理的對象是數(shù)據(jù)l主要功能是查找、統(tǒng)計、排序等l其運行機制是確定專家系統(tǒng)/知識工程l設計目標是建立一個輔助人類專家的知識處理系統(tǒng)l處理的對象是知識和數(shù)據(jù)l主要功能是推理、評估、預測、規(guī)劃、解釋等l其運行機制難以確定2021/6/7166.3 專家系統(tǒng)的設計與評價l需求分析l目標與任務l對系統(tǒng)功能、性能的要求l了解領域專家的情況l了解將要面向的用戶情況l可用的軟、硬件環(huán)境l系統(tǒng)的開發(fā)時間及進度2021/6/717l系統(tǒng)設計l確定專家系統(tǒng)的類型l確定專家系統(tǒng)的體系結構l知識表

6、示模式及知識庫的結構l求解策略l接口方式l開發(fā)環(huán)境6.3 專家系統(tǒng)的設計與評價2021/6/7186.3 專家系統(tǒng)的設計與評價l知識獲取l從領域專家處獲取l查閱相關資料l對知識分析比較、歸納整理l將知識列成條款并作靜態(tài)檢測l以確定的知識模式表示2021/6/7196.3 專家系統(tǒng)的設計與評價l原型測試l可靠性l知識的一致性l運行效率l解釋能力2021/6/7206.3 專家系統(tǒng)的設計與評價 系統(tǒng)評價l知識的完備性l知識的完善性l知識的正確性l知識的完整和一致性（ 例如是否存在冗余、矛盾、環(huán)路等）l表示方法及組織方式的適當性l是否充分表達了領域知識l是否有利于搜索和推理效率的提高l是否便于知識的

7、維護、管理與擴充2021/6/7216.3 專家系統(tǒng)的設計與評價l求解問題的質量l準確率，指所得結論與客觀事實的符合程度l符合率，指所得結論與專家結論的符合程度l系統(tǒng)效率l人機交互的便利性l系統(tǒng)的可維護性l解釋能力2021/6/7226.4 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具 人工智能語言 專家系統(tǒng)外殼 通用型專家系統(tǒng)工具 專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境2021/6/7236.4 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具人工智能語言l表處理語言LISP (List Processing Language)麥卡錫等，1960年研制實現(xiàn)l適合于符號處理的語言。l處理的唯一對象是由符號構成的表l典型的函數(shù)型語言。l沒有語句，只有函數(shù)程序的通常形式是函

8、數(shù)定義和函數(shù)調用。主要控制結構是遞歸而不像一般程序用循環(huán)等作為控制結構2021/6/724l邏輯程序設計語言PROLOG科麥瑞爾，1972研制成功l描述性語言l 僅含事實、規(guī)則及詢問。強調對象之間的邏輯關系。不要求給出求解問題的步驟，也不存在一般程序具有的條件、循環(huán)等控制結構l具有自動搜索、模式匹配及回溯的功能，從而實現(xiàn)自動邏輯推理l數(shù)據(jù)和程序結構統(tǒng)一，都由項構成l采用遞歸作為控制結構 PROLOG效率不高；只有一個全局知識庫；不能模塊化；知識表示單一2021/6/725l面向對象的程序設計語言l面向對象類、對象l通過消息傳遞實現(xiàn)過程調用l較大的靈活性和可擴充性lC/C+2021/6/726采

9、用程序設計語言開發(fā)專家系統(tǒng)的特點l靈活，針對性強l開發(fā)周期長，從頭做起2021/6/7276.4 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具專家系統(tǒng)外殼/骨架系統(tǒng) 將開發(fā)成功的專家系統(tǒng)，抽去其知識庫中的知識，只保留其獨立于知識庫的推理機部分，將界面通用化后構成專家系統(tǒng)外殼特點：大大減少開發(fā)的工作量，主要工作是知識的獲取知識表示模式及推理機是固定的，只適于建造類似的專家系統(tǒng) 2021/6/728例：EMYCIN，其前身是MYCIN，適合建立咨詢性的診斷分析型專家系統(tǒng)，且僅限于采用產生式規(guī)則表示的系統(tǒng) 2021/6/7296.4 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具通用型專家系統(tǒng)完全重新設計的專家系統(tǒng)開發(fā)工具，不依賴任何已有的專家系統(tǒng)特點：通用性與使用的方便性是一對矛盾例：OPS5，ART專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境