人工智能導論課程指導書

1、人工智能導論課程實驗指導書廉師友編計算機工程實驗室2007年3月.21 .小型專家系統(tǒng)設計與實現(xiàn)專家系統(tǒng)涉及人工智能導論課程的大部分內(nèi)容，而且實踐性和應用性都很強。因此，本課程將專家系統(tǒng)設計與實現(xiàn)作為一個上機實驗項目。該實驗是一個設計性實驗，它對加深課程內(nèi)容的理解和掌握，培養(yǎng)學生運用所學知識開發(fā)智能系統(tǒng)的能力有重要意義。一、實驗名稱小型專家系統(tǒng)設計與實現(xiàn)二、實驗目的1 .加深理解專家系統(tǒng)的結構原理與實際應用。2,初步掌握知識獲取的基本方法。3.掌握產(chǎn)生式規(guī)則知識表示方法及其編程實現(xiàn)方法。4,初步掌握知識庫的組建方法。5,加深理解推理機的算法原理并初步掌握其編程實現(xiàn)方法。三、實驗內(nèi)容運用所學知識

2、，設計并編程實現(xiàn)一個小型專家系統(tǒng)（如分類、診斷、預測等類型）。四、基本要求1 .具體應用領域自選，具體系統(tǒng)名稱自定；但所做系統(tǒng)絕對不能雷同。2,用產(chǎn)生式規(guī)則作為知識表示，用產(chǎn)生系統(tǒng)實現(xiàn)該專家系統(tǒng)。3,可用PROLOG!言編程并參考下面小例程序；但也可用其他語言另行編程。4,所實現(xiàn)的專家系統(tǒng)必須上機運行演示；程序運行時，應有人機對話過程。5 .系統(tǒng)完成后，要提交實驗報告。五、實驗步驟具體工作及步驟為：1,選題。6 .系統(tǒng)分析。7 .知識獲取與知識表示選擇/設計。4,知識庫組建。8 .推理機選擇/編制。9 .系統(tǒng)調(diào)試與測試：可先運行一兩個簡單的PROLO珊序，以熟悉語言環(huán)境；接著運行示例程序；然后

3、編輯、調(diào)試、測試自己的系統(tǒng)程序。10 撰寫實驗報告。六、系統(tǒng)示例考慮到本實驗有一定難度，下面給出一個“小型動物分類專家系統(tǒng)”示例,以供參考。1 .動物分類規(guī)則集(1)若某動物有奶，則它是哺乳動物。(2)若某動物有毛發(fā)，則它是哺乳動物。(3)若某動物有羽毛，則它是鳥。(4)若某動物會飛且生蛋，則它是鳥。(5)若某動物是哺乳動物且有爪且有犬齒且目盯前方，則它是食肉動物。(6)若某動物是哺乳動物且吃肉，則它是食肉動物。(7)若某動物是哺乳動物且有蹄，則它是有蹄動物。(8)若某動物是有蹄動物且反芻食物，則它是偶蹄動物。(9)若某動物是食肉動物且黃褐色且有黑色條紋，則它是老虎。(10)若某動物是食肉動物

4、且黃褐色且有黑色斑點，則它是金錢豹。(11)若某動物是有蹄動物且長腿且長脖子且黃褐色且有暗斑點，則它是長頸鹿。(12)若某動物是有蹄動物且白色且有黑色條紋，則它是斑馬。(13)若某動物是鳥且不會飛且長腿且長脖子且黑白色，則它是駝鳥。(14)若某動物是鳥且不會飛且會游泳且黑白色，則它是企鵝。(15)若某動物是鳥且善飛且不怕風浪，則它是海燕。下面是該規(guī)則集所形成的(部分)推理網(wǎng)絡：2 .源程序/*AnAnimalClassifyingExpertSystem*/databasexpositive(symbol,symbol)xnegative(symbol,symbol)predicatesrun

5、animal_is(symbol)it_is(symbol)positive(symbol,symbol)negative(symbol,symbol)clear_factsremember(symbol,symbol,symbol)ask(symbol,symbol)goalrun.clausesrun:-animal_is(X),!,write(nYouranimalmaybea(n),X),nl,nl,clear_facts.run:-write(nUnabletodeterminewhat),write(youranimalis.nn),clear_facts.positive(X,Y

6、):-xpositive(X,Y),!.positive(X,Y):-not(xnegative(X,Y),ask(X,Y).negative(X,Y):-xnegative(X,Y),!.negative(X,Y):-not(xpositive(X,Y),ask(X,Y).ask(X,Y):-write(X,it,Y,n),readln(Reply),remember(X,Y,Reply).remember(X,Y,y):-asserta(xpositive(X,Y).remember(X,Y,n):-asserta(xnegative(X,Y),fail.clear_facts:-retr

7、act(xpositive(_,_),fail.clear_facts:-retract(xnegative(_,_),fail.clear_facts:-write(nnPleasepressthespacebartoExit),readchar(_)./*KnowledgeBase*/animal_is(cheetah):-it_is(carnivore),positive(has,tawny_color),positive(has,black_spots).animal_is(tiger):-it_is(carnivore),positive(has,tawny_color),posit

8、ive(has,black_stripes).animal_is(giraffe):-it_is(ungulate),positive(has,long_neck),positive(has,long_legs),positive(has,dark_spots).animal_is(zebra):-it_is(ungulate),positive(has,black_stripes).animal_is(ostrich):-it_is(bird),negative(does,fly),positive(has,long_neck),positive(has,long_legs),positiv

9、e(has,black_and_white_color).animal_is(penguin):-it_is(bird),negative(does,fly),positive(does,swim),positive(has,black_and_white_color).animal_is(albatross):-it_is(bird),positive(does,fly_well).it_is(mammal):-positive(has,hair).it_is(mammal):-positive(does,give_milk).it_is(bird):-positive(has,feathe

10、rs).it_is(bird):-positive(does,fly),positive(does,lay_eggs).it_is(carnivore):-positive(does,eat_meat).it_is(carnivore):-it_is(mammal),positive(has,pointed_teeth),positive(has,claws),positive(has,forward_eyes).it_is(ungulate):-it_is(mammal),positive(has,hooves).it_is(ungulate):-it_is(mammal),positive

11、(does,chew_cud).需要說明的是，嚴格來講，該專家系統(tǒng)程序中并無顯式的推理機，而是利用了PROLOG言本身的推理機制實現(xiàn)推理的。這就是說，用PROLOG寫專家系統(tǒng)程序，可以省去推理機部分。如果用其他語言編程，推理機則是必不可少的。當然，用PROLOG寫專家系統(tǒng)程序，也可以不用它自身的推理機作為所實現(xiàn)的專家系統(tǒng)的推理機，而用戶自己重新編寫一個顯式的推理機，這可根據(jù)問題和需要而定。如果要重新編寫推理機，一般說來，規(guī)則就要用PROLOG事實來實現(xiàn)。知識庫就要用PROLOG動態(tài)數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)。當然,以上實習也可用C或C+魏程，但工作量要大得多。七、實驗報告實驗報告用學校統(tǒng)一的實驗報告紙書寫，表頭嚴格按其要求填寫，其中“實驗名稱”后填：小型專家系統(tǒng)設計與實現(xiàn)。下面是實驗報告的基本內(nèi)容和書寫格一、實驗目的加深對專家系統(tǒng)的理解，初步掌握專家系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方法。二、實驗內(nèi)容運用所學知識，設計并編程實現(xiàn)一個小型專家系統(tǒng)。三、實驗步驟1