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決策支持系統(tǒng)系統(tǒng)工程專業(yè)本科學(xué)員必修課第四章智能決策支持系統(tǒng)和智能技術(shù)的決策支持人工智能基本原理本章內(nèi)容智能決策支持系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)與智能決策支持系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的決策支持遺傳算法的決策支持機(jī)器學(xué)習(xí)的決策支持4.1智能決策支持系統(tǒng)概述4.1.1智能決策支持系統(tǒng)概念4.1.2智能決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1981年，Bonczek提出了DSS三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中有“知識系統(tǒng)”，使得不少學(xué)者將DSS劃為人工智能的范疇，研究知識表示與知識推理，這樣，DSS與人工智能的專家系統(tǒng)的界限變得模糊了。1980年，Spraque提出DSS的三部件結(jié)構(gòu)，是傳統(tǒng)DSS結(jié)構(gòu)的典型代表。

IDSS實(shí)際上就是在DSS基礎(chǔ)上增加了知識部件。4.1.1智能決策支持系統(tǒng)概念知識部件知識庫知識管理系統(tǒng)推理機(jī)4.1.2智能決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.人工智能的決策支持技術(shù)（1）專家系統(tǒng)（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（3）遺傳算法（4）機(jī)器學(xué)習(xí)（5）自然語言理解2.智能決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式（1）IDSS的基本結(jié)構(gòu)形式問題綜合與交互系統(tǒng)模型庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)人工智能技術(shù)專家系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遺傳算法機(jī)器學(xué)習(xí)自然語言理解模型庫數(shù)據(jù)庫（2）IDSS的簡化結(jié)構(gòu)圖問題綜合與交互系統(tǒng)模型庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)知識庫管理系統(tǒng)推理機(jī)模型庫數(shù)據(jù)庫知識庫用戶4.2人工智能基本原理4.2.1邏輯推理4.2.2知識表示與知識推理4.2.3搜索技術(shù)4.2.1邏輯推理1.形式邏輯（1）概念：概念反映事物的特有屬性和屬性的取值。（3）推理：從一個或多個判斷推出一個新判斷的過程。（2）判斷：對概念的肯定或否定；是研究人的思維形式及其規(guī)律的科學(xué)，主要用于形成概念，作出判斷，進(jìn)行推理。2推理的種類演繹推理歸納推理類比推理假言推理三段論推理數(shù)學(xué)歸納法假言易位推理枚舉歸納推理（1）假言推推理：“如果p，那么q”為真，同時“p”為真，則推出出“q”為真。p→q，p┝q（2）三段論論推理：“如果p，那么q”為真，同時“如果q，那么r”為真，則推出出“如果p，那么r”為真。p→q，q→→r┝p→r（3）假言易位推理理：“如果p，那么q”為真，同時“非q”為真，則推出出“非p”為真。p→q，～q┝～p演繹推理（1）數(shù)學(xué)歸納法：A包含B1、B2，……A真B1真，Bn

→Bn＋1歸納推理（2）枚舉歸納推理：由所見的某一類事物的部分分子具有某種屬性，而且沒有遇到相反的情況，于是得出這一類事物都具有這種屬性的一般性結(jié)論。S1是P，S2

是P……Sn是P，S1…Sn是S類中的部分分子，而且沒有遇到相反的事例

所以，S類事物都是P類比推理：A事物有a、b、c、、d屬性，B事物有a、b、c屬性（或a，、b，、c，相似屬性）所以，B事物也可能有有d屬性（或d，相似屬性）由兩個（或兩兩類）事物在在某些屬性上上相同，進(jìn)而而推斷它們在在另一個屬性性也可能相同同的推理。3.總結(jié)（1）演繹推推理的結(jié)論沒沒有超出已知知的知識范圍圍，而歸納推推理和類比推推理的結(jié)論超超出了已知的的知識范圍；；（2）演繹推推理中由于前前提和結(jié)論有有必然聯(lián)系，，只要前提為為真，結(jié)論一一定為真。歸歸納推理和類類比推理中前前提和結(jié)論，，不能保證有有必然聯(lián)系，，具有或然性性。這樣的結(jié)結(jié)論未必是可可靠的，需要要經(jīng)過嚴(yán)格的的驗(yàn)證和證明明。4.2.2知知識、知知識表示

知識是加工了的、深思熟慮過的、經(jīng)過推理了的、已經(jīng)達(dá)成共識的關(guān)于實(shí)體的狀態(tài)以及實(shí)體之間的聯(lián)系的一系列事實(shí)，可以用來指導(dǎo)行動，是理解自然規(guī)律并根據(jù)自然規(guī)律預(yù)測實(shí)際系統(tǒng)行為的能力。知識的概念：是以各種不同同方式把多個個信息關(guān)聯(lián)在在一起的信息息結(jié)構(gòu)。是人人們對客觀事事物及其規(guī)律律的認(rèn)識，知知識還包括人人們利用客觀觀規(guī)律解決實(shí)實(shí)際問題的方方法和策略等等。描述性知識：表示對象及概念的特征及其相互關(guān)系的知識，及問題求解狀況的知識，也稱為事實(shí)性知識。判斷性知識：表示與領(lǐng)域有關(guān)的問題求解知識，如推理規(guī)則等，也稱啟發(fā)性知識。過程性知識：表示問題求解的控制策略，即如何應(yīng)用判斷性知識進(jìn)行推理的知識。計算機(jī)所處理的知識，按其作用可大致分為三類：知識按其作用的層次可分為兩類：對象級知識：直接描述有關(guān)領(lǐng)域?qū)ο蟮闹R元級知識：描述對象級知識的知識4.2.2知知識、知知識表示4.2.2知知識、知知識表示知識表示：知識表示是對對知識的一種種描述，或者者說是一組約約定，是一種種計算機(jī)可以以接受的、用用于描述知識識的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)，對知識進(jìn)進(jìn)行表示就是是把知識表示示成便于計算算機(jī)存儲和利利用的某種數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。知識表示的要要求1）表示能力：：能夠?qū)栴}題求解所需的的知識正確有有效地表達(dá)達(dá)出來；2）可理解性：：所表達(dá)的知知識簡單、易易于理解；3）可訪問性：：能夠有效地地利用所表達(dá)達(dá)的知識；4）可擴(kuò)充性：：能夠方便地地對知識進(jìn)行行擴(kuò)充。4.2.2知知識、知知識表示知識表示的方法謂詞邏輯產(chǎn)生式規(guī)則語義網(wǎng)絡(luò)框架劇本謂詞邏輯的合合法表達(dá)式也也稱合式公式式。它由原子子公式、連接接詞和量詞組組成。原子公式：由由謂詞、括號號和括號中的的項組成辦公地點(diǎn)關(guān)系劉凌401陳東華402張明亮418辦公地點(diǎn)（劉劉凌、401）辦公地點(diǎn)（陳陳東華、402）辦公地點(diǎn)（張張明亮、418）1一階謂詞邏輯輯蘭色（盒子））顏色（盒子、、蘭色）值（顏色、盒盒子、蘭色））盒子是蘭色的的原子公式：由由謂詞、括號號和括號中的的項組成謂詞邏輯的合合法表達(dá)式也也稱合式公式式。它由原子子公式、連接接詞和量詞組組成。1一階謂詞邏輯輯連接詞：用來來組合原子公公式以形成較較復(fù)雜的合式式公式?！摹先。篜∧Q，當(dāng)P、Q皆為真時，才才為真，否則則為假；類似似“AND”∨—析?。篜∨Q，當(dāng)P、Q皆為假時，則則為假，否則則為真；類似似“OR”—蘊(yùn)涵：P=>Q,只有P為真，Q為假時，蘊(yùn)涵涵式為假，否否則為真；~—否定：~P，當(dāng)P為假時，才為為真，否則為為假。1一階謂詞邏輯輯PQP=>QTTTTFFFTTFFT1一階謂詞邏輯輯量詞：、，分分別為全稱量量詞和存在量量詞。例子：“張張某送給屋屋里的每個個人一件禮禮物”（y）{[IN(y,ROOM)∧∧HUMAN(y)]=>(x)[GIVE(ZHANG,x,y)∧∧PRESENT(x)]}1一階謂詞邏邏輯2產(chǎn)生式式規(guī)則產(chǎn)生式(Production)一詞，首先先是由美國國數(shù)學(xué)家波波斯特（E.Post）提出來的。。波斯特根根據(jù)替換規(guī)規(guī)則提出了了一種稱為為波斯特機(jī)機(jī)的計算模模型，模型型中的每一一條規(guī)則當(dāng)當(dāng)時被稱為為一個產(chǎn)生生式。后來來，這一術(shù)術(shù)語幾經(jīng)修修改擴(kuò)充，，被用到許許多領(lǐng)域。。例如，形形式語言中中的文法規(guī)規(guī)則就稱為為產(chǎn)生式。。產(chǎn)生式也稱稱為產(chǎn)生式式規(guī)則，或或簡稱規(guī)則則。2產(chǎn)生式式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則則的一般形形式為：前件→后件件其中，前件件就是前提提，后件是是結(jié)論或動動作，前件件和后件可可以是由邏邏輯運(yùn)算符符AND、OR、NOT組成的表達(dá)達(dá)式。2產(chǎn)生式式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則則知識一般般表示為：：ifAthenB產(chǎn)生式規(guī)則則的語義：如果前提滿滿足，則可可得結(jié)論或或者執(zhí)行相相應(yīng)的動作作，即后件件由前件來來觸發(fā)。所所以，前件件是規(guī)則的的執(zhí)行條件件，后件是是規(guī)則體。。例如，下面面就是幾個個產(chǎn)生式規(guī)規(guī)則：(1)如果果銀行存款款利率下調(diào)調(diào)，那么股股票價格上上漲；(2)如果果爐溫超過過上限，則則立即關(guān)閉閉風(fēng)門；(3)如果果鍵盤突然然失靈且屏屏幕上出現(xiàn)現(xiàn)怪字符，，則是病毒毒發(fā)作；一條產(chǎn)生式式規(guī)則就是是一條知識識。用產(chǎn)生生式可以實(shí)實(shí)現(xiàn)推理和和操作，產(chǎn)生式規(guī)則則是知識表表示形式。產(chǎn)生式規(guī)則則知識有正向和逆向兩種推理方方式。（1）正向向推理逐條搜索規(guī)規(guī)則庫，對對每一條規(guī)規(guī)則的前提提條件都檢檢查事實(shí)庫庫中是否存存在；對前提條件件中各子項項，若事實(shí)實(shí)庫中不是是全部都存存在，放棄棄該條規(guī)則則；若在事實(shí)庫庫中全部存存在，則執(zhí)執(zhí)行該條規(guī)規(guī)則，并結(jié)結(jié)論放入到到事實(shí)庫中中；反復(fù)執(zhí)行上上述過程，，直至推出出目標(biāo)，并并存放入事事實(shí)庫中。。算法：例如：在產(chǎn)產(chǎn)生式規(guī)則則庫中有3條規(guī)則，，在事實(shí)庫庫中存在B、C、E3個事實(shí)，且且它們均為為真。希望望通過正向向推理，證證明目標(biāo)G為真。B、C、E1、AB->G2、CD->A3、E->DVV產(chǎn)生式規(guī)則庫事實(shí)庫推理過程：：（1）正向向推理（2）逆向向推理從目標(biāo)開始始，尋找以以此目標(biāo)為為結(jié)論的規(guī)規(guī)則，并對對該規(guī)則的的前提進(jìn)行行判斷；若該規(guī)則的的前提中某某個子項是是另一規(guī)則則的結(jié)論，，再找此結(jié)結(jié)論的規(guī)則則；重復(fù)上述過過程，直到到對某個規(guī)規(guī)則的前提提能夠進(jìn)行行判斷；按此規(guī)則前前提的判斷斷得出結(jié)論論的判斷，，由此回溯溯到上一個個規(guī)則的推推理，一直直回溯到目目標(biāo)的判斷斷。算法：B、C、E1、AB->G2、CD->A3、E->DVV產(chǎn)生式規(guī)則庫事實(shí)庫推理過程：GBACDE（2）逆向向推理從概念結(jié)點(diǎn)點(diǎn)間問它們們之間的關(guān)關(guān)系通過概念和和關(guān)系問其其他結(jié)點(diǎn)由J.R.Quilian于1968年在研究究人類聯(lián)想想記憶時提提出的一種種心理學(xué)模模型。3語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基本思想：

用結(jié)點(diǎn)表示概念，用弧線表示概念之間的關(guān)系，將領(lǐng)域知識表示成一種結(jié)構(gòu)圖形式；在語義網(wǎng)絡(luò)中，尋找概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，主要通過語義網(wǎng)絡(luò)的形式推理來回答兩類問題：3語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)代表實(shí)體，，表示各種種事物、概概念、情況況、屬性、、狀態(tài)、事事件、動作作等；語義單元是由有向圖圖表示的三三元組(結(jié)結(jié)點(diǎn)1,弧弧,結(jié)點(diǎn)2)結(jié)點(diǎn)1結(jié)點(diǎn)2語義關(guān)系弧是有方向和和標(biāo)注的，，方向體現(xiàn)現(xiàn)了結(jié)點(diǎn)所所代表的實(shí)實(shí)體的主次次關(guān)系，即即結(jié)點(diǎn)1為為主，結(jié)點(diǎn)點(diǎn)2為輔；；標(biāo)注表示所連接接的兩個實(shí)實(shí)體之間的的語義聯(lián)系系。試用語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)表示命命題“某學(xué)校小學(xué)學(xué)生坐車去去春游”。動作方式某學(xué)校小學(xué)生動作目的春游坐車屬于3語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基本的語義義關(guān)系(1)Is-a和Part-of型關(guān)系Is-a：表示一個事物是另一個事物的實(shí)例，表示具體與抽象關(guān)系，此關(guān)系的一個最主要的特點(diǎn)是屬性的繼承關(guān)系。靈長類動物Is-aIs-a型語義網(wǎng)絡(luò)3語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)輪胎汽車Part-ofPart-of型語義網(wǎng)絡(luò)(1)Is-a和Part-of型關(guān)系Part-of：表示一個個事物是另另一個事物物的一部分分，是部分分與整體的的關(guān)系?；镜恼Z義義關(guān)系3語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)Is：表示一個個結(jié)點(diǎn)是另另一個結(jié)點(diǎn)點(diǎn)的屬性中國的陸地面積960萬平方公里IsIs型語義網(wǎng)絡(luò)(1)Is-a和Part-of型關(guān)系基本的語義義關(guān)系3語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(2)屬性性(類屬)關(guān)系Have：表示一個個結(jié)點(diǎn)具有有另一個結(jié)結(jié)點(diǎn)所描述述的屬性

Have屬性關(guān)系語義網(wǎng)絡(luò)鳥翅膀Have基本的語義義關(guān)系3語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(2)屬性性(類屬)關(guān)系A(chǔ)-Kind-of：表示一個個事物是另另一個事物物的一種類類型，表示示隸屬關(guān)系系。

AKO屬性關(guān)系語義網(wǎng)絡(luò)鴨嘴獸哺乳動物A-Kind-of基本的語義義關(guān)系3語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(2)屬性性(類屬)關(guān)系Can：表示一個個結(jié)點(diǎn)能做做另一個結(jié)結(jié)點(diǎn)的事情情。

Can屬性關(guān)系語義網(wǎng)絡(luò)草魚水草eat基本的語義義關(guān)系3語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(3)其他他關(guān)系時間關(guān)系：指不同事事物在其發(fā)發(fā)生時間方方面的先后后關(guān)系。Before：表示一個事物在一個事物之前發(fā)生；After：表示一個事物在一個事物之后發(fā)生；位置關(guān)系：指不同事事物在位置置方面的關(guān)關(guān)系。Located-onLocated-atLocated-underLocated-insideLocated-outside3語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)的的推理語義的推理理過程主要要有兩種：：繼承和匹配

繼承的思想：對事物的描述從抽象結(jié)點(diǎn)傳遞到具體結(jié)點(diǎn)，從而得到所需結(jié)點(diǎn)的屬性值，通常是沿著Is-a，A-Kind-of等繼承弧進(jìn)行。3語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)的的推理3語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)繼承推理示意圖

小米谷物麻雀1麻雀鳥動物翅膀飛行工具AKOAKOAKOIs-aIs-aeatHave匹配的思想：在知識庫的語義網(wǎng)絡(luò)中尋找與待求問題相符的語義網(wǎng)絡(luò)模式。

小米谷物麻雀1麻雀鳥動物翅膀飛行工具AKOAKOAKOIs-aIs-aeatHave舉例：已知知麻雀是一一種鳥，求求麻雀的特特點(diǎn)。某港海浪動作對象海浪戰(zhàn)艦輕輕isa動作方式晃動isa某港戰(zhàn)艦

動作主體語義網(wǎng)的推理試用語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)表示命命題“海浪把戰(zhàn)艦艦輕輕地?fù)u搖”問1海浪浪和戰(zhàn)艦有有什么關(guān)系系？(尋找找概念間的的關(guān)系)問2怎樣樣晃動？(通過概念念和關(guān)系尋尋找其他結(jié)結(jié)點(diǎn))問3晃動動哪些戰(zhàn)艦艦？(尋找找概念間的的關(guān)系)框架框架是描述述對象（一一個事物、、事件或概概念）屬性性的一種數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，，由一組描描述物體的的各個方面面的槽（屬屬性）所組組成。每個個槽（屬性性）又可包包含若干側(cè)側(cè)面（屬性性的一個方方面），每每個側(cè)面都都有自己的的名字和填填入的值。。明斯基1975年提提出，用來來表示經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)性知識一般框架的的結(jié)構(gòu):<框架名>frame

<槽名1>slot<槽名2>slot<側(cè)面21>值21<側(cè)面22>值22……<側(cè)面11>值11<側(cè)面12>值12……下面是一個個描述“教教師”的框框架：框架名：<教師>類屬：<知知識分子>工作：(教學(xué)，科科研)缺?。航虒W(xué)學(xué)性別：(男男，女)學(xué)歷：(中中師，高師師)類型：(<小學(xué)教師師>，<中中學(xué)教師>，<大學(xué)學(xué)教師>)框架架框架架槽值可以以有如下下幾種類類型：具體值value默認(rèn)值default過程值procedure：：該值是一一個計算算過程，，它利用用該框架架的其它它槽值，，按給定定計算過過程（公公式）進(jìn)進(jìn)行計算算得出具具體值。。另一框架架名：當(dāng)當(dāng)槽值是是另一框框架名時時，就構(gòu)構(gòu)成了框框架調(diào)用用，這樣樣就連成成了一個個框架鏈鏈。有關(guān)關(guān)框架聚聚集起來來就組成成框架系系統(tǒng)?？眨ù钐钊耄┛蚣芸蚣苁侵R表示示的基本本單位。。不同的框框架之間間可以通通過屬性性之間關(guān)關(guān)系建立立聯(lián)系，，從而構(gòu)構(gòu)成一個個框架網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，充充分表達(dá)達(dá)相關(guān)對對象間的的各種關(guān)關(guān)系。特點(diǎn)：主主要描述述事物的的內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)及事事物之間間的類屬屬關(guān)系。?？蚣苊海?lt;倒薩薩>動作：攻攻打動作發(fā)出出者：美美國動作接受受者：伊伊拉克后果：<反擊>，<成成功>框架名：：<反擊擊>動作：抵抵抗動作發(fā)出出者：伊伊拉克動作接受受者：美美國后果：<倒薩>，<失失敗>框架名：：<成功功>動作：投投降動作發(fā)出出者：伊伊拉克動作接受受者：美美國后果:薩達(dá)達(dá)姆政府府垮臺框架名：：<失敗敗>動作：撤撤軍動作發(fā)出出者：美美國后果：遭遭國際社社會譴責(zé)責(zé)框架推理理的主要要形式為為：填充充槽值。。填充槽值值的主要要方法為為：匹配配、繼承承。匹配：在在求解某某個問題題時，先先把問題題用一個個框架表表示出來來，然后后與知識識庫中的的已有框框架進(jìn)行行匹配。。如果匹匹配成功功，就可可獲得有有關(guān)信息息。繼承：子子框架可可以擁有有其父框框架的槽槽及其槽槽值?？蚣?1)匹匹配配框架是一一類事物物的完整整描述。。事物之之間匹配配只能是是部分相相同槽的的匹配。?？蚣?：：王強(qiáng)是人人性別男男行動音量進(jìn)取心中中等等框架2：：消防車車是車車輛顏色紅紅行動快快音量極極高載物水水匹配此兩框架的槽：行動和音量。得到王強(qiáng)的行動是快的，音量是極高的?？蚣芾和鯊?qiáng)強(qiáng)的行動動和音量量象消防防車。我我們要知知道王強(qiáng)強(qiáng)的行動動和音量量究竟是是什么，，應(yīng)該對對兩個框框架進(jìn)行行匹配。。框架(2)繼繼承承有兩種繼繼承，即即直接繼繼承和時時序繼承承。直接繼承承：在框架架網(wǎng)絡(luò)中中下層框框架直接接從上層層框架架中繼承承所有的的屬性值值和條件件。如““墻”繼繼承“房房子”的的所有屬屬性時序繼繼承：有條條件的的繼承承?？蚣芾嚎蚩蚣苊号f舊中國國政體：：資產(chǎn)產(chǎn)階級級專政政面積：：960萬萬平方方公里里人口：：4億億5千千萬領(lǐng)導(dǎo)黨黨派：：國民民黨框架名名：新新中國國政體：：人民民民主主專政政面積：：人口：：4億億5千千萬（（當(dāng)時時1949年））領(lǐng)導(dǎo)黨黨派：：共產(chǎn)產(chǎn)黨其中，，面積積和人人口是是相同同的，，其它它槽值值就改改變了了。這這就是是有條條件的的繼承承。關(guān)于框框架的的例子子例描描述學(xué)學(xué)校的的框架架框架名名：<學(xué)校校>類屬：：<教教育機(jī)機(jī)構(gòu)>類型型：：范范圍圍(大大學(xué)學(xué)，，中中學(xué)學(xué)，，小小學(xué)學(xué))位置置：：(省省(直直轄轄市市)，，市市)面積積：：單單位位(平平方方米米)教工工人人數(shù)數(shù)：：學(xué)生生人人數(shù)數(shù)：：例描描述述大大學(xué)學(xué)的的框框架架框架架名名：：<大大學(xué)學(xué)>類屬屬：：<學(xué)學(xué)校校>類型型：：范范圍圍(綜綜合合性性大大學(xué)學(xué)，，專?？瓶菩孕源蟠髮W(xué)學(xué))專業(yè)業(yè)：：默默認(rèn)認(rèn)值值：：綜綜合合學(xué)院院數(shù)數(shù)：：教學(xué)學(xué)樓樓：：教工工人人數(shù)數(shù)：：學(xué)生生人人數(shù)數(shù)：：位置置：：(省省(直直轄轄市市)，，市市)面積積：：單單位位(平平方方米米)例描描述述某某所所大大學(xué)學(xué)的的框框架架框架架名名：：<大大學(xué)學(xué)1>類屬屬：：<大大學(xué)學(xué)>姓名名：：中中國國醫(yī)醫(yī)科科大學(xué)學(xué)專業(yè)業(yè)：：醫(yī)醫(yī)學(xué)學(xué)學(xué)院院數(shù)數(shù)：：13教學(xué)學(xué)樓樓：：20辦公公樓樓：：40學(xué)生生宿宿舍舍：：20教工工宿宿舍舍：：60教工工人人數(shù)數(shù)：：4000職工工人人數(shù)數(shù)：：5000學(xué)生生人人數(shù)數(shù)：：20000位置置：：北北京京市市面積積：：10000萬萬平平方方米米創(chuàng)建時間：2002年4月1、有的槽有有槽值，有的的槽值不明顯顯，有的槽沒沒有槽值，有有的槽值是一一個框架名；；2、這3個框框架是層層嵌嵌套的，上位位框所具有的的屬性，下位位框也一定具具有，下位框框可以從上位位框繼承某些些槽值和側(cè)面面值。3、框架的推推理基于匹配配和繼承的原原則。劇本劇本是描述一一定范圍內(nèi)一一串原型事物物的結(jié)構(gòu)。劇本由六部分分組成：(1)開場場條件：事件發(fā)生之之前必須滿足足的條件。例如，肚子餓餓了需要進(jìn)餐餐，且有錢等等。(2)結(jié)局局：事件發(fā)生之之后，通常會會成為現(xiàn)實(shí)的的情況。例如，肚子不不再餓了，花花了錢等。(3)道具具：用來表示與與劇本所描述述的事件有關(guān)關(guān)的物體。例如，餐桌、、菜單、食物物等。(4)角色色：劇本中描述述事件中的人人物。例如，經(jīng)理、、顧客、服務(wù)務(wù)員等。(5)線索索：劇本表達(dá)事事件的時序模模式。例如，小食店店、餐廳、酒酒家等。(6)場次次：事件發(fā)生的的順序。每個個場次可用框框架描述。劇本劇本特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)呆板，，知識表示范范圍窄，不適適合用于表達(dá)達(dá)各種知識，，但對于表達(dá)達(dá)事先構(gòu)思好好的特定知識識非常有效。。回顧人工智能基本原理知識表示與知識推理謂詞邏輯產(chǎn)生式規(guī)則語義網(wǎng)絡(luò)框架劇本智能決策支持持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.2.3搜搜索技術(shù)術(shù)1.問題求解解過程的形式式表示2.盲目搜索索方法3.啟發(fā)式搜搜索狀態(tài)空間表示示法與或樹表示法法

廣度優(yōu)先搜索法生成測試法

深度優(yōu)先搜索法

爬山法狀態(tài)空間表示示法的基本思思想：定義狀態(tài)的描描述形式，通通過使用這種種描述形式可可把問題的一一切狀態(tài)都表表示出來；定定義一組算符符，通過使用用算符可把問問題由一種狀狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱砹怼N狀態(tài)。問題題的求解過程程是—個不斷把算符符作用于狀態(tài)態(tài)的過程。如果在使用某某個算符后得得到的新狀態(tài)態(tài)是目標(biāo)狀態(tài)態(tài)，就得到了了問題的一個個解。這個解解是從初始狀態(tài)到目目標(biāo)狀態(tài)所用用算符構(gòu)成的的序列。例子1：重排九宮問題題，在3x3的方格棋盤上上放置分別標(biāo)標(biāo)有數(shù)字1、、2、3、4、5、6、、7、8共8個棋子，初初始狀態(tài)為S0，目標(biāo)狀態(tài)為Sg，如圖所示?？墒褂玫乃惴校嚎崭褡笠?，空空格上移，空空格右移，空空格下移。即即只允許把位位于空格左、、上、右、下下的鄰近棋子子移入空格。。要求尋找從從初始狀態(tài)到到目標(biāo)狀態(tài)的的路徑。由圖2可以看看出，解的路路徑是：S0——3——8——16——26該路徑徑使用用的算算符序序列：：空格格上移移，空空格左左移，，空格格下移移，空空格右右移。。“與或樹樹”表示法法的基基本思思想“與或樹樹”表示法法也稱稱為問問題歸歸約方方法（（包括括分解解與等等價變變換））。分解：把一一個復(fù)復(fù)雜問問題分分解為為若干干個較較為簡簡單的的子問問題，，每個個子問問題又又可繼繼續(xù)分分解為為若干干個更更為簡簡單的的子問問題。。重復(fù)復(fù)此過過程，，直到到不需需要再再分解解或者者不能能再分分解為為止。。然后后對每每個子子問題題分別別進(jìn)行行求解解，最最后把把各子子問題題的解解復(fù)合合起來來就得得到了了原問問題的的解。。例如如，，把把問問題題P分解解為為三三個個子子問問題題P1，P2，P3，可用用圖圖表表示示。。P1，P2，P3是問問題題P的三三個個子子問問題題，，只只有有當(dāng)當(dāng)這這三三個個子子問問題題都都可可解解時時，，問問題題P才可可解解，，稱稱P1，P2，P3之間間存存在在“與”關(guān)系系；；稱稱節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)P為“與”節(jié)點(diǎn)點(diǎn)；；由由P、、P1，P2，P3所構(gòu)構(gòu)成成的的圖圖稱稱為為“與”樹。。在在圖圖中中，，為為了了標(biāo)標(biāo)明明某某個個節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)是是“與”節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，通通常常用用一一條條弧弧把把各各條條邊邊連連接接起起來來。。等價價變變換換：對對于于一一個個復(fù)復(fù)雜雜問問題題，，除除了了可可用用“分解解”方法法進(jìn)進(jìn)行行求求解解外外，，還還可可利利用用同同構(gòu)構(gòu)或或同同態(tài)態(tài)的的等等價價變變換換，，把把它它變變換換成成若若干干個個較較容容易易求求解解的的新新問問題題。。若若新新問問題題中中有有一一個個可可求求解解，，則則就就得得到到了了原原問問題題的的解解。。問問題題的的等等價價變變換換過過程程也也可可用用一一個個圖圖表表示示出出來來，，稱稱為為“或”樹。。分解解和和等等價價變變換換也也可可結(jié)結(jié)合合起起來來使使用用，，此此時時的的圖圖稱稱為為“與/或或”樹。。其其中中既既有有“或”節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，也也有有“與”節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，如如右右圖圖所所示示。。4.2.3搜搜索索技技術(shù)術(shù)1.問題求解過程的形式表示2.盲目搜索方法3.啟發(fā)式搜索

狀態(tài)空間表示法

與或樹表示法

廣度優(yōu)先搜索法生成測試法

深度優(yōu)先搜索法

爬山法廣度度優(yōu)優(yōu)先先搜搜索索法法（1））基基本本思思想想從初初始始狀狀態(tài)態(tài)S0開始始，，利利用用算算符符，，生生成成所所有有可可能能的的后后繼繼狀狀態(tài)態(tài)，，構(gòu)構(gòu)成成下下一一層層節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，檢檢查查目目標(biāo)標(biāo)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)G是否否出出現(xiàn)現(xiàn)，，若若未未出出現(xiàn)現(xiàn)，，就就對對該該層層所所有有的的狀狀態(tài)態(tài)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，分分別別順順序序利利用用算算符符，，成成生生該該層層所所有有節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的的后后繼繼節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，再再檢檢查查是是否否出出現(xiàn)現(xiàn)G，，若未未出出現(xiàn)現(xiàn)，，繼繼續(xù)續(xù)生生成成再再下下層層的的所所有有狀狀態(tài)態(tài)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，這這樣樣一一層層一一層層展展開開，，直直到到目目標(biāo)標(biāo)出出現(xiàn)現(xiàn)。。S0S1S2S3S11S12S21S22S31S111S121S122S221S311G（2））算算法法1)把把初初始始節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)S0故入入OPEN表。。2)如如果果OPEN表為為空空，，則則問問題題無無解解，，退退出出。。3)把把OPEN表的的第第一一個個節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)(記記為為節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)n)取出出放放入入CLOSED表。。4)考考察察節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)n是否否為為目目標(biāo)標(biāo)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)。。若若是是，，則則求求得得了了問問題題的的解解，，退退出出。。5)若若節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)n不可可擴(kuò)擴(kuò)展展，，則則轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)第第2)步步。。6)擴(kuò)擴(kuò)展展節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)n，，將其其子子節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)放放入入OPEN表的的尾尾部部，，并并為為每每一一個個子子節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)都都配配置置指指向向父父節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的的指指針針，，然然后后轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)第第2)步步。。廣度度優(yōu)優(yōu)先先搜搜索索的的盲目目性性較較大大，當(dāng)當(dāng)目目標(biāo)標(biāo)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)距距離離初初始始節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)較較遠(yuǎn)遠(yuǎn)時時將將會會產(chǎn)產(chǎn)生生許許多多無無用用節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，因因此此搜搜索索效效率率低低，，但但是是，，只只要要問問題題有有解解，，用用寬寬度度優(yōu)優(yōu)先先搜搜索索總可以以得得到到解解，，而而且且得得到到的的是是路路徑徑最短短的的路路徑徑。深度度優(yōu)優(yōu)先先搜搜索索法法（1））基基本本思思想想從初初始始狀狀態(tài)態(tài)S0開始始，，利利用用算算符符，，生生成成搜搜索索樹樹下下一一層層的的任任意意一一個個節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，檢檢查查目目標(biāo)標(biāo)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)是是否否出出現(xiàn)現(xiàn)，，若若未未出出現(xiàn)現(xiàn)，，以以此此節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)利利用用一一個個算算符符生生成成再再下下一一層層的的任任一一節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，然然后后再再檢檢查查目目標(biāo)標(biāo)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)是是否否出出現(xiàn)現(xiàn)，，若若未未出出現(xiàn)現(xiàn)，，繼繼續(xù)續(xù)以以上上操操作作過過程程，，一一直直進(jìn)進(jìn)行行到到葉葉節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)（（即即不不能能再再生生成成新新的的狀狀態(tài)態(tài)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)）），，當(dāng)當(dāng)它它仍仍不不是是目目標(biāo)標(biāo)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)時時，，回回溯溯到到上上一一層層，，取取另另一一可可能能擴(kuò)擴(kuò)展展搜搜索索的的分分支支。。生生成成新新的的狀狀態(tài)態(tài)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)。。仍仍不不是是目目標(biāo)標(biāo)，，采采用用相相同同的的回回溯溯辦辦法法回回退退到到上上層層節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，擴(kuò)擴(kuò)展展可可能能的的分分支支生生成成新新狀狀態(tài)態(tài)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)。。如如此此一一直直下下去去，，直直到到目目標(biāo)標(biāo)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)出出現(xiàn)現(xiàn)。。S0S1S2S3S11S12S21S22S31S111S121S122S221S311G（2）算算法1)把初初始節(jié)點(diǎn)點(diǎn)S0故入OPEN表。2)如果果OPEN表為空，，則問題題無解，，退出。。3)把OPEN表的第一一個節(jié)點(diǎn)點(diǎn)(記為為節(jié)點(diǎn)n)取出放入入CLOSED表。4)考察察節(jié)點(diǎn)n是否為目目標(biāo)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)。若是是，則求求得了問問題的解解，退出出。5)若節(jié)節(jié)點(diǎn)n不可擴(kuò)展展，則轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)第2)步。6)擴(kuò)展展展節(jié)點(diǎn)點(diǎn)n，將其全部部子節(jié)點(diǎn)點(diǎn)放入到到OPEN表的首部部，并為為其配置置指向父父節(jié)點(diǎn)的的指針，，然后轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)第2)步。例子2：：對圖所示示的重排排九宮問問題進(jìn)行行深度優(yōu)優(yōu)先搜索索，可得得到的搜搜索樹這這只是搜搜索樹的的一部分分，尚未未到達(dá)目目標(biāo)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，仍需需繼續(xù)往往下搜索索。在深度優(yōu)先先搜索中，，搜索一旦旦進(jìn)入某個個分支，就就將沿著該該分支一直直向下搜索索。如果目目標(biāo)節(jié)點(diǎn)恰恰好在此分分支上，則則可較快地地得到解。。但是，如如果目標(biāo)節(jié)節(jié)點(diǎn)不在此此分支上，，而該分支支又是一個個無窮分支支，則就不不能得到解解。所以深深度優(yōu)先搜搜索是不完完備的，即即使問題有有解，它也也不一定能能求得解。。顯然，用用深度優(yōu)先先求得的解解，也不一一定是路徑徑最短的解解。4.2.3搜索索技術(shù)1.問題求解過程的形式表示2.盲目搜索方法3.啟發(fā)式搜索

狀態(tài)空間表示法

與或樹表示法

廣度優(yōu)先搜索法生成測試法

深度優(yōu)先搜索法

爬山法啟發(fā)式搜索索基本思想：對每個在在搜索過程程中遇到的的新狀態(tài)，，用一個估估計函數(shù)（（啟發(fā)式函函數(shù)）并計計算其值的的大小，確確定下一步步將從哪個個狀態(tài)開始始繼續(xù)前進(jìn)進(jìn)。啟發(fā)式函數(shù)的一般形式為：

f(x)＝g(x)＋h(x)g(x)為從初始節(jié)點(diǎn)S0到節(jié)點(diǎn)x已經(jīng)實(shí)際付出的代價；h(x)是從節(jié)點(diǎn)x到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)Sg的最優(yōu)路徑的估計代價。f(x)為從初始節(jié)點(diǎn)S0到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)Sg的總代價；例3：重排九宮問問題，在3x3的方格棋盤盤上放置分分別標(biāo)有數(shù)數(shù)字1、2、3、4、5、6、7、8共8個棋棋子，初始始狀態(tài)為S0，目標(biāo)狀態(tài)為為Sg，如圖所示。。要求用啟發(fā)式搜索索從初始狀態(tài)態(tài)到目標(biāo)狀狀態(tài)的路徑徑。64個不在位位g(n)代表結(jié)點(diǎn)搜索的深度，表示單位消耗的情況；h(n)代表結(jié)點(diǎn)“不在位”的棋子數(shù)；f(n)可估計出通向目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的希望程度；設(shè)計估計函數(shù)：f(n)=g(n)+h(n)不在位棋子數(shù)的計算方法：621348765初始S0C213487562134865721348765AB216h=4f(n)=4213874562138745621347856DEF43h=3h=3h=4f(n)=5f(n)=5f(n)=6h=3h=4h=2h=4f(n)=6f(n)=7f(n)=5f(n)=71734285618342756MN7h=0h=2f(n)=5f(n)=782437156273486152143785621437856GHIJ5183274566K18327456Lh=1f(n)=5h=3f(n)=7h=5h=3h=5f(n)=6f(n)=6f(n)=44.3專專家系統(tǒng)與與智能決策策支持系統(tǒng)統(tǒng)4.3.1專家家系統(tǒng)的原原理4.3.2產(chǎn)生生式規(guī)則專專家系統(tǒng)4.3.3專家家系統(tǒng)與決決策支持系系統(tǒng)的集成成4.3.4建模模專家系統(tǒng)統(tǒng)定義：專家系統(tǒng)（（ExpertSystem，ES）是指具有有大量專門門知識，并并能運(yùn)用這這些知識解解決特定領(lǐng)領(lǐng)域中實(shí)際際問題的計計算機(jī)程序序系統(tǒng)。近年來這個個術(shù)語已經(jīng)經(jīng)被一個更更中性的術(shù)術(shù)語“基于于知識的系系統(tǒng)”（Knowledge-BasedSystems，KBS）或“知識識系統(tǒng)”（（KnowledgeSystems，KS）替代了。。ES模仿專家的的推理過程程進(jìn)行專門門問題的求求解，它的的能力來源源于它所擁擁有的專門門知識和推推理機(jī)制。。定義：專家，是指指掌握了某某一特定領(lǐng)領(lǐng)域的專業(yè)業(yè)知識、解解決問題的的能力達(dá)到到了一定水水平、擁有有豐富的實(shí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的的學(xué)者。4.3.1專家家系統(tǒng)的原原理1、1968年，DENDRAL系統(tǒng)是是一種種幫助助化學(xué)學(xué)家判判斷某某待定定物質(zhì)質(zhì)的分分子結(jié)結(jié)構(gòu)專專家系系統(tǒng)。。1965年在美美國斯斯坦福福大學(xué)學(xué)研制制，用用lisp語言編編寫；；2、1971年，MACSYMA符號數(shù)數(shù)學(xué)專專家系系統(tǒng)；；3、1973年，MYCIN醫(yī)療系系統(tǒng)；；4、1976年，PROSPETOR地質(zhì)勘勘探專專家系系統(tǒng)。。1.專家系系統(tǒng)的的概念念與特特點(diǎn)專家系系統(tǒng)的的產(chǎn)生生與發(fā)發(fā)展專家系系統(tǒng)已已成為為世界界各國國最熱熱門的的競爭爭性研研究課課題，，日本本、美美國、、英國國等國國家紛紛紛將將其列列為國國家重重點(diǎn)研研究項項目，，投入入了大大量的的人力力和資資金，，日本把把專家家系統(tǒng)統(tǒng)作為為第五五代計計算機(jī)機(jī)研究究的核核心內(nèi)內(nèi)容，，英國國已將將專家家系統(tǒng)統(tǒng)／智智能數(shù)數(shù)據(jù)庫庫列入入國家家四大大重點(diǎn)點(diǎn)項目目。我國對對于專專家系系統(tǒng)的的研究究工作作起步步較晚晚，但但經(jīng)過過20年的艱艱苦努努力，，已經(jīng)經(jīng)在理理論研研究和和應(yīng)用用開發(fā)發(fā)方面面取得得了很很大進(jìn)進(jìn)展，，在中醫(yī)治治療、、油井井記錄錄分析析、地地震預(yù)預(yù)測、、氣象象預(yù)報報、軍軍事指指揮、、作戰(zhàn)戰(zhàn)模擬擬、戰(zhàn)戰(zhàn)場管管理等方面面研制制了一一批專專家系系統(tǒng)。。1.專家系系統(tǒng)的的概念念與特特點(diǎn)專家系系統(tǒng)的的產(chǎn)生生與發(fā)發(fā)展專家系系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)該具具備以以下四四個要要素:(1)應(yīng)用于于某專專門領(lǐng)領(lǐng)域；；(2)擁有專專家級級知識識；(3)能模擬擬專家家的思思維；；(4)能達(dá)到到專家家級水水平。。1.專家系系統(tǒng)的的概念念與特特點(diǎn)專家系系統(tǒng)的的基本本概念念專家能夠認(rèn)識并描述問題；能夠快速并恰當(dāng)?shù)靥幚韱栴}；解釋問題解決方案；能從實(shí)踐中學(xué)習(xí)；調(diào)整知識；能夠打破規(guī)則。專家、、專專家知知識、、專家家知識識的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化專家系系統(tǒng)的的基本本概念念專家知知識：：通過過訓(xùn)練練、閱閱讀和和實(shí)踐踐而獲獲得的的廣泛泛的、、與問問題有有關(guān)的的專門門知識識。問題的的領(lǐng)域域知識識規(guī)則（（啟發(fā)發(fā)性））全局策策略元知識識事實(shí)專家系系統(tǒng)的的基本本概念念專家知知識的的轉(zhuǎn)化化ES的目標(biāo)標(biāo)把專家家的知知識轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化到到計算算機(jī)中中，并并為非非專家家使用用?；顒又R獲獲取知識表表示知識推推理知識轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換知識存存于知知識庫庫中專家系系統(tǒng)的的特點(diǎn)點(diǎn)具有豐豐富的的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)和知知識，，能運(yùn)運(yùn)用知知識高高效地地推出出結(jié)論論；能進(jìn)行行符號號處理理；能根據(jù)據(jù)不確確定的的知識識進(jìn)行行推理理；具有元元知識識；知識的的獨(dú)立立性；；推理不不是固固定形形式。。專家系系統(tǒng)的的基本本概念念專家系系統(tǒng)與與知識識系統(tǒng)統(tǒng)的關(guān)關(guān)系專家系系統(tǒng)擁擁有的的知識識是專專家知知識，，而且且主要要是經(jīng)經(jīng)驗(yàn)性性知識識。知識系系統(tǒng)(KnowledgeBasedSystem)的知識識已不不限于于專家家的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)知知識，，可以以是領(lǐng)領(lǐng)域知知識或或通過過機(jī)器器學(xué)習(xí)習(xí)所獲獲得的的知識識等。。專家系系統(tǒng)不不會疲疲勞、、遺忘忘，不不受環(huán)環(huán)境、、情緒緒的影影響，，具有有計算算速度度快、、計算算結(jié)果果準(zhǔn)確確等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)；；專家系系統(tǒng)可可以快快速升升級與與復(fù)制制。專家系系統(tǒng)與與專家家的比比較專家系系統(tǒng)與與數(shù)據(jù)據(jù)庫檢檢索的的關(guān)系系數(shù)據(jù)庫庫中存存放的的記錄錄可以以看成成是事事實(shí)性性知識識。如如果把把檢索索數(shù)據(jù)據(jù)庫記記錄看看成是是推理理的話話，它它也是是一種種知識識推理理。它與專專家系系統(tǒng)的的不同同在于于：知識只只含事事實(shí)性性知識識，不不包含含規(guī)律律性知知識。。推理是是對已已有記記錄的的檢索索，記記錄不不存在在，則則檢索索不到到。不不能適適應(yīng)變變化的的事實(shí)實(shí)，推推理不不出新新事實(shí)實(shí)。1.專家系系統(tǒng)的的概念念與特特點(diǎn)算法（（推理理過程程）是是固定定形式式的。。算法法一經(jīng)經(jīng)確定定，推推理過過程就就固定定了。。而專專家系系統(tǒng)的的推理理是不不固定定形式式的，，隨著著問題題不同同，推推理過過程也也不一一樣。。數(shù)值計計算只只能處處理數(shù)數(shù)值，，不能能處理理符號號。數(shù)值計計算是是用算算法解解決實(shí)實(shí)際問問題，，對不不同的的數(shù)據(jù)據(jù)可以以算出出不同同的結(jié)結(jié)果。。如果果把數(shù)數(shù)據(jù)看看成是是知識識，算算法看看成推推理的的話，，它也也是一一種知知識推推理。。它與與專家家系統(tǒng)統(tǒng)的不不同在在于：：專家系系統(tǒng)與與數(shù)值計計算的關(guān)系系1.專家系系統(tǒng)的的概念念與特特點(diǎn)專家系系統(tǒng)與與數(shù)值計計算和和數(shù)值值處理理區(qū)別別專家系系統(tǒng)特特點(diǎn)：知識識包括括事實(shí)實(shí)和規(guī)規(guī)則；；適合合于符符號處處理；；推理理不固固定于于形式式；能能得出出未知知的事事實(shí)；；數(shù)值計算和數(shù)值處理專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫檢索事實(shí)性知識規(guī)律性知識推理是對已有記錄的檢索，記錄沒有則檢索不到能推理出新事實(shí)數(shù)值計算推理過程固定推理過程不固定只能處理數(shù)值既能處理數(shù)值，又能處理符號1.專家系系統(tǒng)的的概念念與特特點(diǎn)2.專家系系統(tǒng)的的功能能和結(jié)結(jié)構(gòu)存儲問問題求求解所所需的的知識識；存儲具具體問問題求求解的的初始始數(shù)據(jù)據(jù)和推推理過過程中中的各各種信信息；；利用已已有知知識，，進(jìn)行行問題題求解解，并并控制制和協(xié)協(xié)調(diào)系系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行；；能夠?qū)ν评砝磉^程程、結(jié)結(jié)論或或系統(tǒng)統(tǒng)自身身行為為做出出必要要的解解釋；；提供知知識獲獲取，，機(jī)器器學(xué)習(xí)習(xí)以及及知識識庫的的維護(hù)護(hù)手段段；提供用用戶接接口，，便于于用戶戶使用用以及及分析析和理理解用用戶的的各種種要求求和請請求。。專家系系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)具備備功能能：專家系系統(tǒng)的的基本本結(jié)構(gòu)構(gòu)專家知識獲取用戶人機(jī)接口知識庫推理機(jī)咨詢建議全局?jǐn)?shù)據(jù)庫2.專家系系統(tǒng)的的功能能和結(jié)結(jié)構(gòu)122專家系系統(tǒng)一一般結(jié)結(jié)構(gòu)：：基本任任務(wù)是是把知知識輸輸入到到知識識庫中中，并并負(fù)責(zé)責(zé)維持持知識識的一一致性性及完完整性性，建建立起起良好好的知知識庫庫推理機(jī)機(jī)是專專家系系統(tǒng)的的思維維機(jī)構(gòu)構(gòu)，其其任務(wù)務(wù)是模模擬領(lǐng)領(lǐng)域?qū)＜业牡乃季S維過程程，控控制并并執(zhí)行行對問問題的的求解解。能夠?qū)ψ约杭旱男行袨樽鲎龀鼋饨忉?，，回答答用戶戶提出出的“WHYHOW”等問題題，是是專家家系統(tǒng)統(tǒng)區(qū)別別于一一般程程序的的重要要特征征之一一，也也是取取信于于用戶戶的一一個重重要措措施。。人機(jī)接接口是是專家家系統(tǒng)統(tǒng)與領(lǐng)領(lǐng)域?qū)＜摇?、知識識工程程師及及一般般用戶戶之間間的界界面，，由一一組程程序及及相應(yīng)應(yīng)的硬硬件組組成，，用于于完成成輸入入輸出出工作作。綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫庫是初初始事事實(shí)、、問題題描述述以及及系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行行過程程中的的中間間結(jié)果果、最最終結(jié)結(jié)果、、運(yùn)行行信息息等的的工作作存儲儲器。。綜合合數(shù)據(jù)據(jù)庫是是推理理機(jī)不不可缺缺少的的一個個工作作場地地，同同時由由于它它可記記錄推推理過過程中中的各各有關(guān)關(guān)信息息，又又為解解釋機(jī)機(jī)構(gòu)提提供了了回答答用戶戶咨詢詢的依依據(jù)。。知識庫庫是合合理組組織的的關(guān)于于某一一特定定領(lǐng)域域的陳陳述型型知識識和過過程型型知識識的集集合。。知識識庫和和傳統(tǒng)統(tǒng)數(shù)據(jù)據(jù)庫的的區(qū)別別在于于它不不但包包含了了大量量的簡簡單事事實(shí)，，而且且包含含了規(guī)規(guī)則和和過程程型知知識。。123專家系統(tǒng)由兩兩大部分組成成：開發(fā)環(huán)境、應(yīng)應(yīng)用環(huán)境知識獲取人機(jī)接口解釋機(jī)制推理機(jī)專家用戶知識庫知識工程師文檔數(shù)據(jù)庫知識獲取的主主要手段（1）面談法（2）模擬法知識獲?。?）機(jī)器學(xué)習(xí)環(huán)境學(xué)習(xí)知識庫執(zhí)行監(jiān)督選例機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)知識獲取的困困難知識獲取獲取專家啟發(fā)發(fā)性知識是十十分困難的，，其原因：（1）知識表示失失配。（2）專家的啟發(fā)發(fā)性知識是不不精確的。（3）有些啟發(fā)性性知識表示的的不可能性。。（4）缺乏開發(fā)專專家系統(tǒng)的現(xiàn)現(xiàn)代技術(shù)。（5）知識測試與與調(diào)試的困難難性。知識庫(KnowledgeBase)知識庫是合理理組織的關(guān)于于某一特定領(lǐng)領(lǐng)域的陳述型型知識和過程程型知識的集集合；知識庫有兩個個主要問題：：知識表示和知識的精確程程度。知識庫中知識表示知識表示產(chǎn)生式規(guī)則（IF__THEN）謂詞邏輯模糊邏輯（真假二值）（0,1連續(xù)值）框架語義網(wǎng)絡(luò)過程性知識劇本知識庫中知識識表示的精度度精確知識公式公理原理性不精確知識經(jīng)驗(yàn)性可信度概率證據(jù)理論模糊數(shù)學(xué)知識精確度知識庫管理知識管理包括括：知識的分分類、知識的的組織和存儲儲、知識的檢檢索、知識的的增加、知識識的刪除、知知識的修改、、知識的拷貝貝和轉(zhuǎn)儲、知知識的一致性性、完整性和和無冗余性檢檢查等。知識庫的組織織知識庫的組織織應(yīng)確保知識識庫與推理機(jī)機(jī)的獨(dú)立；便于知識的擴(kuò)擴(kuò)充、維護(hù)與與修改；便于知識的運(yùn)運(yùn)用和輸入／／輸出操作；；便于系統(tǒng)中采采用多種知識識表示模式；；便于知識的一一致性、完整整性、無冗余余性的檢查與與維護(hù)；便于知識的檢檢索與匹配，，充分考慮知知識運(yùn)用和處處理的效率；；盡量節(jié)省知識識庫的占用空空間。知識庫管理知識庫的管理理與維護(hù)知識庫的建立立與撤銷；知識的增加、、插入、刪除除、修改和檢檢索；知識的一致性性、完整性、、無冗余性檢檢查與維護(hù)；；友好的輸出方方式；提供知識字典典，用于知識識的管理與控控制；知識庫分塊交交換功能；知識庫的重組組；知識庫的安全全與保密；知識庫恢復(fù)。。知識庫管理（1）在對知識庫庫進(jìn)行調(diào)試時時，要求解釋釋系統(tǒng)具有這這樣的功能，，即檢索知識識庫中已有的的內(nèi)容，跟蹤蹤專家系統(tǒng)的的運(yùn)行，并能能記錄知識的的運(yùn)用情況、、上下文中的的各種參數(shù)、、中間結(jié)果的的演變等，還還能提供出錯錯信息，能對知識庫中中的錯誤方便便地進(jìn)行定位位和修改。解釋系統(tǒng)這這種輔助發(fā)現(xiàn)現(xiàn)和更正知識識庫中錯誤的的作用，對于于專家系統(tǒng)設(shè)設(shè)計者來說，，起到了“助助手”的作用用。解釋機(jī)制解釋系統(tǒng)的作作用（2）用戶操作使使用專家系統(tǒng)統(tǒng)時，要求系系統(tǒng)在問題求求解過程中，，給出推理過過程和推理結(jié)結(jié)論合理的、、正確的解釋釋，提高用戶戶對系統(tǒng)求解解的信賴度，，便于推廣應(yīng)應(yīng)用并起到輔輔助決策的作作用。（3）由于專家系系統(tǒng)知識庫中中的知識一般般是領(lǐng)域?qū)＜壹业膶ｉT知識識，應(yīng)對非領(lǐng)領(lǐng)域?qū)＜业挠糜脩舻玫揭恍┬┲庇X的知識識訓(xùn)練，以便便掌握專門知知識，起到““教師”的作作用。解釋機(jī)制解釋系統(tǒng)的作作用準(zhǔn)確性。解釋釋機(jī)制對系統(tǒng)統(tǒng)所做的工作作應(yīng)能給出準(zhǔn)準(zhǔn)確的描述，，避免解釋內(nèi)內(nèi)容的冗余和和繁雜；可理解性。解解釋機(jī)制的解解釋應(yīng)易于理理解，應(yīng)盡可可能接近自然然語言或領(lǐng)域域的形式語言言；智能性。包括括兩個方面：：解釋機(jī)制盡盡可能易于使使用；盡可能能對用戶提出出的問題生成成合理且較快快的解釋。解釋系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計要求解釋機(jī)制元知識：關(guān)于知識的知知識。知識分為兩級級：領(lǐng)域級知識：：特定領(lǐng)域的的知識。元級知識：說說明如何運(yùn)用用領(lǐng)域知識的的知識。元知識一般采采用與領(lǐng)域級級知識相同的的表示形式，，并作為一個個知識實(shí)體與與領(lǐng)域級知識識共存于知識識庫中。元知識從領(lǐng)域?qū)＜耀@獲取知識工程師在在開發(fā)實(shí)際系系統(tǒng)過程中獲獲取從系統(tǒng)的運(yùn)行行結(jié)果中獲取取元知識的獲?。褐笇?dǎo)規(guī)則的選選擇記錄與領(lǐng)域知知識有關(guān)的事事實(shí)規(guī)則的論證檢查規(guī)則中的的錯誤描述領(lǐng)域知識識表示的結(jié)構(gòu)構(gòu)論證系統(tǒng)的體體系結(jié)構(gòu)輔助優(yōu)化系統(tǒng)統(tǒng)說明系統(tǒng)的能能力元知識分類1）指導(dǎo)知識的的選擇有一條以上規(guī)規(guī)則的前提部部分和當(dāng)前事事實(shí)匹配時，，選擇規(guī)則策策略：策略1：如果某一規(guī)規(guī)則的前提比比另一規(guī)則的的前提更專門門，則則先選用更專專門的規(guī)則。。策略2：按規(guī)則排列列順序，先選選用前一條規(guī)規(guī)則。策略3：優(yōu)先選用被被滿足的條件件較多的規(guī)則則。策略4：首先選擇執(zhí)執(zhí)行代價小的的規(guī)則。如有兩條規(guī)則則AH，ABK，若A，B成立，應(yīng)先選選第2條。元知識的作用用2）記錄與領(lǐng)域域知識有關(guān)的的事實(shí)記錄某種處理理方法的平均均運(yùn)行時間；；統(tǒng)計一個程序序在運(yùn)行過程程中詢問用戶戶的次數(shù)；統(tǒng)計規(guī)則的成成功與失敗的的比率等，提提供有關(guān)與領(lǐng)領(lǐng)域知識的信信息。3）規(guī)則的論證證指出某些規(guī)則則存在的理由由，用于推理理的解釋。如：R1：如果果溢出液是硫硫酸，則用石石灰。理由：石灰能能中和硫酸，，且所形成的的化合物是不不溶的，能沉淀出出來。4）檢查規(guī)則中中的錯誤……4.3.2產(chǎn)產(chǎn)生式規(guī)規(guī)則專家系統(tǒng)統(tǒng)目前，用于產(chǎn)產(chǎn)生式規(guī)則知知識形式建立立專家系統(tǒng)是是最廣泛和最最流行。原因：產(chǎn)生式規(guī)則知知識表示容易易被人理解；；它是基于于演繹推推理的，，保證了了推理結(jié)結(jié)果的正正確性；；大量產(chǎn)生生式規(guī)則則所連成成的推理理樹可以以是多棵棵樹，寬寬度反映映實(shí)際問問題的范范圍，深深度反映映實(shí)際問問題的難難度。4.3.2產(chǎn)產(chǎn)生式式規(guī)則專專家系統(tǒng)統(tǒng)一.產(chǎn)生生式規(guī)則則產(chǎn)生式規(guī)規(guī)則知識識一般表表示為：：ifAthenB或表示為為“如果A成立則B成立，簡簡化為A→B。產(chǎn)生式規(guī)規(guī)則知識識的特點(diǎn)點(diǎn)：(1)相相同的的條件可可以得出出不同的的結(jié)論。。如：A─→BA─→C規(guī)則集能能描述和和解決各各種不同同的靈活活的實(shí)際際問題；；把規(guī)則則知識集集中的所所有規(guī)則則連成一一棵“與或”樹（知識識樹），建立這這些規(guī)則則之間的的關(guān)聯(lián)。。(4)一條規(guī)則則中的結(jié)結(jié)論，可可以是另另一條規(guī)規(guī)則中的的條件。。如C∧D→→F，F(xiàn)∧B→→Z(2)相同的結(jié)結(jié)論可以以由不同同的條件件來得到到。如A─→GB─→G(3)條件之間間可以是是“與”連接和“或”連接如A∧B──→G，，A∨B→G（（相當(dāng)于A→G，，B→G）知識精確確程度由于專家家的大部部分決策策都是在在知識不不確定的的情況下下作出的的，因此此，在決決策模型型的實(shí)際際應(yīng)用過過程中，，經(jīng)常使使用可信信度（CF）來表示事事實(shí)和規(guī)規(guī)則的確確信程度度。CF的取值范范圍為：：0≤CF≤1或0≤CF≤100二.推理理樹（與與或樹））基本思想想：按逆向向推理思思想把規(guī)規(guī)則庫所所含的總總目標(biāo)（（它是某某些規(guī)則則的結(jié)論論）作為為根結(jié)點(diǎn)點(diǎn)，按規(guī)規(guī)則的前前提和結(jié)結(jié)論展開開成一棵樹的形式。。這棵樹一一般稱為為推理樹樹或知識識樹，它它把規(guī)則則庫中的的所有規(guī)規(guī)則都連連結(jié)起來來。由于于連結(jié)時時有“與”關(guān)系和“或”關(guān)系，從從而構(gòu)成成了“與/或”推理樹。。二.推理理樹（與與或樹））例：若有有規(guī)則集集為：A∨（B∧C））→G（I∧J）∨K→AX∧F→→JL→BM∨E→→CW∧Z→→MP∧Q→→E畫出“與與、或””推理樹樹。用規(guī)則的的前提和和結(jié)論形形式畫出出一般的的推理樹樹形式總目標(biāo)G(結(jié)論)前提A(結(jié)論)前提B(結(jié)論)前提C(結(jié)論)前提J(結(jié)論)前提I前提L前提M(結(jié)論)前提E(結(jié)論)?前提X前提F前提Z前提P前提Q?前提W??????（1）每每條規(guī)則則對應(yīng)的的節(jié)點(diǎn)分分支有“與”關(guān)系、“或”關(guān)系；（2）樹樹的根節(jié)節(jié)點(diǎn)是推推理樹的的總目標(biāo)標(biāo)；（3）相相鄰兩層層是一條條或多條條規(guī)則連連接；（4）每每個節(jié)點(diǎn)點(diǎn)可以是是單值，，也可以以是多值值；（5）所所有的葉葉節(jié)點(diǎn)，，都安排排向用戶戶提問，，或者把把它的值值直接存存放在全全局?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)庫中。。推理樹的的特點(diǎn)：：總目標(biāo)G(結(jié)論)前提A(結(jié)論)前提B(結(jié)論)前提C(結(jié)論)前提J(結(jié)論)前提I前提L前提M(結(jié)論)前提E(結(jié)論)?前提X前提F前提Z前提P前提Q?前提W??????逆向推理理過程在在推理樹樹中反映映為推理理樹的深深度優(yōu)先先搜索過過程。三逆向向推理過過程N(yùn)17982GABCJIKLME45YXFZPQ1011123YWYYYN6在計算機(jī)機(jī)中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)時，并并不把規(guī)規(guī)則連成成推理樹樹，而是是利用規(guī)規(guī)則棧來來完成。。當(dāng)調(diào)用用此規(guī)則則時，把把它壓入入棧內(nèi)（（相當(dāng)于于對樹的的搜索）），當(dāng)此此規(guī)則的的結(jié)論已已求出（（yes或no）時，需要要將此規(guī)規(guī)則退棧棧（相當(dāng)當(dāng)于對樹樹的回溯溯）。規(guī)則棧注意對中間結(jié)結(jié)點(diǎn)的否否定需要要注意的的是，若若當(dāng)該結(jié)結(jié)點(diǎn)還有有其它“或條件”分枝時，，不能立立即確定定該結(jié)點(diǎn)點(diǎn)為n