第六章-專(zhuān)家系統(tǒng)與IDSS

第六章

專(zhuān)家系統(tǒng)與智能決策支持系統(tǒng)

6.1專(zhuān)家系統(tǒng)

6.2

智能決策支持系統(tǒng)

6.1專(zhuān)家系統(tǒng)6.1.1專(zhuān)家系統(tǒng)簡(jiǎn)介6.1.2專(zhuān)家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理6.1.3

產(chǎn)生式規(guī)則專(zhuān)家系統(tǒng)6.1.4

專(zhuān)家系統(tǒng)示例6.1.1專(zhuān)家系統(tǒng)簡(jiǎn)介一、專(zhuān)家系統(tǒng)的概念二、專(zhuān)家系統(tǒng)的基本特征三、專(zhuān)家系統(tǒng)與常規(guī)計(jì)算機(jī)程序的區(qū)別四、專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用一、專(zhuān)家系統(tǒng)的概念迄今為止，關(guān)于專(zhuān)家系統(tǒng)還沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的嚴(yán)格定義，一般認(rèn)為：（1）它是一個(gè)智能程序系統(tǒng)；（2）它具有相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)大量的專(zhuān)家知識(shí)；（3）它能應(yīng)用人工智能技術(shù)模擬人類(lèi)專(zhuān)家求解問(wèn)題的思維過(guò)程進(jìn)行推理，解決相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的困難問(wèn)題，并且達(dá)到領(lǐng)域?qū)＜业乃?。?zhuān)家系統(tǒng)——就是一種在相關(guān)領(lǐng)域中具有專(zhuān)家水平解題能力的智能程序系統(tǒng)，它能運(yùn)用領(lǐng)域?qū)＜叶嗄攴e累的經(jīng)驗(yàn)與專(zhuān)門(mén)知識(shí)，模擬人類(lèi)專(zhuān)家的思維過(guò)程，求解需要專(zhuān)家才能解決的困難問(wèn)題。二、專(zhuān)家系統(tǒng)的基本特征

1.具有專(zhuān)家水平的專(zhuān)門(mén)知識(shí)一般來(lái)說(shuō)，專(zhuān)家系統(tǒng)中的知識(shí)可分為三個(gè)層次，即數(shù)據(jù)級(jí)、知識(shí)庫(kù)級(jí)和控制級(jí)。數(shù)據(jù)級(jí)知識(shí)是指具體問(wèn)題所提供的初始事實(shí)以及問(wèn)題求解過(guò)程中所產(chǎn)生的中間結(jié)論、最終結(jié)論等。如，病人的癥狀、化驗(yàn)結(jié)果以及由專(zhuān)家系統(tǒng)推出的病因、治療方案等。知識(shí)庫(kù)級(jí)知識(shí)是指專(zhuān)家的知識(shí)，例如醫(yī)學(xué)常識(shí)、醫(yī)生診治疾病的經(jīng)驗(yàn)等?？刂萍?jí)知識(shí)是用于控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程及推理的知識(shí)。如，搜索策略、推理方法等。任何一個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)都是面向一個(gè)具體領(lǐng)域的，求解的問(wèn)題僅僅局限于一個(gè)較窄的范圍內(nèi)。2.能進(jìn)行有效的推理專(zhuān)家系統(tǒng)的根本任務(wù)是求解領(lǐng)域內(nèi)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。問(wèn)題的求解過(guò)程是一個(gè)思維過(guò)程，即推理過(guò)程。專(zhuān)家系統(tǒng)必須具有相應(yīng)的推理機(jī)構(gòu)，能根據(jù)用戶(hù)提供的已知事實(shí)，通過(guò)運(yùn)用掌握的知識(shí)，進(jìn)行有效的推理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的求解。專(zhuān)家系統(tǒng)的推理機(jī)制多種，有：精確推理、不確定性推理、不完全推理和試探性推理等。需根據(jù)問(wèn)題領(lǐng)域的特點(diǎn)，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.具有獲取知識(shí)的能力目前專(zhuān)家系統(tǒng)在知識(shí)獲取方面的能力還較弱，當(dāng)前應(yīng)用較多的是建立知識(shí)編輯器，知識(shí)工程師或領(lǐng)域?qū)＜彝ㄟ^(guò)知識(shí)編輯器把領(lǐng)域知識(shí)“傳授”給專(zhuān)家系統(tǒng)，建立知識(shí)庫(kù)。一些高級(jí)專(zhuān)家系統(tǒng)目前正在建立一些自動(dòng)獲取工具，使系統(tǒng)自身具有學(xué)習(xí)能力，能從系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)踐中不斷總結(jié)出新的知識(shí)。知識(shí)獲取工具——搜索工具、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。4.具有靈活性在大多數(shù)專(zhuān)家系統(tǒng)中，其體系結(jié)構(gòu)都采用了知識(shí)庫(kù)與推理機(jī)相分離的構(gòu)造原則，彼此既有聯(lián)系，又相互獨(dú)立。好處是：①在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)能根據(jù)具體問(wèn)題要求分別選取合適的知識(shí)構(gòu)成不同的求解序列，實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的求解。②一方進(jìn)行修改時(shí)不致影響到另一方。③便于把一個(gè)技術(shù)上成熟的專(zhuān)家系統(tǒng)變?yōu)橐粋€(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)工具。5.具有透明性一個(gè)計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)的透明性是指，系統(tǒng)自身及其行為能被用戶(hù)所理解。專(zhuān)家系統(tǒng)具有較好的透明性，是因?yàn)樗哂薪忉尮δ堋?.具有交互性專(zhuān)家系統(tǒng)一般都是交互式系統(tǒng)。7.具有實(shí)用性專(zhuān)家系統(tǒng)是根據(jù)領(lǐng)域問(wèn)題的實(shí)際需求開(kāi)發(fā)的，這決定了它具有堅(jiān)實(shí)的應(yīng)用背景，已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。8.具有一定的復(fù)雜性和難度多種需要解決的困難問(wèn)題，如不確定性知識(shí)的表示、不確定性的傳遞算法、匹配算法等等。三、專(zhuān)家系統(tǒng)與常規(guī)計(jì)算機(jī)程序的區(qū)別

（1）常規(guī)的計(jì)算機(jī)程序是對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及作用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的確定型算法的表述，即常規(guī)程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法而專(zhuān)家系統(tǒng)是通過(guò)運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行推理，力求在問(wèn)題領(lǐng)域內(nèi)推導(dǎo)出滿(mǎn)意的解答，即專(zhuān)家系統(tǒng)=知識(shí)+推理

（2）常規(guī)程序把關(guān)于問(wèn)題求解的知識(shí)隱含于程序中，而專(zhuān)家系統(tǒng)則把應(yīng)用領(lǐng)域中關(guān)于問(wèn)題求解的知識(shí)單獨(dú)組成一個(gè)知識(shí)庫(kù)。常規(guī)程序?qū)⑵渲R(shí)組織為兩極，即數(shù)據(jù)級(jí)和程序級(jí)，而專(zhuān)家系統(tǒng)將其知識(shí)組織成三級(jí)，即數(shù)據(jù)級(jí)、知識(shí)庫(kù)級(jí)和控制級(jí)。（3）常規(guī)程序一般是通過(guò)查找或計(jì)算來(lái)求取問(wèn)題的答案，基本上是面向數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的，而且在問(wèn)題求解過(guò)程中先后順序都是由程序規(guī)定的；而專(zhuān)家系統(tǒng)是通過(guò)推理來(lái)求取問(wèn)題的答案或證明某個(gè)假設(shè)，本質(zhì)上是面向符號(hào)處理的，其推理過(guò)程隨著情況的變化而變化，具有不確定性和靈活性。（4）常規(guī)程序處理的數(shù)據(jù)多是精確的；而專(zhuān)家系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)及知識(shí)大多是不精確的、模糊的，知識(shí)的模式匹配也多是不精確的，需要為其設(shè)定閾值。（5）常規(guī)程序一般不具有解釋功能，而專(zhuān)家系統(tǒng)一般具有解釋機(jī)構(gòu)，可對(duì)自己的行為作出解釋。（6）常規(guī)程序與專(zhuān)家系統(tǒng)具有不同的體系結(jié)構(gòu)。四、專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用(1)翻譯系統(tǒng)：對(duì)觀測(cè)到的數(shù)據(jù),用已設(shè)定的含義來(lái)解釋它，如語(yǔ)言翻譯、語(yǔ)言理解、圖像分析、化學(xué)結(jié)構(gòu)說(shuō)明、信號(hào)翻譯等。(2)預(yù)測(cè)系統(tǒng)：對(duì)未來(lái)情況推出可能的結(jié)果,如天氣預(yù)報(bào)、人口預(yù)測(cè)、交通預(yù)測(cè)、軍事預(yù)報(bào)等。(3)診斷系統(tǒng)：從可觀測(cè)事物中推出系統(tǒng)的故障,即從所觀測(cè)的不正常行為找出潛在的原因,如醫(yī)學(xué)、電子學(xué)、機(jī)械、軟件診斷等。(4)設(shè)計(jì)系統(tǒng)：設(shè)計(jì)滿(mǎn)足目標(biāo)要求的方案,即根據(jù)目標(biāo)及各子目標(biāo)間的相互關(guān)系構(gòu)成方案,并證明這些方案和提出的目標(biāo)要求相一致,如電路設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)以及預(yù)算的編制。(5)規(guī)劃系統(tǒng)：設(shè)計(jì)行為動(dòng)作,即利用對(duì)象的行為特征模型來(lái)推論對(duì)象的行為動(dòng)作,如自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人、計(jì)劃、通訊、軍事等規(guī)劃問(wèn)題。(6)監(jiān)控系統(tǒng)：對(duì)系統(tǒng)行為的觀測(cè)指出規(guī)劃行為中不足之處,如計(jì)算機(jī)輔助監(jiān)控系統(tǒng)用于原子能工廠、航空、治病、煤礦安全等。

(7)調(diào)試系統(tǒng)：指出故障的補(bǔ)救方法。它依靠規(guī)劃設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)的能力來(lái)產(chǎn)生正確處理某個(gè)診斷問(wèn)題的提示或推薦方案。(8)維修系統(tǒng)：執(zhí)行一個(gè)規(guī)劃來(lái)完成某一個(gè)診斷問(wèn)題的治療方法。這類(lèi)系統(tǒng)綜合了調(diào)試、規(guī)劃和執(zhí)行的能力。如：汽車(chē)設(shè)備維修ES。(9)控制系統(tǒng)：一個(gè)專(zhuān)家控制系統(tǒng)能自動(dòng)控制系統(tǒng)的全部行為。它反復(fù)解釋當(dāng)前情況,預(yù)測(cè)未來(lái),診斷問(wèn)題的產(chǎn)生原因,做出處理的計(jì)劃以及監(jiān)督系統(tǒng)運(yùn)行,并保證正常的操作?？刂葡到y(tǒng)已應(yīng)用在航空控制、商務(wù)管理、戰(zhàn)場(chǎng)指揮等方面。

6.1.2

專(zhuān)家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理一、基本結(jié)構(gòu)二、工作原理一、基本結(jié)構(gòu)人機(jī)接口知識(shí)獲取機(jī)制知識(shí)庫(kù)推理機(jī)制解釋機(jī)制動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器專(zhuān)家系統(tǒng)基本體系結(jié)構(gòu)核心二、工作原理1.知識(shí)庫(kù)知識(shí)庫(kù)是知識(shí)的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，用于存儲(chǔ)領(lǐng)域內(nèi)的原理性知識(shí)、專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)以及有關(guān)的事實(shí)等。知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)來(lái)源于知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)，同時(shí)它又為推理機(jī)制提供求解問(wèn)題所需的知識(shí)。知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)以產(chǎn)生式規(guī)則形式表示，規(guī)則形式如：前提→結(jié)論或IF條件lAND條件2…AND條件NTHEN動(dòng)作或結(jié)論例如,某計(jì)算機(jī)故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)中存儲(chǔ)了數(shù)百條關(guān)于計(jì)算機(jī)故障診斷的產(chǎn)生式規(guī)則,其中的一條規(guī)則為：RULE1：IF外部電源插座電壓正常AND計(jì)算機(jī)內(nèi)電源輸入電壓為零AND電源插座電壓正常AND電源插座到計(jì)算機(jī)的電源線完好THEN計(jì)算機(jī)的電源開(kāi)關(guān)故障為了表達(dá)專(zhuān)家知識(shí)的復(fù)雜概念,知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則分級(jí)存儲(chǔ),整個(gè)知識(shí)庫(kù)形成一個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)，其中的規(guī)則也可嵌套,例如,在某動(dòng)物識(shí)別專(zhuān)家系統(tǒng)中有如下三條規(guī)則形成了一個(gè)嵌套結(jié)構(gòu)：RULE1：IF動(dòng)物有奶THEN該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物RULE2：IF動(dòng)物吃肉THEN該動(dòng)物是食肉動(dòng)物RULE3：IF動(dòng)物是哺乳動(dòng)物AND動(dòng)物是食肉動(dòng)物AND動(dòng)物是黃褐色AND動(dòng)物身上有黑條紋THEN該動(dòng)物是老虎2.推理機(jī)制推理機(jī)制主要有兩個(gè)任務(wù),一是推理（知識(shí)的運(yùn)用）,即從知識(shí)庫(kù)中已有的知識(shí)中推導(dǎo)出所需要的結(jié)論和知識(shí)；二是控制搜索過(guò)程（知識(shí)的選擇）,即確定知識(shí)庫(kù)中規(guī)則的掃描順序,決定在每個(gè)控制信息下要觸發(fā)的規(guī)則。推理機(jī)的性能與構(gòu)造一般與知識(shí)的表示方式和組織方式有關(guān)，但與知識(shí)的內(nèi)容無(wú)關(guān)，這有利于保證推理機(jī)與知識(shí)庫(kù)的相對(duì)獨(dú)立性。為提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，采取：?jiǎn)l(fā)性知識(shí)，啟發(fā)式搜索。3.解釋機(jī)制能夠?qū)ο到y(tǒng)的行為作出解釋?zhuān)菍?zhuān)家系統(tǒng)區(qū)別于一般程序的重要特征之一，也是它取信于用戶(hù)的一個(gè)重要措施。另外，通過(guò)對(duì)自身行為的解釋還可幫助系統(tǒng)建造者發(fā)現(xiàn)知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)中的錯(cuò)誤，有利于對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試及維護(hù)。解釋機(jī)構(gòu)由一組程序組成，它能跟蹤并記錄推理過(guò)程，當(dāng)用戶(hù)提出詢(xún)問(wèn)需要給出解釋時(shí)，它將根據(jù)問(wèn)題的要求分別做相應(yīng)的處理，最后把解答用約定的形式通過(guò)人機(jī)接口輸出給用戶(hù)。4.知識(shí)獲取機(jī)制（一）知識(shí)獲取的方式知識(shí)獲取是建立知識(shí)庫(kù)的重要基礎(chǔ),是專(zhuān)家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中最關(guān)鍵也最艱難的一步,被稱(chēng)為專(zhuān)家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的“瓶頸”。專(zhuān)家系統(tǒng)的下一步是開(kāi)發(fā)更好的知識(shí)獲取工具。當(dāng)前,知識(shí)獲取有三種主要形式。

(l)人工獲取。領(lǐng)域?qū)＜遗c知識(shí)工程師交流，提供領(lǐng)域的知識(shí)，知識(shí)工程師將領(lǐng)域知識(shí)概念化、形式化、編碼、測(cè)試，并將結(jié)果與領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)比較，經(jīng)這樣多次反復(fù)逐步完善知識(shí)庫(kù)。領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)工程師知識(shí)庫(kù)

(2)交互式學(xué)習(xí)。領(lǐng)域?qū)＜依毛@取工具，在知識(shí)工程師的協(xié)作下，直接與計(jì)算機(jī)交互學(xué)習(xí)。領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)工程師知識(shí)庫(kù)(3)自動(dòng)知識(shí)獲取。計(jì)算機(jī)在領(lǐng)域?qū)＜液椭R(shí)工程師的配合下，直接從樣本中獲取知識(shí)，其中樣本包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、問(wèn)題求解的實(shí)例、文本、數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)和Web上的資料等。樣本知識(shí)庫(kù)領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)工程師（二）知識(shí)獲取的步驟（1）領(lǐng)域確定和問(wèn)題定義。在這一階段，需確定知識(shí)庫(kù)的應(yīng)用領(lǐng)域和問(wèn)題的類(lèi)型，從而確定知識(shí)的來(lái)源，【例如】有經(jīng)驗(yàn)的領(lǐng)域?qū)＜?、文檔、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和已經(jīng)被成功解決的問(wèn)題的實(shí)例等。（2）領(lǐng)域知識(shí)的概念化。這是最重要的階段，在這一階段中知識(shí)工程師和領(lǐng)域?qū)＜冶舜藚f(xié)作將領(lǐng)域知識(shí)形式化為某些基本概念和概念關(guān)系的抽象形式，即將事實(shí)和關(guān)系變換成與領(lǐng)域無(wú)關(guān)的、易于在知識(shí)庫(kù)存貯和處理的知識(shí)結(jié)構(gòu)。（3）知識(shí)的形式化和編碼。在這一階段，將所獲取的領(lǐng)域知識(shí)轉(zhuǎn)化為執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，【例如】“If····then”規(guī)則等。（4）系統(tǒng)測(cè)試和查錯(cuò)。通過(guò)測(cè)試檢查知識(shí)庫(kù)中的錯(cuò)誤、不一致性和不完整性等。引起這一類(lèi)錯(cuò)誤的主要原因有：①專(zhuān)家在這一領(lǐng)域的知識(shí)不完備；②專(zhuān)家在特定場(chǎng)合的經(jīng)驗(yàn)有問(wèn)題；③某些知識(shí)的形式化不嚴(yán)密；④遺漏了某些事實(shí)和事實(shí)之間的關(guān)系；⑤含有非法和不能應(yīng)用的語(yǔ)句；⑥缺少了領(lǐng)域?qū)＜业年P(guān)鍵啟發(fā)式知識(shí)等。（5）知識(shí)優(yōu)化和系統(tǒng)完善。主要是通過(guò)求解實(shí)際問(wèn)題來(lái)對(duì)冗余的規(guī)則、形成死循環(huán)的規(guī)則、不相容、不一致和互相沖突的規(guī)則進(jìn)行修改的過(guò)程。5.動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器又稱(chēng)為“黑板”或者“工作存儲(chǔ)器”。它是用于存放用戶(hù)提供的初始事實(shí)、問(wèn)題描述以及系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中得到的中間結(jié)果、最終結(jié)果、運(yùn)行信息等。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的內(nèi)容是不斷變化的。在求解問(wèn)題的開(kāi)始時(shí)，它存放的是用戶(hù)提供的初始事實(shí)；在推理過(guò)程中它存放每一步推理所得到的結(jié)果。同時(shí),動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器還保存一次推理過(guò)程中的全部推理路徑,供解釋推理過(guò)程時(shí)使用。6.人機(jī)接口人機(jī)接口是專(zhuān)家系統(tǒng)與領(lǐng)域?qū)＜一蛑R(shí)工程師及一般用戶(hù)間的界面，由一組程序及相應(yīng)的硬件組成，用于控制人機(jī)交互過(guò)程,使用戶(hù)能夠以方便、直觀的形式進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà),同時(shí)充分發(fā)揮用戶(hù)人機(jī)對(duì)話(huà)中的主觀能動(dòng)性,盡可能地避免用戶(hù)的誤操作，用于完成輸入輸出工作。

6.1.3

產(chǎn)生式規(guī)則專(zhuān)家系統(tǒng)一、產(chǎn)生式規(guī)則及特點(diǎn)二、推理方法三、推理樹(shù)四、推理樹(shù)的搜索五、不確定性推理一、產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則知識(shí)一般表示為：ifAthenB,或表示為：“如果A成立則B成立”，簡(jiǎn)化為：A→B。產(chǎn)生式規(guī)則知識(shí)允許有以下的特性：(1)相同的條件可以得出不同的結(jié)論。如：A→BA→C(2)相同的結(jié)論可以由不同的條件來(lái)得到。如：A→GB→G

(3)條件之間可以是"與"(AND)連接和"或"(OR)連接。如:A∧B→GA∨B→G(相當(dāng)于A→G,B→G）(4)一條規(guī)則中的結(jié)論,可以是另一條規(guī)則中的條件。如：F∧B→ZC∧D→F

產(chǎn)生式規(guī)則的特點(diǎn)(1)產(chǎn)生式規(guī)則知識(shí)表示形式容易被人理解；(2)它是基于演繹推理的。這樣,它保證推理結(jié)果的正確性；(3)大量產(chǎn)生式規(guī)則所連成的推理樹(shù)(知識(shí)樹(shù))可以是多棵樹(shù)。從樹(shù)的寬度看,反映了實(shí)際問(wèn)題的范圍。從樹(shù)的深度看,反映了問(wèn)題的難度。這使專(zhuān)家系統(tǒng)適應(yīng)各種實(shí)際問(wèn)題的能力很強(qiáng)。二、推理方法

1.正向推理從已知數(shù)據(jù)信息出發(fā)，正向使用規(guī)則（讓規(guī)則的前提與數(shù)據(jù)庫(kù)匹配），求解待解的問(wèn)題。它要求用戶(hù)首先輸入有關(guān)當(dāng)前問(wèn)題的信息作為數(shù)據(jù)庫(kù)中的事實(shí)。2.逆（反）向推理從目標(biāo)開(kāi)始,尋找以此目標(biāo)為結(jié)論的規(guī)則,并對(duì)該規(guī)則的前提進(jìn)行判斷。若該規(guī)則的前提中某個(gè)子項(xiàng)是另一規(guī)則的結(jié)論,再找此結(jié)論的規(guī)則,重復(fù)以上過(guò)程,直到對(duì)某個(gè)規(guī)則的前提能夠進(jìn)行判斷。按此規(guī)則前提判斷("是"或"否")得出結(jié)論的判斷,由此回溯到上一個(gè)規(guī)則的推理,一直回溯到目標(biāo)的判斷。3.混合推理三、推理樹(shù)按逆向推理思想把規(guī)則庫(kù)所含的總目標(biāo)(它是某些規(guī)則的結(jié)論)作為根結(jié)點(diǎn),按規(guī)則的前提和結(jié)論展開(kāi)成一棵樹(shù)的形式。這棵樹(shù)一般稱(chēng)為推理樹(shù)或知識(shí)樹(shù),它把規(guī)則庫(kù)中的所有規(guī)則都連結(jié)起來(lái)。由于連結(jié)時(shí)有"與"關(guān)系和"或"關(guān)系,從而構(gòu)成了"與,或"推理樹(shù)。

例：若有規(guī)則集為：A∨(B∧C)→G(I∧J)∨K→AX∧F→JL→B

M∨E→CW∧Z→MP∧Q→E

規(guī)則集的逆向推理樹(shù)注：圖中兩斜線中間有弧線表示“與”關(guān)系，無(wú)弧線表示“或”關(guān)系GAIJKXFBLCMEWZPQ

該“與、或”推理樹(shù)的特點(diǎn)是：(1)每條規(guī)則對(duì)應(yīng)的結(jié)點(diǎn)分枝有與(AND)關(guān)系、或(OR)關(guān)系。(2)樹(shù)的根結(jié)點(diǎn)是推理樹(shù)的總目標(biāo)。(3)相鄰兩層之間有一條或多條規(guī)則連接。(4)每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以是單值,也可以是多值。若結(jié)點(diǎn)是多值,各值對(duì)應(yīng)的規(guī)則將不同。(5)所有的葉結(jié)點(diǎn)都安排向用戶(hù)提問(wèn),或者把它的值直接放在事實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

逆向推理樹(shù)的一般形式廣度優(yōu)先搜索示意圖深度優(yōu)先搜索示意圖四、推理樹(shù)的搜索

基本搜索方法（1）廣度優(yōu)先搜索法（2）深度優(yōu)先搜索法（一）推理樹(shù)的深度優(yōu)先搜索逆向推理的搜索過(guò)程在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)時(shí),并不把規(guī)則連成推理樹(shù),而是利用規(guī)則棧來(lái)完成。當(dāng)調(diào)用此規(guī)則時(shí),把它壓入棧內(nèi)(相當(dāng)于對(duì)樹(shù)的搜索),當(dāng)此規(guī)則的結(jié)論已求出(yes或no)時(shí),需要將此規(guī)則退棧(相當(dāng)于對(duì)樹(shù)的回溯)。利用規(guī)則棧的壓入和退出的過(guò)程,相當(dāng)于完成了推理樹(shù)的深度優(yōu)先搜索和回溯過(guò)程。規(guī)則號(hào)前提表結(jié)論I3I，JA1AG規(guī)則棧（二）結(jié)點(diǎn)的否定從上例可見(jiàn),每個(gè)結(jié)點(diǎn)有兩種可能,即yes和no,葉結(jié)點(diǎn)為no是由用戶(hù)回答形成的。中間結(jié)點(diǎn)為no是由葉結(jié)點(diǎn)為no,回溯時(shí)引起該結(jié)點(diǎn)為no。對(duì)中間結(jié)點(diǎn)的否定需要注意的是,當(dāng)該結(jié)點(diǎn)還有其它“或條件”分枝時(shí),不能立即確定該結(jié)點(diǎn)為no,必須再搜索另一分枝,當(dāng)另一分枝回溯為yes時(shí),該結(jié)點(diǎn)仍為yes。中間結(jié)點(diǎn)只有所有“或”分枝的回溯值均為no時(shí)，才能最后確定該中間結(jié)點(diǎn)為no。

五、不確定性推理（一）事實(shí)的不確定性事實(shí)有時(shí)稱(chēng)為證據(jù)。它有不確定性因素,如含糊性(事實(shí)的意義不明確或有歧義,需要上下文才能確定)、不完全性(如變化的市場(chǎng),獲得完整的信息是不可能的)、不正確性與不精確性(事實(shí)的觀測(cè)結(jié)果與真實(shí)情況有差別)、隨機(jī)性、模糊性等。事實(shí)的不確定性一般用可信度CF(certaintyfactor)值表示,它的取值范圍為： 0≤CF≤l 或 0≤CF≤100例如："肺炎CF=0.8"表示某病人患肺炎的可信度為0.8(80%)。

(二)規(guī)則的不確定性

規(guī)則反映了客觀事物的規(guī)律性。大量的實(shí)際問(wèn)題中,專(zhuān)家掌握的規(guī)則大多是經(jīng)驗(yàn)性的,不是精確的。精確規(guī)則主要是公式、公理、定律、定理等。經(jīng)驗(yàn)性規(guī)則是不確定性的。規(guī)則的不確定性也用可信度CF值來(lái)表示。例如：“如果聽(tīng)診=干鳴音則診斷=肺炎CF=0.5”表示對(duì)病人的聽(tīng)診是干鳴音而診斷病人患肺炎的可信度只有0.5(50%)。(三)推理的不確定性

規(guī)則中事實(shí)(證據(jù))之間的連接有兩種形式,即“與(AND)”連接和“或(OR)”連接。

1.前提中AND(與)連接時(shí)結(jié)論的可信度計(jì)算公式規(guī)則形式：IFE1∧E2∧…∧EnTHENHCF(R)結(jié)論H的可信度為：CF(H)=CF(R)×MIN{CF(E1),CF(E2)…CF(En)}該公式表示,由于每個(gè)證據(jù)Ek的不確定性,可信度為CF(Ek),k=1,2,…n,以及規(guī)則不確定性,可信度為CF(R),利用該規(guī)則的推理,得到結(jié)論H的不確定性,可信度為CF(H)。結(jié)論H的可信度等于規(guī)則可信度乘以所有證據(jù)可信度的最小者。

2.前提中OR(或)連接時(shí)結(jié)論的可信度計(jì)算公式規(guī)則形式：IFE1ORE2THENHCF(R)需要把它轉(zhuǎn)化成等價(jià)的兩條規(guī)則,即IFE1THENHCF(R)IFE2THENHCF(R)如果最初就是單獨(dú)兩條規(guī)則,而且有不同的可信度,如：IFE1THENHCF(R1)IFE2THENHCF(R2)則它們不能合并成一條規(guī)則(用OR連接),因?yàn)榭尚哦炔荒芎喜⒊梢粋€(gè)。對(duì)于這個(gè)更一般的情況,結(jié)論H的可信度分別有：CF1(H)=CF(Rl)×CF(E1)CF2(H)=CF(R2)×CF(E2)合并為：CF(H)=CFl(H)+CF2(H)-CFl(H)×CF2(H)對(duì)于三條規(guī)則,如：IFE1THENHCF(R1)IFE2THENHCF(R2)IFE3THENHCF(R3)先按兩條規(guī)則合并方法計(jì)算出:CF12(H)=CF1(H)+CF2(H)-CF1(H)×CF2(H)再將它和第三條規(guī)則合并:CF(H)=CF12(H)+CF3(H)-CF12(H)×CF3(H)其中 CF3(H)=CF(R3)×CF(E3)對(duì)多于三條規(guī)則,類(lèi)似于上面方法逐步合并直到包含所有規(guī)則(即所有規(guī)則中前提不相同而結(jié)論相同)。這些規(guī)則有不同的可信度,如果這些規(guī)則有相同的可信度,它們可合并成一條以"OR(或)"連接的復(fù)合規(guī)則。

（四）確定性推理與不確定性推理的區(qū)別區(qū)別：

①可信度（CF）的差別確定性推理CF=1；不確定性推理0＜CF＜1

②推理過(guò)程的差別相同結(jié)論具有多個(gè)規(guī)則的情況：對(duì)于確定性推理，只要搜索出其中一條滿(mǎn)足要求的規(guī)則（即該規(guī)則可推得結(jié)論），其他規(guī)則就不再搜索。對(duì)于不確定性推理,當(dāng)某個(gè)結(jié)論的可信度不為1時(shí)(即CF≠1),對(duì)于相同結(jié)論的其它規(guī)則仍然要進(jìn)行推理,求結(jié)論的可信度,并和已計(jì)算出該結(jié)論的可信度進(jìn)行合并。例如,有兩條相同結(jié)論的規(guī)則R1:A→GR2:B∧C→G確定性推理過(guò)程為：先引用規(guī)則R1,提問(wèn)A?當(dāng)回答為yes時(shí),推得結(jié)論G成立,即yes,這樣就不再搜索R2對(duì)結(jié)論G進(jìn)行推理。對(duì)于不確定性推理,該兩規(guī)則均含可信度。R1:A→GCF(0.8)R2:B∧C→GCF(0.9)推理時(shí),先引用規(guī)則R1,提問(wèn)A?當(dāng)回答為yes時(shí),還需給定A的可信度,設(shè)為CF(0.7),按公式求得G的可信度為:CF1(G)=0.8×0.7=0.56由于G的可信度不為1,還必須對(duì)結(jié)論G的其它規(guī)則進(jìn)行推理。再引用規(guī)則R2,提問(wèn)B和C。設(shè)回答B(yǎng)為yes,CF(0.7),回答C為yes,CF(0.8),計(jì)算G的可信度為:CF2(G)=0.9×min(0.7,0.8)=0.63合并G的可信度為:

CF(G)=CF1(G)+CF2(G)-CF1(G)×CF2(G)=0.56+0.63-0.56×0.63=0.84

要說(shuō)明一點(diǎn)，當(dāng)某個(gè)證據(jù)用戶(hù)回答為no時(shí),不用給可信度,它的可信度CF=0。應(yīng)用舉例：有如下規(guī)則集和可信度：

R1:A∧B∧C→GCF(0.8)R2:D∨E→ACF(0.7)R3:J∧K→BCF(0.8)R4:P∨Q→CCF(0.9)R5:F∨(R∧S)→DCF(0.6)已知事實(shí)及可信度：F(0.4),R(0.5),S(0.6),E(n),J(0.4),K(0.6),P(n),Q(0.4)。SRFQPKJEDCBAG規(guī)則集的逆向推理樹(shù)推理求解過(guò)程：（一）把規(guī)則分解為只含AND(∧)連接的規(guī)則，消去OR(∨)連接的規(guī)則：R1:A∧B∧C→GCF(0.8)R21:D→ACF(0.7)R22:E→ACF(0.7)R3:J∧K→BCF(0.8)R41:P→CCF(0.9)R42:Q→CCF(0.9)R51:F→DCF(0.6)R52:R∧S→DCF(0.6)（二）利用規(guī)則進(jìn)行逆向推理從目標(biāo)G開(kāi)始搜索規(guī)則庫(kù)，推理過(guò)程為：（1）引用R1規(guī)則求A。（2）引用R21規(guī)則求D。（3）引用R51規(guī)則求F。提問(wèn)F？回答yes，CF(0.4)計(jì)算D的可信度為：CF1(D)=0.4×0.6=0.24（4）引用R52規(guī)則求R和S。提問(wèn)R？回答yes，CF(0.5)提問(wèn)S？回答yes，CF(0.6)CF2(D)=0.6×min{0.5,0.6}=0.3合并D結(jié)點(diǎn)的可信度為：CF(D)=0.24+0.3－0.24×0.3=0.468≈0.47（5）回溯到規(guī)則R21，計(jì)算A的可信度：CF1(A)=0.47×0.7=0.329≈0.33（6）引用R22規(guī)則求E。提問(wèn)E？回答no，即CF(0)=0，計(jì)算A的可信度：CF2(A)=0×0.7=0合并A的可信度為：CF(A)=0.33+0-0.33×0=0.33（7）回溯到R1規(guī)則求B。（8）引用R3規(guī)則求J和K。提問(wèn)J？回答yes，CF(0.4)提問(wèn)K？回答yes，CF(0.6)計(jì)算B的可信度：CF(B)=0.8×min{0.4,0.6}=0.32（9）回溯到R1規(guī)則求C。（10）引用R41規(guī)則求P。提問(wèn)P？回答no，即CF(0)=0，計(jì)算C的可信度：CF1(C)=0.9×0=0（11）引用R42規(guī)則求Q。提問(wèn)Q？回答yes，CF(0.4)，計(jì)算C的可信度：CF2(C)=0.4×0.9=0.36合并C的可信度為：CF(C)=0+0.36-0×0.36=0.36（12）回溯到R1規(guī)則CF(G)=0.8×min{0.33,0.32,0.36}=0.256因此，目標(biāo)G成立的可信度為0.256。（三）該問(wèn)題的成功推理路徑的解釋1.F成立的可信度為0.4，用戶(hù)回答的事實(shí)2.R成立的可信度為0.5，用戶(hù)回答的事實(shí)3.S成立的可信度為0.6，用戶(hù)回答的事實(shí)4.D成立的可信度為0.47，由規(guī)則R51，R52推出5.A成立的可信度為0.33，由規(guī)則R21推出6.J成立的可信度為0.4，用戶(hù)回答的事實(shí)7.K成立的可信度為0.6，用戶(hù)回答的事實(shí)8.B成立的可信度為0.32，由規(guī)則R3推出9.Q成立的可信度為0.4，用戶(hù)回答的事實(shí)10.C成立的可信度為0.36，由規(guī)則R42推出11.G成立的可信度為0.256，由規(guī)則R1推出練習(xí)：有如下規(guī)則集和可信度：

R1:A∧B→GCF(0.9)R2:C∨D∨E→ACF(0.8)R3:F∧H→BCF(0.8)R4:I→DCF(0.7)R5:K→HCF(0.9)已知事實(shí)及可信度：C(0.8),I(0.9),E(0.7),F(0.8),K(0.6)。請(qǐng)用逆向推理求得結(jié)論G成立的可信度，并對(duì)成功路徑進(jìn)行解釋說(shuō)明。HFEDBAGCIK5.1.4專(zhuān)家系統(tǒng)示例PC計(jì)算機(jī)故障診斷指導(dǎo)專(zhuān)家系統(tǒng)（PCDGES）

1.系統(tǒng)目標(biāo)及工作范圍目標(biāo)：為計(jì)算機(jī)初級(jí)用戶(hù)提供一個(gè)有關(guān)PC計(jì)算機(jī)故障的咨詢(xún)工具軟件，回答用戶(hù)有關(guān)計(jì)算機(jī)故障的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的故障處理策略。工作范圍：部件級(jí)的故障診斷咨詢(xún)。2.知識(shí)獲取現(xiàn)象可能的故障部位加電后無(wú)反應(yīng),喇叭不響

電源系統(tǒng)

喇叭重復(fù)短聲

主板

喇叭發(fā)出一長(zhǎng)兩短聲

顯示器電路

屏幕顯示1701

硬盤(pán)

無(wú)視頻信號(hào)進(jìn)入監(jiān)視器

到監(jiān)視器的電纜

……計(jì)算機(jī)故障主診斷流程示意圖故障檢查測(cè)試流程示意圖3.知識(shí)表示系統(tǒng)采用產(chǎn)生式規(guī)則表達(dá)診斷知識(shí),整個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)分級(jí)分塊存放,所建立知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)呈非對(duì)稱(chēng)樹(shù)形結(jié)構(gòu)。

圖中的空白方框表示存儲(chǔ)特定硬件模塊診斷知識(shí)的分級(jí)規(guī)則庫(kù),小圓圈表示最底層的診斷規(guī)則,即知識(shí)庫(kù)的葉子結(jié)點(diǎn)。

PCDGES知識(shí)庫(kù)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖知識(shí)庫(kù)中一些典型規(guī)則:RULE1：IF

第1類(lèi)系統(tǒng)錯(cuò),

AND

第1類(lèi)啟動(dòng)錯(cuò),

AND

第4類(lèi)報(bào)錯(cuò)叫聲,

THEN

系統(tǒng)板有問(wèn)題，應(yīng)修理或更換RULE2：IF啟動(dòng)不正常

THEN第1類(lèi)系統(tǒng)錯(cuò)

RULE3：IF啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)加電檢查錯(cuò)(POST失敗)

THEN第1類(lèi)啟動(dòng)錯(cuò)

RULE4：IF一聲長(zhǎng)叫,一聲短叫THEN第4類(lèi)叫聲

………4.軟件實(shí)現(xiàn)

（1）知識(shí)庫(kù)RULEl:diagm(“系統(tǒng)板”):— (結(jié)論)

checkc(“系統(tǒng)”,‘1’),(檢查是否第1類(lèi)系統(tǒng)錯(cuò))

checkc(“啟動(dòng)‘,’1‘),(檢查是否第1類(lèi)啟動(dòng)錯(cuò))

checkc(“叫聲”,‘4’),(檢查是否第4類(lèi)報(bào)錯(cuò)叫聲)cause(“系統(tǒng)板”).(顯示結(jié)論信息)

RULE2:checkc(“系統(tǒng)”,‘1’):—cond(1,“系統(tǒng)啟動(dòng)失敗”).

RULE3:checkc(“啟動(dòng)‘,’1‘):—cond(2,“加電后屏幕無(wú)反應(yīng)”),cond(3,“機(jī)內(nèi)電源電壓正?！?.RULE4:checkc(“叫聲”,‘4’):—cond(4,“系統(tǒng)啟動(dòng)失敗”),cond(5,“喇叭一聲長(zhǎng)叫,一聲短叫”).RULE5:cause(“系統(tǒng)板”):—write("系統(tǒng)板有問(wèn)題,應(yīng)修理或更換").

（2）推理機(jī)系統(tǒng)采用反向?yàn)橹髡驗(yàn)檩o的精確推理策略。推理機(jī)運(yùn)行時(shí)先反向推理,即假設(shè)一個(gè)可能成立的子目標(biāo)(故障結(jié)論),試圖用知識(shí)庫(kù)或動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的事實(shí)證明它為真；若證明失敗,則系統(tǒng)向前搜索(正向推理),直到發(fā)現(xiàn)另一個(gè)假設(shè)(故障結(jié)論),再重復(fù)使用反向推理,試圖證明它為真。這個(gè)過(guò)程周而復(fù)始,直到所有目標(biāo)被證明為真或所有可能的路徑都已測(cè)試。

（3）解釋機(jī)制采用WHY解釋方法，用于回答用戶(hù)有關(guān)為什么做出某種決策或進(jìn)行某個(gè)詢(xún)問(wèn)的問(wèn)題。在該模塊的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,應(yīng)用了TURBOPROLOG的模式匹配功能,字符串處理功能,窗口管理功能、類(lèi)型轉(zhuǎn)換功能等。

PCDGES解釋機(jī)制基本程序框圖（4）人機(jī)接口PCDGES的人機(jī)接口采用交互式人機(jī)接口。系統(tǒng)菜單分為四級(jí),一級(jí)為系統(tǒng)總控菜單；二級(jí)為診斷主控菜單；三級(jí)為診斷范圍選擇及知識(shí)庫(kù)選擇菜單；四級(jí)是故障現(xiàn)象選擇,咨詢(xún)對(duì)話(huà)等菜單。

PCDGES人機(jī)接口基本結(jié)構(gòu)圖PCDGES的四個(gè)典型菜單

診斷問(wèn)題基本菜單

1）啟動(dòng)問(wèn)題2）運(yùn)行問(wèn)題3）硬盤(pán)問(wèn)題4）軟盤(pán)問(wèn)題5）顯示問(wèn)題6）鍵盤(pán)問(wèn)題7）打印機(jī)問(wèn)題8）退出啟動(dòng)問(wèn)題類(lèi)型菜單

1）啟動(dòng)時(shí)加電檢查錯(cuò)(POST失敗〉2）電源燈不亮,屏幕不顯示,盤(pán)不工作3）電源燈亮,屏幕無(wú)任何顯示,盤(pán)不工作4）POST正常,但不能啟動(dòng)

初始診斷時(shí)的叫聲類(lèi)型菜單

1）無(wú)叫聲,機(jī)器無(wú)反應(yīng)2）一聲短叫,磁盤(pán)燈亮3）連續(xù)叫4）一聲長(zhǎng)叫,一聲短叫5）一聲長(zhǎng)叫,兩聲短叫6）一聲短叫,屏幕變黑或顯示不正常7）重復(fù)的短叫聲8）一聲短叫,即出現(xiàn)BASIC提示符硬盤(pán)癥狀類(lèi)型菜單

1）訪問(wèn)硬盤(pán)時(shí)裝人燈不亮2）讀寫(xiě)不完整3）讀正確,但寫(xiě)不正確4）運(yùn)行CHKDek

時(shí)出錯(cuò)5）響聲異常6）丟掉了所存信息（5）知識(shí)獲取機(jī)制知識(shí)獲取機(jī)制向用戶(hù)提供了一個(gè)編輯器,可用于編輯、修改整個(gè)知識(shí)庫(kù)；同時(shí)還有一個(gè)獨(dú)立于推理機(jī)的半自動(dòng)化知識(shí)獲取智能接口,可以“告知”學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行知識(shí)獲取。用戶(hù)通過(guò)與PCDGES系統(tǒng)對(duì)話(huà),“告知”系統(tǒng)必要的知識(shí),智能接口就把這些知識(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為專(zhuān)家系統(tǒng)的內(nèi)部表示形式而存入知識(shí)庫(kù)。

PCDGES知識(shí)獲取機(jī)制的基本結(jié)構(gòu)圖6.2

智能決策支持系統(tǒng)6.2.1智能決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特征6.2.2

智能決策支持系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)6.2.3

智能決策支持系統(tǒng)的示例6.2.1智能決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特征一、智能決策支持系統(tǒng)（IDSS）概念在決策支持系統(tǒng)(DSS)的基礎(chǔ)上集成人工智能的專(zhuān)家系統(tǒng)(ES)而形成的信息系統(tǒng)。

二、智能決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)人機(jī)交互與問(wèn)題處理系統(tǒng)模型庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)推理機(jī)模型庫(kù)知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)IDSS結(jié)構(gòu)圖IDSS的集成結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)DBDSS控制系統(tǒng)模型庫(kù)MB動(dòng)態(tài)DB知識(shí)庫(kù)KB推理機(jī)和解釋器人機(jī)交互與問(wèn)題處理系統(tǒng)DSSES集成系統(tǒng)IDSS的三種集成形式

（一）DSS和ES并重的IDSS結(jié)構(gòu)由集成系統(tǒng)完成對(duì)DSS和ES的控制和調(diào)度,根據(jù)問(wèn)題的需要協(xié)調(diào)DSS和ES的運(yùn)行。集成系統(tǒng)可以有兩種形式：(l)DSS和ES兩者之外的集成系統(tǒng),它具有調(diào)用和集成DSS和ES的能力。

(2)將DSS人機(jī)交互與問(wèn)題處理系統(tǒng)功能擴(kuò)充,即增加對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)的調(diào)用組合能力。

Enter特點(diǎn)：體現(xiàn)了定量與定性分析并重來(lái)解決問(wèn)題。

集成系統(tǒng)DSSESDSS和ES并重的IDSS結(jié)構(gòu)Return（二）DSS為主體的IDSS結(jié)構(gòu)這種集成結(jié)構(gòu)形式體現(xiàn)了以定量分析為主體,結(jié)合定性分析解決問(wèn)題的特點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)中集成系統(tǒng)和DSS控制系統(tǒng)合為一體,從DSS角度來(lái)看,簡(jiǎn)化了IDSS的結(jié)構(gòu)。

DSS控制系統(tǒng)MBDBES這種結(jié)構(gòu)中,ES相當(dāng)于一類(lèi)模型,即知識(shí)推理模型或稱(chēng)智能模型,被DSS控制系統(tǒng)調(diào)用。

（三）ES為主體的IDSS結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)形式體現(xiàn)了以定性分析為主體,結(jié)合定量分析的特點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)中,人機(jī)交互系統(tǒng)和ES的推理機(jī)合為一體,從ES角度來(lái)看,簡(jiǎn)化了IDSS的結(jié)構(gòu)。1.DSS作為一種推理機(jī)形式出現(xiàn),受ES中的推理機(jī)所控制。Enter這種結(jié)構(gòu)中的推理機(jī)是核心：(1)對(duì)產(chǎn)生式知識(shí)的推理是搜索加匹配；(2)對(duì)數(shù)學(xué)模型的推理就是對(duì)方程的計(jì)算。這種結(jié)合形式的問(wèn)題求解體現(xiàn)為推理形式。推理機(jī)（廣義）DSSKB動(dòng)態(tài)DBDSS作為推理形式的IDSS結(jié)構(gòu)圖Return（三）ES為主體的IDSS結(jié)構(gòu)（續(xù)）2.數(shù)學(xué)模型作為一種知識(shí)出現(xiàn),即模型是一種過(guò)程性知識(shí),體現(xiàn)了另一種結(jié)合形式。這種結(jié)構(gòu)中，數(shù)學(xué)模型反映在推理樹(shù)中，一般在推理樹(shù)的葉結(jié)點(diǎn)處要進(jìn)行對(duì)模型的數(shù)學(xué)運(yùn)算。推理機(jī)KBMB動(dòng)態(tài)DB模型作為知識(shí)的IDSS結(jié)構(gòu)圖三、智能決策支持系統(tǒng)柔性特征

（1）運(yùn)行柔性①系統(tǒng)要支持多種問(wèn)題求解方式,包括知識(shí)處理的方法、數(shù)學(xué)建模的方法、數(shù)據(jù)挖掘方法等；②系統(tǒng)要支持靈活地組織這些求解方法；③運(yùn)行過(guò)程應(yīng)允許用戶(hù)進(jìn)行干預(yù)；④系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯應(yīng)具有某種程度的動(dòng)態(tài)可修改性。（2）結(jié)構(gòu)柔性數(shù)據(jù)的多樣性和運(yùn)行方式的多樣性是智能決策支持系統(tǒng)的特征,多樣的數(shù)據(jù)組織和運(yùn)行方式被組織在同一系統(tǒng)框架中,而這種結(jié)構(gòu)又總是面臨多變的要求,這就要求系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上具有靈活的特點(diǎn)。多年來(lái),"集成"一直是智能決策支持系統(tǒng)的研究重點(diǎn),其要解決的主要問(wèn)題,正是建立一種這樣的組織結(jié)構(gòu)。

（3）界面柔性

智能決策支持系統(tǒng)不僅強(qiáng)調(diào)交互而且強(qiáng)調(diào)交互的靈活性。由于決策系統(tǒng)靈活多變的特點(diǎn),用戶(hù)不僅需要界面的豐富多樣,而且需要界面具有某種可組織性,無(wú)需編程就可以定義輸入、輸出的形式。（4）開(kāi)放性智能決策支持系統(tǒng)方便與其他軟件系統(tǒng)的集成、嵌接，系統(tǒng)的可操作性、可擴(kuò)充性、可移植性好。決策樹(shù)是一種幫助人們分析、解決決策問(wèn)題的常用方法。它通過(guò)分析可以采取的決策方案及其可能出現(xiàn)的狀態(tài)（結(jié)果）來(lái)比較各決策方案的好壞，從而做出正確的判斷。決策問(wèn)題的結(jié)構(gòu)，包括決策人可能采取的行動(dòng)、隨機(jī)要件（將來(lái)可能出現(xiàn)的自然狀態(tài)等）和各種可能后果之間的關(guān)系都可用決策樹(shù)來(lái)形象、直觀地表示。6.2.2智能決策支持系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

——決策樹(shù)產(chǎn)生決策樹(shù)的一種核心算法是Quinlan的ID3（Quinlan，1986），其擴(kuò)展版本C4（Quinlan，1990）。其后，又提出了改進(jìn)算法——GID3x算法（Fayyad，1994）和O-Btree算法（Fayyad和Irani，1992）。（1）決策問(wèn)題的要素①行動(dòng)集（行動(dòng)空間）A={a1,a2,…,an}。其中，ai(i=1,2,…,n)是所有可能的行動(dòng)，決策者必須從中選擇一個(gè)行動(dòng)，也只能采取一種行動(dòng)。②狀態(tài)集（參數(shù)空間）={θ1,θ2,…,θm}。其中，θj(j=1,2,…,m)是所有可能出現(xiàn)的重要的自然或環(huán)境狀態(tài)。③后果集（后果空間）C={c11,c12,…,c1n,c21,c22,…,c2n,…,cm1,cm2,…,cmm}。后果函數(shù)f是笛卡兒積空間×A到后果空間的一個(gè)映射，即f:×A→C或者c=f(θ,a)。④進(jìn)行試驗(yàn)所可能獲得的觀察集（測(cè)度空間）X={x1,x2,…,xl}。（2）決策樹(shù)結(jié)構(gòu)決策樹(shù)由結(jié)點(diǎn)和分支構(gòu)成。

決策樹(shù)的結(jié)點(diǎn)主要有：決策結(jié)點(diǎn)，用小方框“□”表示；狀態(tài)結(jié)點(diǎn)，用小圓圈“○”表示；結(jié)果結(jié)點(diǎn)，用三角形“△”表示。

決策樹(shù)的分支主要有：從決策結(jié)點(diǎn)出發(fā)的決策分支，表示決策人可能采取的行動(dòng)ai；從狀態(tài)結(jié)點(diǎn)出發(fā)的狀態(tài)分支，通常狀態(tài)分支上標(biāo)有狀態(tài)要件的名稱(chēng)θj以及該要件發(fā)生的概率；在“樹(shù)梢”處的結(jié)果結(jié)點(diǎn)右側(cè)標(biāo)有結(jié)果及其評(píng)價(jià)。（3）用決策樹(shù)進(jìn)行分析基本步驟：①構(gòu)成決策問(wèn)題，根據(jù)決策問(wèn)題繪制決策圖；②確定各種決策可能的后果并設(shè)定各種后果發(fā)生的概率；③評(píng)價(jià)和比較決策，依據(jù)一定的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則選擇決策者最滿(mǎn)意的決策。（3）用決策樹(shù)進(jìn)行分析（實(shí)例）例如，某漁船要對(duì)下個(gè)月是否出海打魚(yú)作出決策。如果出海后是好天，可獲收益5000元，若出海后天氣變壞，將損失2000元；若不出海，無(wú)論天氣好壞都要承擔(dān)1000元損失費(fèi)。據(jù)預(yù)測(cè)下月好天的概率為0.6，天氣變壞的概率為0.4，應(yīng)如何選擇最佳方案?ABC出海不出海天氣好0.6天氣壞0.4天氣好0.6天氣壞0.4△5000△-2000△-1000△-1000收益期望值的計(jì)算：B點(diǎn)：EX=5000×0.6+(-2000)×0.4=2200（元）C點(diǎn)：EX=(-1000)×0.6+(-1000)×0.4=-1000（元）6.2.3

智能決策支持系統(tǒng)的示例稿件處理的智能決策支持系統(tǒng)一、問(wèn)題的背景:期刊編輯部每天收到大量的稿件，手工處理大量稿件將耗費(fèi)大量時(shí)間，有時(shí)難免還會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)和失誤。如何高效率地處理稿件并準(zhǔn)確地進(jìn)行稿件錄用的決策，是期刊界十分關(guān)注的問(wèn)題。稿件從提交到編輯部一直到錄用出版全過(guò)程的處理工作，主要可以分為三大方面：1.稿件處理全過(guò)程的信息管理；2.稿件的錄用決策；3.稿件刊發(fā)計(jì)劃的制定（確定稿件刊發(fā)的具體刊期）。解決問(wèn)題的途徑稿件處理全過(guò)程的信息管理可以通過(guò)建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；(MIS)稿件的錄用決策工作可以通過(guò)建立基于知識(shí)的產(chǎn)生式系統(tǒng)——稿件錄用決策專(zhuān)家系統(tǒng)來(lái)完成，當(dāng)然這里面將涉及到稿件信息的知識(shí)表示問(wèn)題；(ES)稿件刊發(fā)計(jì)劃的制定工作可以通過(guò)建立一個(gè)0-1目標(biāo)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型及其軟件系統(tǒng)來(lái)解決。(DSS)二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與處理流程人機(jī)交互界面稿件信息數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)稿件錄用決策子系統(tǒng)稿件刊發(fā)計(jì)劃子系統(tǒng)稿件處理的智能決策支持系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖子系統(tǒng)的作用與功能人機(jī)交互界面：它負(fù)責(zé)接受決策者的指令，協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)工作，擔(dān)負(fù)著控制求解及推理過(guò)程的任務(wù)。稿件信息數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)：它由數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)構(gòu)成，數(shù)據(jù)庫(kù)將記錄從稿件提交到編輯部一直到錄用出版這一稿件處理全過(guò)程的信息。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的增刪、修改、更新、維護(hù)、檢索等功能。子系統(tǒng)的作用與功能（續(xù)）稿件錄用決策子系統(tǒng)：它由稿件信息知識(shí)表示模塊、稿件錄用決策模塊、被錄用稿件知識(shí)化信息模型生成模塊、用戶(hù)界面、以及相應(yīng)知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)等構(gòu)成。它完成稿件信息的知識(shí)表示→形成擬錄用稿件的知識(shí)化信息模型→稿