專家系統(tǒng)第2章專家系統(tǒng)概述課件.ppt

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1、2021/9/26ExpertSystemsandApplication1Chapter2ExpertSystems第2章專家系統(tǒng)概述ES的研制促進(jìn)了AI理論和技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)辟了計(jì)算機(jī)求解非數(shù)值問(wèn)題的有效途徑。ES已經(jīng)成為世界各國(guó)最熱門的、具有競(jìng)爭(zhēng)性的研究課題，日本、美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家紛紛將ES列為國(guó)家重點(diǎn)研究項(xiàng)目，投入了大量的人力和資金。日本把ES作為第五代計(jì)算機(jī)研究的核心內(nèi)容，英國(guó)將ES/智能數(shù)據(jù)庫(kù)列入國(guó)家四大重點(diǎn)項(xiàng)目。我國(guó)對(duì)于ES的研究起步較晚，但在理論研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面取得了很大進(jìn)展，在中醫(yī)治療、油井記錄分析、地震預(yù)測(cè)、氣象預(yù)報(bào)、軍事理論、作戰(zhàn)模擬、

2、戰(zhàn)場(chǎng)管理等方面研制出一批ES，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)影響。2021/9/26ExpertSystemsandApplication2Chapter2ExpertSystems2.1ES概述專家——在某一專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，其專業(yè)知識(shí)與解決問(wèn)題的能力達(dá)到很高水平的學(xué)者。專家的能力——專家對(duì)某一領(lǐng)域的理解及解決問(wèn)題的技能。專業(yè)知識(shí)——分為公開(kāi)知識(shí)和個(gè)人知識(shí)。公開(kāi)知識(shí)包括定義、事實(shí)和理論，一般收錄在教科書(shū)和文獻(xiàn)中。個(gè)人知識(shí)來(lái)源于專家本人的積累和經(jīng)驗(yàn)，也稱為試驗(yàn)性知識(shí)或啟發(fā)性知識(shí)。屬于公開(kāi)性知識(shí)之外的試驗(yàn)性知識(shí)能夠使專家在需要的時(shí)候做出合理的猜測(cè)，識(shí)別最有希望獲得成功

3、的求解途徑，并能有效地處理錯(cuò)誤和不完全的數(shù)據(jù)。2021/9/26ExpertSystemsandApplication3Chapter2ExpertSystems（1）專家系統(tǒng)是利用存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的某一特定領(lǐng)域人類專家的知識(shí)，來(lái)解決過(guò)去需要人類專家才能解決的復(fù)雜現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如：醫(yī)學(xué)專家可以針對(duì)不同的病癥做出恰當(dāng)?shù)脑\斷，并開(kāi)具相應(yīng)的處方；地質(zhì)專家可以根據(jù)地質(zhì)資料和勘探數(shù)據(jù)，判斷什么地方有礦及是否有開(kāi)采價(jià)值；其他領(lǐng)域的專家可以依據(jù)他們的學(xué)識(shí)、積累的經(jīng)驗(yàn)和練就的本領(lǐng)，解決現(xiàn)實(shí)中一般人一時(shí)無(wú)法解決的復(fù)雜問(wèn)題。（2）專家系統(tǒng)是一個(gè)由存放專門領(lǐng)域知識(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)

4、，以及一個(gè)能選擇和運(yùn)用知識(shí)的推理機(jī)制組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（3）專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)程序的根本區(qū)別在于：專家系統(tǒng)使知識(shí)庫(kù)和運(yùn)用知識(shí)的推理機(jī)制相互獨(dú)立。2021/9/26ExpertSystemsandApplication4Chapter2ExpertSystems4）從程序設(shè)計(jì)方法學(xué)的角度看設(shè)計(jì)方法傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法：數(shù)據(jù)+算法=程序?qū)＜蚁到y(tǒng)的設(shè)計(jì)方法：知識(shí)+推理=系統(tǒng)可見(jiàn)，傳統(tǒng)程序通過(guò)算法對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行積累和處理，使繁瑣的事務(wù)處理自動(dòng)化；專家系統(tǒng)則要完成需要擁有專門知識(shí)的專家才能完成的量大而性質(zhì)相對(duì)重要的任務(wù)，如診斷、規(guī)劃、決策等。通常，專家系統(tǒng)需要考察

5、大量的可能性，即動(dòng)態(tài)地建立解決問(wèn)題的方法。2021/9/26ExpertSystemsandApplication5Chapter2ExpertSystems2.2ES的功能與結(jié)構(gòu)2.2.1ES的功能（1）ES能存儲(chǔ)用于問(wèn)題求解所需要的知識(shí)；（2）能存儲(chǔ)具體問(wèn)題求解的初始數(shù)據(jù)和推理過(guò)程中涉及到的各種信息，如中間結(jié)果、目標(biāo)、子目標(biāo)、假設(shè)等；（3）能根據(jù)當(dāng)前輸入或采集的數(shù)據(jù)，利用已有的知識(shí)，按照一定的推理策略解決當(dāng)前的問(wèn)題，并控制和協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)；（4）能對(duì)推理過(guò)程、結(jié)論或系統(tǒng)自身行為做出必要的解釋，如解題步驟、處理策略、選擇此處理方法的理由、系統(tǒng)求解某種問(wèn)題的

6、能力、系統(tǒng)組織和管理自身知識(shí)的方法等。目的是便于用戶理解和接受專家系統(tǒng)，也便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。2021/9/26ExpertSystemsandApplication6Chapter2ExpertSystems2.2.2專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1）基本結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)兩個(gè)主要部分。特點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；知識(shí)工程師與領(lǐng)域?qū)＜抑苯咏换?，知識(shí)工程師收集和整理領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)，將其轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)部表示形式，并存儲(chǔ)到知識(shí)庫(kù)中；推理機(jī)根據(jù)用戶的問(wèn)題求解要求和提供的初始數(shù)據(jù)，運(yùn)用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解，并將產(chǎn)生的結(jié)果（結(jié)論）輸出給用戶。知識(shí)庫(kù)知識(shí)工程師領(lǐng)

7、域?qū)＜彝评頇C(jī)結(jié)果數(shù)據(jù)用戶圖2-1專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2021/9/26ExpertSystemsandApplication7Chapter2ExpertSystems2）一般結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的下述結(jié)構(gòu)是目前比較流行的結(jié)構(gòu)形式。人機(jī)接口用戶專家推理機(jī)解釋程序知識(shí)獲取程序綜合數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)庫(kù)圖2-2專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)2021/9/26ExpertSystemsandApplication8Chapter2ExpertSystems（1）知識(shí)庫(kù)——用以存放領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑膶ｉT知識(shí)。包括書(shū)本知識(shí)、常識(shí)性知識(shí)以及專家依據(jù)其經(jīng)驗(yàn)得到的試探性知識(shí)。專家系統(tǒng)的問(wèn)題求解是運(yùn)用專家提供

8、的專門知識(shí)來(lái)模擬專家的思維方式進(jìn)行的，知識(shí)庫(kù)中知識(shí)的數(shù)量和質(zhì)量是系