人工智能小型动物分类专家系统的设计与实现PPT
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小型动物分类专家系统的设计与实现
一、 实验目的
通过本实验可使学生能够综合利用C语言(或C++)、面向对象程序设计、数
据结构、数据库原理、人工智能、软件工程等课程的相关知识,设计并实现小型
动物分类专家系统,培养学生综合运用所学计算机软件知识解决实际问题的能
力,为今后从事计算机软件开发及应用打下基础。
二、 实验内容
运用下列规则,设计并实现一个小型动物分类专家系统。
规则1:
如果:动物有毛发
则 :该动物是哺乳动物
规则2:
如果:动物有奶
则 :该单位是哺乳动物
规则3:
如果:该动物有羽毛
则 :该动物是鸟
规则4:
如果:动物会飞,且会下蛋
则 :该动物是鸟
规则5:
如果:动物吃肉
则 :该动物是肉食动物
规则6:
如果:动物有犬齿,且有爪,且眼盯前方
则 :该动物是食肉动物
规则7:
如果:动物是哺乳动物,且有蹄
则 :该动物是有蹄动物
规则8:
如果:动物是哺乳动物,且是反刍动物
则 :该动物是有蹄动物
规则9:
如果:动物是哺乳动物,且是食肉动物,且是黄褐色的,且有暗斑点
则 :该动物是豹
规则10:
如果:如果:动物是黄褐色的,且是哺乳动物,且是食肉,且有黑条纹
则 :该动物是虎
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规则11:
如果:动物有暗斑点,且有长腿,且有长脖子,且是有蹄类
则 :该动物是长颈鹿
规则12:
如果:动物有黑条纹,且是有蹄类动物
则 :该动物是斑马
规则13:
如果:动物有长腿,且有长脖子,且是黑色的,且是鸟,且不会飞
则 :该动物是鸵鸟
规则14:
如果:动物是鸟,且不会飞,且会游泳,且是黑色的
则 :该动物是企鹅
规则15:
如果:动物是鸟,且善飞
则 :该动物是信天翁
动物分类专家系统由15条规则组成,可以识别七种动物,在15条规则中,
共出现 30个概念(也称作事实),共30个事实,每个事实给一个编号,从编
号从1到30,在规则对象中我们不存储事实概念,只有该事实的编号,同样规
则的结论也是事实概念的编号,事实与规则的数据以常量表示,其结构如下:
Char *str{}={"chew_cud","hooves","mammal","forward_eyes","claws",
"pointed_teeth","eat_meat","lay_eggs","fly","feathers","ungulate",
"carnivore","bird","give_milk","has_hair","fly_well",
"black&white_color","can_swim","long_legs","long_neck",
"black_stripes","dark_spots","tawny_color","albatross",
"penguin","ostrich","zebra","giraffe","tiger","cheetah","\0"}
程序有编号序列的方式表达了产生式规则,如资料中规则15,如果动物是
鸟,且善飞,则该动物是信天翁。相应的规则数组第七条是{16,13,0,0,0,
0},第十三个是“bird”(鸟),如果事实成立,询问使用者下一个事实,第十
六个“fly_well”(善飞),如果也成立,则查找结论断言编号数组{30,29,28,
27,26,25,24,3,3,13,12,12,11,11,0}中第七个“24”,这里24对应事实数组中
的“albatross”(信天翁)。
上述就是程序的推理过程,也是程序中的重点,该部分是由规则类(类rul
e)中的Query方法实现。
三、 实验原理
一个基于规则专家系统的完整结构示于图1。其中,知识库、推理机和工作
存储器是构成专家系统的核心。系统的主要部分是知识库和推理引擎。知识库由
谓词演算事实和有关讨论主题的规则构成。推理引擎由所有操纵知识库来演绎用
户要求的信息的过程构成-如消解、前向链或反向链。用户接口可能包括某种自
然语言处理系统,它允许用户用一个有限的自然语言形式与系统交互;也可能用
带有菜单的图形接口界面。解释子系统分析被系统执行的推理结构,并把它解释
给用户。
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图1 一个基于规则专家系统的完整结构
四、 实验环境
开发工具采用Microsft Visual C++6.0 集成开发工具或C,其它C++工具
任选,如采用数据库完成知识库,数据库管理系统采用Sql Server 2000.
五、 实验步骤
知识库中的知识源于领域专家,它是问题求解所需要的领域知识的集合,
包括基本事实、规则和其它有关信息。
步骤一:知识获取与知识表示选择/设计
1.
知识的获取
推理机
解释器 工作存储器 知识库 外部程序
用户界面 开发界面
用户 知识工程师
老虎
黄褐色
有黑色条纹
食肉动物
哺乳动物
有毛发
有奶 吃肉 有爪 有犬齿 目盯前方
金钱豹
有黑色斑点
长颈鹿
有蹄动物
有蹄
长腿
长脖子
有暗斑点