第7章-专家系统人工智能

习题7一、名词解释1、智能制造所谓智能制造，是指将信息物理系统用于企业生产、加工的各个环节，以传感器抓取企业生产加工中的数据，通过物联网技术将数据上传至云计算平台，在云平台上对生产流动实行智能检测和智能控制，从而实现制造业生产最优化。

2、智能制造系统智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能以一种高度柔性与集成不高的方式，借助计算机模拟人类专家的智能活动进行分析、推理、判断、构思和决策等，从而取代或者延伸制造环境中人的部分脑力劳动。

同时，收集、存贮、完善、共享、集成和发展人类专家的智能。

3、工业机器人所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，是工业生产用自动化装置，能够在工业生产线中自动完成点焊、弧焊、喷漆、切割、装配、搬运、包装、码垛等作业，广泛应用于机械加工、汽车制造、家用电器生产以及钢铁、化工等行业。

4、机器人执行机构执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。

5、机器人驱动装置驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。

它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。

机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。

6、机器人检测装置检测装置是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。

7.机器人机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。

它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。

它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

二、填空题1、机器人控制系统有两种方式，一种是集中式控制，另一种是（分散式）控制。

第7章 专家控制系统教学内容首先介绍专家系统基本概念、特征、组成以及基本类型。

然后讲授专家控制系统的工作原理，最后介绍了建立专家系统的步骤和专家控制器。

教学重点1．专家系统的概念，即它是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。

将专家系统同控制理论和技术相结合，对系统进行控制形成专家控制系统。

把专家系统作为控制器称为专家控制器。

专家系统的基本组成，即由知识库、推理机、解释接口等组成。

2．专家控制系统工作原理。

专家系统设计的基本步骤：认识和阶段化概念，实现阶段，获取知识、构造外部知识库，调试和检验阶段。

教学难点专家系统的工作原理、知识的表示和获取，专家系统的设计。

教学要求1．了解专家系统的概念，理解专家控制系统、专家控制器的概念。

2．掌握专家系统的特征、组成和基本类型。

3．理解专家控制系统的工作原理。

知识的表示和获取。

4．掌握建立专家系统的步骤。

5．了解专家控制器的组成，专家控制器的设计原则。

7.1 概述7.1.1 专家系统的起源与发展人工智能科学家一直在致力于研制在某种意义上讲能够思维的计算机软件，用以“智能化”的处理、解决实际问题。

60年代，科学家们试图通过找到解决多种不同类型问题的通用方法来模拟思维的复杂过程，并将这些方法用于通用目的的程序中。

然而事实证明这种“通用”程序处理的问题类型越多，对任何个别问题的处理能力似乎就越差。

后来，科学家们认识到了问题的关键即计算机界程序解决问题的能力取决于它所具有的知识量的大小。

为使一个程序智能化，必须使其具有相关领域的大量高层知识。

为解决某具体专业领域问题的计算机程序系统的开发研制工作，导致专家系统这一新兴学科的兴起。

从本质上讲，专家系统是一类包含着知识和推理的智能计算机程序，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识和经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域的问题。

1965年斯坦福大学开始建立用于分析化合物内部结构的DENTRAL系统，首先使用了“专家系统”的概念。

天津财经大学TIANJIN UNIVERSITY OF FINANCIALAND ECONOMY论文题目人工智能系统之专家系统学生姓名秦健应学生学号201011148所在班级计算机学科学与技术1002班院系名称理工学院信息科学与技术系总论人工智能又称机器智能，是计算机科学中的一门边缘科学。

专家系统是人工智能中最重要的也是最活跃的一个应用领域，它实现了人工智能从理论研究走向实际应用、从一般推理策略探讨转向运用专门知识的重大突破。

专家系统是早期人工智能的一个重要分支，它可以看作是一类具有专门知识和经验的计算机智能程序系统，一般采用人工智能中的知识表示和知识推理技术来模拟通常由领域专家才能解决的复杂问题。

起源与发展20世纪60年代初，出现了运用逻辑学和模拟心理活动的一些通用问题求解程序，它们可以证明定理和进行逻辑推理。

但是这些通用方法无法解决大的实际问题，很难把实际问题改造成适合于计算机解决的形式，并且对于解题所需的巨大的搜索空间也难于处理。

1965年，f.a.费根鲍姆等人在总结通用问题求解系统的成功与败经验的基础上，结合化学领域的专门知识，研制了世界上第一个专家系统dendral ，用其可以推断化学分子的结构。

20多年来，知识工程的研究，专家系统的理论和技术不断发展，应用渗透到几乎各个领域，开发了几千个的专家系统，其中不少在功能上已达到，甚至超过同领域中人类专家的水平，并在实际应用中产生了巨大的经济效益。

专家系统的发展已经历了3个阶段，正向第四代过渡和发展。

第一代专家系统（dendral、macsyma等）以高度专业化、求解专门问题的能力强为特点。

但在体系结构的完整性、可移植性等方面存在缺陷，求解问题的能力弱。

第二代专家系统（mycin、casnet、prospector、hearsay等）属单学科专业型、应用型系统，其体系结构较完整，移植性方面也有所改善，而且在系统的人机接口、解释机制、知识获取技术、不确定推理技术、增强专家系统的知识表示和推理方法的启发性、通用性等方面都有所改进。

人工智能的专家系统技术导言：人工智能（Artificial Intelligence，AI）是一门研究如何使计算机可以像人一样智能地执行任务的学科。

专家系统是其中一种应用广泛的人工智能技术，它模仿人类专家的知识和推理能力，通过计算机实现对复杂问题的解决和决策。

一、专家系统的概述专家系统是一种基于知识的计算机系统，能够模拟人类专家的决策过程，对特定领域的问题进行分析和解决。

它主要由知识库、推理机和用户界面组成。

专家系统的知识库是存储各种领域专家知识的地方，包括事实、规则、经验、案例等。

知识库使用特定的语言表示和存储知识，使得专家系统能够在特定领域中模拟专家的决策过程。

推理机是专家系统的核心，它通过使用专家系统的知识库和推理规则对问题进行推理和决策。

推理机根据用户输入的问题和已有的知识，进行搜索和匹配，产生一系列推理结果。

推理机还可以根据问题的特点，使用不同的推理方式，如正向推理、反向推理、混合推理等。

用户界面是专家系统与用户之间的桥梁，用户通过界面与专家系统交互，输入问题和获取答案。

用户界面可以是命令行界面、图形界面或自然语言界面等，使得用户能够方便地使用专家系统。

二、专家系统的组成1. 知识获取知识获取是专家系统开发的第一步，它通过采访领域专家、查阅文献、观察现场等方式，收集专家知识并转化为计算机可识别的形式。

知识获取的关键是提取和表示知识，需要选择适当的表示方法和知识表示语言。

2. 知识表示知识表示是将采集到的知识以适当的形式表示和存储，使得计算机可以理解和使用这些知识。

常用的知识表示方法有规则表示、语义网络表示、框架表示等。

规则表示是最常用的方法，将知识表示为一系列条件-动作规则，通过匹配规则，实现对问题的推理和决策。

3. 知识推理知识推理是专家系统的核心功能，它利用知识库和推理规则对问题进行推理和决策。

专家系统的推理机通常采用基于规则的推理方法，通过匹配规则和问题，产生推理结果。

推理过程可以是正向推理、反向推理或混合推理，根据问题的特点，选择合适的推理方式。

《人工智能》课后习题答案第一章绪论1.1答：人工智能确实是让机器完成那些假如由人来做则需要智能的情况的科学。

人工智能是相关于人的自然智能而言，即用人工的方法和技术，研制智能机器或智能系统来仿照延伸和扩展人的智能，实现智能行为和“机器思维”，解决需要人类专家才能处理的问题。

1.2答：“智能”一词源于拉丁“Legere”，意思是收集、聚拢，智能通常用来表示从中进行选择、明白得和感受。

所谓自然智能确实是人类和一些动物所具有的智力和行为能力。

智力是针对具体情形的，依照不同的情形有不同的含义。

“智力”是指学会某种技能的能力，而不是指技能本身。

1.3答：专家系统是一个智能的运算机程序，他运用知识和推理步骤来解决只有专家才能解决的复杂问题。

即任何解题能力达到了同领域人类专家水平的运算机程序度能够称为专家系统。

1.4答：自然语言处理—语言翻译系统，金山词霸系列机器人—足球机器人模式识别—Microsoft Cartoon Maker博弈—围棋和跳棋第二章知识表达技术2.1解答：（1）状态空间(State Space)是利用状态变量和操作符号，表示系统或问题的有关知识的符号体系，状态空间是一个四元组（S，O，S0，G）：S—状态集合;O—操作算子集合;S0—初始状态,S0⊂S;G—目的状态,G⊂S,(G可若干具体状态，也可满足某些性质的路径信息描述)从S0结点到G结点的路径被称为求解路径。

状态空间一解是一有限操作算子序列，它使初始状态转换为目标状态：O1 O2 O3 OkS0→−−−S1→−−−S2→−−−……→−−−G其中O1，…，Ok即为状态空间的一个解(解往往不是唯独的)（2）谓词逻辑是命题逻辑的扩充和进展，它将原子命题分解成客体和谓词两个部分。

与命题逻辑中命题公式相对应，谓词逻辑中也有谓词（命题函数）公式、原子谓词公式、复合谓词公式等概念。

一阶谓词逻辑是谓词逻辑中最直观的一种逻辑。

（3）语义网络是一种采纳网络形式表示人类知识的方法。