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专家系统第2章专家系统概述

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专家系统

专家系统

由于规则条数不多，搜索空间很小，推理机构(IE) 就十分简单，采用向前推理方法逐次判别各种规则的 条件，满足则执行，否则继续搜索。
特征识别与信息处理(FR＆IP)部分的作用是实现 对信息的提取与加工，为控制决策和学习适应提供依 据。它主要包括抽取动态过程的特征信息，识别系统 的特征状态，并对特征信息作必要的加工。
设U为专家控制器的输出集， E为专家控制器的输入集， I为推理机构的输出集，K为经验知识集：
E = (R, e, Y, U)，e = R – Y
式中，Ｒ为参考控制输入，ｅ为误差信号，Ｙ为受控输出， Ｕ为控制器的输出集。专家控制器的模型表示为
U = f (E,K,I)
智能算子f为几个算子的复合运算：f=g·h·p，其中： g:E→S；h:S×K→I；p:I→U
专家系统所要解决的问题一般没有算法解，并 且经常要在不完全、不精确或不确定的信息基础 上做出结论。
第一代专家系统只能利用人类专家的启发式知 识，即只能利用浅层表达方式和推理方法。
但遇到新问题时，还必须利用掌握的深入表示 事物的结构、行为和功能等方面的基本模型等深 层知识，得出新的启发式浅层知识。
智能程序：旨在模拟人类专家的智能程序应当 兼备浅层和深层两类知识。即不但采用基于规则 的方法，还必须采用基于模型的原理构成新一代 专家系统。
知识工程是指由知识工程师从人类专家那里抽 取他们求解问题的过程、策略和经验规则，然后 把这些知识建造在专家系统之中。
目前，专家系统在各个领域中已经得到广 泛应用，如医疗诊断、语音识别、图像处理、 金融决策、地质勘探、是有化工、军事、计 算机设计等。
专家系统具有启发性，能够运用人类专 家的经验和知识进行启发式搜索、试探性 推理、不精确推理或不完全推理
第二章 专家系统分析

第二章 专家系统分析


第二章 专家系统
所以，准确一点讲，专家系统就应该是：应用于 某一专门领域，拥有该领域相当数量的专家级知识， 能模拟专家的思维，能达到专家级水平，能像专家一 样解决困难和复杂的实际问题的计算机(软件)系统。
第二章 专家系统
2.1.4 专家系统的特点
同一般的计算机应用系统（如数值计算、数据处 理系统等）相比，专家系统具有下列特点： (1) 从处理的问题性质看，专家系统善于解决那些 不确定性的、非结构化的、没有算法解或虽有算法解
第二章 专家系统
第二章 专家系统
上海电机学院
陈国初
chengc@
第二章 专家系统
第二章 专家系统
2.1 专家系统的概念 2.2 专家系统的结构 2.3 知识获取与推理机介绍 2.4 专家系统的应用与实例 2.5 专家系统设计与实现 2.6 专家系统开发工具与环境 2.7 新一代专家系统研究
第二章 专家系统
透明性：
专家系统能够解释本身的推理过程并回答用户提出的问题，以
使用户能够了解推理过程 ,提高对专家系统的信赖感。例如，一个 医疗诊断专家系统诊断某个病人患有肺炎，而且必须用某种抗生
素治疗，那么，这一专家系统将会向病人解释为什么他患有肺炎，
而且必须用某种抗生素治疗，就像一位医疗专家对病人详细解释 病情和治疗方案一样。
良好，自控领域的学者将其引入控制系统。
第二章 专家系统
2.1.2 专家控制的发展
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。（萌芽期） 专家系统方面： 1965年，费根鲍姆等人在总结通用问题求解系统的成功
人工智能专家系统课程教案

人工智能专家系统课程教案

人工智能专家系统课程教案教学内容：本章主要介绍专家系统的定义、结构、特点和类型，分析了基于规则的专家系统、基于框架的专家系统和基于模型的专家系统，归纳了协同式和分布式等新型专家系统，并结合实例介绍了专家系统的设计方法和开发工具。

教学重点：专家系统的特点、专家系统的类型、专家系统的设计等。

教学难点：专家系统的设计。

教学方法：课堂教学为主。

注意结合学生前面所学的人工智能原理、知识的表示等内容，及时提问加深学生对基本原理和概念以及专家系统开发设计等的理解。

利用网络课程中的相关内容，协助对抽象概念的理解。

教学要求：重点掌握专家系统的基本概念和设计，掌握基于规则、基于模型、基于框架的专家系统，了解新型专家系统的一些概念和类型，一般了解专家系统的开发工具以及评价方法。

1专家系统概述教学内容：本小节讨论专家系统的一些基本概念，介绍专家系统的定义、结构、特点和类型。

本小节内容是本章的一个重点，是深入学习讨论专家系统的基础。

教学重点：专家系统的定义、专家系统的结构、专家系统的一般特点、各类专家系统的任务和特点。

教学难点：专家系统的结构与建造步骤。

教学方法：主要通过课堂教学，讲解各种基本概念和系统结构，归纳专家系统的一般特点，分析各类专家系统的任务、特点并进行举例教学要求：重点掌握专家系统的定义与基本结构，掌握专家系统的特点，了解专家系统的类型1.1专家系统的特点1、定义专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验智能计算机程序系统，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问题。

简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。

2、专家系统特点启发性：专家系统能运用专家的知识与经验进行推理、判断和决策。

透明性：专家系统能够解释本身的推理过程和回答用户提出的问题，以便让用户能够了解推理过程，提高对专家系统的信赖感。

灵活性：专家系统能不断地增长知识，修改原有知识，不断更新。

3、专家系统的优点具体地说，包括下列八个方面：(1)专家系统能够高效率、准确、周到、迅速和不知疲倦地进行工作。

智能控制技术(第2章-专家系统与专家控制系统)教材

智能控制技术(第2章-专家系统与专家控制系统)教材


（2）推理机的设计
① 选择推理方式；
② 选择推理算法：选择各种搜索算法，如 深度优先搜索、广度优先搜索、启发式优 先搜索等。
（3）人─机接口的设计
① 设计“用户 ─ 专家系统接口”：用于咨 询理解和结论解释； ② 设计“专家 ─ 专家系统接口”：用于知 识库扩充及系统维护。
2.3 专家控制系统的设计方法
2. 2、专家系统的基本结构与实现
专家系统主要由知识库和推理机构 成，专家系统的结构如图2-4所示。
用户
领域专家
知识工程师
人机接口
解释机构
知识获取机构 专 家 系 统 核 心
数据库
推理机
知识库
专家系统的结构
1．知识库
知识库包含三类知识：
（1）基于专家经验的判断性规则；
（ 2 ）用于推理、问题求解的控制性规则； （ 3 ）用于说明问题的状态、事实和概念 以及当前的条件和常识等的数据。
等价问题（更易）
4、“与或图”表示法
与或图构成规则 •与或图中的每个节点代表一个要解决的 单一问题或问题集合，图中的起始节点对 应总问题。 •对应于本原问题的节点为叶节点，它没 有后裔。 •对于把算符（与操作／或操作）应用于 问题 A的每种可能情况，都把问题变换为 一个子问题集合；有向弧线自A指向后继 节点，表示所求得的子问题集合。
专家控制（Expert Control）是智能控 制的一个重要分支，又称专家智能控制。 所谓专家控制，是将专家系统的理论和 技术同控制理论、方法与技术相结合， 在未知环境下，仿效专家的经验，实现 对系统的控制。
专家控制试图在传统控制的基础上“加 入”一个富有经验的控制工程师，实现控 制的功能，它由知识库和推理机构构成主 体框架，通过对控制领域知识（先验经验、 动态信息、目标等）的获取与组织，按某 种策略及时地选用恰当的规则进行推理输 出，实现对实际对象的控制。
第二章 专家系统概述

第二章 专家系统概述


启发性 透明性 灵活性
第五节 专家系统分类
可按不同的标准进行分类.例如: 可按不同的标准进行分类.例如: 应用领域分类 可分为医疗,勘探,数学, 分类. 按应用领域分类.可分为医疗,勘探,数学,物 理,化学,气象,生物等; 化学,气象,生物等; 知识表示技术分类 基于规则的,逻辑的, 分类. 按知识表示技术分类.基于规则的,逻辑的,语 义网络,框架的专家系统等; 义网络,框架的专家系统等; 推理策略分 正向,反向,双向等; 按推理策略分.正向,反向,双向等; 采用不精确推理技术分 确定理论, 按采用不精确推理技术分.确定理论,主观 Bayes,模糊理论,D/S理论推理技术ES; 理论推理技术ES Bayes,模糊理论,D/S理论推理技术ES; 结构分 单和群ES ES; 按结构分.单和群ES;
第三节 专家系统的功能与结构
3.1: 3.1:功能
专家系统应当具备以下几个功能: 专家系统应当具备以下几个功能: 存储专业领域知识; 存储专业领域知识; 存储具体问题求解过程中的初始数据和推理过程中的各信息 与数据; 与数据; 利用已有知识解决专业问题; 利用已有知识解决专业问题; 对推理过程和结论作出必要的解释; 对推理过程和结论作出必要的解释; 提供用户接口; 提供用户接口; 提供知识获取,知识库修改完善等维护手段; 提供知识获取,知识库修改完善等维护手段;
事实:客观事物的状态,属性,特征及事物间关系. 事实:客观事物的状态,属性,特征及事物间关系. 信念:主要指事实的含义规则,语义说明. 信念:主要指事实的含义规则,语义说明. 启发式: 启发式:指能表达前提和结论间因果关系的一种形 式.
二:算法和启发式程序
算法是为求解一类问题而规定的一个可被机 械执行的确定步骤的有穷序列,具有如下性质: 械执行的确定步骤的有穷序列,具有如下性质: 通用性:能求解问题范围内的全部问题; 通用性:能求解问题范围内的全部问题; 确定性:算法中的问题求解状态, 确定性:算法中的问题求解状态,求解步骤应该 是精确唯一的. 是精确唯一的. 有效性:问题范围内的任何具体问题带入算法后, 有效性:问题范围内的任何具体问题带入算法后, 都可经有限步骤,达到期望结果. 都可经有限步骤,达到期望结果.
专家系统概述

专家系统概述

一般专家系统构造所需考虑的关键技术的讨论张永红哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江省哈尔滨市 150001摘要:本文在叙述了人工智能科学技术的发展概况之后，同时粗略的分析力专家系统的发展情况。

总结梳理了完成一项专家系统设计所需的关键技术的分析，给出了一般专家系统构造是在各个环节可以考虑和运用的技术。

并对各个可用的技术进行了比较分析。

总结目前在专家系统设计上飞瓶颈问题和突破口。

关键词 :专家系统，人工智能，知识表示，推理Abstract:This paper describes the overview of the development of artificial intelligence, science and technology, while rough analytical expert system development. Summary combing analysis of the key technologies required to complete an expert system design, gives the general expert systems can be considered and the use of technology in all aspects. And a comparative analysis of the available technology. Summarizes the current bottlenecks and a breakthrough fly in expert system design.key: Expert System ,Artificial Intelligence Knowledge Representation , Reasoning1 引言自1965年提出专家系统的概念，至今已经过去整整半个世纪了，回顾它的发展历史，专家系统在各个领域的应用已经非常广泛了，这一点不仅可以从网络学术文献搜索的数量和文献研究的领域上，还是实际产品的开发用运上都可以印证。

智能控制技术(第2章-专家系统与专家控制系统)

智能控制技术(第2章-专家系统与专家控制系统)


（3）成熟期（1972-1977年）： 在此期间斯坦福大学研究开发了最著名 的专家系统-血液感染病诊断专家系统 MYCIN，标志专家系统从理论走向应用。 另一个著名的专家系统-语音识别专家系统 HEARSAY的出现，标志着专家系统的理 论走向成熟。
（4）发展期（1978-现在） 在此期间，专家系统走向应用领域， 专家系统的数量增加，仅1987年研制成 功的专家系统就有1000种。 专家系统可以解决的问题一般包括解 释、预测、设计、规划、监视、修理、 指导和控制等。目前，专家系统已经广 泛地应用于医疗诊断、语音识别、图象 处理、金融决策、地质勘探、石油化工、 教学、军事、计算机设计等领域。
等价问题（更易）
4、“与或图”表示法
与或图构成规则 •与或图中的每个节点代表一个要解决的 单一问题或问题集合，图中的起始节点对 应总问题。 •对应于本原问题的节点为叶节点，它没 有后裔。 •对于把算符（与操作／或操作）应用于 问题 A的每种可能情况，都把问题变换为 一个子问题集合；有向弧线自A指向后继 节点，表示所求得的子问题集合。
（2）推理机的设计
① 选择推理方式；
② 选择推理算法：选择各种搜索算法，如 深度优先搜索、广度优先搜索、启发式优 先搜索等。
（3）人─机接口的设计
① 设计“用户─专家系统接口”：用于咨 询理解和结论解释； ② 设计“专家─专家系统接口”：用于知 识库扩充及系统维护。
2.3 专家控制系统的设计方法
2. 2、专家系统的基本结构与实现
专家系统主要由知识库和推理机构 成，专家系统的结构如图2-4所示。
用户
领域专家
知识工程师
人机接口
解释机构
知识获取机构 专 家 系 统 核 心
数据库
专家系统概述及其应用人工智能毕业论文

专家系统概述及其应用人工智能毕业论文

专家系统概述及其应用摘要:人工智能(Artificial Intelligence) ，英文缩写为AI。

它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。

人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。

专家系统是人工智能应用研究的主要领域。

专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题，简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。

本文中介绍了人工智能的概念，分类，特点以及人工智能的研究的发展及其现状。

由此引出专家系统的基本概念及主要特点。

最后，通过查阅各种资料以及自己的理解分析，对专家系统的主要应用做具体分析。

阐述了将计算机人工智能的专家系统理念与全厚度再生机材料配置与设备自动控制系统相结合的思想，同时，具体分析了构建全厚度再生机材料配置与设备自动控制专家系统可供利用的计算机应用技术，并初步建立了该系统的模块体系。

关键词：人工智能，专家系统，全厚度再生机材料配置与设备自动控制系统Expert system outline and applicationAbstract: The artificial intelligence (Artificial Intelligence), English abbreviation is AI. It is the research, the development uses in simulating, extending and expands human's intelligence theory, the method, technical and an application system new technical science. The artificial intelligence is a computer science branch, it attempts the understanding intelligence the essence, the parallel intergrowth delivers one kind newly to be able to make the response by the human intelligence similar way the intelligent machine, this domain research including robot, language recognition, pattern recognition, natural language processing and expert system and so on.In this article introduced the artificial intelligence concept, the classification, the characteristic as well as the artificial intelligence research development and the present situation. From this draws out the expert system the basic concept and the main characteristic. Finally, through consults each kind of material as well as own understanding analysis, makes the concrete elaboration to the expert system main application. Introduced unifies the computer artificial intelligence expert system idea and the Auto-Control system plan, simultaneously, analyzed the construction to Auto-Control system specifically to be possible to supply the use the computer application technology, and established initially module of this expert system.Key word: Artificial intelligence, Expert system, Auto-Control Expert System目录目录 (3)1 引言 (4)人工智能 (4)专家系统 (5)人工智能与专家系统之间关系 (5)2 概述 (5)专家系统与传统程序 (5)专家系统的特点 (6)专家系统的优点 (6)3 详细介绍 (7)专家系统的结构与类型 (7)专家系统的结构 (7)专家系统的类型 (8)专家系统的工作方式 (9)专家系统的工作过程 (9)专家系统的开发过程 (9)4 实际应用 (11)系统结构图 (11)材料知识库软件的设计思路 (12)材料配比体系结构图 (12)材料知识库涉及到的数据表 (12)推理机涉及到的数据表 (13)发泡沥青推理机 (13)发泡沥青环境界面的功能选项 (13)发泡沥青体系推理机推理分析过程 (13)5 现状与发展前景 (15)6 总结 (16)7 参考文献 (17)1 引言人工智能人工智能(Artificial Intelligence) ，英文缩写为AI。

专家系统的概述及其应用 -回复

专家系统的概述及其应用 -回复

专家系统的概述及其应用-回复什么是专家系统？专家系统是一种基于人工智能技术的计算机系统，旨在模拟人类专家在某个特定领域中的知识和推理能力。

它通过收集和组织领域专家的知识，并利用推理规则来解决特定问题，从而为用户提供专业的建议、解决方案和决策支持。

专家系统的构成和工作原理专家系统主要由三个部分组成：知识库、推理机和用户界面。

知识库存储了领域专家的知识和经验，可以分为规则库和事实库。

规则库中包含了一系列由领域专家提供的规则，规定了问题和解决方案之间的关系。

事实库则存储了用户输入的问题相关信息。

推理机是专家系统的核心，它通过运用专家提供的规则和事实库中的信息，利用推理机制对问题进行推理和决策。

用户界面则是用户与专家系统进行交互的界面，通常采用图形用户界面或自然语言界面。

专家系统的应用领域专家系统广泛应用于各个领域，以下列举几个常见的应用领域：1. 医疗领域：专家系统可以帮助医生进行疾病的诊断和治疗方案的选择。

它可以根据病人的症状和检查结果，利用医学专家提供的规则进行推理，给出专业的建议和治疗方案。

2. 金融领域：专家系统可以用于风险评估和投资决策。

它可以基于历史数据和金融专家的知识，分析市场趋势和风险因素，为投资者提供决策建议。

3. 工程领域：专家系统可以用于设计优化和故障诊断。

它可以根据工程专家的知识和经验，分析和优化设计参数，或者通过故障检测和推理，帮助工程师快速找到故障原因并提供解决方案。

4. 决策支持系统：专家系统可以作为一个决策支持工具，帮助管理者进行决策。

它可以根据专家的经验和问题的约束条件，通过推理和分析，给出最佳的决策方案。

专家系统的优势和局限专家系统具有以下几个优势：1. 提供专业的建议和解决方案：专家系统可以利用专家的知识和推理能力，为用户提供专业的建议和解决方案。

2. 可以处理复杂的问题：专家系统可以处理大量的知识和复杂的推理过程，帮助用户解决复杂的问题。

3. 可以提高工作效率：专家系统可以提供快速的问题解决方案，帮助用户提高工作效率。

专家系统概述

专家系统概述

– 建立知识编辑器，把领域知识“传授”给专家 系统，建立知识库。
– 系统自身具有学习能力，能从系统运行中总结 出新知识，使知识库越来越丰富，完善。
➢ 具有灵活性
– 知识库—推理机分离。
2.专家系统的基本特征
➢ 具有透明性
– 透明性：是指系统自身及其行为能被用户所理 解。
– 解释机构：向用户解释它的行为动机及得出某 些答案的推理过程。
➢ 常规程序是精确的；专家系统不精确、模糊的。 ➢ 专家系统具有解释机构； 常规程序没有。 ➢ 常规程序与专家系统具有不同的体系结构。
4. 专家系统的分类
• 按专家系统的特性及处理问题的类型分类。
(1)解释型：从所得到的有关数据，经过分析、推理， 从而给出相应解释的一类专家系统。
• 特点：必须能处理不完全，甚至受到干扰的信息， 并能对所得到的数据给出一致且正确的解释。
1. 什么是专家系统
• 它是一个智能程序系统； • 它具有相关领域内大量的专家知识； • 它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的
思维水平。 • 专家系统是一种具有大量专门知识与经验的智能 程序系统，它能运用领域专家多年积累的经验和 专门知识，模拟领域专家的思维过程，解决该领 域中需要专家才能解决的复杂问题。
– 详细设计要求完成的工作
• 进行模块化设计 • 模块间的界面要清晰，便于通信 • 便于实现
8. 专家系统的开发过程
• 知识获取
– 与领域专家交谈，抽取所需知识，掌握专家处 理问题的方法、思路
– 查阅有关文献、获得有关概念的描述、参数 – 对获得的知识进行分析、比较、归纳、整理、
找出知识的内在联系、规律 – 对所得知识进行检查 – 对确定下来的知识用总体设计时确定的知识表
智能控制技术(专家系统与专家控制系统)PPT

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专家控制（Expert Control）是智能控 制的一个重要分支，又称专家智能控制。 所谓专家控制，是将专家系统的理论和 技术同控制理论、方法与技术相结合， 在未知环境下，仿效专家的经验，实现 对系统的控制。
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专家控制试图在传统控制的基础上“加 入”一个富有经验的控制工程师，实现控 制的功能，它由知识库和推理机构构成主 体框架，通过对控制领域知识（先验经验、 动态信息、目标等）的获取与组织，按某 种策略及时地选用恰当的规则进行推理输 出，实现对实际对象的控制。
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知识库包含多种功能模块，主要 有知识查询、检索、增删、修改和扩 充等。知识库通过人机接口与领域专 家相沟通，实现知识的获取。
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2．推理机
推理机是用于对知识库中的知识进行推理 来得到结论的“思维”机构。推理机包括三 种推理方式：
（1）正向推理：从原始数据和已知条件得 到结论；
（2）反向推理：先提出假设的结论，然后 寻找支持的证据，若证据存在，则假设成立；
1．定义 专家系统是一类包含知识和推理的智能
计算机程序，其内部包含某领域专家水平的 知识和经验，具有解决专门问题的能力。
4
2.1.2 专家系统的发展历程 分为四个阶段：
（1）孕期期（1965年以前） 专家系统历史的一些重要事件 1956年人工智能诞生； 两项历史意义的突破：LT系统与西洋跳棋 程序； 1957年开始通用问题求解程序GPS.
专家系统的数量增加，仅1987年研制成 功的专家系统就有1000种。
专家系统可以解决的问题一般包括解 释、预测、设计、规划、监视、修理、 指导和控制等。目前，专家系统已经广 泛地应用于医疗诊断、语音识别、图象 处理、金融决策、地质勘探、石油化工、 教学、军事、计算机设计等领域。

专家系统理论概述

专家系统理论概述专家系统的基本概念专家系统是人工智能应用研究的一个重要领域。

它实现了人工智能从理论研究走向实际应用，从一般思维方法探讨转入专门知识运用的重大突破。

自20世纪70年代专家系统的开发获得成功以来，目前已被成功的运用到科学技术、工业、农业、军事、医疗、教育等众多领域，并已产生了巨大的社会效益和经济效益。

目前，对什么是专家系统还没有一个严格公认的形式化定义。

作为一种一般的解释，可以认为专家系统是一种具有大量专门知识与经验的智能程序系统，它能运用领域专家多年积累的经验和专门知识，模拟领域专家的思维过程，解决该领域中需要专家才能解决的复杂问题。

从上述解释可以看出，专家系统包括以下三个方面的含义：(1) 专家系统是一种程序系统，但又具有智能，因此它不同于一般的程序系统，而是一种能运用专家知识和经验进行推理的启发式程序系统。

(2) 专家系统的智能来源于领域专家的知识、经验及解决问题的诀窍。

为此，专家系统内部必须包含有大量专家水平的领域知识与经验，并且能够在运行过程中不断的增长新知识和修改原有知识。

(3) 专家系统所要解决的问题一般是那些本来应该由领域专家才能解决的问题。

专家系统的分类通常，专家系统都是针对某一应用领域而建立的。

不同应用领域的专家系统，其功能、设计方法及实现技术也各不同。

为了明确各类专家系统的特点及其所需要的技术和系统组织方法，本小节讨论专家系统的分类问题。

对专家系统的类型，可以有多种不同的划分方法。

例如，可以按求解问题的性质分类，也可以按求解问题的要求分类，还可以按系统的体系结构分类等。

按求解问题的性质分类如下：海叶斯-罗斯(F.Heyes-roth)等人按照求解问题的性质，将专家系统分为以下10种类型。

(1) 解释型专家系统解释型专家系统的任务是通过对已知信息和数据的分析与解释，确定它们的含义。

其主要特点有：第一，系统处理的数据量很大，而且往往是不准确的、错误的或不完全的；第二，系统能够从不完全的信息中得出解释，并能对数据做出某些假设；第三，系统的推理过程可能很复杂和很长，因而要求系统具有对自身推理过程做出解释的能力。

第2章 基于规则的专家系统


THEN
the action is go
IF
the ‘traffic light’ is red
THEN
the action is stop
• 用IF-THEN形式表示的语句称为产生式规则或判断 规则。
• 规则是人工智能中知识表达最常用的形式，if部分 包含给定的信息或因素，then部分为相应的行为。
11 11
基于规则的专家系统的结构
Long-term Memory Production Rule
Short-term Memory Fact
REASONING
Conclusion
• 生产系统模型 Newell & Simon
Knowledge Base Rule: IF-THEN
Database Fact
Inference Engine
• 基于规则的专家系统的 基本结构－－－》
Explanation Facilities User Interface User
12 12
基于规则的专家系统的完整结构
External Database
Expert System Knowledge Base
Rule: IF-THEN
Z
E
D
Rule 3: IF A is true
THEN X is true 24
24
Rule 1: IF Y is true
AND D is true
THEN Z is true
Rule 2: IF X is true A X
AND B is true
AND E is true
B
Y
THEN Y is true

第2章 焊接专家系统


推理机制 不精确推理
可信度方法 主观Bayes方法 证据理论 发生率技术 模糊理论 证据理论组合规则
mA = ( )
i, j,B ∩ j =A i C
全概率公式 P(A)=P(A|B1)*P(B1) + P(A|B2)*P(B2) + ... + P(A|Bn)*P(Bn).
∑
m (B )m (Cj ) 1 i 2 1−k
引言 专家系统与人类专家的比较
专家系统的优点 人类专家 专家系统 供不应求 总能在现场提供服务 在紧张的工作压力下可 可包括多个专家的知识 能出错 有生老病死 没有寿命限制 难于转移或调动 易于转移 有不可预见性 可预见
引言
专家系统的缺点 人类专家 具有创造性 适应性强 具有感性经验 知识面广 具有感知能力 专家系统 只能进行重复性工作 难于学习新知识 有符号化特点 知识面窄 只包含技术性知识
专家系统的发展 发展（ 年至今） 发展（1978年至今） 年至今
专家系统XCON（DEC公司、卡内基－梅隆大学 ）：为 VAX计算机系统制订硬件配置方案。 专家系统开发工具： 骨架系统：EMYCIN、KAS、EXPERT 等。 通用型知识表达语言： OPS5 等。 专家系统开发环境： AGE 等。
专家系统基本原理
（4）传统程序：不具有解释功能。 传统程序：不具有解释功能。 专家系统：具有解释功能。 专家系统：具有解释功能。 （5）传统程序：产生正确的答案。 ）传统程序：产生正确的答案。 专家系统：通常产生正确答案。 专家系统：通常产生正确答案。 （6）系统的体系结构不同。 ）系统的体系结构不同。
专家系统的开发 LISP语言的基本数据类型
演绎推理与归纳推理 精确推理与不精确推理 单调推理与非单调推理

专家系统第2章专家系统概述

2017/11/24 Expert Systems and Application 5
Chapter 2 Expert Systems
2.2.2 专家系统的结构 1）基本结构 专家系统的基本结构包括知识库和推理机两个主要部分。 特点：系统结构简单；知识工程师与领域专家直接交互，知识 工程师收集和整理领域专家的知识，将其转化为系统的内 部表示形式，并存储到知识库中；推理机根据用户的问题 求解要求和提供的初始数据，运用知识库中的知识对问题 进行求解，并将产生的结果（结论）输出给用户。
知识工程师 数据
知识库
领域专家
2017/11/24
推理机
结果
Expert Systems and Application
用户
图2-1 专家系统的基本结构
6
Chapter 2 Expert Systems
2）一般结构 专家系统的下述结构是目前比较流行的结构形式。 用户 人机接口 推理机 解释程序
知识获 取程序
2017/11/24
Expert Systems and Application
4
Chapter 2 Expert Systems
2.2 ES的功能与结构 2.2.1 ES的功能 （1） ES能存储用于问题求解所需要的知识； （2）能存储具体问题求解的初始数据和推理过程中涉及到的 各种信息，如中间结果、目标、子目标、假设等； （3）能根据当前输入或采集的数据，利用已有的知识，按照 一定的推理策略解决当前的问题，并控制和协调整个系统； （4）能对推理过程、结论或系统自身行为做出必要的解释， 如解题步骤、处理策略、选择此处理方法的理由、系统求 解某种问题的能力、系统组织和管理自身知识的方法等。 目的是便于用户理解和接受专家系统，也便于对系统进行 维护。

专家系统


5. 研制专家系统的意义
理论意义：
Ⅰ. ES作为理论研究的实现工具推动了AI 的发展；它以知识为中心，从知识 表示、知识利用和知识获取这三个环节取得巨大成功。 Ⅱ. ES的实用性较强，成为检验AI 基本理论和测试AI 基本技术的较理想的实 验场所。
Ⅲ . ES应用的不断深入，向AI 提出了新的课题，促使AI 的进一步发展。
解释机制：
人机接口：实现用户输入和ES内部表达方式的转换。
(2) ES的流行结构
目前，ES的流行结构是扩充的基于规则的产生式系统，结构仍为基本结 构，仅仅是包括： 知识库——“规则”+“事实”组成； 推理机—— 规则推理机（正向、反向、双向）； 上下文—— 动态事实集。
(3) ES的理想结构
Hayes-Roth曾提出一个理想的结构“黑板结构”。思想来源： • 黑板控制结构； • 基于规则的ES结构。
Ⅰ. Standfond的费根鲍教授提出的DWNDRAL系统的出现： 它是“结合启发式程序+大量专门知识”的实用智能系统，第一次显 示 了“知识的组织”对AI 的重要性；对解的问题以符号表达为主；解空间 的 启发式搜索。标志着ES的问世。 Ⅱ. MACSYMA系统的开发：(1968年由MIT的C.Engleman等开发)
2. ES的定义、基本思想与特征
(1) 专家系统的定义：专家系统是一个（或一组）能在某特定领域内，以人类 专家水平去求解该领域中困难问题的计算机程序。 (2) 专家系统的基本思想：利用计算机存储关于某一领域的大量专门知识；有 效地利用这些知识去解决问题。 (3) ES的特征：ES以知识为中心，并具有三大特征： • 启发性（Heuristic），不仅使用逻辑知识，也使用启发性知识； • 透明性（Transparency），能向用户解释推理； • 灵活性（Flexibility），系统的知识便于修改和补充。

专家系统概念

专家系统概念专家系统是一种基于人工智能的计算机系统，旨在模拟和扩展人类专家的知识和推理能力，以解决特定领域内的问题。

本文将详细介绍专家系统的概念、应用领域以及它们在现实世界中的作用。

一、概念专家系统是一种能够模拟和解决复杂问题的计算机程序。

它利用专家的知识和经验，通过逻辑推理和问题求解技术，为用户提供准确且高效的解决方案。

专家系统基于某个领域的专门知识，并将这些知识与问题求解技术相结合，以解决通常需要人类专家参与的复杂问题。

专家系统的核心组成部分包括知识库、推理引擎和用户界面。

知识库是专家系统中存储和组织专家知识的地方，通常使用规则库、事实库或图谱等形式。

推理引擎是专家系统中的核心模块，负责根据用户提供的问题，查询知识库中的知识，并使用推理机制进行推理和推断，最终生成问题的解答。

用户界面则是用户与专家系统进行交互的窗口，可以是命令行界面、图形界面或者自然语言交互界面等。

二、应用领域专家系统广泛应用于各个领域，其中包括医疗、工业、金融、农业、教育等。

下面将以医疗领域为例，介绍专家系统在不同领域中的应用。

在医疗领域，专家系统被用于辅助诊断和治疗决策。

医疗专家系统通过解析患者病情和症状信息，与存储在知识库中的医学知识进行匹配和推理，最终给出诊断结果和治疗建议。

专家系统可以帮助医生准确诊断疾病、提高诊断效率，同时还可以提供疾病患者的个性化治疗方案。

在工业领域，专家系统被广泛应用于故障诊断和生产优化。

工业专家系统可以帮助工程师快速分析和识别设备故障，提供相应的解决方案，从而缩短停机时间，减少生产成本。

另外，专家系统还可以对生产过程进行数据分析和优化，提高产品质量和生产效率。

在金融领域，专家系统可以用于风险评估和投资决策。

金融专家系统基于历史数据和专家投资经验，通过模型建立和数据分析，为投资者提供有针对性的风险评估和投资建议。

这些系统可以帮助投资者理性决策、降低投资风险，并提高投资收益。

在农业领域，专家系统可以用于农作物病害诊断和农业管理。

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如解题步骤、处理策略、选择此处理方法的理由、系统求 解某种问题的能力、系统组织和管理自身知识的方法等。 目的是便于用户理解和接受专家系统，也便于对系统进行 维护。
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2.2.2 专家系统的结构 1）基本结构
专家系统的基本结构包括知识库和推理机两个主要部分。
特点：系统结构简单；知识工程师与领域专家直接交互，知识 工程师收集和整理领域专家的知识，将其转化为系统的内 部表示形式，并存储到知识库中；推理机根据用户的问题 求解要求和提供的初始数据，运用知识库中的知识对问题 进行求解，并将产生的结果（结论）输出给用户。
（2）专家系统是一个由存放专门领域知识的数据库， 以及一个能选择和运用知识的推理机制组成的计算机系统。
（3）专家系统与传统计算机程序的根本区别在于：专 家系统使知识库和运用知识的推理机制相互独立。
2
4）从程序设计方法学的角度看设计方法 传统的程序设计方法：数据+算法=程序 专家系统的设计方法：知识+推理=系统 可见，传统程序通过算法对大量的数据进行积累和处 理，使繁琐的事务处理自动化；专家系统则要完成需要拥 有专门知识的专家才能完成的量大而性质相对重要的任务， 如诊断、规划、决策等。通常，专家系统需要考察大量的 可能性，即动态地建立解决问题的方法。
2
2.1 概述 专家——在某一专业领域内，其专业知识与解决问题的能力达
到很高水平的学者。 专家的能力——专家对某一领域的理解及解决问题的技能。 专业知识——分为公开知识和个人知识。
公开知识包括定义、事实和理论，一般收录在教科书和 文献中。
个人知识来源于专家本人的积累和经验，也称为试验性 知识或启发性知识。属于公开性知识之外的试验性知识能够 使专家在需要的时候做出合理的猜测，识别最有希望获得成 功的求解途径，并能有效地处理错误和不完全的数据。
2 第2章 专家系统概述
的研制促进了理论和技术的发展，开辟了计算机求解非数值问题的有效途径。 已经成为世界各国最热门的、具有竞争性的研究课题，日本、美国、英国等国家纷纷将列为国家重 点研究项目，投入了大量的人力和资金。日本把 作为第五代计算机研究的核心内容，英国将智能数据 库列入国家四大重点项目。 我国对于的研究起步较晚，但在理论研究和应用开发方面取得了很大进展，在中医治疗、油井记录 分析、地震预测、气象预报、军事理论、作战模拟、战场管理等方面研制出一批，取得了明显的经济 效益和社会影响。
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（1）专家系统是利用存储在计算机中的某一特定领域 人类专家的知识，来解决过去需要人类专家才能解决的复 杂现实问题的计算机系统。
如：医学专家可以针对不同的病症做出恰当的诊断， 并开具相应的处方；地质专家可以根据地质资料和勘探数 据，判断什么地方有矿及是否有开采价值；其他领域的专 家可以依据他们的学识、积累的经验和练就的本领，解决 现实中一般人一时无法解决的复杂问题。
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4）复杂度与难度。 专家系统拥有专门领域知识，涉及的面一般比较窄，但
却具有相当的复杂程度与难度。 5）具有解释功能。
解释机制在专家系统建造时一般由一个独立的模块来实 现，其设计水平的优劣对专家系统的性能影响很大。 6）具有一定的获取知识的能力。 7）知识与推理机构相互独立。
专家系统一般把知识与推理机构分开，使系统具有良好 的可扩充性和可维护性。
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2.2 的功能与结构 2.2.1 的功能 （1） 能存储用于问题求解所需要的知识； （2）能存储具体问题求解的初始数据和推理过程中涉及到的
各种信息，如中间结果、目标、子目标、假设等； （3）能根据当前输入或采集的数据，利用已有的知识，按照
一定的推理策略解决当前的问题，并控制和协调整个系统； （4）能对推理过程、结论或系统自身行为做出必要的解释，
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综上所述，专家系统应该具有三个显著的特征： 启发性——不仅能使用逻辑知识，也能使用启发性知识，运
用规范的专门知识和直觉的评判知识进行判断、推理和联 想，实现问题的求解。 透明性——使用户在对专家系统不了解的情况下，可以进行 交互，并了解知识的内容和推理思路。系统还能回答一些 有关系统自身行为的问题。 灵活性——由于专家系统的知识和推理机分离，使系统能不 断接纳新知识，调整有关控制信息和结构，确保推理机和 知识库的协调，也便于系统的修改和扩充。
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2.3 的基本特征 1）具有人类专家水平的专门领域知识。 2）具有符号处理能力。
专家系统使用符号推理，能用符号准确地表示某一领 域有关的信息和知识，并对其进行各种处理和推理。 3）具有一般问题的求解能力。 能够做一般的逻辑推理、目标搜索、常识处理等工作。 而且，专家系统往往采取试探性方式进行处理。 为 了使问题求解更符合实际情况，往往采用不精确推 理。
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（5）解释程序——根据用户的提问，对系统给出的结论、 求解过程以及系统当前的求解状态提供说明，便于用 户理解系统的问题求解，增强用户对求解结果的信任 程度，也便于专家或知识工程师发现和定位知识库中 的错误，也便于专业人员能从问题的求解过程中得到 直观的学习。
（6）人机接口——将专家或用户输入的信息翻译为系统 可接受的内部形式，把系统向专家或用户输出的信息 转换成人能够理解的外部形式。
（2）综合数据库——用于存放关于问题求解的初始数据、 求解状态、中间结果、假设、目标以及最终求解结果。
2
（3）推理机——在控制策略下，针对综合数据库当前的信 息，识别和选取知识库对当前问题求解有用的知识进行 推理。由于知识的不完全和不确定，故其推理过程一般 采用不精确推理。
（4）知识获取程序——在专家系统的知识库建造过程 中， 用以部分代替知识工程师进行专门知识的自动获取，实 现专家系统的自学习功能，使知识库不断得到完善。
知识工程师
数据Βιβλιοθήκη 知识库推理机用户
领域专家
结果 图2-1 专家系统的基本结构
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2）一般结构 专家系统的下述结构是目前比较流行的结构形式。
用户
人机接口
专家
推理机 解释程序
知识获 取程序
综合 数据库
知识库
图2-2 专家系统的一般结构
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（1）知识库——用以存放领域专家提供的专门知识。包括 书本知识、常识性知识以及专家依据其经验得到的试探性 知识。专家系统的问题求解是运用专家提供的专门知识来 模拟专家的思维方式进行的，知识库中知识的数量和质量 是系统性能和问题求解能力的关键因素。因此，知识库的 建立是建造专家系统的中心任务。