第8章人工智能与专家系统92
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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。
第8章专家系统
第8章 专家系统
2.分块语义网络 在PROSPECTOR中，陈述由分块语义网络表示。 分块语义网络是把整个网络划分成若干个块，每一块 （称为语义空间）表示一句完整的话（陈述）。例如， “角闪石部分地转化为黑云母”，可由图8―9表示。
专家系统应该具备以下四个要素： (1) 应用于某专门领域； (2) 拥有专家级知识； (3) 能模拟专家的思维； (4) 能达到专家级水平。
所以，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8章 专家系统 图8―7 PROSPECTOR总体结构
第8章 专家系统
8.4.2 知识表示 PROSPECTOR系统的知识用语义网络和规则表示。
知识库由三级网络组成，它们分别用来描述概念、陈 述和推理规则。
1.分类学网络 最低一级网络是分类学网络（见图8―8），它的 作用有些类似于MYCIN中的词典，给出了系统所知道 的1000多个词汇的用途及相互关系。
815专家系统与知识工程由于专家系统是基于知识的系统那么建造专家系统就涉及到知识获取knowledgeacquisition即从人类专家那里或从实际问题那里搜集整理归纳专家级知识知识表示knowledgerepresentation即以某种结构形式表达所获取的知识并将其存储于计算机之中知识的组织与管理即知识库knowledgebase建立与维护等和知识的利用即使用知识进行推理等一系列关于知识处理的技术和方法
第8章 专家系统
8.3 专家系统的应用与发展概况
8.3.1 专家系统的意义 专家系统是一种智能计算机系统，所以，专家系统将计算机的
应用提高到了一个新的高度和水平。专家系统的建立，实现了人 类专家的“分身”和“延年”——使专家们丰富而宝贵的知识和经 验能不受时间和空间的限制，而得到最大限度地传播和应用，从 而产生最大的社会效益和经济效益。
人工智能技术与专家系统及其发展和应用现状
人工智能技术与专家系统及其发展和应用现状
一、人工智能技术
人工智能是指以计算机程序解决科学问题的一种技术。
它不仅可以利用计算机的数据处理能力、能力以及决策能力，还可以通过数学和计算来模拟人类大脑的思维过程。
它的最终目标是让计算机模拟出人类的思维，使机器具有与人类一样的智能功能，能以人工的方式来处理各种问题。
二、专家系统
专家系统是一种人工智能的应用，它是指使用计算机软件来模拟人类专家的能力，以解决科学和实际应用问题的系统。
它具有智能化的思维模式，可以使用大量数据和计算过程，模拟出专家的思维过程和知识体系，以解决相关问题。
专家系统的特点在于它可以模拟传统的专家知识，并通过计算能力和智能化的处理方法来解决实际问题。
它不仅能够节省时间和精力，还能够提供更准确、更可靠的结果，有助于人们做出科学的决策。
随着科技的进步，人工智能技术和专家系统正发展的迅猛。
人工智能与专家系统总结
24
1.5 人工智能的主要研究领域
美 国 军 用 机 器 人 携 带 火 箭
25
1.5 人工智能的主要研究领域
美 军 排 爆 机 器 人
26
1.5人工智能的主要研究领域
美军投入伊拉克战场的排弹机器人
27
1.5 人工智能的主要研究领域
美军投入伊拉克战场的可携带侦察机器人
28
1.5 人工智能的主要研究领域
人工智能所研究的模式识别是指用计算机代替人类 或帮助人类感知模式，是对人类感知外界功能的模 拟，研究的是计算机模式识别系统，也就是使一个 计算机系统具有模拟人类通过感官接受外界信息、 识别和理解周围环境的感知能力。
包括对文字、声音、图形、图像、人物和物体等进 行自动识别。
21
1.5 人工智能的主要研究领域
33
1.5 人工智能的主要研究领域
34
1.5 人工智能的主要研究领域
2007年9月26日，南京市青少年活动中心科技馆展 示大厅里，来自中国科技大学的15个仿人形机器人 表演舞蹈《千手观音》、体操表演和赵本山、范伟 的小品《卖拐》等三套拿手绝活，达到了我国表演 类机器人的最高水平。
这批人形机器人具有17个自由度，能够双足行走、 前进、后退、转弯、俯卧站立、翻转、鲤鱼打挺、 做俯卧撑、站立踢球射门、招手、拥抱，还可以打 太极拳、做广播体操、跳舞。用一种锂聚合物电池 给它们充电，充一次电可以演出20场。
2. 机器感知
机器感知：使机器（计算机）具有类似于人 的感知能力。以机器视觉(machine vision)与 机器听觉为主。
3. 机器思维 机器思维：对通过感知得来的外部信息及机器
内部的各种工作信息进行有目的地处理。
3
21.3机人器工感智知能研究的基本内容
1.5 人工智能的主要研究领域
美 国 军 用 机 器 人 携 带 火 箭
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1.5 人工智能的主要研究领域
美 军 排 爆 机 器 人
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1.5人工智能的主要研究领域
美军投入伊拉克战场的排弹机器人
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1.5 人工智能的主要研究领域
美军投入伊拉克战场的可携带侦察机器人
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1.5 人工智能的主要研究领域
人工智能所研究的模式识别是指用计算机代替人类 或帮助人类感知模式，是对人类感知外界功能的模 拟，研究的是计算机模式识别系统，也就是使一个 计算机系统具有模拟人类通过感官接受外界信息、 识别和理解周围环境的感知能力。
包括对文字、声音、图形、图像、人物和物体等进 行自动识别。
21
1.5 人工智能的主要研究领域
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1.5 人工智能的主要研究领域
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1.5 人工智能的主要研究领域
2007年9月26日，南京市青少年活动中心科技馆展 示大厅里，来自中国科技大学的15个仿人形机器人 表演舞蹈《千手观音》、体操表演和赵本山、范伟 的小品《卖拐》等三套拿手绝活，达到了我国表演 类机器人的最高水平。
这批人形机器人具有17个自由度，能够双足行走、 前进、后退、转弯、俯卧站立、翻转、鲤鱼打挺、 做俯卧撑、站立踢球射门、招手、拥抱，还可以打 太极拳、做广播体操、跳舞。用一种锂聚合物电池 给它们充电，充一次电可以演出20场。
2. 机器感知
机器感知：使机器（计算机）具有类似于人 的感知能力。以机器视觉(machine vision)与 机器听觉为主。
3. 机器思维 机器思维：对通过感知得来的外部信息及机器
内部的各种工作信息进行有目的地处理。
3
21.3机人器工感智知能研究的基本内容
人工智能专家系统PPT-28张课件
专家系统的开发
2.专家系统的基本设计思想与基本设计原则
(6) 以各种事例来试验所设计的系统。 研究那些产生不准确结论的事例，并且确定 系统可以做些什么修改以校正错误。修改系 统后要检验系统对这些事例产生的结果以及 系统的这些修改对其它事例的影响。
专家系统的开发
2.专家系统的基本设计思想与基本设计原则
各类专家系统之间具有一些共同的问题。 对于一些任务相似的专家系统，由于问题特 征不同而具有不同的求解方法；而另一些任 务不同的专家系统，由于问题性质相近而具 有类似的求解方法。显然，从问题的一般特 征出发来考虑建立模型的方法，能够更易于 抓住问题的本质。
专家系统的开发
3.专家系统的开发工具 目前国外出现了许多专用的专家系统工
•
6、无论你正遭遇着什么，你都要从落魄中站起来重振旗鼓，要继续保持热忱，要继续保持微笑，就像从未受伤过一样。
•
7、生命的美丽，永远展现在她的进取之中;就像大树的美丽，是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机中;像雄鹰的美丽，是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翱翔中;像江
河的美丽，是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。
专家系统的开发
3.专家系统的开发步骤
(1) 设计初始知识库。知识库的设计是 建立专家系统最重要和最艰巨的任务。初始 知识库的设计包括：
(c) 概念形式化，即确定用来组织知 识的数据结构形式，应用人工智能中各种知 识表示方法把与概念化过程有关的关键概念 、子问题及信息流特性等变换为比较正式的 表达，它包括假设空间、过程模型和数据特 性等。
•
4、心中没有过分的贪求，自然苦就少。口里不说多余的话，自然祸就少。腹内的食物能减少，自然病就少。思绪中没有过分欲，自然忧就少。大悲是无泪的，同样大悟
人工智能与专家系统外文文献译文和原文
人工智能与专家系统外文文献译文和原文AI研究仍在继续，但与MIS和DDS等计算机应用相比，研究热情的减弱使人工智能的研究相对落后。
然而，在研究方面的不断努力一定会推动计算机向人工智能化方向发展。
2．AI领域AI现在已经以知识系统的形式应用于商业领域，既利用人类知识来解决问题。
专家系统是最流行的基于知识的系统，他是应用计算机程序以启发方式替代专家知识。
Heuritic术语来自希腊eureka，意思是“探索”。
因此，启发方式是一种良好猜想的规则。
启发式方法并不能保证其结果如同DSS系统中传统的算法那样绝对化。
但是启发式方法提供的结果非常具体，以至于能适应于大部分情况启发式方法允许专家系统能像专家那样工作，建议用户如何解决问题。
因为专家系统被当作顾问，所以，应用专家系统就可以被称为咨询。
除了专家系统外，AI还包括以下领域：神经网络系统、感知系统、学习系统、机器人、AI硬件、自然语言处理。
注意这些领域有交叉，交叉部分也就意味着这个领域可以从另一个领域中收益。
3．专家系统的吸引力专家系统的概念是建立在专家知识能够存储在计算机中并能被其他人应用这一假设的基础上的。
专家系统作为一种决策支持系统提供了独无二的能力。
首先，专家系统为管理者提供了超出其能力的决策机会。
比如，一家新的银行投资公司可以应用先进的专家系统帮助他们进行选择、决策。
其次，专家系统在得到一个解决方案的同时给出一步步的推理。
在很多情况下，推理本身比决策的结果重要的多。
4．专家系统模型专家系统模型主要由4个部分组成：用户界面使得用户能与专家系统对话；推理引擎提供了解释知识库的能力；专家和工程师利用开发引擎建立专家系统。
1．用户界面用户界面能够方便管理者向专家系统中输入命令、信息，并接受专家系统的输出。
命令中有具体化的参数设置，引导专家系统的推理过程。
信息以参数形式赋予某些变量。
（1）专家系统输入现在流行的界面格式是图形化用户界面格式，这种界面与Window有些相同的特征。
第8章 专家系统
2.专家系统的知识表示和推理
2.1 知识表示
知识表示是一种用来在专家系统的知识库中对知识编码的 方法。
2.1.1 知识的类型
◆过程性知识。描述如何解决问题，提供如何做事的建议。
◆陈述性知识。描述问题的相关已知信息，包括断定为真或 假的简单语句和一组更完整地描述一些对象或概念的语句。 ◆启发式 知识。描述引导推理过程的规则。它是经验性的， 并且表示专家通过求解过去问题的经验编译知识。专家将获 取有关问题的基本知识，如基本法则、函数关系等，并且把 它编译成简单的启发信息，以辅助问题求解。 ◆结构知识。描述知识的结构。这类知识描述专家对此问题 的整体智力模型。
(2)从处理问题的方法看，专家系统则是靠知识和 推理来解决问题（不像传统软件系统使用固定的算法 来解决问题），所以，专家系统是基于知识的智能问 题求解系统。
(3)从系统的结构来看，专家系统则强调知识与推 理的分离，因而系统具有很好的灵活性和可扩充性。
(4)专家系统一般还具有解释功能，即在运行过程 中一方面能回答用户提出的问题，另一方面还能对最后 的输出（结论）或处理问题的过程作出解释。
◆例子 ：VAX计算机结构设计专家系统、花布立体感图 案设计和花布印染专家系统、大规模集成电路设计专 家系统以及齿轮加工工艺设计专家系统等。
规划专家系统
◆任务 ：寻找出某个能够达到给定目标的动作序列或步 骤。
◆特点 ：所要规划的目标可能是动态的或静态的，需要 对未来动作做出预测，所涉及的问题可能很复杂，要 求系统能抓住重点，处理好各子目标间的关系和不确 定的数据信息，并通过实验性动作得出可行规划 。
站进行被修设备的调整、测量与试验。在这方面的实 例还比较少见。
教学专家系统
◆任务：根据学生的特点、弱点和基础知识，以最适当的 教案和教学方法对学生进行教学和辅导。
中职《信息技术》教学设计 第8章 任务1 初识人工智能
从以上应用场景可以看出，人工智能需要学习能力、数据处理能力等，那么人工智能的工作原理是什么？
分组协作，搜集人工智能的知识领域和工作原理
分组
讨论
引导
启发
讲授
投影
屏幕
10
学生
讨论
分组讨论人工智能在生活中的应用。说一说导航软件是如何让出行更便捷的。
联系日常学习和生活，分组搜集并讨论问题记录讨论结果上传学习平台
人工智能定义
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，来模拟人的某些思维过程和智能行为。该领域的研究包括机器人、语音识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等，涉及计算机科学、心理学、哲学和语言学等学科，可以说几乎包含了自然科学和社会科学的所有学科，其范围已远远超出了计算机科学的范畴。人工智能技术本质上是以数学算法为核心，辅以计算机技术来模拟人的智能行为的技术。
第8章 人工智能初步 教案
任务
1
教学单元名称
任务1 初识人工智能
课 时
1学时
所属章节
第8章人工智能初步
任务1 初识人工智能
任务描述
人工智能的发展让人类逐渐摆脱重复烦琐和低效的工作，人工智能的相关技术越来越多地应用在工业、农业、服务业等领域，正在改变甚至颠覆人们的日常生活。那么到底什么是人工智能？人工智能具体有哪些方面的应用？人工智能对人类社会未来的发展有哪些影响？下面将带着这些问题来了解人工智能。
通过学习和了解人工智能的起源和发展，了解人工智能的定义，进而了解人工智能的应用和发展趋势，为将来进一步学习和从事人工智能相关专业奠定展和应用
分组协作，搜集人工智能的知识领域和工作原理
分组
讨论
引导
启发
讲授
投影
屏幕
10
学生
讨论
分组讨论人工智能在生活中的应用。说一说导航软件是如何让出行更便捷的。
联系日常学习和生活，分组搜集并讨论问题记录讨论结果上传学习平台
人工智能定义
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，来模拟人的某些思维过程和智能行为。该领域的研究包括机器人、语音识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等，涉及计算机科学、心理学、哲学和语言学等学科，可以说几乎包含了自然科学和社会科学的所有学科，其范围已远远超出了计算机科学的范畴。人工智能技术本质上是以数学算法为核心，辅以计算机技术来模拟人的智能行为的技术。
第8章 人工智能初步 教案
任务
1
教学单元名称
任务1 初识人工智能
课 时
1学时
所属章节
第8章人工智能初步
任务1 初识人工智能
任务描述
人工智能的发展让人类逐渐摆脱重复烦琐和低效的工作，人工智能的相关技术越来越多地应用在工业、农业、服务业等领域，正在改变甚至颠覆人们的日常生活。那么到底什么是人工智能？人工智能具体有哪些方面的应用？人工智能对人类社会未来的发展有哪些影响？下面将带着这些问题来了解人工智能。
通过学习和了解人工智能的起源和发展，了解人工智能的定义，进而了解人工智能的应用和发展趋势，为将来进一步学习和从事人工智能相关专业奠定展和应用
第8章 专家系统信息处理方法
第8章专家系统信息处理方法8.1引言近三十年来人工智能（Artificial Intelligence，AI）获得了迅速的发展，在很多学科领域都获得了广泛应用，并取得了丰硕的成果。
作为人工智能一个重要分支的专家系统（Expert System，ES）[1]是在20世纪60年代初期产生和发展起来的一门新兴的应用科学，而且正随着计算机技术的不断发展而日臻完善和成熟。
1982年美国斯坦福大学教授费根鲍姆给出了专家系统的定义：“专家系统是一种智能的计算机程序，这种程序使用知识与推理过程，求解那些需要杰出人物的专门知识才能求解的复杂问题。
”一般认为，专家系统就是应用于某一专门领域，由知识工程师通过知识获取手段，将领域专家解决特定领域的知识，采用某种知识表示方法编辑或自动生成某种特定表示形式，存放在知识库中，然后用户通过人机接口输入信息、数据或命令，运用推理机构控制知识库及整个系统，能像专家一样解决困难的和复杂的实际问题的计算机（软件）系统。
专家系统有三个特点，即：启发性，能运用专家的知识和经验进行推理和判断；透明性，能解决本身的推理过程，能回答用户提出的问题；灵活性，能不断地增长知识，修改原有的知识。
8.2专家系统的产生与发展专家系统按其发展过程大致可分为三个阶段[2~4]：初创期(1971年前)，成熟期(1972—1977年)，发展期(1978年至今)。
2.1初创期人工智能早期工作都是学术性的，其程序都是用来开发游戏的。
尽管这些努力产生了如国际象棋、跳棋等有趣的游戏[5]，但其真实目的在于计算机编码加入人的推理能力，以达到更好的理解。
在这阶段的另一个重要领域是计算逻辑。
1957年诞生了第一个自动定理证明程序，称为逻辑理论家。
20世纪60年代初，人工智能研究者便集中精力开发通用的方法和技术，通过研究一般的方法来改变知识的表示和搜索，并且使用它们来建立专用程序。
到了60年代中期，知识在智能行为中的地位受到了研究者的重视，这就为以专门知识为核心求解具体问题的基于知识的专家系统的产生奠定了思想基础。
人工智能系统之专家系统
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
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。
人工智能导论(第3版)第8章 专家系统习题解答[1页]
习题8
8.1 什么是专家系统？专家系统具有哪些特点？
解：略。
8.2简述专家系统的构成及各部分的作用。
解：略。
8.3 什么是基于规则的专家系统和基于框架的专家系统？它们各自有何特点？
解：基于规则的专家系统包含五部分：知识库，数据库，推理引擎，解释工具和用户界面。
系统的主要部分是知识库和推理引擎。
特点：自然语言的表达，结构统一化，知识与处理的分离，对不完整、不确定知识的处理能力。
基于框架的专家系统建立在框架基础上，采用面向目标编程技术，框架的设计和面向目标的编程共享许多特征。
特点：在设计基于框架的专家系统时，把整个问题和每件事想象为编织起来的事物，框架的继承、槽和方法。
8.4基于模型的专家系统在结构上有何特点？
解：模型结构上可以是表示系统部分-整体之间的结构模型，也可以是表示各部分之间功能的功能模型，或是各部分之间因果关系的因果模型等。
因果模型中，根据模型各部分因果关系特性组成，一个部分特性由另外一个或多个特性所决定。
8.5简述专家系统开发的一般方法步骤。
解：略。
8.6新型专家系统有何特点？什么是分布式专家系统和协同式专家系统？
解：略。
人工智能课件之专家系统
8.4 专家系统实例
8.4.1 PROSPECTOR的功能与结构 PROSPECTOR的研究目的是：勘探矿产资源，扩
大技术培训及集中多个专家的知识来解决给定的资源 问题。PROSPECTOR系统给地质勘探人员提供下列几 种帮助：
不确定性的、非结构化的、没有算法解或虽有算法解 但在现有的机器上无法实施的困难问题。
(2)从处理问题的方法看，专家系统则是靠知识和 推理来解决问题（不像传统软件系统使用固定的算法 来解决问题），所以，专家系统是基于知识的智能问 题求解系统。
第8章 专家系统
(3)从系统的结构来看，专家系统则强调知识与推 理的分离，因而系统具有很好的灵活性和可扩充性。
第8章 专家系统
推 理机
解释 模块
知识 库
动态 数据库
知识库管理系统 自学习模块
图8―2 专家系统的理想结构
第8章 专家系统
8.2.2 实际结构 上面介绍的专家系统结构，是专家系统的概念模
型，或者说是只强调知识和推理这一主要特征的专家 系统结构。但专家系统终究仍是一种计算机应用系统。 所以，它与其它应用系统一样是解决实际问题的。而 实际问题往往是错综复杂的，比如，可能需要多次推 理或多路推理或多层推理才能解决，而知识库也可能 是多块或多层的。
福大学的费根鲍姆教授于1965年开发的。 2.发展 与 DENDRAL 系 统 同 时 开 发 的 ， 还 有 数 学 专 家 系 统
MACSYMA。它是一个大型的人机交互式系统。 3.趋势 进入20世纪90年代，模糊技术、神经网络和面向对
象等新技术迅速崛起，为专家系统注入了新的活力。
第8章 专家系统
第8章 专家系统
6.按规模分类 按规模分类，可分为大型协同式专家系统和微专 家系统。 7.按结构分类 按结构分类可分为集中式和分布式，单机型和网 络型(即网上专家系统)。
8.4.1 PROSPECTOR的功能与结构 PROSPECTOR的研究目的是：勘探矿产资源，扩
大技术培训及集中多个专家的知识来解决给定的资源 问题。PROSPECTOR系统给地质勘探人员提供下列几 种帮助：
不确定性的、非结构化的、没有算法解或虽有算法解 但在现有的机器上无法实施的困难问题。
(2)从处理问题的方法看，专家系统则是靠知识和 推理来解决问题（不像传统软件系统使用固定的算法 来解决问题），所以，专家系统是基于知识的智能问 题求解系统。
第8章 专家系统
(3)从系统的结构来看，专家系统则强调知识与推 理的分离，因而系统具有很好的灵活性和可扩充性。
第8章 专家系统
推 理机
解释 模块
知识 库
动态 数据库
知识库管理系统 自学习模块
图8―2 专家系统的理想结构
第8章 专家系统
8.2.2 实际结构 上面介绍的专家系统结构，是专家系统的概念模
型，或者说是只强调知识和推理这一主要特征的专家 系统结构。但专家系统终究仍是一种计算机应用系统。 所以，它与其它应用系统一样是解决实际问题的。而 实际问题往往是错综复杂的，比如，可能需要多次推 理或多路推理或多层推理才能解决，而知识库也可能 是多块或多层的。
福大学的费根鲍姆教授于1965年开发的。 2.发展 与 DENDRAL 系 统 同 时 开 发 的 ， 还 有 数 学 专 家 系 统
MACSYMA。它是一个大型的人机交互式系统。 3.趋势 进入20世纪90年代，模糊技术、神经网络和面向对
象等新技术迅速崛起，为专家系统注入了新的活力。
第8章 专家系统
第8章 专家系统
6.按规模分类 按规模分类，可分为大型协同式专家系统和微专 家系统。 7.按结构分类 按结构分类可分为集中式和分布式，单机型和网 络型(即网上专家系统)。
《人工智能》课后习题答案
《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。
人工智能习题作业专家系统I习题答案
第八章 专家系统课后习题及答案一、选择题：1. 专家系统是一个___________ 。
（ A ）(A)智能计算机程序系统(B)专家(C)知识(D)经验2. 专家系统是一种模拟____________解决领域问题的计算机程序系统。
（ B ）(A)学生(B)人类专家(C)动物(D)猴子3. R1(XCOM)属于_____________专家系统。
（ C ）(A)教学 (B)规划 (C)设计 (D)解释4. MACSYMA属于_______________专家系统。
（ A ）(A)教学 (B)诊断 (C)预测 (D)解释5. 专家系统的特点有______________。
（ ABC ）(A)启发性 (B)透明性 (C)预测性 (D)灵活性6. 在理想专家系统中，用于人与系统进行信息交流的媒介是______。
（ D ）(A)知识库 (B)调度器 (C)黑板 (D)接口7. 在理想专家系统中，用于记录系统推理过程中用到的控制信息、中间假设和中间结果的数据库是________。
（ C ）(A)知识库 (B)调度器 (C)黑板 (D)接口8. 在理想专家系统中，用于存储某领域专家系统的专门知识的模块是________。
（ A ）(A)知识库 (B)调度器 (C)黑板 (D)接口9. 被誉为“专家系统和知识工程之父”的专家是______。
（ C ）(A)Winner (B)Turing (C)Feigenbaum (D)Simon10. ___________的设计是建立专家系统最重要和最艰巨的任务。
（ A ）(A)知识库 (B)推理机 (C)解释器 (D)接口11. ART属于哪一类型的专家系统开发工具？ （ D ）(A)骨架型工具 (B)语言型工具(C)构造辅助工具 (D)支撑环境12. 接口是人与系统进行信息交流的媒介，它为用户提供了直观方便的( )作用手段。
（ B ）A.通信B.交互C.控制D.计算13. 调度器按照系统建造者所给的控制知识（通常使用优先权方法），从( )中选择一个项作为系统下一步要执行的动作。
人工智能与专家系统
人工智能与专家系统人工智能（Artificial Intelligence,）AI 是一门旨在模拟、延伸和扩展人类智能的学科，涉及机器学习、自然语言处理、计算机视觉、知识表示和推理等领域。
而专家系统（Expert System）则是人工智能的一个重要应用领域，它通过运用专家知识和推理技术，模拟人类专家的思维过程，解决具有专门知识领域的问题。
一、人工智能的发展与应用从最早的机器学习算法到如今的深度学习网络，人工智能技术已经取得了巨大的突破。
人工智能已广泛应用于自动驾驶、语音识别、图像识别、机器翻译等领域，成为当今科技发展的关键驱动力。
人工智能的快速发展使得专家系统在各个领域中有了更广泛的应用。
二、专家系统的基本原理与结构专家系统是一种模拟专家决策过程的计算机程序。
它由知识库、推理机和解释器三个主要部分组成。
知识库储存专家的知识和规则，推理机根据知识库中的知识和规则进行推理和决策，而解释器则负责解释推理结果并与用户进行交互。
三、专家系统在医疗领域的应用专家系统在医疗领域的应用十分广泛。
例如，利用专家系统可以帮助医生进行疾病诊断与治疗方案的选择，提高医疗效率和诊断准确性。
专家系统还可以用于监测患者的生理参数，实时预警并提供相应的治疗建议。
四、专家系统在金融领域的应用在金融领域，专家系统可以帮助投资人进行投资决策、风险评估和资产配置。
通过分析市场数据和行业动态，专家系统可以提供准确的投资建议，辅助投资人做出更明智的决策。
五、专家系统在工业制造中的应用专家系统在工业制造中的应用也非常广泛。
它可以通过分析生产数据和设备状态，实现智能化生产调度和故障预测。
借助专家系统，企业可以提高生产效率、降低生产成本，并实现工业制造的智能化转型。
六、专家系统的优势与挑战专家系统具有快速决策、高效率和可靠性等优势，可以有效提高工作效率和决策准确性。
然而，专家系统在知识获取、知识表示和知识更新等方面仍面临挑战。
由于领域知识的复杂性和不断变化，专家系统需要不断学习和更新知识，以保持其应用的准确性和可靠性。
人工智能与专家系统(一)2024
人工智能与专家系统（一）引言概述：人工智能（AI）和专家系统（ES）是现代科技领域中备受关注的热门话题。
AI与ES以其独特的方式对问题进行分析和解决，其应用涵盖了各个行业和领域。
本文将介绍人工智能与专家系统的基本概念和原理，并探讨它们在实际应用中的五个重要方面。
正文：一、人工智能的概念和特点1. 人工智能的定义和发展历程2. 人工智能的特点和主要应用领域3. 人工智能的智能表达和学习能力4. 人工智能的算法和技术方法5. 人工智能的优势和挑战二、专家系统的原理和构建方法1. 专家系统的基本原理和概念2. 专家系统的知识表示和推理机制3. 专家系统的知识获取和知识库构建4. 专家系统的规则引擎和推理引擎5. 专家系统的开发工具和平台选择三、人工智能与专家系统在医疗行业的应用1. 人工智能在疾病诊断和治疗方面的应用2. 专家系统在药物设计和医学研究中的应用3. 人工智能在医疗保健管理和健康监测中的应用4. 专家系统在医疗决策支持系统中的应用5. 人工智能与专家系统在医疗领域的前景和挑战四、人工智能与专家系统在智能交通领域的应用1. 人工智能在智能交通系统中的应用和作用2. 专家系统在交通信号优化和路况预测中的应用3. 人工智能与专家系统在车辆自动驾驶方面的应用4. 专家系统在交通管理和规划中的应用5. 人工智能与专家系统在智能交通领域的展望和挑战五、人工智能与专家系统在金融行业的应用1. 人工智能在金融风控和信用评估中的应用2. 专家系统在金融投资和交易决策中的应用3. 人工智能在反欺诈和网络安全中的应用4. 专家系统在金融市场预测和分析中的应用5. 人工智能与专家系统在金融行业的前景和挑战总结：人工智能和专家系统的应用领域正在不断扩大和深化，它们在医疗、交通和金融等行业中展示出了巨大的潜力。
然而，随着应用范围的扩大，诸如数据隐私、伦理道德等挑战也逐渐凸显出来。
因此，进一步深入研究和探索，不断完善和优化人工智能与专家系统，成为促进社会发展和改善人类生活质量的重要任务。
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l 虽然是计算机科学的一个分支，但并不只涉及到计算机科 学，而且还涉及到脑科学、神经生理学、心理学、语言学、 逻辑学、认知（思维）科学、行为科学和数学以及信息论、 控制论和系统论等许多学科领域。
第8章人工智能与专家系统92
21世纪三大尖端技术
基因工程 纳米科学 人工智能
第8章人工智能与专家系统92
l 视频 /v_show/id_XMjY5ODIwODg4.ht ml
计算机战胜人类的“诀窍”是什么？
返回
第8章人工智能与专家系统92
2、什么是人工智能(AI, Artificial Intelligence )？
l 就是研究怎样让计算机做一些通常认为需要智能才能做的 事情，又称机器智能。
询问者：圣诞节是冬天的一个日子，我想匹克威克先生对这个比喻不会介意吧。
智者：我认为您不够严谨，“冬日”指的是一般冬天的日子，而不是某个特别的日 子，如圣诞节。
人工智能的应用
l 减少密集型劳动强度，提高可靠性。 l 提高自动化程度，降低对人员质量，数量的需求，
降低成本。 l 人工智能技术应用于机器人，可以代替人类完成
专家系统的概念
l 什么是专家？ l 专家系统（ES，Expert System）
¡ 人类之所以能求解问题，是因为人类具有知识。 ¡ 定义
l 专家系统是利用大量的领域专家知识，运用知识推理方 法解决特定领域实际问题的计算机程序系统。
¡ 学科代表人物 l 爱德华·费根鲍姆（Edward Feigenbaum ）
关于人工智能问题
l 是一个古老的但又十分新颖的研究课题 l 各国在人工智能的研究上都已经获得巨大的进展 l 各种传统的或新颖的智能模型迄今还不能完全而圆满地对
大脑思维活动的过程进行解释和模拟
¡ 人们还不十分了解信息在大脑中的底层结构和编码方法； ¡ 象人们的概念、意识、情感和创造性思维过程等，还根本无
第8章人工智能与专家系统92
如何实现智能？
l 专家系统
l 神经网络
l 机器学习
l 遗传算法
l 自然语言理解
l
……等.
第8章人工智能与专家系统92
二、人工智能的基本原理
知识的分类
知识：是经过提炼加工的信息，是一个或多个信息之 间的关联。
l 事实
¡ 对客观事物属性的值或状态的描述 ¡ 如：今天很热、我今年50岁、大海是蓝色的等
问：我在我的K1处有棋子K；你仅在K6处有棋子K，在R1处有棋子R。现 在轮到你走，你应该下那步棋？
答：（停15秒钟后）棋子R走到R8处，将军！
第8章人工智能与专家系统92
l 从表面上看，要使机器回答按一定范围提出的问题似乎没 有什么困难，可以通过编制特殊的程序来实现。然而，如 果提问者并不遵循常规标准，编制回答的程序是极其困难 的事情。
危险的、不适于人来完成的工作。
第8章人工智能与专家系统92
人工智能的应用－人脸识别
她是谁?
第8章人工智能与专家系统92
人工智能的应用－机器翻译
l 翻译句子“The spirit is willing but the flesh is weak ”
l 翻译工具
¡ 谷歌在线翻译/ ¡ 爱词霸英语翻译 / ¡ ……
¡ 1968年世界上第一个专家系统DENDRAL问世。 ¡ 用于诊断传染病和提供治疗建议的著名专家系统MYCIN
第8章人工智能与专家系统92
专家系统的特点
l 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。
¡ 具有大量的专门知识与经验 ¡ 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 ¡ 需要解决的问题要足够的复杂
l 规则
¡ 如果A则B ¡ 如果今天下雨，我就留在家里
l 规律
¡ 同一类现象的本质关系或本质之间的稳定联系 ¡ 自然规律：水加热后会变成水蒸气
第8章人工智能与专家系统92
知识的推理方法
l 演绎推理
¡ 从一般现象到个别现象的推理 ¡ “苏格拉底之死”
l 归纳推理
¡ 从大量个别现象到一般现象的推理 ¡ 金受热后体积膨胀，
用文字表述的知识和连续形式表示的知识（如微分方程） 不适合计算机处理。
第8章人工智能与专家系统92
❖ 是否有高效的求解算法 考虑到实用的性能，必须有高效的求解算法，知识表
示才有意义。
❖ 能否表示不精确知识 自然界的信息具有先天的模糊性和不精确性，能否表
示不精确知识也是考虑的重要因素。
❖ 知识和元知识能否用统一的形式表示 知识和元知识是属于不同层次的知识，使用统一的表
l 1950年英国数学家图灵（A.M.Turing,1912—1954） 发表了”计算机与智能”的论文中提出著名的“图灵测 试”，形象地提出人工智能应该达到的智能标准。
第8章人工智能与专家系统92
图灵测试
l 即一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和 对方进行一系列的问答，如果在相当长时间内，他无法根据 这些问题判断对方是人还是计算机，那么，就可以认为这个 计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是能思维的。
询问者：在14行诗的首行是“你如同夏日”，你不觉得“春日”更好吗？
智者：它不合韵。 询问者：“冬日”如何？它可完全合韵的。 智者：它确是合韵，但没有人愿意被比作“冬日”。 询问者：你不是说过匹克威克先生让你想起圣诞节吗？ 智者：是的。
能满足这样的 要求，要求计算机 不仅能模拟而且可 以延伸、扩展人的 智能，达到甚至超 过人类智能的水平， 在目前是难以达到 的！
从着手；
l 在哲学上、自然科学以及社会学科上还有很大的争论，还 不能得到一致认同。
第8章人工智能与专家系统92
谷歌无人驾驶汽车
内华达州是美国对公共道路无人驾驶立法的第一个州。截至 2012年6月，谷歌的无人驾驶汽车已经在该州行进了25万英里。
第8章人工智能与专家系统92
谷歌无人驾驶汽车的构造示意图及其描绘的3D地形图
如果由你来提问，你会问哪些问题呢？
第8章人工智能与专家系统92
图灵测试－－示范性问题
问： 请给我写出有关“第四号桥”主题的十四行诗。
答：不要问我这道题，我从来不会写诗。
问：34957加70764等于多少？ 答：（停30秒后）105721
可以通过编制 特殊的程序来
实现。
问：你会下国际象棋吗？
答：是的。
示方法可以使知识处理简单。
第8章人工智能与专家系统92
三、专家系统原理与 产生式规则专家系统
知识就是力量,而积累了知识的计算机会全面 增强我们的力量。
--费根鲍姆(斯坦福大学教授)
一个实例：智能农业专家系统
第8章人工智能与专家系统92
实例（续）
第8章人工智能与专家系统92
实例（续）
第8章人工智能与专家系统92
¡ 如：张三与李四打网球（Zhang and Li play tennis），可写为： play (Zhang, Li, tennis)
这里谓词是play，动词主体是Zhang和 Li，而客体是tennis。
l 产生式规则表示法 l 语义网络表示法
第8章人工智能与专家系统92
l 如何选择知识表示方法？
银受热后体积膨胀， 铜受热后体积膨胀， 铁受热后体积膨胀， …，因此，的推理 ¡ 如汽车：运输 ；鱼网：捕鱼
第8章人工智能与专家系统92
l 知识的表示
¡ 就是对知识的一种描述，或者说是一组约定， 一种计算机可以接受的用于描述知识的数据结 构。
决重大问题的能力。
第8章人工智能与专家系统92
什么是智能?
l 智能（Intelligence)即智力功能，是人类大脑所 具有的感知、认识、学习、理解、分析、综合、 判断、推理、创造……等局部功能的总和与它们的 有机综合的统称；因此，完善的智能中还应包含 有人类的情感、意识、意志等这种高级因素。
第8章人工智能与专家系统92
计算机与智能
l 例子：IBM超级计算机
第8章人工智能与专家系统92
专家系统的优点
具体地说，包括下列几个方面： (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。 (2) 专家系统解决实际问题时不受周围环境的影响，也不可能
遗漏忘记。 (3) 可以使专家的专长不受时间和空间的限制，以便推广珍贵
和稀缺的专家知识与经验。 (4) 专家系统能汇集多领域专家的知识和经验以及他们协作解
第8章人工智能与专家系 统92
2020/11/27
第8章人工智能与专家系统92
本章主要内容
l 人工智能的基本原理 l 专家系统原理与产生式规则专家系统 l 遗传算法的决策支持
第8章人工智能与专家系统92
一、人工智能的基本原理
什么是智能?
l 请说出3种你身边或你所知道的智能化事物
第8章人工智能与专家系统92
l Because we are curious l Because we are lazy l Because we are not so able
第8章人工智能与专家系统92
人工智能研究的目标
l 如果说现在有一台电脑，其运算速度非常快、记亿容量和 逻揖单元的数目也超过了人脑，而且还为这台电脑编写了 许多智能化的程序，并提供了合适种类的大量数据，使这 台电脑能够做一些人性化的事情，如简单地听或说。回答 某些问题等。那么，我们是否就能说这台机器具有思维能 力了呢?或者说，我们怎样才能判断一台机器是否具存了 思维能力呢?
l 1997年5月11日，世界国际象棋棋王卡斯帕罗夫与美国 IBM公司的RS／6000（深蓝）计算机系统进行了六局“人 机大战”，结果“深蓝”以3.5比2.5的总比分获胜。
第8章人工智能与专家系统92
一个例子---IBM超级计算机“沃森”
l 2011年，IBM超级计算机Watson在《危险边缘》竞赛节 目中击败了该节目历史上最成功的两位人类选手，继“深蓝” 之后，聪明的人脑再一次败给了智慧程序。
第8章人工智能与专家系统92
21世纪三大尖端技术
基因工程 纳米科学 人工智能
第8章人工智能与专家系统92
l 视频 /v_show/id_XMjY5ODIwODg4.ht ml
计算机战胜人类的“诀窍”是什么？
返回
第8章人工智能与专家系统92
2、什么是人工智能(AI, Artificial Intelligence )？
l 就是研究怎样让计算机做一些通常认为需要智能才能做的 事情，又称机器智能。
询问者：圣诞节是冬天的一个日子，我想匹克威克先生对这个比喻不会介意吧。
智者：我认为您不够严谨，“冬日”指的是一般冬天的日子，而不是某个特别的日 子，如圣诞节。
人工智能的应用
l 减少密集型劳动强度，提高可靠性。 l 提高自动化程度，降低对人员质量，数量的需求，
降低成本。 l 人工智能技术应用于机器人，可以代替人类完成
专家系统的概念
l 什么是专家？ l 专家系统（ES，Expert System）
¡ 人类之所以能求解问题，是因为人类具有知识。 ¡ 定义
l 专家系统是利用大量的领域专家知识，运用知识推理方 法解决特定领域实际问题的计算机程序系统。
¡ 学科代表人物 l 爱德华·费根鲍姆（Edward Feigenbaum ）
关于人工智能问题
l 是一个古老的但又十分新颖的研究课题 l 各国在人工智能的研究上都已经获得巨大的进展 l 各种传统的或新颖的智能模型迄今还不能完全而圆满地对
大脑思维活动的过程进行解释和模拟
¡ 人们还不十分了解信息在大脑中的底层结构和编码方法； ¡ 象人们的概念、意识、情感和创造性思维过程等，还根本无
第8章人工智能与专家系统92
如何实现智能？
l 专家系统
l 神经网络
l 机器学习
l 遗传算法
l 自然语言理解
l
……等.
第8章人工智能与专家系统92
二、人工智能的基本原理
知识的分类
知识：是经过提炼加工的信息，是一个或多个信息之 间的关联。
l 事实
¡ 对客观事物属性的值或状态的描述 ¡ 如：今天很热、我今年50岁、大海是蓝色的等
问：我在我的K1处有棋子K；你仅在K6处有棋子K，在R1处有棋子R。现 在轮到你走，你应该下那步棋？
答：（停15秒钟后）棋子R走到R8处，将军！
第8章人工智能与专家系统92
l 从表面上看，要使机器回答按一定范围提出的问题似乎没 有什么困难，可以通过编制特殊的程序来实现。然而，如 果提问者并不遵循常规标准，编制回答的程序是极其困难 的事情。
危险的、不适于人来完成的工作。
第8章人工智能与专家系统92
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她是谁?
第8章人工智能与专家系统92
人工智能的应用－机器翻译
l 翻译句子“The spirit is willing but the flesh is weak ”
l 翻译工具
¡ 谷歌在线翻译/ ¡ 爱词霸英语翻译 / ¡ ……
¡ 1968年世界上第一个专家系统DENDRAL问世。 ¡ 用于诊断传染病和提供治疗建议的著名专家系统MYCIN
第8章人工智能与专家系统92
专家系统的特点
l 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。
¡ 具有大量的专门知识与经验 ¡ 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 ¡ 需要解决的问题要足够的复杂
l 规则
¡ 如果A则B ¡ 如果今天下雨，我就留在家里
l 规律
¡ 同一类现象的本质关系或本质之间的稳定联系 ¡ 自然规律：水加热后会变成水蒸气
第8章人工智能与专家系统92
知识的推理方法
l 演绎推理
¡ 从一般现象到个别现象的推理 ¡ “苏格拉底之死”
l 归纳推理
¡ 从大量个别现象到一般现象的推理 ¡ 金受热后体积膨胀，
用文字表述的知识和连续形式表示的知识（如微分方程） 不适合计算机处理。
第8章人工智能与专家系统92
❖ 是否有高效的求解算法 考虑到实用的性能，必须有高效的求解算法，知识表
示才有意义。
❖ 能否表示不精确知识 自然界的信息具有先天的模糊性和不精确性，能否表
示不精确知识也是考虑的重要因素。
❖ 知识和元知识能否用统一的形式表示 知识和元知识是属于不同层次的知识，使用统一的表
l 1950年英国数学家图灵（A.M.Turing,1912—1954） 发表了”计算机与智能”的论文中提出著名的“图灵测 试”，形象地提出人工智能应该达到的智能标准。
第8章人工智能与专家系统92
图灵测试
l 即一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和 对方进行一系列的问答，如果在相当长时间内，他无法根据 这些问题判断对方是人还是计算机，那么，就可以认为这个 计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是能思维的。
询问者：在14行诗的首行是“你如同夏日”，你不觉得“春日”更好吗？
智者：它不合韵。 询问者：“冬日”如何？它可完全合韵的。 智者：它确是合韵，但没有人愿意被比作“冬日”。 询问者：你不是说过匹克威克先生让你想起圣诞节吗？ 智者：是的。
能满足这样的 要求，要求计算机 不仅能模拟而且可 以延伸、扩展人的 智能，达到甚至超 过人类智能的水平， 在目前是难以达到 的！
从着手；
l 在哲学上、自然科学以及社会学科上还有很大的争论，还 不能得到一致认同。
第8章人工智能与专家系统92
谷歌无人驾驶汽车
内华达州是美国对公共道路无人驾驶立法的第一个州。截至 2012年6月，谷歌的无人驾驶汽车已经在该州行进了25万英里。
第8章人工智能与专家系统92
谷歌无人驾驶汽车的构造示意图及其描绘的3D地形图
如果由你来提问，你会问哪些问题呢？
第8章人工智能与专家系统92
图灵测试－－示范性问题
问： 请给我写出有关“第四号桥”主题的十四行诗。
答：不要问我这道题，我从来不会写诗。
问：34957加70764等于多少？ 答：（停30秒后）105721
可以通过编制 特殊的程序来
实现。
问：你会下国际象棋吗？
答：是的。
示方法可以使知识处理简单。
第8章人工智能与专家系统92
三、专家系统原理与 产生式规则专家系统
知识就是力量,而积累了知识的计算机会全面 增强我们的力量。
--费根鲍姆(斯坦福大学教授)
一个实例：智能农业专家系统
第8章人工智能与专家系统92
实例（续）
第8章人工智能与专家系统92
实例（续）
第8章人工智能与专家系统92
¡ 如：张三与李四打网球（Zhang and Li play tennis），可写为： play (Zhang, Li, tennis)
这里谓词是play，动词主体是Zhang和 Li，而客体是tennis。
l 产生式规则表示法 l 语义网络表示法
第8章人工智能与专家系统92
l 如何选择知识表示方法？
银受热后体积膨胀， 铜受热后体积膨胀， 铁受热后体积膨胀， …，因此，的推理 ¡ 如汽车：运输 ；鱼网：捕鱼
第8章人工智能与专家系统92
l 知识的表示
¡ 就是对知识的一种描述，或者说是一组约定， 一种计算机可以接受的用于描述知识的数据结 构。
决重大问题的能力。
第8章人工智能与专家系统92
什么是智能?
l 智能（Intelligence)即智力功能，是人类大脑所 具有的感知、认识、学习、理解、分析、综合、 判断、推理、创造……等局部功能的总和与它们的 有机综合的统称；因此，完善的智能中还应包含 有人类的情感、意识、意志等这种高级因素。
第8章人工智能与专家系统92
计算机与智能
l 例子：IBM超级计算机
第8章人工智能与专家系统92
专家系统的优点
具体地说，包括下列几个方面： (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。 (2) 专家系统解决实际问题时不受周围环境的影响，也不可能
遗漏忘记。 (3) 可以使专家的专长不受时间和空间的限制，以便推广珍贵
和稀缺的专家知识与经验。 (4) 专家系统能汇集多领域专家的知识和经验以及他们协作解
第8章人工智能与专家系 统92
2020/11/27
第8章人工智能与专家系统92
本章主要内容
l 人工智能的基本原理 l 专家系统原理与产生式规则专家系统 l 遗传算法的决策支持
第8章人工智能与专家系统92
一、人工智能的基本原理
什么是智能?
l 请说出3种你身边或你所知道的智能化事物
第8章人工智能与专家系统92
l Because we are curious l Because we are lazy l Because we are not so able
第8章人工智能与专家系统92
人工智能研究的目标
l 如果说现在有一台电脑，其运算速度非常快、记亿容量和 逻揖单元的数目也超过了人脑，而且还为这台电脑编写了 许多智能化的程序，并提供了合适种类的大量数据，使这 台电脑能够做一些人性化的事情，如简单地听或说。回答 某些问题等。那么，我们是否就能说这台机器具有思维能 力了呢?或者说，我们怎样才能判断一台机器是否具存了 思维能力呢?
l 1997年5月11日，世界国际象棋棋王卡斯帕罗夫与美国 IBM公司的RS／6000（深蓝）计算机系统进行了六局“人 机大战”，结果“深蓝”以3.5比2.5的总比分获胜。
第8章人工智能与专家系统92
一个例子---IBM超级计算机“沃森”
l 2011年，IBM超级计算机Watson在《危险边缘》竞赛节 目中击败了该节目历史上最成功的两位人类选手，继“深蓝” 之后，聪明的人脑再一次败给了智慧程序。