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第6章 专家系统

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09第六章 专家系统

09第六章 专家系统
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设计专家系统
• 设计专家系统涉及电路(如数字电路和集 成电路)设计、土木建筑工程设计、计算 机结构设计、机械产品设计和生产工艺 设计等。比较有影响的专家设计系统有 VAX计算机结构设计专家系统R1(XCOM)、 浙江大学的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。
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专家系统的主要组成部分
• (2) 综合数据库(global database) 综合数据库又称全局数据库或总数据库，它用 于存储领域或问题的初始数据和推理过程中得 到的中间数据(信息)，即被处理对象的一些当 前事实。 3) 推理机(reasoning machine) 推理机用于记忆所采用的规则和控制策略的程 序，使整个专家系统能够以逻辑方式协调地工 作。推理机能够根据知识进行推理和导出结论， 而不是简单地搜索现成的答案
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控制专家系统
任务 自适应地管理一个受控对象或客体的全面行 为，使之满足预期要求。 特点： 能够解释当前情况，预测未来可能发生的情 况，诊断可能发生的问题及其原因，不断修正 计划，并控制计划的执行。也就是说，控制专 家系统具有解释、预报、诊断、规划和执行等 多种功能。
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控制专家系统
空中交通管制、商业管理、自主机器人控制、作 战管理、生产过程控制和生产质量控制等都是控 制专家系统的潜在应用方面。例如，已经对海、 陆、空自主车、生产线调度和产品质量控制等课 题进行控制专家系统的研究。
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诊断专家系统例子
• 诊断专家系统的例子特别多，有医疗诊断，电 子机械和软件故障诊断以及材料失效诊断等。 用于抗生素治疗的MYCIN、肝功能检验的PUFF、 青光眼治疗的CASNET、内科疾病诊断的 INTERNIST-I和血清蛋白诊断等医疗诊断专家系 统，IBM公司的计算机故障诊断系统DART/DASD， 火电厂锅炉给水系统故障检测与诊断系统、雷 达故障诊断系统和太空站热力控制系统的故障 检测与诊断系统等、都是国内外颇有名气的实 例

人工智能习题答案-第6章-专家系统

人工智能习题答案-第6章-专家系统

⼈⼯智能习题答案-第6章-专家系统第六章专家系统6-1 什么叫做专家系统?它具有哪些特点与优点?专家系统是⼀种模拟⼈类专家解决领域问题的智能计算机程序系统，其内部含有⼤量的某个领域专家⽔平的知识与经验，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问题。

也就是说，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。

特点：(1)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(2)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。

(3) 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。

优点：(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) 专家系统能促进各领域的发展，它使各领域专家的专业知识和经验得到总结和精炼，能够⼴泛有⼒地传播专家的知识、经验和能⼒。

(5) 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决重⼤问题的能⼒，它拥有更渊博的知识、更丰富的经验和更强的⼯作能⼒。

(6) 军事专家系统的⽔平是⼀个国家国防现代化的重要标志之⼀。

(7) 专家系统的研制和应⽤，具有巨⼤的经济效益和社会效益。

(8) 研究专家系统能够促进整个科学技术的发展。

专家系统对⼈⼯智能的各个领域的发展起了很⼤的促进作⽤，并将对科技、经济、国防、教育、社会和⼈民⽣活产⽣极其深远的影响。

6-2 专家系统由哪些部分构成?各部分的作⽤为何?(1) 知识库(knowledge base)知识库⽤于存储某领域专家系统的专门知识，包括事实、可⾏操作与规则等。

第6章 专家系统

第6章 专家系统

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6.1专家系统概述
库中即可实现。将大大节省耗时费工的开发工作。事实上,目前
有一些ES开发工具就是这样得来的。例如,由专家系统MYCIN得 到的构造工具EMYCIN;由PROSPECTOR得到外壳KAS等。
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6.1专家系统概述
6.1.2 专家系统的性能
(4)具有透明性。专家系统必须具有解释功能，能回答
用户提出的问题，向用户解释它的决策动机和结论的 通过增强系统的透明度而取信于用户。 例如，一个医疗诊断专家系统诊断某病人患有肺炎， 而且必须用某种抗生素治疗，那么，这一专家系统应向 病人解释为什么判断他患有肺炎，解释用该抗生素治疗 的原因，就像一位医疗专家对病人详细解释病情一样。
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6.1专家系统概述
6.1.2 专家系统的性能
(2)具有知识与实用性。 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。其次， 许多经典的人工 智能程序往往是从纯学术技术目的出发研制的一种实
验性研究工具，而专家系统解决的是人们在生产实践、
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6.1专家系统概述
6.1.1 什么是专家系统（Expert System)
专家系统（Expert System)亦称专家咨询系统，它是一种
智能计算机(软件)系统。顾名思义，专家系统就是能像人类 专家一样解决困难、复杂的实际问题的计算机(软件)系统。 换一角度来说，专家系统应具备四个要素： (1) 应用于某专门领域；
符号量
人机交互方式执行 易修改,只需改动知识库
操作解释
结 论
不能
正确，不容许不确定性

第六章专家系统概论

第六章专家系统概论

第六章专家系统概论6.1 专家系统的产生和发展6.2 专家系统的基本概念6.3 专家系统的核心技术与学科范畴6.4 专家系统的研究意义和发展趋势6.5 专家系统的基本原理和结构6.6 专家系统的设计原则与讨论6.7 研制专家系统的基本步骤6.8 专家系统的评价标准6.9 专家系统现状与展望第六章专家系统概论人工智能工程系统是人工智能原理的工程应用。

近年来，人工智能工程系统取得了迅速的发展，并正逐渐渗透到社会生活中的各个领域。

各种不同人工智能工程系统的出现，特别是“专家系统”（Expert System）的迅速发展和成功应用，是人工智能从学科的研究走向实际应用，从一般的思维方法的探讨转入专门知识应用的重大突破。

他对社会的生产和科学技术的发展起着重大的作用。

它将引起人类科学体系的变革，使人类社会进入一个全新的时代！专家系统是当前人工智能研究与应用中，富有朝气﹑十分活跃的重要分支。

一方面专家系统是知识表达﹑知识推理和知识获取技术的应用对象，另一方面，专家系统也是研究知识表达﹑知识推理和知识获取的实验环境。

专家系统是基于知识库的知识利用系统，是人工智能的应用工程——“知识工程”的典型代表，专家系统是知识信息处理系统，是新一代计算机——第五代计算机的技术基础，是第二次计算机技术革命。

从数值信息处理转向非数值信息处理（知识信息处理）具有新的转折意义的里程碑。

如果把电子计算机的诞生看成是计算机的第一次革命，那么向新一代智能计算机时代的过渡就是计算机的第二次革命，而专家系统的创始人E. A. Feigenbaum教授曾提出：“专家系统是第二次计算机革命的工具。

”，这是因为在新一代计算机的研制中，专家系统则是其推理的核心部分。

第一节专家系统的产生和发展纵观人类社会科学技术发展史，任何一门新学科的诞生都不是偶然的，皆是前人辛勤努力和前期成果积累的产物。

同样，专家系统的产生是AI从理论研究转向应用研究的一个转折点，它是人类长期以来对智能科学成果同实际问题的求解需要相结合的必然产物，是人类长期探索机器智能的智慧结晶和升华。

专家系统——精选推荐

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第6章铸造专家系统 (2)6.1 铸造工艺分析专家系统 (2)6.1.1铸造专家系统的发展 (3)6.1.2 铸造专家系统现状 (5)6.1.3 铸造专家系统应用前景 (5)6.1.4 专家系统的特点 (6)6.1.5专家系统的工作原理 (6)6.1.6 专家系统关键技术问题 (7)6.2铝铸件缺陷分析专家系统 (9)6.2.1 铝铸件缺陷分析专家系统的主要功能 (10)6.2.2 知识库的建立及推理机的设计 (11)6.2.3系统的人机接口 (19)6.2.4 铝铸件缺陷专家系统程序实现 (19)第6章铸造专家系统6.1 铸造工艺分析专家系统目前，对专家系统尚无一个精确的、全面的、公认的定义。

产生这种状况的因素有很多，主要原因是其历史相当短暂，对其理论研究工作仅是刚刚开始；其次，由于各个应用领域的特点不同，人们研制专家系统的出发点不同，看待问题的角度不同，追求的目标不同，造成了对专家系统定义的不同看法。

此外，其发展史是各种系统不断进化的历史，人们在不同时期对专家系统有不同的理解，也是造成专家系统有多种定义的一个因素。

尽管如此，研究者们对专家系统还是有一种比较一致的、粗略的定义，这就是：专家系统(Expert System)是人工智能( Artifical Intelligence)领域中的一个重要分支，它是一个以知识库为核心进行问题求解的计算机系统，即基于知识的智能系统。

专家系统拥有相当数量和权威性的知识和经验，具备学习的功能并能采取一定的策略运用这些知识进行推理，模拟专家的决策过程，以解决在一般情况下需由专家决定的复杂问题。

专家系统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，以解决那些需要专家处理的复杂问题。

也就是说，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。

专家系统是由费根鲍姆最先提出并研制成功的。

专家系统与一般的人工智能系统是不相同的。

华中科技大学人工智能第六章专家系统全解

华中科技大学人工智能第六章专家系统全解
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第五章专家系统
5.5 专家系统实例
置信因子的估算（一）
MYCIN的每条规则的结论用两个量来度量其置信程度。 一个叫信任的度量MB（Measure of Belief） 另一个叫不信任的度量MD（Measure of Disbelief） 在证据e的情况下，结论h的MB与MD用下列公式计算：
MYCIN采用下列公式估算在观察到e时，对h 的置信因子 CF：
CF（h，e）= MB（h，e）－MD（h，e）
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第五章专家系统
5.1 产生式系统
控制策略的步骤之三
三、操作 操作就是执行规则的操作部分，操作后， 将修改数据库，并导致：
其他规则被使用，或者 得到问题的解答（综合数据库内容转变为描述 了目标状态），或者 失败结束
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第五章专家系统
5.2 专家系统
的情况，包括症状、化验结果、系统推导 出的中间结果和最终结论等。
知识库：存放用于治疗与诊断疾病的静
态数据与知识。
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第五章专家系统
5.5 专家系统实例
MYClN系统的三个子系统之一
咨询子系统：即推理机，根据知识库中
的诊断知识与动态库中的数据进行推理，
作出咨询决策。
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第六章专家系统
6.1概述
专家系统结构
专家系统 = 知识库 + 推理机 其一般结构为:
领域专家 知识获取机制
用户
人 机 接 口
推理机 解释机制
知识库 动态库
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第6章 专家系统

作者 朱福喜 朱三元
3．知识获取 知识从计算机外部知识源到计算机内部 表示的过程称为知识获取。 知识获取由领域专家、知识工程师和计 算机之间的一系列交互过程组成。知识获 取划分为概念化、形式化和知识求精三个 阶段，要获取一个好的知识库，需要反复 进行这三个阶段的工作。
作者 朱福喜 朱三元

知识畸变 一般来说，专家采用的语言与日常用语 之间存在较大差异，而且当脱离具体问题 环境时，专家对问题求解的描述与实际采 用的方法存在差别。这种现象称为知识畸 变。
1.
作者 朱福喜 朱三元
6.1.4 专家系统的类型

这十种任务类型之间相互关联，彼此间形 成一种由低到高的层次
作者 朱福喜 朱三元
6.1.5 成功的专家系统简介
1．DENDRAL化学分析专家系统（斯坦福大 学1968） 2．MACSYMA符号数学专家系统（麻省理 工1971） 3．MYCIN诊断和治疗细菌感染性血液病的 专家咨询系统（斯坦福大学1973） 4．PROSPECTOR地质勘探专家系统（斯 坦福大学1976）
实例：
用 户 英 语 生 成 器 领域模型 领域规则 求精结构
图 6-3 XPLAIN 的结构
作者 朱福喜 朱三元

生 成 器
6.3.4 策略解释法

向用户解释的是与问题求解策略有关的规 划和方法，从策略的抽象表示及其使用过 程中产生关于问题求解的解释。 由D.W.Hasling等人提出，并由 W.J.Clancey和R.Letsinger等人在 NEOMYCIN系统中实现。
作者 朱福喜 朱三元
6.1.4 专家系统的类型
解释型：分析所采集到的数据，进而阐明这些数 据的实际含义，典型的有信号理解和化 2. 诊断型： 根据输入信息找出诊断对象中存在的 学结构解释。 3. 预测型： 故障，主要有医疗、机械和电子等领 根据处理对象的过去和现状推测未来 域里的各种诊断。例如，血液凝结疾 的演变结果，典型的有天气预报、人 给出已知故障的排除方案，主要是有 4. 调试型： 制定并实施纠正某类故障的规划， 病诊断系统CLOT、计算机硬件故障诊 计算机辅助调试。如VAX/VMS计算 口预测和财政预报等。如各种气象预 5. 维修型： 典型的有航空和宇航电子设备的维 主要用于教学和培训任务，诊断和 断系统DART、化学处理工厂故障诊断 报专家系统、军事冲突预测系统I&W 机系统的辅助调试系统 6. 教育型： 护。如计算机网络的专家系统，电 处理学生学习中的错误，如 根据给定的目标，拟定行动计划，典 专家系统FALCON等， 等 TIMM/TUNER，石油钻探机械故障 自动控制系统的全部行为，通常用于 7. 规划型：主要用于实时检测，典型的有空中交通 根据给定的要求形成所需要的方案或 话电缆维护专家系统ACE，诊断排 GUIDON和STEMAMER等专家系 型的有机器人动作规划和路线规划。 的诊断与排除系统DRILLING 实时控制型系统，如商场管理、战场 8. 设计型：控制和电站监控。如航空母舰周围空中 图样描述，典型的有电路设计和机械 除内燃机故障的DELTA专家系统等 统 如制定最佳行车路线的CARG专家系 ADVISOR等 指挥和汽车变速箱控制。如维护钻机 交通系统AIRPLAN，核反应堆事故诊 9. 监督型： 设计 。如计算机的总体配置XCON系 统，安排宇航员在空间站中活动的 最佳钻探流特征的MUD，MVS操作系 断与处理系统REACTOR，高危病人监 10. 控制型：KNEECAP，分子遗传学实验设计专 统，自动程序设计系统PSI，超大规模 统的监督控制系统YES/MVS等 护VM系统等 集成电路辅助设计系统KBVLSI等 家系统MOLGEN等

第六章-专家系统PPT课件


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6.1.2 专家系统的类型
(1) 解释专家系统 ……
作为解释专家系统的例子有语音理解、图象分 析、系统监视、化学结构分析和信号解释等。 例如，卫星图象(云图等)分析、集成电路分析、 DENDRAL化学结构分析、ELAS石油测井数据分 析、染色体分类、PROSPECTOR地质勘探数据解 释和丘陵找水等实用系统。
的MACSYMA符号积分与定理证明系统，我国一些大学开发 的计算机程序设计语言和物理智能计算机辅助教学系统以 及聋哑人语言训练专家系统等。
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6.1.2 专家系统的类型
(10) 修理专家系统 修理专家系统的任务是对发生故障的对象(系
统或设备)进行处理，使其恢复正常工作。修理专 家系统具有诊断、调试、计划和执行等功能。美 国贝尔实验室的ACI电话和有线电视维护修理系统 是修理专家系统的一个应用实例。
预测专家系统的例子有气象预报、军事预测、人口预 测、交通预测、经济预测和谷物产量预测等。例如，恶劣 气候(包括暴雨、飓风、冰雹等)预报、战场前景预测和农 作物病虫害预报等专家系统
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6.1.2 专家系统的类型
(3) 诊断专家系统 诊断专家系统的任务是根据观察到的情况(数据)来推
问题求解过程就是一个推理过程，所以专家系统 必须有推理机构。
ES的核心是知识库和推理机。
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6.1.1 专家系统的特点—特点
(3) 具有启发性 ES除要利用大量专业知识外，还必须利用经
验的判断知识来对求解问题作出多个假设。 依据某些条件选定一个假设，使推理继续
进行。
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(3) 诊断专家系统 ……

第六章专家系统

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3、基于框架的专家系统的继承、 槽和方法
1、基于框架的专家系统的继承
后辈框架通过继承其父辈框架的所有特
征，包括父辈的所有描述性和过程性知 识。 (1)、异常处理 (2)、多重继承
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2、基于框架专家系统的槽 槽是提供对属性值和系统操作的附加控制。槽
扩展有关给定系统属性的信息： 类型：定义和属性相关值的类型 默认：定义默认值 文档：提供属性文档 约束：定义允许值 最小界限：建立属性下限 最大界限：建立属性上限 如果需要：指定如果需要属性值时采取的行为 如果改变：指定如果属性值改变时采取的行为
2
6.1 专家系统概述
专家系统应用于某一专门领域，拥有该
领域相当数量的专家级知识，能够模拟 专家的思维，能够达到专家级水平，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。
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专家系统的先行者费根鲍姆曾把专家系
统定义为一个应用知识和推理过程来求 解那些需要大量的人类专家解决难题经 验的智能计算机程序。 专家系统主要指的是一个智能计算机程 序系统，其内部含有大量的某个领域专 家水平的知识与经验，能够利用人类专 家的知识和解决问题的经验方法来处理 该领域的高水平难题，
任务 对系统、对象或过程的行为进行不断观
察，并把观察到的行为与其应当具有的行为 进行比较，以发现异常情况，发出警报 特点 系统应具有快速反应能力 系统发出的警报要有很高的准确性 系统能够动态地处理其输入信息 例子 粘虫测报专家系统
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6.1 专家系统概述
7. 控制专家系统 (expert system for control)
任务 根据设计要求，求出满足设计问题
约束的目标配置。 特点

人工智能第6章 专家系统


专家系统实例
每个上下文有一组属性(Attribute)，也称为临床参数(clinical Parameters)。每个临床参数表示上下文的一个特征，如病人的 姓名、培养物的地点、机体的形态、药物的剂量等等。 临床参数用二元组＜属性，上下文，值＞来表示。例如，三元 组(形态、机体—1、杆状)表示机体1的形态为杆状。 临床参数按其所属的上下文类型可分为六类：
专家系统实例
PIP
应用领域：医学 主要研制人员： S．G．Pauker，P．Szolovits (麻省理 工学院) 功能：模拟肾脏病专家采集肾病患者现病史的活动 病症用框架表示，这些知识都附有似然系数。
专家系统实例
INTERNIST - 1
应用领域：医学 主要研制人员： J．D．Mvers，H．E ． Pople (匹兹堡 大学，1982年) 功能：内科学诊断 病症用框架表示，这些知识都附有似然系数。
PROSPECTOR
应用领域：地质学 主要研制人员： Gaschnig，1982年； Duda等， 1979 Reboh，1981年,(斯坦福大学国际研究所) 功能：帮助地质学家评价储矿地点以寻找潜在的矿物资源。 概述 PROSPECTOR是用来帮助地质学家评价某个勘探地点或地区在寻 找特定类型矿床方面是否有利的专家系统。该系统通过对话接受 用户的野外勘探资料，在诊断过程结束时提供一份清单，列出可 能储有的矿床类型以及它们的似然性大小。如果储有矿床的似然 性足够大，那么该系统就继续确定最有利的钻探地点。 同某一类矿床有关的一般知识用一组产生式规则表示，这些规则 都附有不确定性系数。
专家系统实例
MYClN系统
MYClN系统是由斯坦福大学开发的，从1972年开始， 于1974年基本完成。它是一个用于诊断和治疗血液感 染性疾病的专家咨询系统。该系统功能比较全面，是 一个典型的基于规则的专家系统。
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6.3.1 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。
另一方面，建造专家系统可以使专家本人得到提 高和发展。因为，建造和使用专家系统的过程，本身 就是专家知识的一个不断积累、总结、补充、完善、 升华、提高、发展的过程。另外，还可将多个专家的 知识和经验综合在一起，构成多专家系统。
6.4 专家系统实例
6.4.1 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： (1)勘探评价。 (2)区域资源评价。 (3)井位选择。
6.2.1 概念结构
专家系统结构图
专家知识 输入或提问
知识库 知识库 推理机 推理机 答案
6.2.1 概念结构 从概念来讲，一个专家系统应具有如图8-1所示的一 般结构模式。其中知识库和推理机是两个最基本的模块。 1.知识库（KnowledgeBase) 所谓知识库，就是以某种表示形式存储于计算机中 的知识的集合。知识库通常是以一个个文件的形式存放 于外部介质上，专家系统运行时将被调入内存。知识库 中的知识一般包括专家知识、领域知识和元知识。
6.2.3 网络与分布式结构 在网络环境下，专家系统也可以设计成网络结构，如 “ 客 户 机 / 服 务 器 ” (Client/Server) 结 构 （ 如 图 8―5(a) 所 示），或浏览器/服务器(Browser/Server)结构(如图8-5(b)所 示)。我们称后一种结构的专家系统为网上专家系统。 分布式结构则是一种适合于分布式计算环境的专家系 统。例如那些多学科、多专家联合作业，协同解题的大型 专家系统，就可以设计成分布式结构。这类专家系统也就 称为分布式专家系统。
6.3.3 专家系统的发展概况 1.产生 世界第一个专家系统叫DENDRAL，它是由美国斯坦 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。
6.3.2 专家系统的应用 由于专家系统就是一种计算机应用系统，所以， 其应用范围没有什么限制。如它可以代替高级医生看 病、开处方，可以协助地质学家估计矿藏量、确定打 井位置，可以代替育种专家提出各种杂交亲本的选配 方案，可以根据市场以及生产中提出的数据和信息， 依据一定的数学方法科学地安排生产流程，等等。
服务器
Web Server
知识库
推理机
知识库
推理机
Internet
人—机界面
人—机界面
客户（机）
பைடு நூலகம்
Browser
图6―5 专家系统的客户(机)/服务器结构及浏览器/服务器结构
6.2.4 黑板模型 “黑板模型”是一种典型而流行的专家系统结构模式。 1.黑板 所谓“黑板”，就是一个分层的全局工作区（或称全 局数据库）。 2.知识源 所谓知识源，就是一个知识模块。 3.控制机构 控制机构是求解问题的推理机构，由监督程序和 调度程序组成。
知识库
动态数据库
知识库管理系统
自学习模块
图6―2 专家系统的理想结构
用户
接口 接口
解释器
事实 事实 规则 规则 知识库 执行器 执行器 调度器 调度器 协调器 协调器
计划 计划 议程 议程 中间解 中间解 黑板
图6.2为理想专家系统的结构图
6.2.2 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。
(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。 (5) 有些专家系统还具有 “ 自学习 ” 能力，即不断对 自己的知识进行扩充、完善和提炼。这一点是传统系统 所无法比拟的。 (6) 专家系统不像人那样容易疲劳、遗忘，易受环 境、情绪等的影响，它可始终如一地以专家级的高水平 求解问题。
6.知识库管理系统 知识库管理系统是知识库的支撑软件。知识库管 理系统对知识库的作用，类似于数据库管理系统对数 据库的作用，其功能包括知识库的建立、删除、重 组；知识的获取 （主要指录入和编辑）、维护、查询、 更新；以及对知识的检查，包括一致性、冗余性和完 整性检查等等。
人
机
界
面
推 理 机
解释模块
第6章
专家系统
6.1 专家系统的概念
6.1.1 什么是专家系统 自从1965年世界上第一个专家系统DENDRAL问世 以来，专家系统的技术和应用，在短短的 30 年间获得 了长足的进步和发展。特别是 20 世纪 80 年代中期以 后，随着知识工程技术的日渐丰富和成熟，各种各样 的实用专家系统如雨后春笋般地在世界各地不断涌现。 那么，究竟什么是专家系统呢？
专家系统（ ExpertSystem) 亦称专家咨询系统，它 是一种智能计算机(软件)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. 我们知道“专家”就是专门家，是某一专门领域的行家 里手。专家之所以是专家，是因为他（她）解决问题 时具有超凡的能力和水平。专家之所以具有超凡的能 力和水平，是因为
人
机
界
面
推 理 机
解释模块
知识库
动态数据库
知识库管理系统
图6―1 专家系统的概念结构
2.推理机（Inferense Engine） 所谓推理机，就是实现（机器）推理的程序。这 里的推理，是一个广义的概念，它既包括通常的逻辑 推理，也包括基于产生式的操作。例如： A→B A B
3.动态数据库 动态数据库也称全局数据库、综合数据库、工作 存储器、黑板等，它是存放初始证据事实、推理结果 和控制信息的场所，或者说它是上述各种数据构成的 集合。 4.人机界面 这里的人机界面指的是最终用户与专家系统的交 互界面。 5.解释模块 解释程序模块专门负责向用户解释专家系统的行 为和结果。
8.1.5 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（Know ledge Acquisition，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（Know ledge Representation，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（Know ledge Base)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。
(3) 音节层：用于描述语音信号的音节划分。此层 主要为由片段层上信息构成的音节信息。 (4) 单词层：用于记录根据音节划分所识别出的孤 立词信息。 (5) 词组层：用于记录根据单词层中的词汇所生成 的词组信息。 (6)短语层：用于记录多个词汇或词组构成的短语 和句子信息。
6.3 专家系统的应用与发展概况
(1) 专家拥有丰富的专业知识和实践经验，或者说 他（她）拥有丰富的理论知识和经验知识，特别是经 验知识； (2)专家具有独特的思维方式，即独特的分析问题 和解决问题的方法和策略。 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。
特别是一般知识库系统的建立，更加促进了这些 技术的发展。所以，现在关于知识处理的技术和方法 已形成一个称为“知识工程”（KnowledgeEngineering） 的学科领域。这就是说，专家系统促使了知识工程的 诞生和发展，知识工程又是为专家系统服务的。正是 由于这二者的密切关系，所以，现在的“专家系统”与 “知识工程”几乎已成为同义语。
监督程序
调度程序
层次n . . 层次2 层次1
知识源1 知识源2 . . 知识源m
图8―6 黑板结构
黑板模型适于求解那些大型复杂且可分解为一系列 层次化的子问题的问题。例如，在 HEARSAY―Ⅱ中， 黑板被分为六个信息层，每个信息层对应着问题的一个 中间表示层次。六个信息层分别为： (1)参数层：从语音信号中提取有意义的参数。有四 种不同的参数，统称为ZAPDASH参数。 (2)片段层：用于描述系统对语音信号的分割与归类。 此层主要包含音素与单音等信息。
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。
6.1.2 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 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。
总
控
专家模块 m
处理模块 1
处理模块 n
专家模块
… …