人工智能与教育运用

人工智能与教育运用
一、专家系统简介摘要: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。构建 专家系统
用到的思维方式可能是各种认知工具中最难的,因为它需要 形式推理与逻辑
推理,建构专家系统需要智力上的参与和挑战。本文 首先介绍了专家系统的概
念和理论及发展概况，并着重分析他们的应 用和发展前景。 人工智能结课报
告 二、关键字:专家系统、人工智能、专家控制 引言 将人工智能理论和专家
系统技术很好的融合，可充分利用现代计 算机技术模拟专家的推理和思维过
程, 得出正确的判断和解决方案， 他们的应用广泛，前景美好。21 世纪是智
能科学、生命科学及其信 息集成并融合的时代，作为现代信息技术的精髓，
人工智能技术自然 成为了新世纪科学技术的前沿和焦点，专家系统是从人工
智能领域的 研究发展而来的。专家控制系统是新兴的一门学科，它是以知识
为基 础，把人工智能领域的专家系统技术与控制理论方法相结合，进行灵 活
的控制并实现复杂问题的控制，专家控制涉及低层控制和高层控制 两个方面
专家系统。可以说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。 人工智能结课报告 三、专家系统概念和理
论人工智能领域中发展起来的专家系统是一种在特定领域内基于 知识的具有
专家智能水平的计算机程序。它通过模拟专家的思维过 程，利用人类专家知
识和解决问题的经验方法来处理专家领域的难 题，对于知识的控制系统，它
的核心控制器是体现知识推理的机制和 结构。在不同的控制要求的情况下，
专家控制系统的结构不一样。 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。 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 (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 和策略在众多的人工智能应用领域中，专家系统是近30 年来发展起
来的一种极富代表性的智能应用系统，旨在研究如何设计一种基于知 识的计
算机程序系统来模仿人类专家求解专门问题的能力。现在专家 系统已成为人
工智能中的一个独立发展的重要分支。 人工智能结课报告 四、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。 人工智能结课报告 五、专家系统的应用分析1、专家
系统有七个组成部分， 每一个成份在构建专家系统中都是十 要的。具体组成
部分为:用户、当前问题信息、用户界面、知识库、专家编辑器、 推理机、解
决方案。如下图1 所示; 专家系统基本结构2、专家系统开发的基本步骤 采
用原型技术的专家系统开发基本过程如下图2 所示，它可分为设 计初始知 识
库、原型系统开发与试验、知识库的改进与归纳三个主 要步骤。 知识采集子
系统 解释子系统 启发式知识 用户接口推理引起 专家 用户 知识规划 人工
智能结课报告 建立专家系统的步骤3、专家系统的具体应用分析 3.1、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。 例
如:基于模糊技术的模糊专家系统模型是建立在模糊数学基础 上的，这样产生
了基于模糊规则的专家控制系统，也叫做模糊专家控 制系统。模糊专家系统
采用隶属度和模糊集合来表示信息，并利用模 糊技术推理的方法来对获得的
信息进一步推理，模糊专家控制可以对 得到的信息进行全部或部分的利用模
糊技术来获取知识，表示知识并 运用。它的核心是模糊推理机，可以根据模
糊知识库中的不确定性进 行推理、策略、解决系统问题，并给出认为合理的
控制命令。此控制 方法可应用于模型不太充分、不太精确，甚至不存在的复
杂对象。 3.2、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 人工智能结课报告 10 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。 3.3、专家系统特点简介 3.3.1、具
有专家水平的专业知识 ES 要解决只有人类专家才能解决的复杂问题就必须
依赖于专家 的知识，也是知识库系统的共同特点。知识越丰富，质量越高，
解决 问题的能力就越强。 3.3.2、能进行有效的推理 ES 要利用专家知识求
解领域的具体问题，而问题求解过程就是 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。 3.3.3、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 3.3.4、具有灵活性在专家系
统的体系结构中，知识库与推理机既相互联系、又相互 独立。 人工智能结课
报告 11 3.3.5、具有透明性 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。 3.3.6、
具有交互性 专家系统具有较好的人机界面。一方面需要与领域专家或知识工
程师进行对话以获取知识，另一方面也需要不断从用户处获得所需要 的已知
事实并回答用户的询问。 3.3.7、能根据不确定的知识进行与推理 领域专家
解决问题大多是经验性的，这些经验性的知识表示出来 往往是不精确的，问
题本身提供的信息往往也不精确，ES 就是要利 用这些模糊的信息和知识进行
推理，得出结论。 人工智能结课报告 12 六、专家系统的发展前景 专家系统
与人工智能作为一个整体的研究才刚刚开始, 离我们 的目标还很遥远,技术
的发展总是超乎人们的想象,要准确地预测专 家系统与人工智能的未来是不
可能的。但是,从目前的一些前瞻性研 究可以看出,未来专家系统会向 以下几
种类型发展:解释专家系统、 预测专家系统、诊断专家系统、设计专家系统、
规划专家系统、监视 专家系统、控制专家系统、调试专家系统、教学专家系
统、修理专家 系统等。 人工智能结课报告 13 七、专家系统的总结 目前专
家系统的应用领域相当广泛，无论是学术界还是应用领域 都呈现出了良好的
发展和应用前景，要求我们必须加大研究和投入力 度，以使人工人工智能和
专家系统一直处于计算机技术的前沿,其研 究的理论和发现在很大程度上将
决定计算机技术。控制科学与技术的 发展方向，今天, 已经有很多专家系统
研究的成果进人人们的日常生 活将来,专家系统技术的发展将会给人们的生
活、工作和教育等带来 更大的影响智能的发展能为人类服务。 人工智能结课
报告 14 八、学习心得 通过这学期的学习，我对人工智能有一定的感性认识，
个人觉得 人工智能是一门极富挑战性的科学，从事这项工作的人必须懂得计
算 机知识，心理学和哲学。人工智能是包括十分广泛的科学，它由不同 的领
域组成，如机器学习，计算机视觉等等，总的来说，人工智能研 究的一个主
要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完 成的工作。人工智能
在很多领域得到了发展，在我们的日常生活和学 习中发挥了重要的作用。如:
机器编译，机器编译是利用计算机把一 种自然语言转变成另一种自然语言的
过程，用以完成这一过程的软件 系统叫做机器翻译系统。利用这些机器翻译
系统我们可以很方便的完 成一些语言翻译工作。目前，国内的机器翻译软件
有很多，富有代表 性意义的是“金山词霸”，它可以迅速的查询英文单词和词
组句子翻 译，重要的是它可以提供发音功能，为用户提供了极大的方便。 通
过这堂课，我明白了人工智能发展的历史和所处的地位，它始 终处于计算机
发展的最前沿。我相信人工智能在不久的将来将会得到 更深一步的实现，会
创造出一个全新的人工智能世界。 人工智能结课报告 15 参考文献 廉师友.
人工智能技术导论.西安:西安电子科技大学出版社，2007. 吴泉源，刘江宁.
人工智能与专家系统.北京:国防科技大学出版社， 1999. 蔡自兴，徐光佑.人
工智能及其应用.北京:清华大学出版社，2004.