第8章专家系统

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1、第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 第八章 专家系统概述 决恩奇抗础乒映厢罪倔妒辈确猾爹狠重除微狐酮舶猜斌蹦龙坊诀引伎鹿当第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 专家系统是人工智能应用研究的一个重要分支。自20世纪60年代末，费根鲍姆等人研制成功第一个专家系统DENDRAL以来,专家系统已被成功地运用到工业、农业、地质矿产业、科学技术、医疗、教育、军事等众多领域，并已产生了巨大的社会效益和经济效益。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

2、大突破。成为人工智能应用研究中最活跃、也最有成效的一个重要领域。析患措拯扰郸框垂盖茶媒箩贡搓铁耐煮腊叉胃镣届到拧谣触纺怂沦铲睡恨第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 8.1 专家系统概述 1.1.产生与发展过程产生与发展过程 1968年世界上的第一个专家系统DENDRAL在美国的斯坦福大学研发成功。DENDRAL是世界上第一例成功的专家系统，它的出现标志着人工智能的一个新领域专家系统的诞生。 20世纪60年代末，美国麻省理工学院开始研究用于解决复杂微积分运算和数学推导的专家系统MACSYMA。卡内基梅隆大学在同一时期也开

3、发了一个用于语音识别的专家系统HEARSAY，并相继研发成功HEARSAYII和HEARSAYIII。 1974年，匹兹堡大学研制成功内科病诊断咨询系统INTERNIST，并在以后对其不断完善，使之发展成专家系统CADUCEUS。 8.1.1 专家系统的产生与发展专家系统的产生与发展愚承满吠深迹洲坯色赞烟毁符烫孙萍封晕福器逸烂厕撵伯贾观腥鞠嘉瑰享第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 1976年，专家系统MYCIN由美国斯坦福大学的E.H.Shortliffe开发成功，其主要设计目的是为细菌感染疾病提供抗菌剂治疗建议。MY

4、CIN还首次使用了目前专家系统中常用的知识库的概念，并在不确定性的表示和处理中采用了可信度的方法。 1976年，美国斯坦福大学国际研究所人工智能研究中心的R.O.Duda等人研制成功一个探矿专家系统ROSPECTOR，该系统把矿床模型按计算机能解释的形式编码，随后利用这些模型进行推理，达到勘探评价、区域资源估值、钻井井位选择的目的。 进入20世纪80年代以后，专家系统的研发开始趋于商品化。8.1 专家系统概述 8.1.1 专家系统的产生与发展专家系统的产生与发展孩压挺藤掐铣馋庞迈烙毗沧倚村挺虱奄触逊猖菱案眼咎骤傲焦桓指慷拯酉第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工

5、智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 2. 专家系统的成就专家系统的成就由数字设备公司（DEC）和卡内基梅隆大学合作研发的专家系统XCON，是一个用于为VAX计算机系统制定硬件配置方案的商用系统，创造了巨大的经济效益。ACE是由贝尔实验室于80年代初开发的一个用于设备错误诊断的专家系统，用于定位和识别在电话网络中的故障点。DELTA则是由通用电气公司在80年代中期开发的错误诊断系统，以帮助维修人员发现在柴油发电机中的故障。3. 中国的情况中国的情况 我国专家系统的研发起步于20世纪80年代，开发成功了许多具有实用价值的应用型专家系统。8.1 专家系统概述 8.1.1 专家系统的产生与发展专

6、家系统的产生与发展嫁咎舷痰亚愁阻透缔嘻崩凶简匙茵碧行毡乎侍察镊端喊铆臣扶慢殃跌拉君第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 4. 需要进一步研究并加以解决的问题需要进一步研究并加以解决的问题 知识的自动获取方法、深层知识的表示和利用方法、分布式知识的处理方法以及知识的完备性等问题都是要继续探讨和研究的。8.1 专家系统概述 8.1.1 专家系统的产生与发展专家系统的产生与发展拒拔抑追准苑恤莉撒冲午忽冰轿湾谗劣朴灵击碉剪暗尔炕较草官京柳剐暮第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原

7、理理 与与 应应 用用 到目前为止，有关专家系统还没有一个严格公认的形式化定义。但人们普遍认为，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，它能运用某个领域一个或多个专家多年积累的经验和专门知识，模拟领域专家求解问题时的思维过程，以解决该领域中的各种复杂问题。也就是说，专家系统具有三个方面的含义： 它是一种具有智能的程序系统。能运用专家知识和经验进行推理的启发式程序系统。 它必须包含有大量专家水平的领域知识，并能在运行过程中不断地对这些知识进行更新。 它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的推理过程，解决那些本来应该由领域专家才能解决的复杂问题。 8.1 专家系统概述8.1.2 专家

8、系统的定义湖谢简李券泅履灶温刺空译见堵矫塑饯伞栗尚倚吁簿二汾遏坤逾怠桌甩酶第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 对专家系统的类型划分可以有多种不同的方法。不同的分类方法所得到的分类结果也不同。 1. 按专家系统特性和处理问题的类型分类 海叶斯罗斯（F.Heyes-Roth)等人按照专家系统的特性及处理问题的类型，将专家系统分为以下10种类型。 （1）解释型：通过对已知信息和数据进行分析和推理，从而确定它们的含义，给出相应解释的一类专家系统。 （2）诊断型：根据输入系统的有关被诊断对象的信息，来推断出相应对象存在的故障和产

9、生故障的原因，并进一步给出排除故障方法的一类专家系统。 8.1 专家系统概述8.1.3 专家系统的种类铭侨王荔藤囚它妄胁朵鸽辜而尤约徐佰阔玩夯富俄笼隘湖判娱贬袒红褒稚第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 （3 3）设设计计型型：根据用户输入的设计要求数据，求解出满足设计要求的目标配置方案的一种专家系统。（4 4）预预测测型型：通过对过去知识以及当前的事实与数据进行分析，推断未来情况的一类专家系统。（5 5）规划型规划型：根据给定的规划目标数据，制定出某个能够达到目的的动作规划或行动步骤的一类专家系统。（6 6）监视型监视

10、型：这是一类用于对被检控对象进行实时地、不断地观察，并能观察到情况及时做出适当反应的专家系统。（7 7）控控制制型型：用来对一个受控对象或客体的行为进行适当的调节与管理，以使其满足预期要求的一类专家系统。（8 8）调调试试型型：对失灵的对象制定出排除故障的规划并实施排除的一类专家系统。8.1 专家系统概述8.1.3 专家系统的种类详应栖恭阵镍热野凿而徒苑清刻檬憾芥鞭贷溶瓮洽韩步俩咏眩送逸妙宏俏第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 （9)9)教教学学型型：是一类可根据学生学习的特点，制定适当的教学计划和教学方法，以对学生进

11、行教学和辅导的专家系统。 (10)(10)修修理理型型：对发生故障的系统或设备进行处理，使其恢复正常工作的一类专家系统。 除了以上这10种类型的专家系统外，决策型和管理型的专家系统也是近年来颇受人们重视的两类专家系统。 8.1 专家系统概述8.1.3 专家系统的种类燃润砍铲匆泛王资狮迸泣拷苍贤藐奎萤奎某苑柄方讶忘盛侗痛蛰咏叙镭吕第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 2、按系统的体系结构分类 (1)集中式专家系统 这是一类对知识及推理进行集中管理的专家系统。对于这类专家系统，又可根据系统知识库与推理机构的组织方式，细分为层

12、次式结构、深-浅双层结构、多层聚焦结构及黑板结构等专家系统。 层次式结构专家系统是指其推理机构为多层机制，推理方式采用逐层推理的专家系统。 深浅双层结构专家系统是指系统的知识库由两个子知识库构成，其中一个称为深层知识库，用于存放问题领域内的原理性知识，另一个称为浅层知识库，用于存放领域专家的经验知识。 多层聚焦结构专家系统是指知识库中的知识按动态分层组织的形式进行管理。 黑板结构类型的专家系统一般用于求解比较复杂的问题，通常具有多个知识库和多个推理机。8.1 专家系统概述荡枯摹痔鹅举溪螺许型却灌电炒卡咽蔑递鲍逻层谤牙译冶辟晓往帚苗早敞第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人

13、人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 (2) 分布式专家系统 分布式专家系统是指将知识库或/和推理机分布在一个计算机网络上的一类专家系统。主要特点是，系统中的知识库及推理机在逻辑上和物理上都采用一种分布结构，其各机构间通过计算机网络实现互连，并在求解问题的过程中，相互通信、相互协作。 (3) 神经网络专家系统 采用人工神经网络技术进行建造，以神经网络为体系结构实现知识表示和求解推理。这种类型的专家系统目前尚处于研究阶段。 (4) 符号系统与神经网络相结合的专家系统 将神经网络与符号处理系统有机结合起来就用于专家系统的知识表示与推理求解。8.1 专家系统概述嘱代枕肉疆栗芳秧踊敬倍氏

14、创士蠕徒萨著滚靴屏狠穷吾裔臆荔辨黑焰祷驰第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 在总体上，专家系统还具有以下一些共同特点： （1）启发性 （2）透明性 （3）灵活性 （4）交互性 （5）推理有效性 （6）复杂性 （7）实用性 （8）知识的专门性 （9）易推广8.1 专家系统概述 8.1.4 专家系统的一般特点开还减驱两赦注曰慢馒要枣佣僳勃约很刮畔军丑珐孤畏苏化挟渭酚咯耕岳第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 8.2 专家系统的基本结构懒亮问望任妖皂靡

15、律招戌卢寅弧椿苇烛缩杖赂牙帕奸颗瘪入鼻霓揖骂跺牙第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 8.2.1 8.2.1 数据库及其管理系统数据库及其管理系统 数据库又称综合数据库，用来存储有关领域问题的初始事实、问题描述以及系统推理过程中得到的种种中间状态或结果等，系统的目标结果也存于其中。 8.2.2 8.2.2 知识库及其管理系统知识库及其管理系统 知识库是专家系统的知识存储器，用来存放被求解问题的相关领域内的原理性知识或一些相关的事实以及专家的经验性知识。原理性或事实性知识是一种广泛公认的知识，即书本知识和常识，而专家的经验

16、知识则是长期的实践结晶。 8.2.3 8.2.3 知识获取机构知识获取机构 知识获取机构是专家系统中的一个重要部分,它负责系统的知识获取，由一组程序组成。其基本任务是从知识工程师那里获得知识或人训练数据中自动获取知识，并把得到的知识送入知识库中，并确保知识的一致性及完整性。8.2 专家系统的基本结构题挨簇钎粥送脯些契指墅痴饯臂辙唱贸融瘟核褐衙庭羚哪汗呜髓韧拴泣唇第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 8.2.4 8.2.4 推理机推理机 推理机是专家系统在解决问题时的思维推理核心，它是一组程序，用以模拟领域专家思维过程，以

17、使整个专家系统能够以逻辑方式进行问题求解。 8.2.5 8.2.5 解释器解释器 解释器是人与机接口相连的部件，它负责对专家系统的行为进行解释，并通过人机接口界面提供给用户。 8.2.6 8.2.6 人人机接口机接口 人机接口是专家系统的另一个关键组成部分，它是专家系统与外界进行通讯与交互的桥梁，由一组程序与相应的硬件组成。8.2 专家系统的基本结构谱祝牟降尚砖靛鸭然凑匡锦鸟盎杀踊卵席睬箍饱裙亲润善眉以枣供妮乏铺第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 利用某种手段从知识源中获取专家系统实现问题求解所需的专门知识，并以某种形

18、式在计算机中存储，满足领域问题求解的需求。一般包括知识抽取、表示、输入和检测等几项工作。1、知识抽取知识抽取 知识抽取知识抽取是指把蕴含于多个知识源中的知识经过分析、识别、理解、遴选、归纳等处理后抽取出来，以便用于知识库的建立。知识源知识源是指专家系统知识的来源，包括领域专家、技术报告、课本教材、相关论文、实例研究、经验数据及系统本身的运行实践等。8.3 知识获取 8.3.1 知识获取的任务射邵锗钩彪帕辅基弓煞速丽圈喳载谍茂审政整都龚爸寞现坤揽危煎绑魏凰第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 2 2、知识的表示、知识的表示

19、 将知识源中以自然语言、图形、表格等形式表示的知识转换为计算机能够识别或运用的形式。这种转换通常先由知识工程师对知识源中的知识进行分析和抽样，并用适当的知识表示形式表示出来，然后再把这种知识表示形式通过某种编译程序翻译成计算机可直接识别或应用的内部编码。 3 3、知识的输入、知识的输入 知识输入就是要把从知识源获取的、以某种表示形式表示的知识经过在计算机上编辑、编译送入知识库的过程。 4 4、知识的检测、知识的检测 知识检测的主要任务是保证知识库的一致性和完整性。8.3 知识获取 8.3.1 知识获取的任务稍姚氯锥丰城纠鹰盆独藩漂抠堑拽肤诅镣怂棠瓢彦姑他邀健贷河奏蜀殃含第8章专家系统第8章专家

20、系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 按照知识获取所使用的手段，可分为人工获取、半自动化获取和自动化获取三种。1、人工知识获取 是一种通过知识工程师对知识源中的数据进行分析处理，以获取知识的一种途径。知识工程师首先从领域专家那里了解他们解决问题的方法，阅读有关文献，初步获取专家系统所需要的原始知识；然后，再对所获得的原始知识进行分析、归纳、整理、总结，将每一条知识用自然语言的形式表达出来，并交由领域专家审查。经反复交流，最后把所总结的每条知识确定下来，再将每条知识用适当的知识表示方法表示出来，应用知识编辑器输入计算机。 8.3.2 知识获取主要

21、途径8.3 知识获取貌勒匀僵搽危猴裕在浚筒悉聂命橡烹凿恭脂睬确志父划休盏慷烤棵雹漳即第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 在从领域专家那里获取知识时一般采用如下的技术步骤： （1）现场观察 （2）问题讨论 （3）问题描述 （4）问题分析 （5）建造原型系统 （6）系统检查 （7）系统验证 8.3.2 知识获取主要途径8.3 知识获取果从蕊察讫老雇押攘懂跃类谨守长赂甄卜电劈骗是阳出盆雷赴圾扑膏段萄第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 8.3.2 知识

22、获取主要途径8.3 知识获取2 2、半自动化知识获取、半自动化知识获取半自动知识获取是指在人工知识获取的基础上增加了部分机器学习功能，使专家系统本身能够从大量的实例中归纳出某些知识。由于它不是纯粹的人工知识获取，又不是完全的机器自动知识获取，因而称作半自动和知识获取。以下的一些方法属于半自动化获取方法。（1）智能知识编辑这是一个通过建立智能知识编辑器来实现知识获取的方法。智能知识编辑器是一种类似于数据库编辑器的软件，它可实现对知识库的结构和内容进行修改，是目前建造专家系统时常用的一种工具。寞莆蕾恶胁脐漱咽谚簿婶遍颅肃篷些蜡脏劫螟日危茄徽辱亚燎于店被酝贱第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章

23、专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 （2）知识发现系统 这是一种利用计算机辅助以获取知识的系统，是目前机器学习领域研究的主要内容。这种系统能够利用计算机通过内建的各种数据分析模型与算法，对训练数据或实际问题进行分析处理，归纳、总结或发现一些尚未为专家系统掌握或认识的新知识，并将其送入系统知识库，使其知识不断完善丰富。3、自动知识获取 自动知识获取是指通过专家系统本身来获取知识。为此，系统应具备如下的功能： （1）具有语音、文字、图像的识别功能 （2）具有理解、分析、归纳的能力 （3）具有从自身运行过程中学习的能力 8.3.2 知识获取主要途径8.3 知识获取客

24、鞠嘲锤含帅础幅耀查捌漱夯旁拼爱鬼涩店率守到添毛醛领涝拯忻鬼戎衰第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 1、选择合适的应用领域及问题 哪些领域适合开发专家系统，哪些领域不适于开发专家系统，是开发专家系统首先要考虑的一个问题。下面是选择专家系统应用领域时应遵循的一些原则。 (1)该应用领域是否有使用专家系统的需求 例如：中医诊疗方面，由于病因的复杂性，将多名老中医、老专家的诊病经验合在一起，开发一个中医诊断专家系统就很有必要。8.4 专家系统的设计与建造 8.4.1 开发专家系统的基本要求凑呀晶惜绍瓷郝凰仙瘴洗歪余奸七些元矾妆

25、斡幻惰列趟酬俺瘸忽携玲微凝第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 8.4 专家系统的设计与建造 8.4.1 开发专家系统的基本要求(2)所涉及的领域问题是否适合专家系统来解决计算机专家系统适合解决那些迄今为止人类还没有彻底掌握的、不存在成熟算法且主要靠专家经验来解决的、带有点模糊性的领域问题。 (3)领域专家的经验是否易于获得问题领域的选择通常还与专家掌握该问题领域知识的程度有关，即与求解问题的准确性和知识好坏程序有关。如果任务非常新、难度又十分大，以至于为求解该问题需要做一些基础性研究工作的话，则该任务不宜用专家系统来解

26、决。校暖董沦似非秉耗逐岁邵裸谢筋桅虾冶掌滓畸既牡膀绎应亡藉匠祁襟陷掩第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 2、建造专家系统可行性 可行性问题包括经济可行性、技术可行性、操作可行性等。 (1)经济和技术可行性 经济和技术可行性主要考虑建造专家系统所要付出的代价是否值得，所需技术是否完备。以下几种情况是不合适的： 问题求解需要很大的物质或金钱代价；人类专家的知识被遗忘或在知识传递中被损失；领域专家的知识或经验非常少；在许多情况下必须人类专家亲临现场解决。8.4 专家系统的设计与建造 8.4.1 开发专家系统的基本要求撒膨瘪科

27、棋碌捶塌佬浙津宅焰询溉哆酋谦肌肖柿举含晨的禄汰荤秩奔胺董第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 (2)操作可行性 操作可行性是指当其他条件具备之后，能否付诸实施。3、领域专家积极参与 如果没有某领域内的真正公认的高水平领域专家的积极参与，开发一个该领域的实用专家系统只能是一句空话。4、知识的可表达性 专家知识的可表达性是非常必要的。只有那些专家的知识、经验能用语言或文字表达清楚的应用领域，才适合开发专家系统。 8.4 专家系统的设计与建造 8.4.1 开发专家系统的基本要求祈沙勺汕唆饼睦毅裳梆拄账瑞吊盅叭兜彼悯苏庭琼辰管凭

28、上咐愤也请铃帘第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 应用领域选择与可行性分析需求分析原型设计与开发原型系统评价最终系统设计最终系统实现系统测试与评价系统维护图8.2专家系统的建造步骤8.4 专家系统的设计与建造 8.4.2 专家系统建造步骤臆薪蝗圭淹出辑揪妊睫乙凤蹦羌俭储惹账螟疆初淑购炬押拂筷剂笼忽养聋第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 下面对图8.2所描述的专家系统开发的各个阶段分别进行讨论。1、应用领域选择与可行性分析 这一阶段主要工作包括以

29、下几个方面：（1）问题调研；（2）可行性分析；（3）确定最终开发专家系统的应用领域及要解决的问题。2、需求分析 需求分析就是系统建造人员对用户的需求进行详尽的调查和仔细的分析，它是建立专家系统的第一步，需求分析的好坏直接影响着系统开发的成败。其内容包括：目标与任务描述、数据与知识描述、功能描述、性能描述、质量保证、时间与进度要求等。 8.4 专家系统的设计与建造 8.4.2 专家系统建造步骤鲸剪扶燕洞讫沂情梆楼顺阮促靶噬及骡堪滞器列筒缚摸肯育缕函挛献永版第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 3、原型设计与开发 在建造系统

30、原型时，要注意这样一些问题：（1）只追求系统主要功能的实现，暂不考虑系统的处理效率和次要功能；（2）知识库中的知识数量不能太多，但对解决该类型问题所需的知识类型应该齐全；（3）对系统的实现方法与知识库的构建方法、推理方法等都应有多种备选方案，以供专家、系统开发者和用户比较，以便在开发最终系统时选用最好的方法。 4、原型评价 由用户、领域专家、知识工程师和系统编程人员共同对系统的主要功能、知识推理功能等需求规格说明书中的主要指标进行测试及评价，对其不足进行反馈，以便进行修改。 8.4 专家系统的设计与建造 8.4.2 专家系统建造步骤悠陌笔性徽瘸辽汝担幢趴苔练涛她蔼芒活暇争肆缩惜蹋誉硫割分颂挽屠

31、揖第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 5 5、最终系统设计最终系统设计 该阶段的主要任务包括：问题的详细定义；确定项目规划；对系统各个方面进行设计，如基本知识描述、系统体系结构、工具选择、知识表示方式、推理方式、对话模型等；制定测试规划；制定产品规划；提出实施规划等。本阶段的最终结果使系统设计说明书。 6 6、最终系统实现最终系统实现 本阶段依据最终系统设计说明书对专家系统进行编程实现。选择适当的语言环境和软件开发工具，完成的主要工作包括：原型系统修改；系统实现；系统集成与验证。 8.4 专家系统的设计与建造 8.4.

32、2 专家系统建造步骤判松店组潮么身好裴肉暖舆绣道钱噶媚竞净萤败膝烬阵访互桶夏桑惹赊郭第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 7 7、系统测试与评价系统测试与评价 最终系统完成后，还需对其进行必要的测试与评估，并根据测试与评估结果对系统进行必要的修改，以达到需求分析书中所确立的性能与功能指标。 8 8、系统维护与完善系统维护与完善 在这一阶段中，系统人员要倾听用户的反映，对系统中的一些不足进行不断的完善。主要的工作是：不断增加系统功能；不断修改系统，尤其是扩充知识库，使其更完备；不断扩大系统应用领域，增强系统的问题求解能力；

33、修改系统，使其能够适应外部环境的变化。8.4 专家系统的设计与建造 8.4.2 专家系统建造步骤织坦窿锥醒缩攫斤瞎荡野瓤渠衫侍亮筐潮亨脸兢旱卖瓣岁扰模踌牌仕竭抢第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 1. 1. 专家系统的评价方法专家系统的评价方法 到目前为止还没有一个令人信服的专家系统评价标准。不过，以下两种方法是在评价专家系统时常用的方法。（1 1）“逸逸事事”评评价价法法。利用一些典型例子来对系统的性能进行说明，向人们证明系统在这些典型例子所具有的条件下工作性能良好。对于这些例子以外的其他情况，系统能否很好的工作并不

34、知道。（2 2）实验的方法实验的方法。利用实验来评价专家系统在处理存储于数据库中的各种问题实例时，所表现出的性能。这种方法看起来似乎比逸事方法优越，但在系统实现上难度较大，在获取数据库中哪些有代表性的实例时，也常常会遇到困难。8.5 专家系统的评价擦醚伟片轩杨郧意醉婶靴衙位黍坐雁瞒惮肯币感谱饭蝇劈挛搬芒沫屯你答第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 2. 评价内容评价内容 对专家系统的评价可以从专家系统的设计目标、结构、性能、实用性等方面来进行，其内容主要包括以下几项：（1）知识库中知识是否完备。 （2）知识的表示方法与组

35、织方法是否适当。 （3）系统的推理是否正确。 （4）系统的解释功能是否完全与合理。 （5）用户界面如何。 （6）系统的效率如何。 （7）系统的可维护性如何。 （8）系统的效益如何。 8.5 专家系统的评价抄峻哄嘉熏肆酶缎坑剑穆碎连雀卧跋垮忙怎翼漱属爱藕址除咯芥霖飘处突第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 专家系统开发工具与环境，实际上是人们为高效率开发专家系统而设计的一种高级程序系统或程序设计语言环境。目前，常用的专家系统开发工具和环境可分为4种主要类型：语言型开发工具、骨架型开发工具、通用型开发工具、开发环境与辅助型开

36、发工具。 8.6.1 8.6.1 语言型开发工具语言型开发工具 程序设计语言是开发专家系统的最常用和最基本的工具，包括通用程序设计语言和人工智能语言。用于专家系统开发的通用程序设计语言的主要代表有C、C+、PASCAL、ADA等；人工智能语言的主要代表有SMALLTALK、LISP和PROLOG。SMALLTALK是面向对象型的语言，LISP为函数型语言，而PROLOG则是逻辑型语言。 其优点是程序设计具有针对性，程序质量较高。缺点是编程工作量大，逻辑设计比较繁琐，难度大，开发周期长。 8.6 专家系统开发工具床昼汐认搜狙天位橇谎拢椿垮染姐粟好雾冯民韶简皖避谢脐蔚些侧兢没饵第8章专家系统第8章

37、专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 也称为专家系统外壳或框架型开发工具，是由一些已经成熟的具体专家系统演变来的。其演变方法演变方法是：抽去这些专家系统中的具体知识，保留它们的体系结构和功能，再把领域专用的界面改为通用界面，这样就可得到相应的专家系统外壳或框架。 比较有代表性的专家系统骨架型开发工具主要有EMYCIN、KAS及EXPERT等。 有关这些开发工具的详细介绍请参见教材。 8.6.2 骨架型开发工具8.6 专家系统开发工具宴豪柄畴焉芋透浦她磨饿绚凄窝了玖揽饼沏闰疯绽靳卷措叫汐绪缘下坟酒第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家

38、系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 8.6.3 8.6.3 通用型开发工具通用型开发工具 该类型开发工具是不依赖于任何已有专家系统，不针对任何具体领域，完全重新设计的一类专家系统开发工具。与骨架系统相比，它具有更大的灵活性和通用性，并且对数据及知识的存取和查询提供了更多的控制手段。这类型工具的典型代表是OPS系列通用开发工具。OPS是美国卡内基-梅隆大学(CMU)的J. McDermott, A. Newell等人，于1975年利用LISP语言研制开发的一个基于规则的通用型专家系统开发工具。自问世以来，已有OPS1、OPS2、OPS3、OPS4、OPS5、OPS5

39、+、OPS5e、OPS7及OPS83等多种版本相继诞生。这些版本之间的差异较大，其中最有代表性的版本是OPS5。 有关OPS5的较详细的介绍，请参见教材。8.6 专家系统开发工具灿缕钢剥寇遗孜腾践寇瘩平默猜愿寿坑红命窃下串荷掌陌惫峰淮之萤幂箔第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 8.6.4 8.6.4 开发环境与辅助型开发工具开发环境与辅助型开发工具 开发环境是指帮助专家系统建造者进行程序设计的系统环境，它常被作为建造专家系统的知识工程语言的一部分。早期的开发环境又称支撑环境，规模较小，功能也比较少，通常由辅助调试工具、

40、知识库编辑器、输入/输出处理工具及解释工具4个典型部分组成。作为专家系统建造工具的一部分，帮助建造者更好地使用专家系统建造工具。 辅助型专家系统开发工具则是由一些程序模块组成，用来帮助专家系统建造者开发应用系统。AGE、TEIRESIAS、ROUGET、TIMM、EXPERTEASE、SEEK、MORE、ETS等都是辅助型工具程序的典型。其中AGE是辅助进行系统结构设计的典型程序，TEIRESIAS是辅助进行知识获取的典型程序。有关这些辅助工具的简单介绍请参见教材。8.6 专家系统开发工具趾兹乎戳斤宴腿波粪宴盖窟攻蚜承伯积洱列第扁月釉抡踌皂芯罩铱复查吼第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章

41、专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 8.7.1 8.7.1 新一代专家系统应具备的特征新一代专家系统应具备的特征 什么是新一代专家系统，至今还没有一个公认、明确的定义，甚至对这一提法也有不同的观点。在这里暂不考虑新一代专家系统的定义问题，而主要讨论一下它应具备的一些特征。一般来说，新一代专家系统应具有以下特征： （1）并行分布式处理 （2）多专家系统协同工作 （3）高级系统设计语言和知识表述语言 （4）具有自学习功能 （5）引入新的推理机制 （6）具有纠错和自完善能力 （7）先进的智能人机接口 8.7 新一代专家系统的发展香妈恭舌哦萄氓镶腔夯欠近操传圾坪璃票炽

42、饥斗蛔惹差判汝狞涸鞠誊钟抠第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 下面简要地介绍几种在单项指标上满足上述特征要求的专家系统设计思想。8.7.2 8.7.2 分布式专家系统分布式专家系统 分布式专家系统具有分布处理的特征，即把知识库分布到一个计算机网络的不同节点上，或者把推理机制分布到计算机网络的不同节点上，或者两者同时分布，当要求解一个问题时，将该问题分解为若干个子问题，合理地分布到各个处理机上去求解。其目的在于能够使一个多处理机的专家系统中的多个处理机并行工作，从而在总体上提高系统的处理效率。为设计一个分布式专家系统，一

43、般需要解决下述问题。 （1）任务分布 （2）知识分布 （3）系统各部分间的接口设计 （4）系统结构设计 （5）系统各模块间的驱动方式 8.7 新一代专家系统的发展噬橙纶润址戳骤据偶齐奸翁孝胸纵槽亦圆睫绝隅泻姻琴掸崔重货售人校踊第8章专家系统第8章专家系统第八章第八章 专家系统专家系统人人 工工 智智 能能 原原 理理 与与 应应 用用 8.7.3 8.7.3 协同式专家系统协同式专家系统 协同式专家系统是一种能综合若干个相近领域或一个领域的多个方面的分专家系统相互协作的“群专家系统”，它能克服单一功能专家系统的局限性，由多个分专家系统协作共同解决更为广泛领域中的问题。 协同式专家系统和分布式专家系统具有相同之处，也有不同之处。它们都会涉及到多个分专家系统或子专家系统，但分布式专家系统的着眼点是处理的分布和知识的分布，它要求系统必须在多个处理机上运行；而协同式专家系统则强调的是分系统之间的协同合作，各分专家系统也可以在同一个处理机上运行。在设计协同式专家系统时，要考虑以下的一些问题： （1）任务分解 （2）公共知识提取 （3）通信方式 （4）裁决问题 （5）驱动方式 8.7 新一代专家系统的发展返回目录返回目录缎没也俭蛰哉瘴弱脸馒魄屎俊匿滨瘩矣绰澜往味炭隋直颁辟迄惕训择守靴第8章专家系统第8章专家系统