七章专家系统.ppt

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1、2023/6/30,1,第七章 专家系统,2023/6/30,2,第七章 专家系统,专家系统的概念专家系统的结构专家系统的应用与发展概况专家系统实例专家系统设计与实现专家系统开发工具与环境新一代专家系统研究,2023/6/30,3,8.1专家系统概念,什么是专家系统专家系统的特点专家系统的类型专家系统与知识系统专家系统与知识工程专家系统与人工智能,2023/6/30,4,什么是专家系统,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。顾名思义，专家系统就是能像人类专家一样解决困难的、复杂的实际问题的计算机(软件)系统。,2023/6/30,5,专家和专家系

2、统,人类专家的特点拥有丰富的专业知识和实践经验；具有独特的思维方式。专家系统的四个要素应用于某专门领域；拥有专家级知识；能模拟专家思维；达到专家级水平。,2023/6/30,6,专家系统,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。,2023/6/30,7,专家系统的特点,（1）从处理问题的性质看：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，专家

3、系统是基于知识的智能问题求解系统。（3）从系统的机构来看：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。,2023/6/30,8,专家系统的特点,（4）专家系统具有解释功能：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）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）专家系统的稳定性：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。,2023/6/30,9,专家系统的类型,（1）按用途来分类（诊断型、解释型（分析、推测作

4、出结论）、预测型、决策型、设计型、规划型（为完成某任务安排一个行动序列）、控制型、调度型等）（2）按输入结果分类（分析型（推理、输出结论）、设计型（安排一个行动序列）、综合型（分析设计）（3）按知识表示分类（基于产生式规则、一阶逻辑、框架、语义网络的专家系统）,2023/6/30,10,专家系统的类型,（4）按知识分类（确定性知识、不确定性知识）（5）按技术分类（符号推理、神经网络）（6）按规模分类（大型协同（多学科、多领域、多专家协同）、微专家（固化在芯片上）（7）按结构分类（集中、分布、单机、网络）,2023/6/30,11,专家系统与知识系统,专家系统的出现和发展而发展起来的一种称为知识

5、系统（KnowledgeBased System)的智能系统，其中的知识已不限于人类专家的经验知识，而可以是领域知识或通过机器学习所获得的知识等。所以，对于这种广义的知识系统来说，专家系统就是一种特殊的知识系统狭义上：专家系统是人类专家的化身；广义上：专家系统泛指各类知识系统。,2023/6/30,12,专家系统与知识工程,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”（Knowledge Engineering）的学科领域。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，现在的“专家系统”与“知识工程”几乎已成为同义语。,2023/6/30

6、,13,专家系统与人工智能,专家系统是智能计算机系统。从学科范畴讲，专家系统属人工智能的一个分支，而且是应用性最强、应用范围最广的一个重要分支。,2023/6/30,14,第七章 专家系统,专家系统的概念专家系统的结构专家系统的应用与发展概况专家系统实例专家系统设计与实现专家系统开发工具与环境新一代专家系统研究,2023/6/30,15,专家系统的结构,概念结构实际结构网络与分布式结构黑板模型,2023/6/30,16,概念结构,知识库是以某种表示形式存储于计算机中的知识的集合。包括专家知识、领域知识和元知识。,实现推理的程序。使用知识库中的知识进行推理而解决问题的，是专家的思维机制。,全局数

7、据库，存放初始证据事实、推理结果和控制信息的场所。,用户通过界面向系统提出或回答问题，向系统提供原始数据和事实。系统通过界面向用户提出回答结果。,推理过程中，回答why之类的问题；推理结束后，回答how之类问题。,管理知识库的建立删除重组，知识的获取、知识的检查,2023/6/30,17,实际结构,（1）实际问题错综复杂，可能需要多次推理，所以知识库是多层的或多块的。（2）实际问题往往不仅需要推理，而且还需要做一些处理，所以增加处理模块。,2023/6/30,18,图84 地质图件绘制智能辅助系统结构,2023/6/30,19,网络与分布式结构,2023/6/30,20,黑板模型,黑板是分层的

8、全局工作区，用来存储初始数据、中间结果和最终结果。,知识源就是知识模块。一个知识源可视为一个规则，包括先决条件和知识源题。,求解问题的推理机构，选择合适的知识源。,2023/6/30,21,第七章 专家系统,专家系统的概念专家系统的结构专家系统的应用与发展概况专家系统实例专家系统设计与实现专家系统开发工具与环境新一代专家系统研究,2023/6/30,22,专家系统的应用与发展,专家系统的意义专家系统的应用专家系统的发展概况,2023/6/30,23,专家系统的意义,实现了人类专家的分身和延年。建造专家系统可以使专家本人得到提高和发展。专家系统的形式也是普及科技知识的好形式。,2023/6/30

9、,24,专家系统的应用,（1）应用范围和应用领域不受限制（2）专家系统的广泛应用产生了良好的经济效益和社会效益。（3）专家系统的应用实例以及在生产制造领域中的广泛应用。,2023/6/30,25,专家系统的发展概况,20世纪60年代，DENDRAL的建成标志着专家系统的诞生。20世纪70年代中期，专家系统进入了成熟期，先后出现了一批卓有成效的专家系统，具有代表性的是MYCIN，PROSPECTOR等。20世纪80年代以来，专家系统的研制开发明显趋于商品化，直接服务于企业，产生了明显的经济效益。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。,202

10、3/6/30,26,第七章 专家系统,专家系统的概念专家系统的结构专家系统的应用与发展概况专家系统实例专家系统设计与实现专家系统开发工具与环境新一代专家系统研究,2023/6/30,27,专家系统实例,PROSPECTOR的功能与结构知识表示主观贝叶斯推理模型控制策略解释系统,2023/6/30,28,PROSPECTOR的功能与结构（一）,PROSPECTOR主要为地质勘探人员提供如下帮助：（1）勘探评价；（2）区与资源评价；（3）井位选择。,2023/6/30,29,PROSPECTOR的功能与结构（二）,作为人机接口负责接受用户输入的命令，并结识命令。,负责理解用户用自然语言输入的信息，

11、并将其转化成匹配程序可以使用的语义网络形式。,进行概率传播，实现系统的似然推理。,负责向用户提问，要求用户输入数据。,用户解答用户询问。,为在井位选择推理网络中传播图形信息，生成高效代码。,使用分类学词典来比较各个语义空间的关系，并把用户提供的信息加入推理网络中，或检查推理网络的一致性。,运行时可生成、修改或保存推理网络。,2023/6/30,30,知识表示（一）,知识库有三级网络组成：（1）分类学网络，来描述概念；（2）分块语义网络，陈述；（3）推理网络，描述推理规则。,2023/6/30,31,知识表示（二）,图中的四种弧线表示:N1 N2：表示N2是N1的子集。N1 N2：表示N2是N1

12、的元素，和其他用ds的子集不相交。N1 N2：表示N2是N1的子集。N1 N2：表示N2是N1的元素，和其他用de的元素不相交。,S,ds,e,de,2023/6/30,32,知识表示（三）,2023/6/30,33,控制策略,正向推理主动式推理反向推理,2023/6/30,34,解释系统,2023/6/30,35,第七章 专家系统,专家系统的概念专家系统的结构专家系统的应用与发展概况专家系统实例专家系统设计与实现专家系统开发工具与环境新一代专家系统研究,2023/6/30,36,专家系统设计与实现,一般步骤与方法快速原型与增量式开发知识获取知识表示与知识描述语言设计知识库与知识库管理系统设计

13、推理机与解释功能设计系统结构设计人机界面设计,2023/6/30,37,第七章 专家系统,专家系统的概念专家系统的结构专家系统的应用与发展概况专家系统实例专家系统设计与实现专家系统开发工具与环境新一代专家系统研究,2023/6/30,38,专家系统开发工具与环境,专家系统开发工具专家系统开发环境,2023/6/30,39,第七章 专家系统,专家系统的概念专家系统的结构专家系统的应用与发展概况专家系统实例专家系统设计与实现专家系统开发工具与环境新一代专家系统研究,2023/6/30,40,新一代专家系统研究,深层知识专家系统模糊专家系统神经网络专家系统大型协同分布式专家系统网上专家系统事务处理专家系统,