七章专家系统.ppt

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1、2019/4/11,1,第七章 专家系统,2019/4/11,2,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,2019/4/11,3,8.1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,2019/4/11,4,什么是专家系统,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。,2019/4/

2、11,5,专家和专家系统,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。,2019/4/11,6,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。,2019/4/11,7,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

3、家系统则是靠知识和推理来解决问题，专家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。,2019/4/11,8,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。,2019/4/11,9,专家系统的类型,（1

4、）按用途来分类（诊断型、解释型（分析、推测作出结论）、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）,2019/4/11,10,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）,2019/4/11,11,专家系统与

5、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。,2019/4/11,12,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“

6、专家系统”与“知识工程”几乎已成为同义语。,2019/4/11,13,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。,2019/4/11,14,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,2019/4/11,15,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,2019/4/11,16,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

7、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,2019/4/11,17,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。,2019/4/11,18,图84 地质图件绘制智能辅助系统结构

8、,2019/4/11,19,网络与分布式结构,2019/4/11,20,黑板模型,黑板是分层的全局工作区，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。,2019/4/11,21,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,2019/4/11,22,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,2019/4/11,23,专家系统的意义,实现了人类专家的分身

9、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。,2019/4/11,24,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。,2019/4/11,25,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

10、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。,2019/4/11,26,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,2019/4/11,27,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,2019/4/11,28,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。

11、,2019/4/11,29,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，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。,2019/4/11,30,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

12、； （3）推理网络，描述推理规则。,2019/4/11,31,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,2019/4/11,32,知识表示（三）,2019/4/11,33,控制策略,正向推理 主动式推理 反向推理,2019/4/11,34,解释系统,2019/4/11,35,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

13、 专家系统开发工具与环境 新一代专家系统研究,2019/4/11,36,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 推理机与解释功能设计 系统结构设计 人机界面设计,2019/4/11,37,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,2019/4/11,38,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,2019/4/11,39,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,2019/4/11,40,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,