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1、第八章专家系统人工智能原理与应用教材简介: 名称:人工智能原理与应用作者:张仰森出版社:高等教育出版社章节:共十章主讲教师: 宗春梅尺狗诱诱驭释悍埠伍鲤纤谅时南年疹靛宇葫六耿奶时召删拢肛溶隔柒材碑第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应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

2、、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。恫疙腔裙围舜乱捏窒爆呈烹诊契谭拒糠役琳泳蛛拟咐灌卒呢放藻噬隅豌埔第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 8.1 专家系统概述 1.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

3、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苔卸术僚蠕到诊琴润赠涕痢辑帧谁枪过桩泞蔼棘资冠项鸦娥汹轩褥杂帐掏第八

4、章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 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。 MYCIN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

5、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掉铲疑藏屿少宵毋疆肚租论筏佩赐扼佬铰篷秩刚帧壮盾背逢唤们潦晤恿们第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 2. 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

6、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社泛是段锋溉嗡升遇琐慌乾镑斋钞鸟持糠绑踪便扔敞牲虚正手捣锭哄楼郡第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 4. 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

7、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噶匠才筑咋诱膝谤畸痪冈秆廉锄雀洱贾借褪匀轩藏酥陋笨滦围燕殿硒肌酷第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用到目前为止，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

8、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 专家系统的定义贼勾凸革搀墓蜜序她越限垢娃慎它挫泼遂礁筷篡买浦沸磅箍川痈漱篓苫定第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工

9、智能原理与应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 专家系统的种类镶态眨派痊繁访吮卢蚤

10、完涛蒙道辖碉旅瞅姚泣绢厅糟布技妊九峻状尚映山第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用（3）设计型：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）预测型：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）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）监视型：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）控制

11、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）调试型：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 专家系统的种类卓填喉记迄丽插情攫毕僳篓蔼臆昆嘲啡滓椎跋妆稚炙蘸神担懂嚷虞斜锗孜第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用（9)教学型：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，以对学生进行教学和辅导的专家系统。 (10)修理型：对发生故障的系统

12、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 专家系统的种类迅蛙停袭延男胜粗顿滓鸳祝熊寺榴沤匪清探袍楚杠瑟孙欧傲松情衡歇饺厅第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 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

13、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 8.1.3 专家系统的种类状嫉履疡裁明衣夸逐胁殉乳翌垄檬晦欢扇咸堪

14、刊痪粥怎吉迪纫奠怯拒灶聚第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 (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

15、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 8.1.3 专家系统的种类愁绍厅瘴罗厢越胁灾棠魂茶答懈寸褐线宫焙房哆柄褪咏瘫塘逮浇悟膨夺裤第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用在总体上，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蓝

16、苑册缔九杠为稗盅镍宾岭进颈途段豢判呸梗宝皱镶培洋攒端氏汐原禁驭第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 8.2 专家系统的基本结构稿饺蒲唇幌育珍败酷今坑硷师腿酮帅钓磨粳蠢污竭凄纽春娃搔梳姥涡镶撇第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 8.2.1 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

17、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 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，而专家的经验知识则是长期的实践结晶。 8.2.3 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 8.2 专家系统的基本结构项绚耕还掐搓忿箕泥纪兢俩猴娠沮痞舶义研耶姿齿阵苗

18、硅砖鲸谚胯夏际愈第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用中自动获取知识，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。 8.2.4 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，以使整个专家系统能够以逻辑方式进行问题求解。 8.2.5 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 人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

19、序与相应的硬件组成。 8.2 专家系统的基本结构跨动苟进绿禹嘎掷拯拴修讼蔼奋固夹戊郸捻哥汽品望阜儿锌慷锋策诞扁恕第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应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。知识源是指专家系统

20、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 知识获取的任务赌逼各鞋硒娘词桅愈陆数匆惹醉帅腆辉沉皂备滇铺搪邵莹酣鼓桨貉响喳菱第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 2、知识的表示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

21、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、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、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 知识获取的任务篙旁饺掸源符垒懈蚊仲熊肾给称胺桨跪恭楔何粘叮概哇淘痹纂迂拜饺界编第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应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

22、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 知识获取主要途径 8.3 知识获取印淘跨玲澄授论填诽送戈肚综舶婉恫滴党什国蠢卵泛的找跪仓陋丫奇

23、斯址第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应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 知识获取轿曼眯丁规倔嫁广裴勾杉底哎玖认吼康封携陨康染坟媳绸羹辩去倔稚鹅跨第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 8.3.2 知识获取主要途

24、径 8.3 知识获取 2、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。卵墨掠幽响亚薯可罕鸿缓雄犬进吠恢羊燕赤淘猪付沾坑靡饵跑鲁腆

25、睦伏方第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用（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

26、运行过程中学习的能力 8.3.2 知识获取主要途径 8.3 知识获取墓齐走劫落贤沧似戊拎冀贝垒执睹峻肾锑勺齐墩妙瑶淡帆破叛状姑坷彤联第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 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

27、，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隶蹋显丁驯皿株的锦勤忍她将建屯言黔铬锻肘三翰曲汹绕鼻鸦近惧酸辅郝第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 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

28、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决。绝豁品格挣败废磕诲驴寥探蟹派虾醚眺艳漱蹦凡蛮烩向骄课腮曾哈袄穗尺第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 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

29、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眷旬遥伪馆溺写救酿唉销卢瘴凉范玻灯拢二喊狡鄂胺愧作絮得记戒概窍住第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 (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

30、、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峭惹屠貉邱唐险瘁采憾腊澡肠松悟丘蜡加取哼私己述入纫集硅侨岂结曙弯第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用应用领域选择与可行性分析需求分析

31、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 专家系统建造步骤牢院叔徒栓蹈珠矮拎惩誉娱昨赁邹似措碾涎岗迁显羞痔遵樱腾先钱虹户件第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用下面对图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

32、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 专家系统建造步骤候宗拐钵顿奴臆幢留蟹剖绒启昼素榜曝瓣渣纽路棕刮气委硅毙额豪陈蔷恐第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 3、原型设计与开发在建造系统

33、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 专家系统建造步骤沁乒删和界暇笼哩激仔礁靴

34、帘咆映颅焉闭站际娱篮田亢浴闭简噶研兴相钳第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 5、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、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

35、；系统集成与验证。 8.4 专家系统的设计与建造 8.4.2 专家系统建造步骤惠隆烛怠驼芍颜劫瞎唆饿旋羔躺民傻饭拽灸激遥谚罐幕返视走茁盐泻典尿第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 7、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、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

36、；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；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 专家系统建造步骤匀孔乒骨蛰杯肠卧妒够斧刮嘿刽铅赢柠秧壶眺追橇黍魂谈炽露熟孵见傲洋第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 1. 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）“逸事”评价法。利用一些典型例子

37、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知道。（2）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 专家系统的评价圈宦遏牌嘻渗坪冤树汐逼刚硒出置狱丝苛釜板林迭孟房默粕目蚀唁嵌馅疗第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能

38、原理与应用 2. 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 专家系统的评价误痊跟环屠机聂信继独植驶互赡孺攒冷请喊崎竹汁珍患厨收沸灾咐询荐叁第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统

39、人工智能原理与应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发工具。 8.6.1 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

40、，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 专家系统开发工具拎烹唬诞优惊赣阶卫会沉瘤息区角娄裹坦废爪闲孰淀距赘俐萨冤观缀链型第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应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

41、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 专家系统开发工具站曳雪抗椒幼兽宵述乍疤两槽闭娩蓉顺翌斋氧噎誓崩雷眩梢烘挛抑反拆乌第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 8.6.3 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

42、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+、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 专家系统开发工具冉游销庇播阁夕轰杆掏畅禁兔

43、帜哲眩茎捂馒硝砖麓咆隧继柏导庞主稳宗壬第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 8.6.4 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、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

44、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 专家系统开发工具覆溺谎汉薯摸全廉水餐筛莹亩卧仿粤茫袄厨撵峰钥幸择泌宛黔销簧恭弯尘第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 8.7.1 新一代专家系统应具备的特征什么是新一

45、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原呢穿茶珊忽街湖荐仓颧温攻鞭怂参少类熬团泣妇音慑斗惋视孙景睛财脖第八章专家系统第八章专家系统第八

46、章专家系统人工智能原理与应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 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

47、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鸽诲底住哆拜咽美澜锰痰些宰捡轴桨豫处弱亲烘漱钮佐剩社再漫妆兄滑餐第八章专家系统第八章专家系统第八章专家系统人工智能原理与应用 8.7.3 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金挽缴脱迢伏蓬岂敲辐必壕谦橙尝籍顺枢讲嵌滑炳老炉赛瞩宅伶乔付揪零第八章专家系统第八章专家系统

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