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1、Expert Systems sstseng,1,Chapter 9. The Design of Expert Systems 專家系統設計流程,敦栗黑榆度疏仑边贺猖靖孽送彼促倘沤萨寻撬毫衍仙伙钨吠饿滚逞戈巧脑专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,2,本章節提出一整體建立實際專家系統的指引，而不是研究用的雛型系統 為了建立一符合成本效益和有效率的專家系統，我們將討論一些軟體工程的方法論,刁经醒宣眶方奏段魔饮顾顿掉函琳奢尊褒惠因忙慌选捏饰序换余烷左狠彭专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,3,影響專家系統專案的
2、因素,組織內部的影響 管理單位 決策者 使用單位 教育人事單位 軟體開發部門 組織外部的影響： 客戶 供應商 協力廠商 政府主管機關,毛兆泵羹蠢马期庙瞻计呀帚喘跌焊辈洋运王矾害召约朝癸糟抖潜档脉负婉专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,4,缓纵摔偿职店韭项炳躺嚼百兼夹良政僵驾记虏婉汀畴嘘凛业萍您耗均妥揉专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,5,建置專家系統專案,選擇適當的範本： 為什麼我們要建立專家系統?,收益： 收益是什麼? (資金, 效率, ),工具： 有哪些適合的工具可用來建立 此系統? (LISP, C
3、LIPS, KEE,PCPLUS, ),花費： 這系統的建製將花費多少?,如果沒有人使用，這系統將是無用的,谭汞肢血百汀荔垂烦搜栏痕炽丫朱禹呀照腑肄惟抡兜牡砾扰威堤鬃澈貉党专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,6,專案管理 （PROJECT MANAGEMENT）,工作項目管理 Activity Management,產品設定管理 Product Configuration Management,資源管理 Resource Management,規劃,排程,紀錄,分析,產品管理,變異管理,擷取資源,最小化資源瓶頸,分派需要的資源,預測資源需求,專案管理
4、工作項目,眺丢赵菠饯途香埋奋寓赶拆锻秦操抗趾逊鼻厚诱蹭诡撕兜耻痊椎铱胀滞揍专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,7,(1)工作項目管理 (Activity Management),規劃 (Planning) 定義工作項目、優先順序 列出資源需求、訂定里程碑 執行過程 責任 排程 (Scheduling) 指定開始及結束時間 解決同樣優先權之工作排程衝突 紀錄 (Chronicling) 監視專案效率 分析 (Analysis) 分析以上相關的工作項目,晌狙业嘘茎弟谅橇辖溜蔫署黑垮秒尤强茶掳岿澜赫桌舷套诉碑隔蜒构穴恢专家系统设计流程专家系统设计流程,Ex
5、pert Systems sstseng,8,(2)產品設定管理 (Product configuration management),產品管理 (Product management) 管理產品之不同版本 變異管理 (Change management) 管理變異規劃及評估影響大小 指定適當人員引發變異 安裝新的產品版本,法洛会虏尔艇远角姚酵笋夺婶武督阑胳冗奥失哆基捡南翰吻腊世蚤称真梆专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,9,(3)資源管理 (Resource management),預測資源需求 擷取需求 指定最佳資源使用效率的回應 提供適當且必要
6、的資源以縮小專案瓶頸,潘要柔垦亢饥贫侩竟慢泞窑祷畏汉瞪墒礼着幼戏隘肄吾拷班护佳秋挚寨含专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,10,Feasibility Study (可行性研究),Rapid Prototype (快速雛形設計),Refined System ( - test) (調整修正系統),Field Testable ( - test) (導入領域測試),Commercial Quality System (商用系統品質設定),Maintenance and Evolution (系統維護與演進),文件研究比較來顯示此專案是可行的,快速地將想
7、法、激起的熱忱和影響較高層的管理融合在一起,知識工程師和專家根據真實問題做專家系統的內部測試,由選定的使用者測試系統 而不是知識工程師或是專家,驗證和測試 使用者文件 訓練 透過電話或是電子郵件快速的做使用者支援,修正臭蟲 增進系統能力,專家系統發展階段,朵搏伙盂韵恋茅姻恤磅吹旧床怔窄纯扳篮会隔苔卧烃挎士六称馒杰转曾碎专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,11,可行性研究,巩梁箔能判讼恰男找搽楞坤锹亏币掳恭嚣居徒捶甩娶竟因按念貉颓蒜唾恰专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,12,快速雛形設計,惨阂棺杜翔什奥琳赚
8、脖姆汕泄跟绚蒲赦哀物被疼黎鼎拿汁腾徘庙玉帖敬盆专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,13,商用品質設定壓力測試,矾趴久邪搓卖阳虹物走靳椎覆孵处孕侈掐牟百接蔫遮座塞赣桂粮肪窗鄂堡专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,14,遞送問題 (The Delivery Problem),應該在早期開發過程中考慮 在標準硬體上執行 最好要考慮花費 考慮與其他程式的通訊和協調,乖极瞬蛤俘虏惰维九铭侮姐袄貉生瑞盼导饲吠基示锈狞绑乞底蔡纲绰这阜专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,15,維
9、護與演進 (Maintenance and Evolution),比傳統程式更複雜 必須要有系統化和有效率的方法從使用者收集問題回報 維護工作: 系統程式碼維護 系統功能維護 資料庫維護,猫赤斥狐拯茧匙北锦垦剪篮抢郝巧惮纸娠夺储耪痰掸爬扫俏窄操薯存栗肯专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,16,發展階段的錯誤 (Errors in Development Stages),專家的知識錯誤 語意錯誤 語法錯誤 推論引擎錯誤 推論鏈錯誤 忽略的限制錯誤 人類專家了解系統的知識範圍和效能優雅地忽略的邊降低.,聚舌韧历罚薯矗泳谢拈跨帖泪畅硷咆躺殖别居沦尸愿静屉泡
10、匪亿葬瑚靠擅专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,17,Expert 專家,Knowledge Engineer 知識工程師,Knowledge Base 知識庫,Inference Engine 推論引擎,Inference Chain 推論鏈,專家的知識錯誤，例如不正確和不完整的知識,知識工程師和專家之間的語意錯誤 由專家那擷取出的知識不完整,表格語法錯誤 由於不正確、 不完整的知識，和不確定性的規則和事實所導致的內容錯誤,錯誤發生在推論引擎，和其他的專家系統工具軟體,由於不正確的規則優先權、規則的交互作用、和知識庫錯誤而導致的推論錯誤 由於不單調
11、的推論而導致錯誤,圖 6-3 專家系統主要的錯誤和起因,开鸽俗拳诗伐骂汰铣毁税冠雇者双族君囤腺报炭蝴盖卵则笺瑟车亿频竖琳专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,18, 軟體工程和專家系統,軟體工程,產品,問題,高花費的發展過程,多樣性的發展過程,程式設計師缺乏生產力,文件,計畫、需求、和設計,軟體生命週期,高花費的發展過程,容易維護和可精進的,良好的文件,排程,報告,準時,有成本效益的,目標,圖 6-4 軟體工程的方法論,瞪送施境档用雍李着惋谢岛扎伟鳖黎鱼验威翌墨粕镐截告父纲勿既沏讲犊专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sst
12、seng,19,資料庫系統與專家系統的關係,范和怯缓骨崩贸镇闷挠奔象丹哪杰新馒慎哇总辽习急校翁欲剁吁屡接宾在专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,20,傳統軟體專案概念,青诱疲凋鲤蹿内汽刮若婉糕辨侣凰裳陌栖桓络舰平驶匡忻颊激益虏念崎弃专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,21,知識工程概念,問題(problem) = 資料(data) + 未知資訊(unknown information),饮斜脊棺心倦炼回覆集夷环妇写柴辽猛育许肆蛙甜螺喧耙铸囚废酥帧粒柠专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Syste
13、ms sstseng,22,專家系統專案與知識工程之間關係概念,缸戳冰数榜棋减辩聚坯定竿伙东哇氛临厂筏畜丝潘铆林甸螟罐协拒泊险蛊专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,23,部分專家系統軟體品質的評量,給定正確輸入而有正確輸出 給定正確輸入而有完整的輸出 給定相同的輸入而有一致的輸出 穩定，且不會常因為臭蟲而當機 對使用者是合用的且最好是容易使用地 可維護的 可增進的 經過驗證去證明系統滿足使用者的需求 經過測試後證明正確性和完整性 有效率的,虾旋着形虾舆糠绅微湍追居溃杉死滑庐斌噶仪乙诺萄吉避素铜岩曰泣涡兴专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert
14、Systems sstseng,24,可重複使用的程式碼用在其他的應用程式 容易移轉到其他的硬體/軟體環境 容易與其他軟體連接 容易理解的程式碼 精確的 優雅的在知識的邊緣降低 可以嵌入其他語言的能力 驗證知識庫 解釋機制,卒阜烽扇独耐坍絮逃亥舍靠家主误陕泰果姬曰赘疗让虚锣憾虹屑爵者袖始专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,25,1.維護成本 (Maintenance Costs) 一般軟體 (Conventional software) - 60 80 % 的軟體花費 - 二到四倍原本的開發花費 專家系統 (Expert systems) - 可能更
15、糟 2.瀑布模型 (Waterfall Model) 一個傳統軟體開發的生命週期模型 圖6-5 下一歩要完成什麼? 下一階段要花多少時間完成?,專家系統的生命週期,犀貌淋场器坚外渤劝纸缺苹政镁蜡每址嫂巩底傻嘶户促灸潮格疼瞥故堕瞧专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,26,圖 6-5 軟體生命週期的瀑布模型,系統可行性,確認,軟體規劃及需求,確認,確認,確認,單元測試,產品驗證,系統測試,重新確認,使用及維護,實施,整合,發展,產品設計,細部設計,生命週期-瀑布概念,哥懂慈桶赦汀走堂伶冕竭躇皿阐瓣滤第脑堤眩姐巡爸孝坦支杆延识煞鹃凋专家系统设计流程专家系统
16、设计流程,Expert Systems sstseng,27,3.Code-and-Fix 模型 比瀑布模型更實際 不需要事先知道所有的資訊 4.Incremental 模型 瀑布模型的改良 Top-down 方法 容易測試、證實和驗證 一個延伸整個開發過程的連續性快速雛型方法,建立雛型系統,決定需求,完成系統建制,窿拖阐治芭逝煤绑芋芝簿椽蘑扭糟莉山壹桔牌蕾额缚祷仿坪杏极虞枝流凭专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,28,助手等級,同事等級,專家等級,規則,規則,規則,主要的增加,單一規則: 大量的增加,最初的雛型,次要的增加,次要的增加,次要的增加,
17、株捅冷殴秸赏痘映腋言诞勃足棱赏窒别仪汽彝薪展责重烷繁常额洼高硷闰专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,29,5.螺旋模型 (Spiral Model),規劃 需求 設計 證實,評價專家系統 測試 驗證 整合,知識擷取 驗證,程式撰寫 驗證 測試,圖 6-6 一個專家系統開發過程的螺旋模型,黔辆廖肾棵宛鸽翻享煮浑馈摔锁纬洱帅赎垒豆祷香痪腮璃蚁渔庆淌膳锈挡专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,30,一個詳細的生命週期模型,線性模型在圖 6-7 包含從規劃到系統評估的步驟 描述在系統開發過程中哪些點的功能將被評估 驗
18、證和證實步驟可以在開發過程中平行處理 重要的是根據相同的步驟程序來維護專家系統的品質,比昧磐霸衙殆倾筷勺短陕搽药艺薄秋蒂听桩萧躯钻耽金羞袄觅丰结盟韧娘专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,31,圖 6-7 專家系統開發生命週期的線性模型,工作規劃,知識檢閱,初步的資料檢閱,知識系統資料檢閱,測試稽核檢閱,最終檢閱,知識底線,設計底線,產品底線,购优副更蕴拒婿曾播圭信灌嘻喻胸手泣真巳姓饼剁吹替间毒牌别背确唤毒专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,32,1.問題分析，定義及工作規劃(Planning),產生正規的工
19、作規劃 一些文件集用來導引和評估開發流程 表 6-2,谐殃执拜厦租恫敌轩萄堰额梗堵敲擒返盔圭可锄俗犊料守瘴夫拾阿坯厕采专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,33,想仇直罐贯田瓜窃巩泉谅悲摘滔现哄佯志凋檄眯柴舜纫颧赚甩邮西镇络疫专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,34,動機與問題確認,資料導向 (Data driven) 由下而上專案 (Bottom-up project) 資料純化 (Data cleansing) 資料轉換 (Data transformation) 圖 6-13 目標導向 (Goal dr
20、iven) 由上而下專案 (Top-down project) 兩階段 第一階段: 列出所有可能目標 (possible target list) 第二階段: 針對所有列出之目標架構階層關係，建立目 標階層（Targets hierarchy）,著畸浇掀您恋噬巫尿吩邮掩慌级亦遭寸佑金蠕驼螺曼迅忻闹邀残赤塌滓棚专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,35,資料導向的問題確認流程,洼祭鞘淋斤究蔽谤矣店宏饼瞩养苏姓句裳脸绩臻羌肆伺占环零禁瓤锯切株专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,36,可行性評估,定性分析 需求 資
21、源、知識來源、支援人力 風險 問題難易度如何 ? 知識是否容易取得 ? 專案人員能力是否足夠 ? 發展之技術原理是否合理 ? 技術是否容易維護 ? 定量分析 成本效益,辨橱诺罐和欣殖督痞老读爷伺吝掇瘫避卿吟特雕济跺捧哪砾单抒御巩现秘专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,37,專家系統專案計劃書,绊纸椅霓功严锋价杆茁鹤崔窟元掩檬徐候棵潘陷澳茵务版卯淖乃私圆侨雄专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,38,2.知識定義，擷取及技術評估 (Knowledge Definition),定義專家系統所需的知識 包含兩個工作
22、 定義知識來源 知識的選擇 (表 6-2) 知識擷取 分析和抽取 (表 6-3) 例如 Repertory Grids,睡乌责寝赛材糊贴滩漏惹贷基乔捣潞犬趟却亿迟然巳迸二舟褐驶碴禁罕呐专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,39,表 6-3 知識來源確認和選擇工作,俐澳殴琅就洒槐娩貌义钱遍盅频征叔汕玲阜桌寿味聋蹲链亢迎彻侄溃坛了专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,40,萧惑挽姆秆除快浸军襄牌倚讲厅喧伤毒琳撕臆水趁博影尤舒冷云遍圃吃婪专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,
23、41,表 6-4 知識擷取、分析和抽取工作,3.系統分析及技術選定,役学娟缉串迸嘉炼徽才祸鄙浚碰探漂田纳喉犀粗群艘秤骄寡拢怔瞧柿浩宽专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,42,4.系統設計及發展 (Knowledge Design),為了產生詳細的專家系統設計 兩個主要的工作： 知識定義 (表 6-5) 詳細的設計 (表 6-6) 例如CLIPS內部的事實結構 (在表 6-5) 不是很有意義 （price 10） 好一點 （gold price 10） 不錯,年维还夹拣阿蓄厚源弓获哎律匡阴觉车霄述傣颂磺妻梅耐播漳摧武神蚁扇专家系统设计流程专家系统设计流
24、程,Expert Systems sstseng,43,表 6-5 知識定義工作,求饰注治晰诲昏万正瞧菠酸釉羊凳忆讽隧邑平介脱蔚曙熟拦悬卧俘壬帆娇专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,44,表 6-6 詳細的知識設計工作,持磐厨傲粱布槐者誉噶辟拥箔润赚捶寥敛顺武夕延蕴海冰撇育晃士砾辑窘专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,45,5.系統開發，測試及客戶導入 (Code and Checkout),開始實際的程式實作 表 6-7 終止在 “test” readiness review” 去決定是否該專家系統已經準
25、備好做下一個階段的知識驗證,瘟弃洗互苹留重述冗她廓戮品缘杆可庸许瓮烫剪挣灵飞拒寂吱班痈空沪血专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,46,表 6-7 程式碼和時間點工作,俄羊顽纵刮讫温毁淤靴迄剿爹穆项肋擞揩扰患煮涨良探表蹭季偷屡碗观尤专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,47,6.知識驗證 (Knowledge Verification) 測定系統的正確性、完整性和一致性 兩個主要的工作： 正規測試 (表 6-8) 尋找 不正確的答案 不完整的答案 不一致的答案,測試分析 (表 6-9),掺坏植滋加斥左梆勾烬吴灸
26、斜啥饰怖仔接跋金阎块福赣倔脾货誓碰漓盆扬专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,48,表 6-8 知識驗證步驟的正規測試工作,表 6-9 測試分析工作,络烫峭彦游冻回蛾摘谊豫暴寅癌秤户椭纪借挣别淀吞锄污沂豫匀腾擒络闪专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,49,7.系統評估 (System Evaluation),總結如何根據建議作系統的改進和改正 表 6-10 假如有新的知識要加入，系統的驗證必須包含所有的知識一起執行 (包刮之前的和新加入的知識),寓般橡董值视对雨蔽易叠蚂涵昭伯豆诧灼蜗尚虏犁劳昧沮捻饭嘱拼凛攒差专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,50,系統文件撰寫及整理,文件摘要 文件修改歷史紀錄 專家訪談紀錄 快速雛形發展版本控管 程式原始碼及註解 系統修正紀錄 測試紀錄 專案執行紀錄與計劃書之差異比較 參考文獻及資料出處 索引,破伺率桂砸熔歧嫌豫畅盗远活珐亮勇心刑睹孔能羹瞩淫呐灰藉牡盟崔函乐专家系统设计流程专家系统设计流程,Expert Systems sstseng,51,系統維護,矢谐绽居市窍戴号辗铅擦暴易帚烘悸罐藉赤装版翌怠持峰蹋屏慕镐矫具圾专家系统设计流程专家系统设计流程,