农业专家系统

第一节 专家系统技术概述
二、专家系统基本原理
（一）专家系统与知识工程 专家系统的关键技术
研究如何从 领域专家的 口述或文字、 书本资料或 数据实例中 抽取出该专 家系统所需 要的知识
知识获取
知识表示 知识运用
是研究如何将领域知识和 专家经验等有效地表示成 计算机能够工作和运行的
形式
研究如何对存 放在知识库中 的知识进行控 制和操作，即 问题求解，通 常采用的方法 是搜索和推理
编辑型开发工具 智能型开发工具 自动知识获取工具
程进行推理，--解---决费相根关鲍领姆域(E内dw的ar困d难Fe问ig题en，ba并um且)教达授到领 域专家水平。 （斯坦福大学，“专家系统和知识工程之
父”）
一、人工智能与专家系统
（专二家）系专统家（系Ex统pe的rt概Sy念stem，ES）就是一种在相关领域中具有 与人类专家同等解决问题能力的智能程序系统，能够利用人 类专家的知识和解决问题的方法来解决该领域的复杂问题。
农业专家系统
专家系统 农业专家系统概述 农业专家系统技术和设计 3 农业专家系统的研制与应用 农业管理知识模型
一、人工智能与专家系统
（一）人工智能的概念 人工智能（artificial intelligence，AI）是指研究人类智能活
动的规律，利用计算机构造一个人工系统来模拟人类思考问 题，使计算机具有人类智能行为，以实现人类脑力劳动自动 化的技术。
一、人工智能与专家系统
（二）专家系统的概念
专家系统来自于专家，但又高于专家，是专家技能和知识 的集成和综合。
人类 专家
专家 系统
数量
数量稀少 易于复制
和转换
专家知 识保留
非永久 性
永久性
判断分析 能力
易受情绪和 环境的影响
不受环境影 响
获得专家知 识的时间 较长
较短
成本
较高 价格相 对便宜
应用
知识并能通过推理和判断来解决问题， 可代替人类专家进行疾病诊断、数学 公式推导、化学结构分析等方面的复 杂工作
研制各类自然语言处理系统，利用 计算机来分析人的自然语言表达， 帮助进行翻译和实现人机自然语言 对话
一、人工智能与专家系统
（二）专家系统的概念
① 它是一个智能程序； ② 它有相关领域内大量的专家知识； ③ 它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的思维过
也就是说，专家系统是指在特定的领域内，根据某一专家或 专家群体提供的知识、经验及方法进行推理和判断，模拟人 类专家做决定的过程，来解决那些需要人类专家决定的复杂 问题，提出专家水平的解决方法或决策方案的计算机程序系 统。
专家系统可以解决的问题一般包括解释、预测、诊断、设计、 规划、监视、修理、指导和控制等。
正向推理 反向推理 双向混合推理 不确定推理
知识获取技术
按所建专家系统规定的知识表示形式， 整理成一个个知识单元，放入知识库， 这个过程称为知识获取。
获取方式： 人工获取方式，半自动获取方式，自动
获取方式 过程： 确定任务、制造方案、实时获取、调试
弯身
开发工具
二、专家系统基本原理
（一）专家系统与知识工程 通常把所选择的专家称为领域专家。 把建造专家系统的计算机技术人员称为知识工程师。 专家系统的建造过程通常称为知识工程。
专家系统的核心是知识，所以专家系统又被称为基于 知识的系统（Knowledge-Based System）。
在专家系统中，把通常的数据、公式、方法、经验以 及信息等均看作知识。
常规的计算机程序 基本情况 常规程序＝数据结构十算法
专家系统 专家系统＝知识十推理
知识组织 两级： 数据级和程序级
三级： 数据级、知识库级和控制级
求取问题 方法
查找或计算，面向数值计算和数 据处理，问题求解过程中先做什 么及后做什么都是由程序规定的
推理，面向符号处理，其推理过程 随着情况的变化而变化，具有不确 定性及灵活性
广泛利用 受到限制 很大程度上 代替领域专家
在医疗诊断、机械制造、企业管理、经济分析、环境控制、水文及地质调查、 军事指挥、农业生产等多个领域已有广泛应用，发挥着解释、预测、诊断、 设计、计划、监控、调试、修理、教学和控制等方面的作用。
一、人工智能与专家系统
（三）专家系统的类型 -----应用领域的性质和解决的问题类型不同
存储领域内的原理性知 识、专家的经验性知识
以及有关的事实等
专家系统的一般结构
负责对知识库中的知识 进行组织、检索、维护
等
三、专家系统基本结构
专家系统的一般结构
推理机是专家系 统的“思维”机 构（核心）。
任务是模拟领域 专家的思维过程， 控制并执行对问 题的求解。能根 据当前已知事实， 利用知识库中的 知识，按一定的 推理方法和控制 策略进行推理， 求得问题的答案 或证明某个假设 的正确性。
索取进一步的事实
通过它输入知识，更新、 完善知识库
由一组程序及相应的硬件组 成，用于完成输入输出工作。
专家系统的一般结构
三、专家系统基本结构
专家系统的一般结构
由一组程序组成， 基本任务是把知 识输入到知识库 中，并负责维持 知识的一致性及 完整性，建立起 性能良好的知识 库。
三、专家系统基本结构
诊断专家系统
监视专家系统
预测专家系统
控制专家系统
解释专家系统
咨询专家系统
设计专家系统
教学专家系统
规划专家系统
调试与修理专家系统
二、专家系统基本原理
（一）专家系统与知识工程
人工智能的
知识表示技术 问题求解技术
知识 推理
专家系统的
技术基础
两大要素
专家系统与一般人工智能系统又有所区别。其最重要 的特征是它的研究对象不是普通人的智能，而是某个 领域具有技术特长的专家在解决问题时的本领。
处理的数 多是精确的，对数据的检索是基 大多是不精确的、模糊的，知识的
据 于模式的布尔匹配
模式匹配也多不精确（设定阈值）
解释功能 一般不具有
具有，可对自己的行为做出解释
体系结构
不同
三、专家系统基本结构
专家系统的一般结构
三、专家系统基本结构
通过它输入欲求解的 问题、已知事实以及
向系统提出询问
系统通过它输出运行结果、 回答用户的询问或者向用户
二、专家系统基本原理
（二）专家系统基本特征 1. 具有专家水平的专门知识 2. 能进行有效的推理 3. 具有获取知识的能力 4. 具有灵活性 5. 具有透明性 6. 具有交互性 7. 具有实用性 8. 具有一定的复杂性及难度
第一节 专家系统技术概述
二、专家系统基本原理
（三）专家系统与计算机程序的区别
知识表示技术
知识是专家系统的核心，将人的知识 转换为知识库能够表达和操作运用的 知识。
知识表示技术则是专家系统的核心技 术。已提出的知识表示技术方法有上 百种，常见的有：
产生式规则法，“框架”表示法，语 义网络法，“规则架+规则体”规则组 法，综合知识法
推理策略
专家系统的控制中心，依靠推理机这种 控制程序去运行知识库和其它机构，解 决用户提出的问题。
智能机器(intelligent machine)是能够在各类环境中自主地或 交互地执行各种拟人任务的机器，具有判断、推理、证明、 识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习和问题求解等 思维活动。
一、人工智能与专家系统
（一）人工智能的概念 人工智能是用计算机模拟人的智能，通常是通过知识处
理把人的各种思维和智能转化为符号的表示、推理、搜 索、学习等方式。
启发性、模糊性知识，搜索推理和不确定性推理，以及 机器学习是人工智能研究的重要内容。
知识表示、问题求解、自然语言理解、专家系统、机器 学习、认知科学等是人工智能的重要研究分支。
一、人工智能与专家系统
（一）人工智能的概念
人工智 能研究 进展较 大的三 应用分 支
机器人
专家系统
自然语言理 解
再现人的感觉、操作和行动，从事复 杂作业，可在一些有害、危险和繁重、 疲劳性劳动场合来代替人去完成作业， 如焊接、搬运、装配、水下与地下作 业一等个智能计算机程序系统，具有专业