专家系统1

6. 用户界面
用户界面是作为专家系统与外界的接口，主要用于系 统和外界之间的通讯与信息交换。通常专家系统的使用者 包括最终用户、领域专家、知识工程师。
三、专家控制系统
1. 专家控制的含义 所谓专家控制是指将专家系统与控制理论 相结合，在未知环境下仿效专家的智能，实现对 系统的控制。专家控制系统已广泛应用于故障诊 断、工业设计和过程控制为解决工业控制难题提 供一种新的方法，是实现工业控制的重要技术。
利用因果模型完成诊断任务的基本过程可归纳如下：把技术装置用表明各部 件的特性之间的因果关系的网络表示；给定装置的状态和一个故障特性，即 观察值与期望值不同的特性。寻找对这种故障的解释，即提出发生故障的部 件或统的含义
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，它能运用领域专家多年积累的经验和专门知识，模 拟领域专家的思维过程，解决该领域中需要专家才能解决 的复杂问题。 专家系统是一种具有智能的程序； 专家系统的智能来源于领域专家的知识、经验和解决问题 的诀窍； 专家系统所要解决的问题一般是那些本来应该由领域专家 才能解决的问题。
Then 结论或动作
EX: 若天下雨，则需带伞； 若身高1.65m, 体重超过65公斤，则偏胖。
2.推理机
推理机是一组用来控制、协调整个专家系统的程序。它 根据数据库当前输入的数据，利用知识库中的知识，按一定 的推理策略，去求解当前的问题，解释外部输入的事实和数 据，推导出结论并向用户提示等。
推理方法：正向推理、反向推理、正反混合推理
EX: 设推理开始时，知识库中的规则和综合数据库中的事实如下： 规则1：IF 你丢了自行车钥匙，并且车胎没气 THEN 自行车不能骑 规则2： IF自行车不能骑，并且你只有走路去 THEN 你听课会迟到 事实1：你丢了自行车钥匙 事实2： 车胎没气
3. 数据库
数据库也称全局数据库或综合数据库，用来存储有关 领域问题的事实、数据、初始状态和推理过程得到的各种 中间状态及目标等。
4. 专家控制的推理与控制策略
专家控制的推理机制可以表示为如下模型：
U f ( E, K , I )
其中， U {u1 , u2 ,...,um} 为控制器的输出作用集，
E {e1, e2 ,...,en }
K {k1, k2 ,...,k p }
I {i1 , i2, ...,iq }
控制规则集是对被控过程的各种控制模式和经验的归纳 和总结。由于规则条数不多，搜索空间很小，推理机构就十 分简单，采用向前推理方法逐次判别各种规则的条件，满足 则执行，否则继续搜索。
特征识别与信息处理部分的作用是实现对信息的提取与 加工，为控制决策和学习适应提供依据。它主要包括抽取动 态过程的特征信息，识别系统的特征状态，并对特征信息作 必要的加工。
在此例中，如果电源接通、接地良好，开 关和接点都是闭合的，但有一个灯泡不亮， 则从图中看出有三种故障的可能：灯泡损 坏，相应的接点故障未接通电源，或该接 点没有接到电。
如果电路发生故障，则有两种可能：一是操作错误，错 误地设置了外部的开关或其它的控制；一是部件故障，某些 部件已不能正常工作。专家系统应能识别这些错误并提出解 决方法。
二、 专家系统的一般结构
用户 领域专家 AI专家
用 户 界 面 解释机构 推理机 知识获取部分
数据库
知识库
1.知识库
知识库是专家系统的知识存储器，用来存放求解问题的 领域知识。对领域问题的专家知识，首先要用相应的知识表 示方法将其表示出来，然后再进行形式化，并经编码放入知 识库中。 知识的表示方法 产生表示法、框架表示法、语义网络表示法、逻辑表示法等 产生表示法举例： If 条件1 and 条件 2…and 条件 N
(3) 专家控制器的一般结构
专家控制器
知识库
给定
+ —
信息获 取与处 理
推理 机构
控制 规则 集
被控 对象
输出
传感器
专家控制器的基础是知识库，知识库存放工业过程控 制的领域知识，由经验数据库和学习与适应装置组成。经验 数据库主要存储经验和事实。学习与适应装置的功能就是根 据在线获取的信息，补充或修改知识库内容，改进系统性能， 以便提高问题求解能力。
模型描述的多样性 是指在设计过程中，对被控对象和控 制器的模型应采用多样化的描述形式，不应拘泥于单纯的解 析模型。
在线处理的灵巧性 在信息存储方面，应对那些对作出控制决 策有意义的特征信息进行记忆，对于过时的信息则应加以遗忘； 在信息处理方面，应把数值计算与符号运算结合起来；在信息 利用方面，应对各种反映过程特性的特征信息加以抽取和利用， 不要仅限于误差和误差的一阶导数。灵活地处理与利用在线信 息将提高系统的信息处理能力和决策水平。 控制决策的灵巧性 工业对象本身的时变性与不确定性以及 现场干扰的随机性，要求控制器采用不同形式的开环与闭环控 制策略，并能通过在线获取的信息灵活地修改控制策略或控制 参数，以保证获得优良的控制品质。 决策机构的递阶性 人的神经系统是一个分层递阶决策系统。 以仿智为核心的智能控制，其控制器的设计必然要体现分层递 阶的原则，根据智能水平的不同层次构成分级递阶的决策机构。 推理与决策的实时性 要求知识库的规模不宜过大，推理机 构应尽可能简单，以满足工业过程的实时性要求。
4.解释机构
解释机构实际上是一组程序，它包括系统提示人机对话、 能书写规则的语言以及解释部分程序，其功能是解释系统本 身的推理结果，回答的用户的提问，使用户能够了解推理 的 过程所运用的知识和数据。
5.知识的获取
知识的获取是专家系统的一种辅助功能，它可为修改 知识库中的原有知识和扩充新知识提供相应的手段。其基 本任务是把知识加入到知识库中，并负责维持知识的一致 性和完整性，建立良好的知识库。
2. 专家控制系统的组织结构
控制专家 学习子系统
操作台
知识获取 子系统
知识库
信息处 理器
传感器
用户接口
解释机制
接口引擎
智能控 制器
信号放大器
对 象 装 置
3.专家控制器
(1)对专家控制器的要求
运行可靠性高 决策能力强 应用通用性好
控制与处理的灵活性
拟人能力
(2) 专家控制器的特点与原则
为控制器的输入集，
为系统的数据项集， 为推理机构的输出集
依照产生规则表达形式，f 可被看作是一种智能 算子，其基本形式为 If E and K then <if I then U>
四、基于模型的专家系统举例
电路由一个开关、一个有两个接点的继电器和二个灯泡组 成。如果接地良好，电源接通，且开关闭合，则灯泡就会亮。