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人机界面
推理机
解释模块
知识库
动态数据库
知识库管理系统
自学习模块
图9.1 专家系统的理想结构
9.2 专家系统的结构
9.2.2 实际结构
上面介绍的专家系统结构，是专家系统的概念模型，或者说是只强调知识和推理 这一只要特征的专家系统结构。在实际问题中往往不仅需要推理，而且还要做一些其 它处理。例如，图9.3所示的实际结构可以看出，专家系统只作为整个系统的一个模 块嵌套在一个实际的应用系统中。
9.3.2 专家系统的应用
由于专家系统是一种计算机应用系统，所以，其应用范围没有什么限制。如它 可以代替高级医生看、开处方，可以协助地质专家估计矿藏量等等。从应用领域来 看，在诸如农业咨询、工业控制、地质勘探、天气预报、数据解释、医疗诊断、法 律咨询、系统仿真、企业管理、军事指挥等领域都可以使用专家系统。
第9章专家系统
9.1专家系统的概念
9.1.1 什么是专家系统
专家系统(Expert System)也称为专家咨询系统，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、复杂的实际 问题的的计算机(软件)系统。
准确一点讲，专家系统应该就是：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 难和复杂的问题的计算机(软件)系统。
9.4.4 知识表示与知识描述语言设计
服务员
Web Server
知识库 推理机
知识库 推理机
人-机界面
Internet 人-机界面
客户(机)
客户(机)
图9.5 专家系统的客户(机)/服务器结 构及浏览器/服务器结构
9.2 专家系统的结构
9.2.4 黑板模型
1.黑板 所谓“黑板”，就是一个分层的全局工作区(或称全局数据库)。它用来存储初始 数据、中间结果集和族中结果。 2.知识源 所谓知识源，就是一个知识模块。黑板结构中也有多个知识源，每个知识源能 用来完成某些特定的解题功能。 3.控制机构 控制机构是求解问题的推理结构，由监督程序和调度程序组成。
9.1专家系统的概念
9.1.2 专家系统的特点
专家系统具有下列特点： (1) 从处理问题的性质来看，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) 从处理问题的方法来看，专家系统则是靠知识和推理来解决问题，所以， 专家系统是基于智能问题来求解。 (3) 从系统的结构来看，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。 (4) 专家系统一般还具有解释功能。 (5) 有些专家系统还具有“自学习”能力。 (6) 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。
9.4 专家系统的设计与实现
9.4.2 快速原型与增量式开发
所谓快速原型与增量式开发，就是在开发一个大型软件系统之前，先尽快地 建立一个简单的小型的系统“模型”-称为系统原型；然后，对原型进行扩充，即 在原型的基础上进行继续开发，即增量式开发。
9.4 专家系统的设计与实现
9.4.3 知识获取
知识获取大体有以下三种途径。 1.人工获取 即计算机人员与领域专家合作，对有关领域知识和专家知识，进行挖掘、搜 集、分析、综合、整理、归纳，然后以某种形式存入知识库。 2.半自动获取 即利用某种专门的知识获取系统，采取提示、指导或问答的方式。 3.自动获取 自动获取又可分为两种形式：一种是系统本身具有一种机制，使得系统在运 行过程中能不断地总结经验，并修改和扩充自己的知识库；另一种是开发专门的 机器学习系统，让机器自动从实际问题中获取知识，并填充知识库。
9.2 专家系统的结构
9.2.1 概念结构
从概念来讲，一个专家系统应具有如图9.1所示的一般结构模式。
人机界面
wenku.baidu.com
推理机
解释模块
知识库
动态数据库
知识库管理系统
1.知识库 (Knowledge Base)
图9.1 专家系统的概念结构
所谓知识库，就是以某种表示形式存储于计算机中的知识的集合。
2.推理机(Inference Engine)
9.4 专家系统的设计与实现
9.4.1 一般步骤与方法
由于专家系统也是一种计算机应用系统，所以，一般来说，其开发过 程也要遵循软件工程的步骤和原则，即也要进行系统分析、系统设计等几 个阶段的工作。 1.系统总体设计 2.知识获取 3.知识表示与知识描述语言设计 4.知识库设计 、推理机制设计 、 总控与界面设计… 5.编程与调试 6.运行与维护
总控
专 处处
专
家 理理
家
模 模模
模
块 块块
块
1
n
1
m
图9.3 专家系统的实际结构示例
9.2 专家系统的结构
9.2.3 分布式结构
在网络环境下，专家系统也可以设计成分布式结构，如“客户机/服务器”结构
(如图9.5(a)所示)，或者浏览器/服务器结构(如图9.5(b)所示)。我们称后一种结构
的专家系统为网上专家系统。
所谓推理机，就是实现(机器)推理的程序。这里的推理是一个广义的概念，它既
包括通常的逻辑推理，也包括基于产生式的操作。
3.动态数据库
动态数据库也称为全局数据库、综合数据库、工作存储器、黑板等，它是存放初
始证据事实、推理结果和控制信息的场所。
9.2 专家系统的结构
9.2.1 概念结构
4.人机界面 这里的人机界面指的是最终用户与专家系统的交互界面。 5.解释模块 解释程序模块专门负责向用户解释专家系统的行为和结果。 6.知识库管理系统 知识库管理系统是知识库的支撑软件。知识库管理系统主要在专家系统的开发 阶段使用，所以，它的生命周期实际和相应的专家系统一样。对如图9.1所示的结构 再添上自学习模块，就称为更理想的一种专家系统结构。
控制机构 监督程序 调度程序
层次n ...
层次2 层次1
图9.6 黑板结构
知识源1 知识源2
... 知识源n
9.3 专家系统的应用与发展状况
9.3.1 专家系统的意义
专家系统是一种智能计算机系统，所以，专家系统将计算机的应用提高到了一 个新的高度和水平。专家系统的建立，一方面，实现了人类专家的“分身”和“延 年”。另一方面，建造专家系统可以可以使专家本人得到提高和发展。
推理机
解释模块
知识库
动态数据库
知识库管理系统
自学习模块
图9.1 专家系统的理想结构
9.2 专家系统的结构
9.2.2 实际结构
上面介绍的专家系统结构，是专家系统的概念模型，或者说是只强调知识和推理 这一只要特征的专家系统结构。在实际问题中往往不仅需要推理，而且还要做一些其 它处理。例如，图9.3所示的实际结构可以看出，专家系统只作为整个系统的一个模 块嵌套在一个实际的应用系统中。
9.3.2 专家系统的应用
由于专家系统是一种计算机应用系统，所以，其应用范围没有什么限制。如它 可以代替高级医生看、开处方，可以协助地质专家估计矿藏量等等。从应用领域来 看，在诸如农业咨询、工业控制、地质勘探、天气预报、数据解释、医疗诊断、法 律咨询、系统仿真、企业管理、军事指挥等领域都可以使用专家系统。
第9章专家系统
9.1专家系统的概念
9.1.1 什么是专家系统
专家系统(Expert System)也称为专家咨询系统，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、复杂的实际 问题的的计算机(软件)系统。
准确一点讲，专家系统应该就是：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 难和复杂的问题的计算机(软件)系统。
9.4.4 知识表示与知识描述语言设计
服务员
Web Server
知识库 推理机
知识库 推理机
人-机界面
Internet 人-机界面
客户(机)
客户(机)
图9.5 专家系统的客户(机)/服务器结 构及浏览器/服务器结构
9.2 专家系统的结构
9.2.4 黑板模型
1.黑板 所谓“黑板”，就是一个分层的全局工作区(或称全局数据库)。它用来存储初始 数据、中间结果集和族中结果。 2.知识源 所谓知识源，就是一个知识模块。黑板结构中也有多个知识源，每个知识源能 用来完成某些特定的解题功能。 3.控制机构 控制机构是求解问题的推理结构，由监督程序和调度程序组成。
9.1专家系统的概念
9.1.2 专家系统的特点
专家系统具有下列特点： (1) 从处理问题的性质来看，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) 从处理问题的方法来看，专家系统则是靠知识和推理来解决问题，所以， 专家系统是基于智能问题来求解。 (3) 从系统的结构来看，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。 (4) 专家系统一般还具有解释功能。 (5) 有些专家系统还具有“自学习”能力。 (6) 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。
9.4 专家系统的设计与实现
9.4.2 快速原型与增量式开发
所谓快速原型与增量式开发，就是在开发一个大型软件系统之前，先尽快地 建立一个简单的小型的系统“模型”-称为系统原型；然后，对原型进行扩充，即 在原型的基础上进行继续开发，即增量式开发。
9.4 专家系统的设计与实现
9.4.3 知识获取
知识获取大体有以下三种途径。 1.人工获取 即计算机人员与领域专家合作，对有关领域知识和专家知识，进行挖掘、搜 集、分析、综合、整理、归纳，然后以某种形式存入知识库。 2.半自动获取 即利用某种专门的知识获取系统，采取提示、指导或问答的方式。 3.自动获取 自动获取又可分为两种形式：一种是系统本身具有一种机制，使得系统在运 行过程中能不断地总结经验，并修改和扩充自己的知识库；另一种是开发专门的 机器学习系统，让机器自动从实际问题中获取知识，并填充知识库。
9.2 专家系统的结构
9.2.1 概念结构
从概念来讲，一个专家系统应具有如图9.1所示的一般结构模式。
人机界面
wenku.baidu.com
推理机
解释模块
知识库
动态数据库
知识库管理系统
1.知识库 (Knowledge Base)
图9.1 专家系统的概念结构
所谓知识库，就是以某种表示形式存储于计算机中的知识的集合。
2.推理机(Inference Engine)
9.4 专家系统的设计与实现
9.4.1 一般步骤与方法
由于专家系统也是一种计算机应用系统，所以，一般来说，其开发过 程也要遵循软件工程的步骤和原则，即也要进行系统分析、系统设计等几 个阶段的工作。 1.系统总体设计 2.知识获取 3.知识表示与知识描述语言设计 4.知识库设计 、推理机制设计 、 总控与界面设计… 5.编程与调试 6.运行与维护
总控
专 处处
专
家 理理
家
模 模模
模
块 块块
块
1
n
1
m
图9.3 专家系统的实际结构示例
9.2 专家系统的结构
9.2.3 分布式结构
在网络环境下，专家系统也可以设计成分布式结构，如“客户机/服务器”结构
(如图9.5(a)所示)，或者浏览器/服务器结构(如图9.5(b)所示)。我们称后一种结构
的专家系统为网上专家系统。
所谓推理机，就是实现(机器)推理的程序。这里的推理是一个广义的概念，它既
包括通常的逻辑推理，也包括基于产生式的操作。
3.动态数据库
动态数据库也称为全局数据库、综合数据库、工作存储器、黑板等，它是存放初
始证据事实、推理结果和控制信息的场所。
9.2 专家系统的结构
9.2.1 概念结构
4.人机界面 这里的人机界面指的是最终用户与专家系统的交互界面。 5.解释模块 解释程序模块专门负责向用户解释专家系统的行为和结果。 6.知识库管理系统 知识库管理系统是知识库的支撑软件。知识库管理系统主要在专家系统的开发 阶段使用，所以，它的生命周期实际和相应的专家系统一样。对如图9.1所示的结构 再添上自学习模块，就称为更理想的一种专家系统结构。
控制机构 监督程序 调度程序
层次n ...
层次2 层次1
图9.6 黑板结构
知识源1 知识源2
... 知识源n
9.3 专家系统的应用与发展状况
9.3.1 专家系统的意义
专家系统是一种智能计算机系统，所以，专家系统将计算机的应用提高到了一 个新的高度和水平。专家系统的建立，一方面，实现了人类专家的“分身”和“延 年”。另一方面，建造专家系统可以可以使专家本人得到提高和发展。