专家系统浅析-精

专家系统浅析-精

2020-12-12

【关键字】方案、情况、方法、条件、空间、领域、效益、质量、问题、焦点、系统、机制、有效、继续、充分、整体、现代、合理、良好、透明、加大、统一、发展、建立、提出、发现、了解、研究、特点、位置、关键、网络、成果、基础、需要、工程、活力、体系、能力、方式、结构、水平、最大限度、力度、分析、丰富、规划、服务、教育、解决、崛起、方向、实现、提高、改进、核心、前瞻性

专家系统浅析

摘要:自从1965年世界上第一个专家系统DENDRAL问世以来，专家系统的技术和应用，在短短的30年间获得了长足的进步和发展。特别是20世纪80年代中期以后，随着知识工程技术的日渐丰富和成熟，各种各样的实用专家系统如雨后春笋般地在世界各地不断涌现。构建专家系统用到的思维方式可能是各种认知工具中最难的, 因为它需要形式推理与逻辑推理, 建构专家系统需要智力上的参与和挑战。本文首先介绍了专家系统的概念和理论及发展概况，并着重分析他们的应用和发展前景。

关键词：专家系统、人工智能、专家控制

一、引言

将人工智能理论和专家系统技术很好的融合，可充分利用现代计算机技术模拟专家的推理和思维过程, 得出正确的判断和解决方案，他们的应用广泛，前景美好。2 1世纪是智能科学、生命科学及其信息集成并融合的时代，作为现代信息技术的精髓，人工智能技术自然成为了新世纪科学技术的前沿和焦点，专家系统是从人工智能领域的研究发展而来的。专家控制系统是新兴的一门学科，它是以知识为基础，把人工智能领域的专家系统技术与控制理论方法相结合，进行灵活的控制并实现复杂问题的控制，专家控制涉及低层控制和高层控制两个方面专

家系统。可以说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实际问题的计算机(软件)系统。

二、专家系统概念和理论

人工智能领域中发展起来的专家系统是一种在特定领域内基于知识的具有专家智能水平的计算机程序。它通过模拟专家的思维过程，利用人类专家知识和解决问题的经验方法来处理专家领域的难题，对于知识的控制系统，它的核心控制器是体现知识推理的机制和结构。在不同的控制要求的情况下，专家控制系统的结构不一样。

专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题，简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。

我们知道“专家”就是专门家，是某一专门领域的行家里手。专家之所以是专家，是因为他（她）解决问题时具有超凡的能力和水平。专家之所以具有超凡的能力和水平，是因为

(1)专家拥有丰富的专业知识和实践经验，或者说他（她）拥有丰富的理论知识和经验知识，特别是经验知识；

(2)专家具有独特的思维方式，即独特的分析问题和解决问题的方法和策略

在众多的人工智能应用领域中，专家系统是近30 年来发展起来的一种极富代表性的智能应用系统，旨在研究如何设计一种基于知识的计算机程序系统来模仿人类专家求解专门问题的能力。现在专家系统已成为人工智能中的一个独立

发展的重要分支。

三、专家系统的发展概况

（1）、产生

世界第一个专家系统叫DENDRAL，它是由美国斯坦福大学的费根鲍姆教授于1965年开发的。

（2）、发展

与DENDRAL系统同时开发的，还有数学专家系统MACSYMA。它是一个大型的人机交互式系统。

（3）、趋势

进入20世纪90年代，模糊技术、神经网络和面向对象等新技术迅速崛起，为专家系统注入了新的活力。

四、专家系统的应用分析

1、专家系统有七个组成部分，每一个成份在构建专家系统中都是十分重要的。具体组成部分为：用户、当前问题信息、用户界面、知识库、专家编辑器、推理机、解决方案。如下图1所示；

图1 专家系统基本结构

2、专家系统开发的基本步骤

采用原型技术的专家系统开发基本过程如下图2所示，它可分为设计初始知识库、原型系统开发与试验、知识库的改进与归纳三个主要步骤。

图2 建立专家系统的步骤

3、专家系统的具体应用分析

3.1、由于专家系统就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病、开处方，可以协助地质学家估计矿藏量、确定打井位置，可以代替育种专家提出各种杂交亲本的选配方案，可以根据市场以及生产中提出的数据和信息，依据一定的数学方法科学地安排生产流程，等等。

例如：基于模糊技术的模糊专家系统模型是建立在模糊数学基础上的，这样产生了基于模糊规则的专家控制系统，也叫做模糊专家控制系统。模糊专家系统采用隶属度和模糊集合来表示信息，并利用模糊技术推理的方法来对获得的信息进一步推理，模糊专家控制可以对得到的信息进行全部或部分的利用模糊技术来获取知识，表示知识并运用。它的核心是模糊推理机，可以根据模糊知识库中的不确定性进行推理、策略、解决系统问题，并给出认为合理的控制命令。此控制方法可应用于模型不太充分、不太精确，甚至不存在的复杂对象。

3.2、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，实现了人类专家的“分身”和“延年”——使专家们丰富而宝贵的知识和经验能不受时间和空间的限制，而得到最大限度地传播和应用，从而产生最大的社会效益和经济效益。

3.3、专家系统特点简介

3.3.1、具有专家水平的专业知识

ES要解决只有人类专家才能解决的复杂问题就必须依赖于专家的知识，也是知识库系统的共同特点。知识越丰富，质量越高，解决问题的能力就越强。

3.3.2、能进行有效的推理

ES要利用专家知识求解领域的具体问题，而问题求解过程就是一个推理过程，所以专家系统必须有推理机构。 ES的核心是知识库和推理机。

3.3.3、具有启发性

ES除要利用大量专业知识外，还必须利用经验的判断知识来对求解问题作出多个假设。依据某些条件选定一个假设，使推理继续进行。

3.3.4、具有灵活性

在专家系统的体系结构中，知识库与推理机既相互联系、又相互独立。

3.3.5、具有透明性

专家系统能够解释本身的推理过程和回答用户提出的问题，以便让用户能够了解推理过程，提高对专家系统的信赖感。

3.3.6、具有交互性

专家系统具有较好的人机界面。一方面需要与领域专家或知识工程师进行对话以获取知识，另一方面也需要不断从用户处获得所需要的已知事实并回答用户的询问。