专家系统第2章专家系统概述

如解题步骤、处理策略、选择此处理方法的理由、系统求 解某种问题的能力、系统组织和管理自身知识的方法等。 目的是便于用户理解和接受专家系统，也便于对系统进行 维护。
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2.2.2 专家系统的结构 1）基本结构
专家系统的基本结构包括知识库和推理机两个主要部分。
特点：系统结构简单；知识工程师与领域专家直接交互，知识 工程师收集和整理领域专家的知识，将其转化为系统的内 部表示形式，并存储到知识库中；推理机根据用户的问题 求解要求和提供的初始数据，运用知识库中的知识对问题 进行求解，并将产生的结果（结论）输出给用户。
（2）专家系统是一个由存放专门领域知识的数据库， 以及一个能选择和运用知识的推理机制组成的计算机系统。
（3）专家系统与传统计算机程序的根本区别在于：专 家系统使知识库和运用知识的推理机制相互独立。
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4）从程序设计方法学的角度看设计方法 传统的程序设计方法：数据+算法=程序 专家系统的设计方法：知识+推理=系统 可见，传统程序通过算法对大量的数据进行积累和处 理，使繁琐的事务处理自动化；专家系统则要完成需要拥 有专门知识的专家才能完成的量大而性质相对重要的任务， 如诊断、规划、决策等。通常，专家系统需要考察大量的 可能性，即动态地建立解决问题的方法。
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2.1 概述 专家——在某一专业领域内，其专业知识与解决问题的能力达
到很高水平的学者。 专家的能力——专家对某一领域的理解及解决问题的技能。 专业知识——分为公开知识和个人知识。
公开知识包括定义、事实和理论，一般收录在教科书和 文献中。
个人知识来源于专家本人的积累和经验，也称为试验性 知识或启发性知识。属于公开性知识之外的试验性知识能够 使专家在需要的时候做出合理的猜测，识别最有希望获得成 功的求解途径，并能有效地处理错误和不完全的数据。
2 第2章 专家系统概述
的研制促进了理论和技术的发展，开辟了计算机求解非数值问题的有效途径。 已经成为世界各国最热门的、具有竞争性的研究课题，日本、美国、英国等国家纷纷将列为国家重 点研究项目，投入了大量的人力和资金。日本把 作为第五代计算机研究的核心内容，英国将智能数据 库列入国家四大重点项目。 我国对于的研究起步较晚，但在理论研究和应用开发方面取得了很大进展，在中医治疗、油井记录 分析、地震预测、气象预报、军事理论、作战模拟、战场管理等方面研制出一批，取得了明显的经济 效益和社会影响。
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（1）专家系统是利用存储在计算机中的某一特定领域 人类专家的知识，来解决过去需要人类专家才能解决的复 杂现实问题的计算机系统。
如：医学专家可以针对不同的病症做出恰当的诊断， 并开具相应的处方；地质专家可以根据地质资料和勘探数 据，判断什么地方有矿及是否有开采价值；其他领域的专 家可以依据他们的学识、积累的经验和练就的本领，解决 现实中一般人一时无法解决的复杂问题。
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4）复杂度与难度。 专家系统拥有专门领域知识，涉及的面一般比较窄，但
却具有相当的复杂程度与难度。 5）具有解释功能。
解释机制在专家系统建造时一般由一个独立的模块来实 现，其设计水平的优劣对专家系统的性能影响很大。 6）具有一定的获取知识的能力。 7）知识与推理机构相互独立。
专家系统一般把知识与推理机构分开，使系统具有良好 的可扩充性和可维护性。
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2.2 的功能与结构 2.2.1 的功能 （1） 能存储用于问题求解所需要的知识； （2）能存储具体问题求解的初始数据和推理过程中涉及到的
各种信息，如中间结果、目标、子目标、假设等； （3）能根据当前输入或采集的数据，利用已有的知识，按照
一定的推理策略解决当前的问题，并控制和协调整个系统； （4）能对推理过程、结论或系统自身行为做出必要的解释，
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综上所述，专家系统应该具有三个显著的特征： 启发性——不仅能使用逻辑知识，也能使用启发性知识，运
用规范的专门知识和直觉的评判知识进行判断、推理和联 想，实现问题的求解。 透明性——使用户在对专家系统不了解的情况下，可以进行 交互，并了解知识的内容和推理思路。系统还能回答一些 有关系统自身行为的问题。 灵活性——由于专家系统的知识和推理机分离，使系统能不 断接纳新知识，调整有关控制信息和结构，确保推理机和 知识库的协调，也便于系统的修改和扩充。
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2.3 的基本特征 1）具有人类专家水平的专门领域知识。 2）具有符号处理能力。
专家系统使用符号推理，能用符号准确地表示某一领 域有关的信息和知识，并对其进行各种处理和推理。 3）具有一般问题的求解能力。 能够做一般的逻辑推理、目标搜索、常识处理等工作。 而且，专家系统往往采取试探性方式进行处理。 为 了使问题求解更符合实际情况，往往采用不精确推 理。
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（5）解释程序——根据用户的提问，对系统给出的结论、 求解过程以及系统当前的求解状态提供说明，便于用 户理解系统的问题求解，增强用户对求解结果的信任 程度，也便于专家或知识工程师发现和定位知识库中 的错误，也便于专业人员能从问题的求解过程中得到 直观的学习。
（6）人机接口——将专家或用户输入的信息翻译为系统 可接受的内部形式，把系统向专家或用户输出的信息 转换成人能够理解的外部形式。
（2）综合数据库——用于存放关于问题求解的初始数据、 求解状态、中间结果、假设、目标以及最终求解结果。
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（3）推理机——在控制策略下，针对综合数据库当前的信 息，识别和选取知识库对当前问题求解有用的知识进行 推理。由于知识的不完全和不确定，故其推理过程一般 采用不精确推理。
（4）知识获取程序——在专家系统的知识库建造过程 中， 用以部分代替知识工程师进行专门知识的自动获取，实 现专家系统的自学习功能，使知识库不断得到完善。
知识工程师
数据Βιβλιοθήκη 知识库推理机用户
领域专家
结果 图2-1 专家系统的基本结构
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2）一般结构 专家系统的下述结构是目前比较流行的结构形式。
用户
人机接口
专家
推理机 解释程序
知识获 取程序
综合 数据库
知识库
图2-2 专家系统的一般结构
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（1）知识库——用以存放领域专家提供的专门知识。包括 书本知识、常识性知识以及专家依据其经验得到的试探性 知识。专家系统的问题求解是运用专家提供的专门知识来 模拟专家的思维方式进行的，知识库中知识的数量和质量 是系统性能和问题求解能力的关键因素。因此，知识库的 建立是建造专家系统的中心任务。