专家系统概述.ppt

5. 专家系统的一般结构
领域专家、 用户 知识工程师
人机接口
解释机构
推理机
知识获取机构
数据库及其管理系统 知识库及其管理系统
人机接口
• 用于完成输入、输出工作。 • 进行内部表示形式与外部表示形式的转换。 • 专家系统的使用者包括最终用户、领域专
家、知识工程师。 • 两种接口方式：
– 菜单方式 – 命令语言方式
2.专家系统的基本特征
1) 具有专家水平的专门知识
– 数据级知识：具体问题所提供的初始事实、问题 求解过程中所产生的中间结论、最终结论等。
• 例如：病人的症状，化验结果，专家推出的病因、治 疗方案等。
– 知识库级知识：专家的知识，专家系统的基础， 系统的性能取决于知识的数量和质量。
• 例如：医学常识，医生诊治疾病的经验等。
1. 什么是专家系统
• 自1968年研制成功第一个专家系统DENDRAL以 来，专家系统技术发展非常迅速且日益成熟。
• 专家系统的应用领域已扩展到数学、物理、化学、 医学、地质、气象、农业、法律、教育、交通运 输、机械、艺术以及计算机科学本身，甚至渗透 到政治、经济、军事等重大决策部门，产生了巨 大的社会效益和经济效益，同时也促进了人工智 能基本理论和基本技术的发展。
(4)设计型：按给定要求进行相应设计的一类 专家系统，工程设计、电路设计、建筑及 装修设计等。
– 特点：在给定限制条件下能给出最佳或较佳设 计方案。
4.专家系统的分类
(5)规划型：按给定目标拟定总体规划、行动 计划、运筹优化等的一类专家系统。
– 特点：在给定的约束条件下能以较小的代价达 到给定的目标。
– 控制级知识：关于如何运用前两种知识的知识。
• 例如：搜索策略。
2.专家系统的基本特征
2) 能进行有效的推理
– 根据用户提供的已知事实，通过运用掌握的知 识，进行有效的推理，以实现对问题的求解。 • 精确推理 • 不确定性推理 • 不完全推理 • 试探性推理
2.专家系统的基本特征
3) 具有获取知识的能力
4) 常规程序是精确的；专家系统不精确、模糊的。 5) 专家系统具有解释机构； 常规程序没有。 6) 常规程序与专家系统具有不同的体系结构。
4. 专家系统的分类
• 按专家系统的特性及处理问题的类型分类。
(1)解释型：从所得到的有关数据，经过分析、推理， 从而给出相应解释的一类专家系统。
• 特点：必须能处理不完全，甚至受到干扰的信息， 并能对所得到的数据给出一致且正确的解释。
Hale Waihona Puke 专家系统概述1. 什么是专家系统
• 它是一个智能程序系统； • 它具有相关领域内大量的专家知识； • 它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的
思维过程进行推理，解决相关领域内的困难问题， 并且达到领域专家的水平。 • 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。
– 建立知识编辑器，把领域知识“传授”给专家 系统，建立知识库。
– 系统自身具有学习能力，能从系统运行中总结 出新知识，使知识库越来越丰富，完善。
4) 具有灵活性
– 知识库—推理机分离。
2.专家系统的基本特征
5) 具有透明性
– 透明性：是指系统自身及其行为能被用户所理 解。
– 解释机构：向用户解释它的行为动机及得出某 些答案的推理过程。
(8)维修型：用于制定排除某类故障的规划并 实施排除的一类专家系统。
– 特点：要求能根据故障的特点制定纠错方案、 并能实施这个方案排除故障，当制定的方案失 效，部分失效，能及时采取补救措施。
4.专家系统的分类
(9)教育型：用于辅助教学一类的专家系。
– 特点：要求有以深层知识为基础的解释功能， 需建立各种相应的模型。
3.专家系统与一般程序的区别
1) 常规程序＝数据结构＋算法； 专家系统＝知识＋推理。
2) 常规程序把问题求解的知识隐含于程序中（数据 级、程序级）； 专家系统把问题求解的知识独立的组成知识库 （数据级、知识库级、控制级）。
3) 常规程序面向数值计算和数据处理，顺序确定； 专家系统面向符号处理，推理过程不确定。
(10)调试型：对系统实施调试一类的专家系统。
– 特点：能根据相应的标准检测被调试对象存在 的错误，能从多种纠错方案中造出适用于当前 情况的最佳方案，排除错误。
(11)决策型 (12)管理型
4.专家系统的分类
• 从结构化划分有四种专家系统
(1)集中式专家系统 (2)分布式专家系统 (3)神经网络专家系统 (4)符号系统与神经网络相结合的专家系统
6) 具有交互性
– 专家系统一般都是交互系统。 – 获取知识（对话中）。 – 回答用户的询问（对话中）。
2.专家系统的基本特征
7) 具有实用性
– 专家系统是根据领域问题的实际需求开发的。
8) 具有一定的复杂性及难度
– 专家系统拥有知识，能运用知识进行推理，以 模拟人类求解问题的思维过程。
– 知识—丰富。 – 思维—多种多样。
(2)诊断型：根据输入信息推出相应对象存在的故障， 找出产生故障的原因，给出排除故障的方案的一 类专家系统。
• 特点：要求掌握处理对象内部各部件的功能及相 互关系，特别要注意多种故障并存，间歇性故障。
4.专家系统的分类
(3)预测型：根据相关对象的过去及当前状况 来推测未来情况一类专家系统。
– 特点：这类系统通常需要有相应模型的支持， 时间推理是这类系统中常用的技术。
(6)控制型：对各种大型设备及系统实现控制 的一类专家系统。一般有数字和非数字两 种模式。
– 特点：能直接接收来自被控对象的信息，并能 迅速地进行处理，及时做出判断和采取相应的 控制能力。
4.专家系统的分类
(7)监测型：用于完成实时监测任务的一类专 家系统。
– 特点：随时收集任何有意义的信息，并能迅速 地对得到的信息进行鉴别、分析、处理、一旦 发现异常，能尽快做出反应。
知识获取机构
• 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，是专家系统的一个“瓶颈”。
• 编辑软件输入。 • 自身学习功能。
知识库及其管理系统
• 知识库：是知识的存储机构，用于存储领 域内的原理性知识、专家的经验性知识， 有关事实等。