人工智能产生式系统实验报告

实验报告

【实验名称】______________产生式系统_______________________ 【实验目的】

1. 理解产生式系统的结构原理与实际应用。

2. 掌握产生式规则表示及规则库组建的实现方法。

3. 熟悉和掌握产生式系统的运行机制，掌握基于规则推理的基本方法。

【实验原理】

产生式系统用来描述若干个不同的以一个基本概念为基础的系统，这个基本概念就是产生式规则或产生式条件和操作对。在产生式系统中，论域的知识分为两部分：用事实表示静态知识；用产生式规则表示推理过程和行为。

【实验内容】

1.自己建造产生式系统（包括规则库和事实库），然后进行推理，即可以自己输入任何的事实，并基于原有的规则和输入的事实进行推理。

2.建造动物识别系统，能根据输入的动物特征判断是那种动物或给出相应的回答。

3.算法设计

①首先建立事实库

事实库是在程序的开始直接输入的，用户根据需要选择，即要求用户先输入特征个数，然后输入动物的特征，进行识别。如果未识别出来，则可以重新选择，或者退出。

动物的特征如下：

1有奶2有毛发3有羽毛4会飞5生蛋6有爪7有犬齿

8目盯前方9吃肉10有蹄11反刍食物12黄褐色13黑色条纹

14黑色斑点15长腿16长脖子17暗斑点18白色19不会飞

20黑白色21会游泳22善飞23不怕风浪

24哺乳动物25鸟26食肉动物27有蹄动物28偶蹄动物

29海燕30老虎31金钱豹32长颈鹿33斑马34鸵鸟35企鹅

②建立静态规则库

即建立产生式规则，本算法采用了产生中间事实的方法，便于建立和使用规则。为了便于设计，我们把要识别的动物限于7种，这样所需要的产生式规则就比较少。本算法共有15种规则，如下：

R1: 如果动物有奶，则它是哺乳动物

R2: 如果动物有毛发，则它是哺乳动物

R3: 如果动物有羽毛，则它是鸟

R4: 如果动物会飞且生蛋，则它是鸟

R5: 吃肉的哺乳动物是食肉动物

R6: 有爪有犬齿木钉前方的哺乳动物是食肉动物

R7: 有蹄的哺乳动物是有蹄动物

R8: 反刍食物的有蹄动物是偶蹄动物

R9: 黄褐色有黑条纹的食肉动物是老虎

R10:黄褐色有黑色斑点的食肉动物是金钱豹

R11:长腿长脖子有黄褐色暗斑点的有蹄动物是长颈鹿

R12:有黑白条纹的有蹄动物是斑马

R13:不会飞长腿长脖的鸟是鸵鸟

R14:不会飞会游泳黑白色的鸟是企鹅R15:善飞不怕风浪的鸟是海燕具体表示如下：

R1: 1->24

R2: 2->24

R3: 3->25

R4: 4*5->25

R5: 6*7*8*24->26

R6: 9*24->26

R7: 10*24->27

R8: 11*27->28

R9: 12*13*24->30

R10: 12*14*24->31

R11: 12*15*16*17*27->32

R12: 13*18*27->33

R13: 15*16*19*25->34

R14: 19*20*21*25->35

R15: 22*23*25->29

③正向推理过程

从已知事实出发，通过规则库求得结论，或称数据驱动方式。推理过程是：

➢规则集中的规则前件与事实库中的事实进行匹配，得匹配的规则集合。

➢从匹配规则集合中选择一条规则作为使用规则。

➢执行使用规则的后件，将该使用规则的后件送入事实库中。

➢重复这个过程直至达到目标。

如有多条匹配规则需从中选一条作为使用规则，本算法是根据规则的顺序依次选择，且规则中不存在同一组事实对应多条匹配规则。

④实验流程图

⑤实验结果及分析

如输入如下事实：有羽毛、善飞、不怕风浪。系统的推理过程如下：

先从规则库中取出第一条规则R1，检查其前提是否可与事实库中的已知事实相匹配。R1的前提是“有奶”，但事实库中无此事实，故匹配失败；然后取R2，匹配失败；接着取R3，该前提与已知事实“有羽毛”相匹配，故R3被执行，并将其结论“鸟”作为新的事实加入到事实库中。此时，事实库的内容变为：有羽毛、善飞、不怕风浪、鸟；此后，R4~R14均匹配失败，接着取R15，该前提“善飞+不怕风浪+鸟”与已知事实相匹配，R15被执行，并推出“该动物是海燕”。由于“海燕”已是目标集合中的一个结论，即已推出最终结果，故问题求解过程结束。

下面是程序运行的结果：

【实验程序】

#include

#define N 23

void main()

{

int i,j,k,a,b,c;

int num;

int fact[N],temp[N];

int flag=1;

while(flag==1)

{

printf("动物的特征如下:\n");

printf("1有奶2有毛发3有羽毛4会飞5生蛋\n6有爪7有犬齿8目盯前方9吃肉10有蹄\n11反刍食物12黄褐色13黑色条纹14黑色斑点15长腿\n16长脖子17暗斑点18白色19不会飞20黑白色\n21会游泳22善飞23不怕风浪\n");

printf("请输入描述该动物特征的个数:");

scanf("%d",&num);

printf("请输入对这只动物的特征描述的序号(按序号由小到大):\n");

for(i=0;i

{

scanf("%d",&a);

fact[i]=a;

}

//********************************

for(i=0;i

{

if(fact[i]==1)