医学专家系统课件
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高中信息技术选修5课件-4.1.1 认识专家系统-教科版
都能一 有情感、易沟通、处理新 步步解决问 情况更有优势
题，解决问 不知疲倦、不会出错、减 题都符合自 少开支、利于传播、不受 然规律。 寿五、专家系统的分类
分组制作，“自己的”专家系统
1.利用intermodeller软件分组制作是简单的专家系统 2.一人演示，一人解说，其余成员可以补充 3.题目、为什么做、有什么作用
总结
1.专家系统的概念、发展史、作用和分类 2.开发专家系统需要严谨的科学态度 3.专家系统前景广阔，我国需要这方面的软件和人才
思考
专家系统如何工作的
专家系统由哪几部分组成？ 专家系统利用的哪些哪些原理？
专家系统还具有哪些功能？
谢相 谢
伴
你看过医生吗？
专家系统就诊
疾病诊断治疗专家系统
分组探究：什么是专家系统
一、专家系统的概念 二、专家系统的发展史 三、专家系统的发展趋势
分组探究：什么是专家系统
四、专家系统的作用
分组探究：什么是专家系统
人类 专家
辩论
电脑 专家
机器专家和人工专家的异同
总结
求解问题的方式 相同点
不同点
人工专家 机器专家
认识专家系统 课件 2023—2024学年教科版高中信息技术选修5
收集知识和经验
从外部获取相关的专业知识和经验，并对这些知识进行整理、归纳 和验证等操作。
设计知识库和推理机
根据收集到的知识和经验，设计出合适的知识库和推理机，并确定 它们之间的交互方式和工作流程。
专家系统的构建方法和步骤
• 开发用户接口和解释子系统：设计出用户友好的用户接口和解释子系统，以便用户能够方便地使用专家系统和 理解推理过程及结果。
专家系统的应用范围和优势
• 专家系统的应用范围非常广泛，包括医疗、金融、交通、安全等领域。在医疗方面，专家系统可以用于疾病诊 断和治疗方案的制定。
• 在金融方面，专家系统可以用于投资决策和风险评估。 • 在交通方面，专家系统可以用于交通规划和交通控制等。 • 专家系统的优势在于其能够利用已有的专家知识和经验，提高工作效率和准确性，同时也可以减少人为错误和
专家系统的工作原理是
用户通过用户接口向推理机提出问题，推理机根据知识库中的知识和推理规则进行推理，推导出问题的答案，并 通过用户接口将答案返回给用户。在推理过程中，解释子系统会对推理过程和结果进行解释和说明，以便用户更 好地理解和信任专家系统的结论。
专家系统的构建方法和步骤
确定应用领域和目标
明确专家系统的应用领域和目标，以便后续的设计和开发工作能 够更加有针对性地进行。
专家系统也存在一定的局限性， 例如知识获取的难度和成本较高 ，知识库的更新和维护需要不断 投入人力物力等。此外，由于专 家系统的推理过程往往依赖于规 则和数据，因此对于复杂的问题 和不确定性较高的领域，专家系 统的表现可能不如人类专家。
02
专家系统的定义和特点
专家系统的定义
专家系统的定义（续）
用户接口使非专业用户能够与专家系统进行交互，无需了解其内部工作原理。知识获取子 系统负责将人类专家的知识和经验转化为计算机可处理的形式，并存储在知识库中。
从外部获取相关的专业知识和经验，并对这些知识进行整理、归纳 和验证等操作。
设计知识库和推理机
根据收集到的知识和经验，设计出合适的知识库和推理机，并确定 它们之间的交互方式和工作流程。
专家系统的构建方法和步骤
• 开发用户接口和解释子系统：设计出用户友好的用户接口和解释子系统，以便用户能够方便地使用专家系统和 理解推理过程及结果。
专家系统的应用范围和优势
• 专家系统的应用范围非常广泛，包括医疗、金融、交通、安全等领域。在医疗方面，专家系统可以用于疾病诊 断和治疗方案的制定。
• 在金融方面，专家系统可以用于投资决策和风险评估。 • 在交通方面，专家系统可以用于交通规划和交通控制等。 • 专家系统的优势在于其能够利用已有的专家知识和经验，提高工作效率和准确性，同时也可以减少人为错误和
专家系统的工作原理是
用户通过用户接口向推理机提出问题，推理机根据知识库中的知识和推理规则进行推理，推导出问题的答案，并 通过用户接口将答案返回给用户。在推理过程中，解释子系统会对推理过程和结果进行解释和说明，以便用户更 好地理解和信任专家系统的结论。
专家系统的构建方法和步骤
确定应用领域和目标
明确专家系统的应用领域和目标，以便后续的设计和开发工作能 够更加有针对性地进行。
专家系统也存在一定的局限性， 例如知识获取的难度和成本较高 ，知识库的更新和维护需要不断 投入人力物力等。此外，由于专 家系统的推理过程往往依赖于规 则和数据，因此对于复杂的问题 和不确定性较高的领域，专家系 统的表现可能不如人类专家。
02
专家系统的定义和特点
专家系统的定义
专家系统的定义（续）
用户接口使非专业用户能够与专家系统进行交互，无需了解其内部工作原理。知识获取子 系统负责将人类专家的知识和经验转化为计算机可处理的形式，并存储在知识库中。
人工智能、模式识别与医学专家系统PPT共70页
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
专家系统PPT教学课件
9
图灵测试
• 如果电脑能在5分钟内回答由人类测试者提出的一 系列问题，且其超过30%的回答让测试者误认为 是人类所答，则电脑通过测试。
10
• 图灵测试问题举例
• 问： 你会下国际象棋吗？
• 问：你会下国际象棋吗？ • 答：是的。
• 答：是的。
• 问：你会下国际象棋吗？
• 问：你会下国际象棋吗？ • 答：是的。
有知识，不断更新。由于这一特点，使得 专家系统具有十分广泛的应用领域。
7
专家系统的特点
(4) 实用性 专家系统是根据问题的实际需求开发的，这一特 点就决定了它具有坚实的应用背景。
8
专家系统的特点
(5)具有一定的复杂性及难度 专家系统拥有知识，可以运用知识进行推 理，模拟人类的思维过程。但是，人类的 知识是丰富多彩的，思维方式也是多种多 样的。因此，要真正实现对人类思维的模 拟，是一件非常困难的工作，并有赖于其 他许多学科的共同发展。
• 答：是的，我不是已经说 过了吗？
• 问：请再次回答，你会下国际 • 问：请再次回答答：你烦不烦，干吗老提 同样的问题。
11
• 2014年6月7日发生了一件事情：聊天程序“尤金·古斯特 曼”（Eugene Goostman）在英国皇家学会举行的2014 图灵测试大会上冒充一个13岁乌克兰男孩而骗过了33%的 评委，从而“通过”了图灵测试。
3
小 i机器人
/
4
专家系统的特点
专家系统具有下列特点： (1)具有专家水平的专门知识 专家系统为了能够像人类专家那样去解决 实际问题，就必须具有专家级的知识．知 识越丰富，解决问题的能力就越强。
5
专家系统的特点
(2)透明性 专家系统能够解释本身的推理过程并回答
图灵测试
• 如果电脑能在5分钟内回答由人类测试者提出的一 系列问题，且其超过30%的回答让测试者误认为 是人类所答，则电脑通过测试。
10
• 图灵测试问题举例
• 问： 你会下国际象棋吗？
• 问：你会下国际象棋吗？ • 答：是的。
• 答：是的。
• 问：你会下国际象棋吗？
• 问：你会下国际象棋吗？ • 答：是的。
有知识，不断更新。由于这一特点，使得 专家系统具有十分广泛的应用领域。
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专家系统的特点
(4) 实用性 专家系统是根据问题的实际需求开发的，这一特 点就决定了它具有坚实的应用背景。
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专家系统的特点
(5)具有一定的复杂性及难度 专家系统拥有知识，可以运用知识进行推 理，模拟人类的思维过程。但是，人类的 知识是丰富多彩的，思维方式也是多种多 样的。因此，要真正实现对人类思维的模 拟，是一件非常困难的工作，并有赖于其 他许多学科的共同发展。
• 答：是的，我不是已经说 过了吗？
• 问：请再次回答，你会下国际 • 问：请再次回答答：你烦不烦，干吗老提 同样的问题。
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• 2014年6月7日发生了一件事情：聊天程序“尤金·古斯特 曼”（Eugene Goostman）在英国皇家学会举行的2014 图灵测试大会上冒充一个13岁乌克兰男孩而骗过了33%的 评委，从而“通过”了图灵测试。
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小 i机器人
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专家系统的特点
专家系统具有下列特点： (1)具有专家水平的专门知识 专家系统为了能够像人类专家那样去解决 实际问题，就必须具有专家级的知识．知 识越丰富，解决问题的能力就越强。
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专家系统的特点
(2)透明性 专家系统能够解释本身的推理过程并回答
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。
第六章 专家系统 PPT课件
2019/9/4
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设计专家系统
任务 寻找出某个能够达到给定目标的动作序列或 步骤。
特点 从多种约束中得到符合要求的设计；系统需 要检索较大的可能解空间；能试验性地构造出可 能设计；易于修改；能够使用已有设计来解释当 前新的设计。
例子 VAX计算机结构设计专家系统等。
2019/9/4
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2019/9/4
2
6.2 专家系统的结构
6.2.1 专家系统的一般结构 6.2.2 黑板结构
2019/9/4
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6.3 知识表示
6.3.1 知识表示的基本问题 6.3.2 一阶谓词逻辑 6.3.3 产生式系统 6.3.4 框架理论 6.3.5 语义网络 6.3.6 元知识
透明性：由于专家系统所求解的问题具有多义性及不确定性，所 以需要专家系统能解释本身的推理过程，回答用户对结论所提出 的问题。
灵活性：人类专家的知识的经验不是静止的，而是不断丰富，不 断增长的。专家系统也是一样，它通过其知识获取机制，能不断 地丰富、校正知识，从而更好地工作。
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黑板结构是一种模拟人类专家解决问题过程的方法。人 类在解决复杂问题时，往往需要多名来自不同领域的专 家，这些专家聚集在一起，对问题的某一方面发表各自 的看法，每个专家可以把自己的解决方案写在黑板上。 这样，其他专家都可看到，并能参与讨论，使用有关的 结果。最后，通过综合每个专家对局部问题的求解，最 终解决整个问题。
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6.1.1 专家系统的产生和发展
1978年前后，从MYCIN系统中逐渐发展出了 EMYCIN (Empty MYCIN) 系统，它包括全部了MYCIN中的逻辑结构，但没有专门的知识。因 而，它是一个通用的专家系统。从此，专家系统外壳，这一专家 系统的开发工具产生了。专家系统外壳包含有全部的逻辑结构和 推理策略，但没有具体的领域知识。
七章专家系统精品PPT课件精选全文完整版
2024/10/16
5
专家系统的特点
（1）从处理问题的性质看：专家系统善于解决那些不 确定性的、非结构化的、没有算法解或虽有算法解 但在现有的机器上无法实施的困难问题。
（2）从处理问题的方法看：专家系统则是靠知识和推 理来解决问题，专家系统是基于知识的智能问题求 解系统。
（3）从系统的机构来看：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。
和发展。 专家系统的形式也是普及科技知识的好
形式。
2024/10/16
22
专家系统的应用
（1）应用范围和应用领域不受限制 （2）专家系统的广泛应用产生了良好的
经济效益和社会效益。 （3）专家系统的应用实例以及在生产制
造领域中的广泛应用。
2024/10/16
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专家系统的发展概况
20世纪60年代，DENDRAL的建成标志着专家系统的 诞生。
块
块
1
m
（1）实际问题错综复 杂，可能需要多次推 理，所以知识库是多 层的或多块的。 （2）实际问题往往 不仅需要推理，而且 还需要做一些处理， 所以增加处理模块。
2024/10/16
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多 媒体 人 机界 面
方法 选择
参数 确定
图件 绘制
图形 评价
I
O 接口
方法 知识 库
动态 数据库
参数 知识 库
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专家系统的结构
概念结构 实际结构 网络与分布式结构 黑板模型
2024/10/16
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概念结构
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
专家系统优秀PPT课件PPT课件
专家系统的基本组成
由上图可知
知识库
推理机
推理机的运行策略：
正向推理:是由原始数据出发，按一定的策略运用知识库中专家的知识，推 断出所需要的结论；
反向推理：是先提出结论，然后去寻找这个结论的证据，这种由结论到前 提数据策略称为“目标驱动策略”；
双向推理：综合利用正向推理和反向推理的优点，在实际使用过程中把正 向推理、反向推理混合运用。
门关闭,外阀门打开,系统排湿。
控制变量的选取 将偏差量化为 7个等级 , E = { ENB , ENM ,ENS , EO , EPS , EPB },表示
偏差值为负大、负中、负小、0、正小,正大的概念。 将偏差变化率量化为 5个等级, EC = { ECNB , ECNM , ECNS , ECO ,
综合数据库（全局数据库）
解释接口（人机界面）
知识获取
2.1.3 专家系统的类型及特征
具有专家的专业知识 能进行有效推理 专家系统的透明性和灵活性 具有一定的复杂性与难度
具有专家的专业知识
一个专家系统为了象人类专家那样工作，必须表现专 家的技能和高度的技巧以及有足够的鲁棒性
能进行有效的推理
专家系统的类型
对专家系统可以按不同的方法分类。可以按应用领域、知识表 示方法、控制策略、任务类型等分类。如按任务类型（解决问题） 来划分，常见的有解释型、预测型、诊断型、调试型、维护型、规 划型、设计型、监督型、控制型、教育型等。
专家系统所要解决的问题一般没有算法解，并且经常要在不完 全、不精确或不确定的信息基础上做出结论。
ECP },表示吸湿快速、中等速度、慢速、0、反吸。 输出时间 T = { TB ,TM , TS },表示时间为长、中、短。
医学专家系统课件
医学专家系统
计算机辅助诊断:利用机器模仿医生的智能。利用 计算机辅助诊断 机器模仿人类的智能即人工智能。 人工智能技术在医学上的典型应用:是专家系统 专家系统。 人工智能技术 专家系统 专家系统的实质就是让计算机系统代替专家为患 专家系统的实质 者诊断，换句话说就是利用机器模仿人类专家的 智能。
计算机专家诊断系统的一般诊断过程是
Bayes
（3）贝叶斯定理 贝叶斯定理 有时除了要知道事件的概率P(A)外，还需要知道 在“事件B已出现”的条件下，事件A出现的条件 概率P（A|B）。 例如，我们需要知道在某疾病B发生条件下，症状 A出现的概率时就要计算条件概率P（A|B）。
用贝叶斯模型建立专家系统的 具体步骤： 具体步骤：
3 1 2 3 4 6 5 列出疾病的各个方面的症状 分别以不同的数据结构表示 收集资料统计已确诊的病例 用程序计算出事先概率和条件概率 在已知症状的前提下确定诊断
症状集
S
模糊关系 R
诊断集
D
如果某一病例的症状、体征、检验结果构成一模糊子集A 如果某一病例的症状、体征、检验结果构成一模糊子集A:
则由A与R合成的关系矩阵 则由A
就给出了该病人的诊断意见书B 只要将A输入计算机， 就给出了该病人的诊断意见书B。只要将A输入计算机，输 诊断意见书 出就是B 起转换器的作用， R是模糊诊断模型， 出就是 B 。 R 起转换器的作用， A·R是模糊诊断模型， 是借 计算机实现的。此即模糊算法专家系统的设计。 计算机实现的。此即模糊算法专家系统的设计。
陕西师范大学
医学专家系统
观看
医学专家系统的产生及发展
1959年,美国的Ledley等首次将数学模型引入临床医学,提 出了可将布尔代数和Bayes定理作为计算机诊断的数学模 型,并以此诊断了一组肺癌病例,开创了计算机辅助诊断的 先例。 1976年,美国斯坦福大学的Short-liffe等研制成功了著名的 用于鉴别细菌感染及治疗的医学专家系统 医学专家系统MYCIN,是医学 医学专家系统 专家系统最成功的实例之一。 1982年,美国匹兹堡大学的Miller等发表了著名的内科疾病 诊断咨询系统INTERNIST-1并不断完善成改进型 INTERNIST-2,即后来的CADUCEUS专家系统 专家系统,其知识库 专家系统 中包含了572种疾病,约4500种症状。 1991年美国哈佛医学院Barnett等开发的“解释”软件 “解释”软件,包 含有2200种疾病和5000种症状。 ……
专家系统(全套课件277P)
• 从推理方向的角度划分，可分为正向推理专家系统、逆向推理专 家系统及混合推理专家系统；从知识表示技术的角度划分，可分 为基于逻辑的专家系统、基于产生式规则的专家系统、基于语义 网络的专家系统等；从应用领域的角度划分，分为医疗诊断专家 系统、化学专家系统、地质勘探专家系统、气象专家系统等；从 求解问题所采用的基本方法来划分，可分为诊断/分析型的专家 系统及构造/综合型的专家系统等。
• 专家系统另一个特点是其专用性。虽然专家系统的原理具有一 般性，但实际的系统却没有通用性。一个实用的小麦专家系统 不可能用来指导玉米种植。
4、农业专家系统的组成
• 农业专家系统一般由知识库、推理机、工作存储区（中 间数据库）、解释器、知识获取机构以及人机接口组成， 如图所示。
知识库(Knowledge Base)
第一章 农业专家系统概述
一、人工智能
1、什么是人工智能(麦卡锡等人提出) 广义地讲，人工智能是关于人造物的智能行为，而
智能行为包括知觉、推理、学习、交流和在复杂 环境中的行为。
3、人工智能的研究领域
• 人工智能的研究更多的是结合具体领域进行的， 主要研究领域有专家系统，机器学习，模式识别， 自然语言理解，自动定理证明，自动程序设计， 机器人学，博弈，智能决定支持系统和人工神经 网络。
3、专家系统的分类
• 海叶斯-罗斯（F.Heyes-Roth）等人按专家系统的特性及处理 问题的类型将专家系统分为如下10类：解释型、诊断型、预测 型、设计型、规划型、控制型、监测型、维修型、教育型、调试 型。此外，近些年还研制开发出了决策型及管理型的专家系统。
• 若按系统的体系结构进行分类，专家系统可分为集中式专家系统、 分布式专家系统、神经网络专家系统、符号系统与神经网络相结 合的专家系统等4类。
• 专家系统另一个特点是其专用性。虽然专家系统的原理具有一 般性，但实际的系统却没有通用性。一个实用的小麦专家系统 不可能用来指导玉米种植。
4、农业专家系统的组成
• 农业专家系统一般由知识库、推理机、工作存储区（中 间数据库）、解释器、知识获取机构以及人机接口组成， 如图所示。
知识库(Knowledge Base)
第一章 农业专家系统概述
一、人工智能
1、什么是人工智能(麦卡锡等人提出) 广义地讲，人工智能是关于人造物的智能行为，而
智能行为包括知觉、推理、学习、交流和在复杂 环境中的行为。
3、人工智能的研究领域
• 人工智能的研究更多的是结合具体领域进行的， 主要研究领域有专家系统，机器学习，模式识别， 自然语言理解，自动定理证明，自动程序设计， 机器人学，博弈，智能决定支持系统和人工神经 网络。
3、专家系统的分类
• 海叶斯-罗斯（F.Heyes-Roth）等人按专家系统的特性及处理 问题的类型将专家系统分为如下10类：解释型、诊断型、预测 型、设计型、规划型、控制型、监测型、维修型、教育型、调试 型。此外，近些年还研制开发出了决策型及管理型的专家系统。
• 若按系统的体系结构进行分类，专家系统可分为集中式专家系统、 分布式专家系统、神经网络专家系统、符号系统与神经网络相结 合的专家系统等4类。
第六章-专家系统PPT课件
10/28/2024
13
6.1.2 专家系统的类型
(1) 解释专家系统 ……
作为解释专家系统的例子有语音理解、图象分 析、系统监视、化学结构分析和信号解释等。 例如，卫星图象(云图等)分析、集成电路分析、 DENDRAL化学结构分析、ELAS石油测井数据分 析、染色体分类、PROSPECTOR地质勘探数据解 释和丘陵找水等实用系统。
的MACSYMA符号积分与定理证明系统，我国一些大学开发 的计算机程序设计语言和物理智能计算机辅助教学系统以 及聋哑人语言训练专家系统等。
10/28/2024
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6.1.2 专家系统的类型
(10) 修理专家系统 修理专家系统的任务是对发生故障的对象(系
统或设备)进行处理，使其恢复正常工作。修理专 家系统具有诊断、调试、计划和执行等功能。美 国贝尔实验室的ACI电话和有线电视维护修理系统 是修理专家系统的一个应用实例。
预测专家系统的例子有气象预报、军事预测、人口预 测、交通预测、经济预测和谷物产量预测等。例如，恶劣 气候(包括暴雨、飓风、冰雹等)预报、战场前景预测和农 作物病虫害预报等专家系统
10/28/2024
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6.1.2 专家系统的类型
(3) 诊断专家系统 诊断专家系统的任务是根据观察到的情况(数据)来推
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。
10/28/2024
4
6.1.1 专家系统的特点—特点
(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。
10/28/2024
(3) 诊断专家系统 ……
专家系统精品PPT课件
报等。
专家系统的研究过程及前景
过去
现在
未来
专家系统的研究历程
初创期
孕育期
成熟期
发展期
孕育期
1937年，图灵(Turing)发表了理想计算器的论文
1943年，Post产生式规则
1954年，控制规则执行的Markov算法 1956年，人工智能（Artificial Intelligence , AI）
➢预测专家系统 预测专家系统是通过对过去和现在已知状况的分析，推断未来 可能发生的情况。 特点：
1. 处理的数据随时间变化，而且是不准确和不完全的。 2. 系统需要有适应时间变化的动态模型。
➢规划专家系统 规划专家系统在于寻找出某个能够达到给定目标的动作序列或步骤。 特点：
1. 所要规划的目标可能是动态的或静态的，需要对未来动作 做比预测。
行修改。 5. 能够使用已被证明是正确的设计来解释当前的(新的)设计。
➢监视专家系统 监视专家系统对系统、对象或过程的行为进行不断观察，进行 比较，以发现异常情况，发出警报。 特点：
1. 应具有快速反应能力，在造成事故之前及时发出警报。 2. 发出的警报要有很高的准确性。 3. 系统能够随时间和条件的变化而动态地处理其输入信息。 4. 监视专家系统可用于核电站的安全监视、防空监视与警
➢ 具有灵活性:在专家系统中，其体系结构通常采用知识库与推 理机相分离的构造原则，它们彼此独立又相互联系。 ➢ 使用于特定领域：当问题的知识牵涉较广，或是没有一定的 处理程序时，就必须靠人类专家的智慧来
3
专家系统类型
➢ 解释专家系统 解释专家系统是通过对已知信息和数据的分析与解释。 特点：
1. 处理的数据量大，往往不准确、有错误 。 2. 能够从不完全的信息中得出解释、假设等。 3. 推理过程可能很复杂和很长，并对推理过程做出解释
专家系统的研究过程及前景
过去
现在
未来
专家系统的研究历程
初创期
孕育期
成熟期
发展期
孕育期
1937年，图灵(Turing)发表了理想计算器的论文
1943年，Post产生式规则
1954年，控制规则执行的Markov算法 1956年，人工智能（Artificial Intelligence , AI）
➢预测专家系统 预测专家系统是通过对过去和现在已知状况的分析，推断未来 可能发生的情况。 特点：
1. 处理的数据随时间变化，而且是不准确和不完全的。 2. 系统需要有适应时间变化的动态模型。
➢规划专家系统 规划专家系统在于寻找出某个能够达到给定目标的动作序列或步骤。 特点：
1. 所要规划的目标可能是动态的或静态的，需要对未来动作 做比预测。
行修改。 5. 能够使用已被证明是正确的设计来解释当前的(新的)设计。
➢监视专家系统 监视专家系统对系统、对象或过程的行为进行不断观察，进行 比较，以发现异常情况，发出警报。 特点：
1. 应具有快速反应能力，在造成事故之前及时发出警报。 2. 发出的警报要有很高的准确性。 3. 系统能够随时间和条件的变化而动态地处理其输入信息。 4. 监视专家系统可用于核电站的安全监视、防空监视与警
➢ 具有灵活性:在专家系统中，其体系结构通常采用知识库与推 理机相分离的构造原则，它们彼此独立又相互联系。 ➢ 使用于特定领域：当问题的知识牵涉较广，或是没有一定的 处理程序时，就必须靠人类专家的智慧来
3
专家系统类型
➢ 解释专家系统 解释专家系统是通过对已知信息和数据的分析与解释。 特点：
1. 处理的数据量大，往往不准确、有错误 。 2. 能够从不完全的信息中得出解释、假设等。 3. 推理过程可能很复杂和很长，并对推理过程做出解释
专家系统PPT
正向推理求解或 逆向推理求解。
正向推理求解即从已知事实出发,正向运用推理规则,不断 推论出新的事实,直至达到目标为止.
实际上从欲求证的目标(假设结论)出发,逆向使用推理 规则,不断寻找使欲求证目标成立的条件(事实),直至 与已知事实相吻合为止的逆向推理求解对许多问题更 为有效。
正向推理求解(1/3)
PS的组成--产生式规则(2/2)
then部分被称为操作、结果或后项. 在PS的执行过程中,如果某规则的前项满足了,那么, 该规则就可以被应用,也就是说,系统的控制部分可以 执行规则后项的操作部分. 产生式规则的前后项可用谓词逻辑、逻辑函数、符号和 语言的形式,或用很复杂的过程语句来表示. 这取决于所采用知识表示的方法与数据结构的类型.
PS的组成--冲突解决(4/6)
(3) 规模排序 按规则的前项的规模排列优先级,优先使用被满足的条件 较多的规则. (4) 规则排序
某些领域问题,预先可知道它的某些特点,此时可根据这些 特点把知识(规则)排成固定的顺序.如：
当领域问题有固定的解题次序时,可按该次序排列相 应的知识,排在前面的知识优先被应用; 当已知某些产生式规则被应用后会明显的有利于问 题的求解时,就使这些产生式规则优先被应用.
1972年法国马塞大学的Prolog语言;
1975年M.L.Minsky提出的理解复杂行为的框架表示法.
引言--基本成熟期(2/3)
ES的基本成熟期 该时期是与一批涉及数学、医疗、自然语言理解、地质 等领域的ES系统的诞生相关联的.其中贡献最大的有: mycin系统: 一个基于规则的PS,运用可信度因子实现不确定 性推理. casnet系统: 用于语言理解,采用黑板结构.
引言--深化与应用期(2/2)
正向推理求解即从已知事实出发,正向运用推理规则,不断 推论出新的事实,直至达到目标为止.
实际上从欲求证的目标(假设结论)出发,逆向使用推理 规则,不断寻找使欲求证目标成立的条件(事实),直至 与已知事实相吻合为止的逆向推理求解对许多问题更 为有效。
正向推理求解(1/3)
PS的组成--产生式规则(2/2)
then部分被称为操作、结果或后项. 在PS的执行过程中,如果某规则的前项满足了,那么, 该规则就可以被应用,也就是说,系统的控制部分可以 执行规则后项的操作部分. 产生式规则的前后项可用谓词逻辑、逻辑函数、符号和 语言的形式,或用很复杂的过程语句来表示. 这取决于所采用知识表示的方法与数据结构的类型.
PS的组成--冲突解决(4/6)
(3) 规模排序 按规则的前项的规模排列优先级,优先使用被满足的条件 较多的规则. (4) 规则排序
某些领域问题,预先可知道它的某些特点,此时可根据这些 特点把知识(规则)排成固定的顺序.如：
当领域问题有固定的解题次序时,可按该次序排列相 应的知识,排在前面的知识优先被应用; 当已知某些产生式规则被应用后会明显的有利于问 题的求解时,就使这些产生式规则优先被应用.
1972年法国马塞大学的Prolog语言;
1975年M.L.Minsky提出的理解复杂行为的框架表示法.
引言--基本成熟期(2/3)
ES的基本成熟期 该时期是与一批涉及数学、医疗、自然语言理解、地质 等领域的ES系统的诞生相关联的.其中贡献最大的有: mycin系统: 一个基于规则的PS,运用可信度因子实现不确定 性推理. casnet系统: 用于语言理解,采用黑板结构.
引言--深化与应用期(2/2)
麦粒肿诊断专家系统开发ppt课件
开发工具CLIPS程序简介
❖ CLIPS是一种专家系统开发工具，用C语言编写， 全称是The C Language Integrated Production System。
❖ 最初由NASA（美国国家航天局） Johnson空间中 心软件技术研究室开发出来。自1985年首次发布以 来，CLIPS经历了不断的改进和完善。现在它已经 在全世界得到广泛的应用。
❖ 简单实用，可免费下载 ❖ 提供正向推理机制
CLIPS程序及运行环境
基本窗口， 可输入命令
麦粒肿诊断推理树
散瘌法
R10
轻型
R1
毛囊皮 根微红肿
散瘌加罐挑瘌加罐放来自法外敷药物R12
R13
R14
R11
轻风热型
重风热型
重积热型
晚期
R7
外感风热
R2
鼻塞流涕
R8
R9
R6
重型
胃肠积热
脓点破溃
R4 R5
麦粒肿诊断规则
❖ R1：毛囊皮根微红肿→轻型 ❖ R2：鼻塞流涕→外感风热 ❖ R3：舌苔薄黄^胃纳差→胃肠积热 ❖ R4：眼睑局部明显红肿→重型 ❖ R5：眼睑局部红肿^顶尖有脓点→重型 ❖ R6：脓点破溃→晚期 ❖ R7：轻型^外感风热→轻风热型 ❖ R8：重型^外感风热→重风热型 ❖ R9：重型^胃肠积热→重风热型 ❖ R10：轻型→散瘌法 ❖ R11：晚型→外敷药物 ❖ R12：轻风热型→散瘌加罐 ❖ R13：重风热型→挑瘌加罐 ❖ R14：重风热型→放血法
麦粒肿诊断专家 系统开发
麦粒肿诊断专家系统
❖ 麦粒肿是常见的眼病，实际上是在眼皮的边缘上出 现一个或数个象麦粒大小的脓包。
预防常识 1．经常保持眼部清洁，不用不干净的手、毛巾、手帕等 物品擦眼。 2．患睑缘炎、结膜炎或沙眼时应及时治疗。
医学专家系统及应用59页PPT
医学专家系统及应用
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只丽·佩蒂博恩·普尔
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只丽·佩蒂博恩·普尔
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医学 专家 系统
日常 诊疗
电子 病历 系统
基因 芯片 疾病 诊断
动物 疾病
森林 病虫 害
植物 保护 领域
？
★ 航空领域的专家系统
防空导弹飞行试验集成故障诊断专家系统 航空发动机的滑油系统故障诊断专家系统研究 分布式故障诊断专家系统 在运载火箭发射决策中的应用 在飞机故障诊断与维护指导系统中的应用 自动驾驶仪故障诊断专家系统
随机性与模糊性的区别
随机性:指事件出现某种结果的机会. 模糊性:指存在于现实中的不分明现象.
模糊数学:研究模糊现象的定量处理方法. 模糊数学
模糊数学的几个概念： 模糊数学的几个概念：
★ 模糊集合 模糊集合：模糊概念用数学语言来说就是模糊集合。 基本思想是把经典集合中的绝对隶属关系灵活化，用特 基本思想 征函数的语言来讲就是；元素对“集合”的隶属度不再 是局限于取0或1，而是可以取从0到1的任一数值。 ★ 映射 映射：在两个集合X、Y之间，如果有一个法则f，使得 对X中的每个元素x，在Y中都有唯一元素y与之对应，则 称f是X到Y的映射。
即：对每个x∈X都存在着唯一确定的元素y＝ f(x)∈Y与之对应．
模糊数学的几个概念： 模糊数学的几个概念：
和一个资格函数把U中间 ★模糊子集：设给定论域U和一个资格函数把 中间 模糊子集：设给定论域 和一个资格函数把 每个元素x和区间 和区间[0， 中的一个数 中的一个数μ 每个元素 和区间 ，1]中的一个数μA (x)结合起 结合起 表示x在 中的资格的等级 此处的A我 中的资格的等级。 来。μA (x)表示 在A中的资格的等级。此处的 我 表示 们就说是U的一个模糊子集 的一个模糊子集。 们就说是 的一个模糊子集。 ★隶属函数 设给定论域U， 在闭区间 在闭区间[0， 中的任一映射 中的任一映射μ 设给定论域 ，U在闭区间 ，1]中的任一映射μA
要求输入足够多的病例统计资料 数学模型，确定参数和诊断 运算 运算)规则 数学模型，确定参数和诊断(运算 规则 编制程序 将诊断程序输入计算机 将患者症状、体征、 将患者症状、体征、检查等资料输入 计算机运算后， 计算机运算后，显示诊断报告
常用医学专家系统模型： 常用医学专家系统模型：
基于统计学原理（ 基于统计学原理（Bayes)
陕西师范大学
医学专家系统
观看
医学专家系统的产生及发展
1959年,美国的Ledley等首次将数学模型引入临床医学,提 出了可将布尔代数和Bayes定理作为计算机诊断的数学模 型,并以此诊断了一组肺癌病例,开创了计算机辅助诊断的 先例。 1976年,美国斯坦福大学的Short-liffe等研制成功了著名的 用于鉴别细菌感染及治疗的医学专家系统 医学专家系统MYCIN,是医学 医学专家系统 专家系统最成功的实例之一。 1982年,美国匹兹堡大学的Miller等发表了著名的内科疾病 诊断咨询系统INTERNIST-1并不断完善成改进型 INTERNIST-2,即后来的CADUCEUS专家系统 专家系统,其知识库 专家系统 中包含了572种疾病,约4500种症状。 1991年美国哈佛医学院Barnett等开发的“解释”软件 “解释”软件,包 含有2200种疾病和5000种症状。 ……
温室控制 空调系统 农作物施肥
学生成绩分析
水产 专家系统
桥梁诊断
林业
银行开发 污水处理
作物栽培
陕西师范大学
No homework！ ！
P(B|Hj)＝P(B13·B23·B33·B42·B51·B61·B73 |Hj) ＝P(B13 | Hj) P(B23 | Hj) P(B33 | Hj) P(B42 | Hj) P(B51 | Hj) P(B61 | Hj) P(B73 | Hj)(j=l，2，3) P(B|H1) ＝9．45×10-8 P(H1)P(B|H1)＝0．351×9．45× 10-8 ＝3．695× 10-8 同理P(H2) P(B|H2) =5.53 × 10-5 P(H3) P(B|H3) =1.136 × 10-4
现有一阑尾炎患者、开始上腹痛，之后呕吐，腹泻， ★ 现有一阑尾炎患者、开始上腹痛，之后呕吐，腹泻， 人院体温37℃ 全身腹肌紧张，压痛， 白细胞)数达 人院体温 ℃．全身腹肌紧张，压痛，WBC(白细胞 数达 白细胞 19350。 。 显然其症侯为B＝ ,则 显然其症侯为B＝B13·B23·B33·B42·B51·B61·B73 ,则 的大小可通过公式3-1算得 其P(Hj|B)(j＝l，2，3，4)的大小可通过公式 算得。 ＝ ， ， ， 的大小可通过公式 算得。
基于模糊数学原理
基于人工神经网络
基于统计学原理（Bayes) 基于统计学原理（
贝叶斯模型 （1）事件及其相互关系 事件及其相互关系 必然事件：在一定条件下必须出观的现象 必然事件 不可能事件：在一定条件下必然不出现的现象。 不可能事件 随机事件：在一定条件下，可能出现也可能不出现以现象叫。 随机事件 （2）概率 概率 想一想 A1 U A2 U…UAn ？ A1∩A2∩…∩An ？
贝叶斯逐步问诊
逐步问诊特点 逐步问诊 把第K-1步的验后概率 作为第K步的先验概率 逐次递推。
问题 选择 开始
识别
判别
结束
逐步问诊基本结构
贝叶斯定理算式
P(Hj) P(A|Hj)
P(Hj|A）=
n
∑
i=1
P(Hj) P(A|Hj)
这里H1,H2,…Hi分别表示j种互斥的疾病; A为用于这些疾病鉴别诊断的某一临床表现或检验结果的组合（症候） （症候） 式中P(Hj)为各疾病发生的先验概率 先验概率,表示医生在具体诊断某患者前所掌 先验概率 握的疾病Hi的发病情况。 P(A|Hj)为在已知疾病Hi条件下，各症状A出现的“条件概率 条件概率”，即某临 条件概率 床症候A的可能性，它可以通过收集足够数量的病例容易地得到。 P(Hj|A）称为后验概率 后验概率，表示在患者症状A出现时,患疾病Hi的可能性。 后验概率
症状集
S
模糊关系 R
诊断集
D
如果某一病例的症状、体征、检验结果构成一模糊子集A 如果某一病例的症状、体征、检验结果构成一模糊子集A:
则由A与R合成的关系矩阵 则由A
就给出了该病人的诊断意见书B 只要将A输入计算机， 就给出了该病人的诊断意见书B。只要将A输入计算机，输 诊断意见书 出就是B 起转换器的作用， R是模糊诊断模型， 出就是 B 。 R 起转换器的作用， A·R是模糊诊断模型， 是借 计算机实现的。此即模糊算法专家系统的设计。 计算机实现的。此即模糊算法专家系统的设计。
Bayes
（3）贝叶斯定理 贝叶斯定理 有时除了要知道事件的概率P(A)外，还需要知道 在“事件B已出现”的条件下，事件A出现的条件 概率P（A|B）。 例如，我们需要知道在某疾病B发生条件下，症状 A出现的概率时就要计算条件概率P（A|B）。
用贝叶斯模型建立专家系统的 具体步骤： 具体步骤：
3 1 2 3 4 6 5 列出疾病的各个方面的症状 分别以不同的数据结构表示 收集资料统计已确诊的病例 用程序计算出事先概率和条件概率 在已知症状的前提下确定诊断
得： P(H1|B)=0.02% P(H2|B)=32.2% P(H3|B)=67.76%
所以：诊断为阑尾炎穿孔（H3) 所以：诊断为阑尾炎穿孔（H3).
基于模糊数学原理的专家系统
模糊数学的定义 处理现实对象的数学模型
确定性数学模型:确定性或固定性,对象间有必然联系. 随机性数学模型:对象具有必然性或随机性 模糊性数学模型:对象及其关系均具有模糊性.
例子
等使用电子 ★ DeGroff等使用电子听诊器和人工神经网络制造 等使用电子听诊器和人工神经网络制造 了一种仪器， 了一种仪器，它可正确地区分儿童生理性和病理 性杂音。用电子听诊器记录的儿童心音，输入能 性杂音。用电子听诊器记录的儿童心音， 识别复杂参数的ANN，分析的敏感性和特异性均 ， 识别复杂参数的 达100%。 。
例子
台湾DEU科技（德亚科技）开发的计算机辅助检测系统 科技（ ★ 台湾 科技 德亚科技） Rapid ScreenTM RS-2000为全世界最先通过美国ＦＤＡ 为全世界最先通过美国ＦＤＡ 为全世界最先通过美国 认证的早期肺癌辅助诊测系统。该产品采用人工智能神经 认证的早期肺癌辅助诊测系统。 网络ANN，自动标识数字胸片中可疑结节区。经台湾和 ，自动标识数字胸片中可疑结节区。 网络 美国的临床实验，可使放射专家检测 期肺癌的能力明 美国的临床实验，可使放射专家检测T1期肺癌的能力明 显提高(潜在提升约 以上)。 显提高 潜在提升约15 %以上 。 潜在提升约 以上
应用举例
对某地区1207位阑尾炎患者的资料统计为表3—1。 按慢性 慢性阑尾炎、急性 急性阑尾炎、阑尾炎穿孔 阑尾炎穿孔三类统 慢性 急性 阑尾炎穿孔 计症候频率(腹痛开始部位、恶心呕吐、体温、体 征及体检结果)。
若已知慢性阑尾炎H1、急性阑尾炎H2、阑尾炎穿孔H3 发生的先验概率分别为： P(H1)＝0.391 P(H2)＝0.493 P(H3)＝0.116
中国医学专家系统
国外专家系统的应用已涉及到医学的各个领域,国内对医学 专家系统的研究是从二十世纪七十年代末开始的。由于中 医具有非常好的数据处理原型,推理过程明晰,因此,专家系 统首先在中医领域取得了突破。 上海中西医结合医院与颐圣计算机公司联合开发具有咨询 和辅助诊断性质的《中医计算机辅助诊疗系统 中医计算机辅助诊疗系统》 中医计算机辅助诊疗系统 浙江大学开发的基于计算机图像分析的青光眼辅助诊断 青光眼辅助诊断专 青光眼辅助诊断 家系统 血气酸碱分析计算机辅助诊断专家系统 血气酸碱分析 计算机辅助诊断模拟手术及面像预测 模拟手术及面像预测系统 模拟手术及面像预测 胃病诊断专家系统 胃病诊断 ……
模糊算法专家系统的设计实施
每一种典型的病都是一种模式，因此，医生确 诊病人的过程是一个模式识别的过程(医疗诊 断的过程用模糊数学 模糊数学来描述，是从症状集 S 到 模糊数学 症状集 诊断集D的映射)。从专家经验和大量病例中总 结出从S到D的模糊关系 R,R 模糊关系R,R 模糊关系 R,R为医疗诊断的专家 系统，将R储存在计算机内: