专家系统PPT课件
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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。
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。
人工智能专家系统PPT-28张课件
专家系统的开发
2.专家系统的基本设计思想与基本设计原则
(6) 以各种事例来试验所设计的系统。 研究那些产生不准确结论的事例，并且确定 系统可以做些什么修改以校正错误。修改系 统后要检验系统对这些事例产生的结果以及 系统的这些修改对其它事例的影响。
专家系统的开发
2.专家系统的基本设计思想与基本设计原则
各类专家系统之间具有一些共同的问题。 对于一些任务相似的专家系统，由于问题特 征不同而具有不同的求解方法；而另一些任 务不同的专家系统，由于问题性质相近而具 有类似的求解方法。显然，从问题的一般特 征出发来考虑建立模型的方法，能够更易于 抓住问题的本质。
专家系统的开发
3.专家系统的开发工具 目前国外出现了许多专用的专家系统工
•
6、无论你正遭遇着什么，你都要从落魄中站起来重振旗鼓，要继续保持热忱，要继续保持微笑，就像从未受伤过一样。
•
7、生命的美丽，永远展现在她的进取之中;就像大树的美丽，是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机中;像雄鹰的美丽，是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翱翔中;像江
河的美丽，是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。
专家系统的开发
3.专家系统的开发步骤
(1) 设计初始知识库。知识库的设计是 建立专家系统最重要和最艰巨的任务。初始 知识库的设计包括：
(c) 概念形式化，即确定用来组织知 识的数据结构形式，应用人工智能中各种知 识表示方法把与概念化过程有关的关键概念 、子问题及信息流特性等变换为比较正式的 表达，它包括假设空间、过程模型和数据特 性等。
•
4、心中没有过分的贪求，自然苦就少。口里不说多余的话，自然祸就少。腹内的食物能减少，自然病就少。思绪中没有过分欲，自然忧就少。大悲是无泪的，同样大悟
七章专家系统精品PPT课件精选全文完整版
2024/10/16
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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。
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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。
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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
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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。
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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
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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
知识库方面ppt课件
3
二、专家系统的产生与发展
2.1 孕育期（1965年前）
1956年人工智能诞生，早期的人工智能是从具体的 问题入手的。如1956年Newell和Simon编制的LT系统实 现定理证明；Samuel研制的西洋跳棋程序CHECKERS。
60年代初期，AI集中开发通用的方法和技术，如通 用问题求解程序( GPS) ；
7
不精确推理技术：针对客观存在的不精确或 不完全的数据和知识，增强了专家系统对专 家启发式知识的表达能力。
专家系统通用性的研究：开始把具有一定通 用性的推理方法和领域的专门知识结合起来， 试图构造有通用性的专家系统框架。
8
2.4 发展期(1978~至今)
此阶段研究突出在以下几个方面： 自动知识获取系统研制
综合数据库：用于存放问题求解的初始证据、 中间结果、目标、求解状态及最终结果等。
推理机：在一定控制策略下针对综合数据库 中的当前信息，识别和选取知识库中的有用 知识进行推理。常采用不精确推理。
13
知识获取程序：辅助知识工程师获取知识的程序及 系统的自学习模块等。
解释程序：根据用户的提问，对系统得出的结论、
采用归纳式知识获取设计Meta-DENDRAL
骨架系统等建造ES的工具相继出现
EMYSIN、EXPERT
知识库管理系统(KBMS)的研制 新型专家系统研制
生物学专家系统MOLGEN
9
三、专家系统的功能与结构
3.1 功能
专家系统应当具备以下几个功能： 存储专业领域知识； 存储具体问题求解过程中的初始证据数据和推 理过程中的各种信息与数据； 利用已有知识解决专业问题； 对推理过程和结论作出必要的解释； 提供用户接口； 提供知识获取、知识库修改完善等维护手段。
二、专家系统的产生与发展
2.1 孕育期（1965年前）
1956年人工智能诞生，早期的人工智能是从具体的 问题入手的。如1956年Newell和Simon编制的LT系统实 现定理证明；Samuel研制的西洋跳棋程序CHECKERS。
60年代初期，AI集中开发通用的方法和技术，如通 用问题求解程序( GPS) ；
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不精确推理技术：针对客观存在的不精确或 不完全的数据和知识，增强了专家系统对专 家启发式知识的表达能力。
专家系统通用性的研究：开始把具有一定通 用性的推理方法和领域的专门知识结合起来， 试图构造有通用性的专家系统框架。
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2.4 发展期(1978~至今)
此阶段研究突出在以下几个方面： 自动知识获取系统研制
综合数据库：用于存放问题求解的初始证据、 中间结果、目标、求解状态及最终结果等。
推理机：在一定控制策略下针对综合数据库 中的当前信息，识别和选取知识库中的有用 知识进行推理。常采用不精确推理。
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知识获取程序：辅助知识工程师获取知识的程序及 系统的自学习模块等。
解释程序：根据用户的提问，对系统得出的结论、
采用归纳式知识获取设计Meta-DENDRAL
骨架系统等建造ES的工具相继出现
EMYSIN、EXPERT
知识库管理系统(KBMS)的研制 新型专家系统研制
生物学专家系统MOLGEN
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三、专家系统的功能与结构
3.1 功能
专家系统应当具备以下几个功能： 存储专业领域知识； 存储具体问题求解过程中的初始证据数据和推 理过程中的各种信息与数据； 利用已有知识解决专业问题； 对推理过程和结论作出必要的解释； 提供用户接口； 提供知识获取、知识库修改完善等维护手段。
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。
第六章-专家系统PPT课件
10/28/2024
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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。
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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
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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。
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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。
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(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
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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
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9.1专家系统的概念
9.1.3 专家系统的类型
1.按用途分类 按用途分类，专家系统可分为：诊断型、解释型、预测型、设计型、规划型、控制型、 调度型等几种类型。 2.按输出结果分类 按输出结果分类，专家系统可分为分析型和设计型。 3.按知识表示分类 按知识表示分类，可分为基于产生式规则的专家系统、基于一阶谓词的专家系统、基 于框架的专家系统、基于语义网络的专家系统等。 4.按知识分类 按专家系统分类，专家系统又可分为精确推理型和不精确推理型。 5.按技术分类 按采用的技术分类，专家系统可分为符号推理专家系统和神经网络专家系统。 6.按规模分类 按规模分类，可分为大型协同式专家系统和微专家系统。 7.按结构分类 可分为集中式和分布式，单机型和网络型。
包括通常的逻辑推理，也包括基于产生式的操作。
3.动态数据库
动态数据库也称为全局数据库、综合数据库、工作存储器、黑板等，它是存放初
始证据事实、推理结果和控制信息的场所。
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9.2 专家系统的结构
9.2.1 概念结构
4.人机界面 这里的人机界面指的是最终用户与专家系统的交互界面。 5.解释模块 解释程序模块专门负责向用户解释专家系统的行为和结果。 6.知识库管理系统 知识库管理系统是知识库的支撑软件。知识库管理系统主要在专家系统的开发 阶段使用，所以，它的生命周期实际和相应的专家系统一样。对如图9.1所示的结构 再添上自学习模块，就称为更理想的一种专家系统结构。
第9章 专家系统
9.1 专家系统的概念 9.2 专家系统的结构 9.3 专家系统的应用和发展概况 9.4 专家系统的设计与实现 9.5 专家系统开发工具与环境 9.6 新一代专家系统研究
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9.1专家系统的概念
9.1.1 什么是专家系统
专家系统(Expert System)也称为专家咨询系统，它是一种智能计算机 (软件)系统。顾名思义，专家系统就是能像人类专家一样解决困难、复杂的实际 问题的的计算机(软件)系统。
准确一点讲，专家系统应该就是：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 难和复杂的问题的计算机(软件)系统。
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9.1专家系统的概念
9.1.2 专家系统的特点
专家系统具有下列特点： (1) 从处理问题的性质来看，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) 从处理问题的方法来看，专家系统则是靠知识和推理来解决问题，所以， 专家系统是基于智能问题来求解。 (3) 从系统的结构来看，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。 (4) 专家系统一般还具有解释功能。 (5) 有些专家系统还具有“自学习”能力。 (6) 专家系统不像人那样容易疲劳、遗忘，易受环境、情绪等的影响，它可始 终如一地以专家级的高水平求解问题。
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
1.知识库 (Knowledge Base)
图9.1 专家系统的概念结构
所谓知识库，就是以某种表示形式存储于计算机中的知识的集合。
2.推理机(Inference Engine)
所谓推理机，就是实现(机器)推理的程序。这里的推理是一个广义的概念，它既
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
图9.1 专家系统的理想结构
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9.2 专家系统的结构
9.2.2 实际结构
上面介绍的专家系统结构，是专家系统的概念模型，或者说是只强调知识和推理 这一只要特征的专家系统结构。在实际问题中往往不仅需要推理，而且还要做一些其 它处理。例如，图9.3所示的实际结构可以看出，专家系统只作为整个系统的一个模 块嵌套在一个实际的应用系统中。
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9.1专家系统的概念
9.1.4 专家系统与知识系统
对于广义的知识系统论来说，专家系统就是一种特殊的知识系统。 但现在，“专家系统”这一名词有时也泛指各种知识系统。也就是说，狭义地 讲，专家系统就是人类专家智慧的复制，是人类专家的某种化身。广义地讲，专家 系统也泛指那些具有“专家级”水平的知识系统，甚至各种知识系统。
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9.1专家系统的概念
9.1.6 专家系统与人工智能
专家系统是一种计算机应用系统。从科学的范畴来讲，专家系统属人工智能 的一个分支，且是应用性最强、应用范围最广的一个分支。目前，专家系统已成为 当前计算机应用的热门研究方向。
6
9.2 专家系统的结构
9.2.1 概念结构
从概念来讲，一个专家系统应具有如图9.1所示的一般结构模式。
服务员
Web Server
知识库 推理机
知识库 推理机
人-机界面
Internet 人-机界面
客户(机)
客户(机)
图9.5 专家系统的客户(机)/服务器结 构及浏览器/服务器结构
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9.2 专家系统的结构
9.2.4 黑板模型
1.黑板 所谓“黑板”，就是一个分层的全局工作区(或称全局数据库)。它用来存储初始 数据、中间结果集和族中结果。 2.知识源 所谓知识源，就是一个知识模块。黑板结构中也有多个知识源，每个知识源能 用来完成某些特定的解题功能。 3.控制机构 控制机构是求解问题的推理结构，由监督程序和调度程序组成。
总控
专
处
处
专
家
理
理
家
模
模
模
模
块
块
块
块
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n
1
m
图9.3 专家系统的实际结构示例
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9.2 专家系统的结构
9.2.3 分布式结构
在网络环境下，专家系统也可以设计成分布式结构，如“客户机/服务器”结构
(如图9.5(a)所示)，或者浏览器/服务器结构(如图9.5(b)所示)。我们称后一种结构
的专家系统为网上专家系统。
9.1.5 专家系统与知识工程
由于专家系统是基于知识的系统，那么，建造专家系统就涉及知识获取 (Knowledge Acquisition)-即从人类专家那里或从实际问题那里搜集、整理、归纳 专家级知识，知识表示(Knowledge Represention)-即以某种结构形式表达所获取 的知识，并将其存储于计算机之中。现在关于知识处理的技术和方法已形成一个称 为“知识工程”的学科领域。正是由于这二者的密切关系，所以，现在“专家系统” 与“知识工程”几乎称为同义词。
9.1专家系统的概念
9.1.3 专家系统的类型
1.按用途分类 按用途分类，专家系统可分为：诊断型、解释型、预测型、设计型、规划型、控制型、 调度型等几种类型。 2.按输出结果分类 按输出结果分类，专家系统可分为分析型和设计型。 3.按知识表示分类 按知识表示分类，可分为基于产生式规则的专家系统、基于一阶谓词的专家系统、基 于框架的专家系统、基于语义网络的专家系统等。 4.按知识分类 按专家系统分类，专家系统又可分为精确推理型和不精确推理型。 5.按技术分类 按采用的技术分类，专家系统可分为符号推理专家系统和神经网络专家系统。 6.按规模分类 按规模分类，可分为大型协同式专家系统和微专家系统。 7.按结构分类 可分为集中式和分布式，单机型和网络型。
包括通常的逻辑推理，也包括基于产生式的操作。
3.动态数据库
动态数据库也称为全局数据库、综合数据库、工作存储器、黑板等，它是存放初
始证据事实、推理结果和控制信息的场所。
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9.2 专家系统的结构
9.2.1 概念结构
4.人机界面 这里的人机界面指的是最终用户与专家系统的交互界面。 5.解释模块 解释程序模块专门负责向用户解释专家系统的行为和结果。 6.知识库管理系统 知识库管理系统是知识库的支撑软件。知识库管理系统主要在专家系统的开发 阶段使用，所以，它的生命周期实际和相应的专家系统一样。对如图9.1所示的结构 再添上自学习模块，就称为更理想的一种专家系统结构。
第9章 专家系统
9.1 专家系统的概念 9.2 专家系统的结构 9.3 专家系统的应用和发展概况 9.4 专家系统的设计与实现 9.5 专家系统开发工具与环境 9.6 新一代专家系统研究
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9.1专家系统的概念
9.1.1 什么是专家系统
专家系统(Expert System)也称为专家咨询系统，它是一种智能计算机 (软件)系统。顾名思义，专家系统就是能像人类专家一样解决困难、复杂的实际 问题的的计算机(软件)系统。
准确一点讲，专家系统应该就是：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 难和复杂的问题的计算机(软件)系统。
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9.1专家系统的概念
9.1.2 专家系统的特点
专家系统具有下列特点： (1) 从处理问题的性质来看，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) 从处理问题的方法来看，专家系统则是靠知识和推理来解决问题，所以， 专家系统是基于智能问题来求解。 (3) 从系统的结构来看，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。 (4) 专家系统一般还具有解释功能。 (5) 有些专家系统还具有“自学习”能力。 (6) 专家系统不像人那样容易疲劳、遗忘，易受环境、情绪等的影响，它可始 终如一地以专家级的高水平求解问题。
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
1.知识库 (Knowledge Base)
图9.1 专家系统的概念结构
所谓知识库，就是以某种表示形式存储于计算机中的知识的集合。
2.推理机(Inference Engine)
所谓推理机，就是实现(机器)推理的程序。这里的推理是一个广义的概念，它既
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
图9.1 专家系统的理想结构
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9.2 专家系统的结构
9.2.2 实际结构
上面介绍的专家系统结构，是专家系统的概念模型，或者说是只强调知识和推理 这一只要特征的专家系统结构。在实际问题中往往不仅需要推理，而且还要做一些其 它处理。例如，图9.3所示的实际结构可以看出，专家系统只作为整个系统的一个模 块嵌套在一个实际的应用系统中。
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9.1专家系统的概念
9.1.4 专家系统与知识系统
对于广义的知识系统论来说，专家系统就是一种特殊的知识系统。 但现在，“专家系统”这一名词有时也泛指各种知识系统。也就是说，狭义地 讲，专家系统就是人类专家智慧的复制，是人类专家的某种化身。广义地讲，专家 系统也泛指那些具有“专家级”水平的知识系统，甚至各种知识系统。
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9.1专家系统的概念
9.1.6 专家系统与人工智能
专家系统是一种计算机应用系统。从科学的范畴来讲，专家系统属人工智能 的一个分支，且是应用性最强、应用范围最广的一个分支。目前，专家系统已成为 当前计算机应用的热门研究方向。
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9.2 专家系统的结构
9.2.1 概念结构
从概念来讲，一个专家系统应具有如图9.1所示的一般结构模式。
服务员
Web Server
知识库 推理机
知识库 推理机
人-机界面
Internet 人-机界面
客户(机)
客户(机)
图9.5 专家系统的客户(机)/服务器结 构及浏览器/服务器结构
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9.2 专家系统的结构
9.2.4 黑板模型
1.黑板 所谓“黑板”，就是一个分层的全局工作区(或称全局数据库)。它用来存储初始 数据、中间结果集和族中结果。 2.知识源 所谓知识源，就是一个知识模块。黑板结构中也有多个知识源，每个知识源能 用来完成某些特定的解题功能。 3.控制机构 控制机构是求解问题的推理结构，由监督程序和调度程序组成。
总控
专
处
处
专
家
理
理
家
模
模
模
模
块
块
块
块
1
n
1
m
图9.3 专家系统的实际结构示例
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9.2 专家系统的结构
9.2.3 分布式结构
在网络环境下，专家系统也可以设计成分布式结构，如“客户机/服务器”结构
(如图9.5(a)所示)，或者浏览器/服务器结构(如图9.5(b)所示)。我们称后一种结构
的专家系统为网上专家系统。
9.1.5 专家系统与知识工程
由于专家系统是基于知识的系统，那么，建造专家系统就涉及知识获取 (Knowledge Acquisition)-即从人类专家那里或从实际问题那里搜集、整理、归纳 专家级知识，知识表示(Knowledge Represention)-即以某种结构形式表达所获取 的知识，并将其存储于计算机之中。现在关于知识处理的技术和方法已形成一个称 为“知识工程”的学科领域。正是由于这二者的密切关系，所以，现在“专家系统” 与“知识工程”几乎称为同义词。