专家系统1

专家系统综述

梁伟光1，李庆华2

（1：郑州大学电气工程学院工程硕士、焦作万方铝业股份有限公司技术质量中心，河南焦作，454000；2：焦作万方铝业股份有限公司动力分厂，河南焦作，454000）

摘要：专家系统的出现是人工智能在实际应用中最引人注目的成果，也是人工智能最活跃或最富有成效的研究领域。介绍了专家系统的结构、特点和分类，重点论述了专家系统的建立步骤。

关键词：专家系统；人工智能；先进技术；应用领域

中图分类号：TP182 文献标识码： A

Overview of Expert System

Liang Wei-guang1 Li Qing-hua2

(1、Master of Engineering of Electrical Engineering College, Zhengzhou University, Center of Technoligy and Quality,Jiaozuo Wanfang Aluminum Manufacturing Co., Ltd. Jiaozuo Henan, 454000 2、Jiaozuo Wanfang Aluminum Manufacturing Co., Ltd. Power Plant , Jiaozuo Henan, 454000) Abstract:The emergence of expert system is the most dramatic achievement in the practical application of artificial intelligence, but also the most active, or the most fruitful area of artificial intelligence research. Expert system introduces the structure, characteristics and classification, with emphasis on the establishment of the steps of the expert system.

Key words:Expert system; Artificial intelligence; Advanced technology;Application fiel d

专家系统（Expert System）是一种智能的计算机程序，它能够运用知识进行推理，解决只有专家才能解决的复杂问题，。

1．专家系统的结构

专家系统的结构是指专家系统各组成部分的构造方法和组织形式。不同类型的专家系统，其功能和结构上也不尽相同。下面给出专家系统的一般结构形式，如图1。

图1专家系统的一般结构图

专家系统一般由知识库及其管理系统、推理机、综合数据库、知识获取机制、解释机构和人机接口六部分组成。

1.1知识库及其管理系统

知识库是以一致的形式存储知识的机构，用于存储某领域专家的经验性知识、原理性知识、相关的事实、可行操作与规则等。解决知识获取和知识表示问题是建立知识库的关键问题。

1.2知识获取机制

知识获取机制的建立，实质上是设计一组程序，把知识送入到知识库，负责维护知识的正确性、一致性和完整性。知识获取是专家系统知识库是否优越的关键，我们试图建立自动知识获取机制，实现专家系统的自动学习功能，不断地扩充和修改知识库中的内容。

1.3综合数据库

综合数据库又称全局数据库或“黑板”等，它用于存储领域或问题的初始数据（信息）、推理过程中得到的中间结果或状态以及系统的目标结果，包含了被处理对象的一些问题描述、假设条件、当前事实等。

1.4推理机

推理机是专家系统中实现基于知识推理的部件，是基于知识的推理在计算机中的实现，是专家系统的核心部分。推理机用于记忆所采用的规则和控制策略的程序，完成依据一定的知识规则从已有的事实推出结论的近似专家的思维过程，保证整个专家系统能够以逻辑方式协调地工作。

1.5解释机构

解释机构能够向用户解释专家系统的行为，包括解释推理结论的正确性以及系统输出其它候选解的原因。这是专家系统区别于其它软件系统的主要特征之一，解释机构实际上也是一组计算机程序，通常采用预置文本法和路径跟踪法。当用户有询问需求时，解释机构可以跟踪和记录推理过程，把解答通过人机交互接口输出给用户。

1.6人机接口

接口又称界面，是用户与专家系统之间的连接桥梁，它能够使系统与用户进行对话，使用户能够输入必要的数据、提出问题和了解推理过程及推理结果。专家系统则通过接口，要求用户回答提问，并回答用户提出的问题，进行必要的解释。

2．专家系统的特点

2.1具有领域专家级的专门知识

专家系统的智能化主要体现为能够在特定的领域内模仿人类专家思维来求解复杂问题，这就要求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。知识的来源可以是专家或技术人员长期积累

的经验，大量的实际试验数据与事例，也可以是书本、资料，或者是基本原理和规则。知识的数量和质量直接影响专家系统的性能。

2. 2符号处理和启发式推理

专家系统的知识库存放着符号表示的专家知识，能运用知识与经验进行推理、判断和决策。世界上的大部分知识都是非数学性的，几乎全靠符号推理，而不是数值计算，只有一小部分人类活动是以数学公式为核心的。专家系统擅长符号处理和逻辑推理，特别适合于解决自动计算、问诊和启发式推理等基于规则的问题。它不仅能利用定义严格的逻辑性知识，而且还能利用经验知识和启发性知识来完成工程设计任务。

2. 3具有灵活性

专家系统一般都采用知识库和推理机制分离的构造原理，只要抽去知识库中的知识，它就是一个专家系统外壳。如果要建立另外一个功能类似的专家系统时，只要把相应的知识装入到该外壳的知识库中就可以了。推理机的性能与构造与知识的内容无关，有利于专家系统能不断地增长知识，修改原有知识，不断地更新和丰富知识规则，提高解决问题的能力和灵活性。由于这一特点，使得专家系统具有十分广泛的应用领域。

2. 4具有获取知识的能力

专家系统的基础是知识，为了得到知识就必须具有获取知识的能力。专家知识的获取通过人工获取方式、半自动获取方式和自动获取方式。知识的获取目的是为修改和扩充知识提供了有效的手段。