智能控制第七章 专家系统

7.2 专家系统的知识表示法
(1) 黑板：黑板用于存储所有知识源可访问的知识，它的全局数据结构被用 于组织问题求解数据，并处理各知识源之间的通讯问题。放在黑板上的对象 可以是输入数据、局部结果、假设、选择方案和最后结果等。各知识源之间 的交互作用是通过黑板执行的。一个黑板可被分割为无数个子黑板；也就是 说，按照求解问题的不同方面，可把黑板分为几个黑板层。 (2) 知识源：知识源是领域知识的自选模块；每个知识源可视为专门用于处 理一定类型的较窄领域信息或知识的独立程序，而且具有决定是否应当把自 身信息提供给问题求解过程的能力。黑板系统中的知识源是独立分开的，每 个知识源具有自己的工作过程或规则集合和自有的数据结构，包含知识源正 确运行所必须的信息。知识源的动作部分执行实际的问题求解，并产生黑板 的变化。知识源能够遵循各种不同的知识表示方法和推理机制。因此，知识 源的动作部分可为一个含有正向／逆向搜索的产生式规则系统，或者是一个 具有填槽过程的基于框架的系统。 (3) 控制器：黑板系统的主要求解机制是由某个知识源向黑板增添新的信息 开始的。然后，这一事件触发其它对新送来的信息感兴趣的知识源。接着， 对这些被触发的知识源执行某些测试过程，以决定它们是否能够被合法执行。 最后，一个被触发了的知识源被选中，执行向黑板增添信息的任务。这个循 环不断进行下去。
7.2 专家系统的知识表示法
五、黑板专家控制系统
黑板专家控制系统结构图
7.2 专家系统的知识表示法
黑板结构是一种强功能的专家系统结构和问题求解模 型，它能够处理大量不同的、错误的 和不完全的知识， 以求解问题。基本黑板结构是由一个黑板（ＢＢ）、 一套独立的知识源 （KSs）和一个调度器组成。黑板 为一共享数据区；知识源存储各种相关知识；调度器 起控制作用。黑板系统提供了一种用于组织知识应用 和知识源之间合作的工具。黑板系统的最大优点在于 它能够提供控制的灵活性和具有综合各种不同的知识 表示和推理技术的能力。例如，一个产生式规则系统 或基于框架的系统可以作为黑板系统的一部分。
7.2 专家系统的知识表示法
二. 产生式规则表示法
产生式表示法又称为产生式规则表示法。有 心理学籍认为，人脑对知识的存储就是产生式 形式。 产生式最早由P.Post于1943年提出，用于构 造Post机计算模型；1972A.Newell和 H.A.Simon在研究人类的认识模型中提出了 Rule-Based产生式系统方法及规则表示模型。 目前，产生式表示法已经成为人工智能中应 用最多的一种知识表示法，许多成功的专家系 统都用它来表示知识。
dj pj
0.8
dk pk
7.3 专家系统推理知识
一、知识推理方法
1.表示特点 图搜索方法 包括宽度优先方法和深度优先方法 逻辑论证法 2.是否启发式 启发推理 非启发推理
7.4 专家控制系统
一、原理
1 系统要求
在适应控制的发展过程中，专家控制器为使用 的自适应设计机理建立了一个新的重要的里程碑。 至今为止的自适应控制存在俩个显著缺点，即要 求具有准确度额装置模型以及不能为自适应机理 设定有意义的目标。专家控制器不存在这些缺点， 因为他避开了装置的数学模型，并未自适应涉及 提供有意义的时域目标。
7.2 专家系统的知识表示法
三、框架表示法
框架表示法有M.Minsky1975年提出，它针对人们 在理解事情情况时的心理学模型，论述了人们理 解问题的一种思想方法。 框架表示法最早用作视觉感知、自然语言对话等 问题的知识表示，目前已作为一种通用数据结构 来表示知识对象。
<框架名> <槽名1><槽值1>|<侧面名11><侧面值111，侧面值112,· · · > <侧面名12><侧面值121，侧面值122,· · · >
7.2 专家系统的知识表示法
六、 Petri网表示方法

三种基本元素：位置、转换、标记。 yj pj yk pk
ti

pj和pk代表第j和第k个位置。 yj和yk表示这两个位置的标记。 ti是某个转换。
7.2 专家系统的知识表示法

产生式规则为 IF dj THEN dk (CF=ui)，若可信度ui为 0.8
7.4 专家控制系统
二、专家系统与专家控制系统的区别 基本Elman网络的动态反向传播学习算法可归 纳如下： 1.操作人员系统环路 2.自动时时数据采集系统 3.可利用的环境信息适当的方法在线辨识
专家系统只对专门领域的问题文成咨询作用，协助 用户进行工作。专家系统的推理是以知识为基础的， 其推理结果为知识项、新知识项或对原知识项的变更 知识项。然而，专家控制系统需要独立和自动地对控 制作用做出决策，其推理结果可为变更的知识项，或 且为启动某些解析算法。
7.2 专家系统的知识表示法
例：“计算机主机”框架 框架名<计算机主机> 主机品牌：联想1+1 生产厂商：北京联想集团公司 CPU：品牌：Intel 型号：奔腾Ⅲ/933 主板：品牌：QDI 型号：ATX VA5 内存：品牌：现代 型号：SDRAM 容量：128MB 硬盘：品牌：Seagate 型号：ST320423A 容量：20GB
目录
专家系统的结构以各部分组成的 功能、人机界面、知识库 专家系统的知识表示法
1 3 2
3 4
专家系统的推理知识
专家控制系统
7.1专家系统的结构以各部分组成 的功能、人机界面、知识库
专家知识 人机接口
知识获取
推理机
解 释 器
Fra Baidu bibliotek知识库
数据库
7.2 专家系统的知识表示法
一、谓词法
谓词逻辑表示法以数理逻辑为基础，是目前为 止能够表达人类思维活动规律的一种最精确的形 式语言，他与人类的自然语言比较接近，又可方 便地存储到计算机中区，兵被计算机做精确处理， 最早应用于AI。谓词是用于刻画个体的性质、状 态或个体间关系的。
7.2 专家系统的知识表示法
四、“与或图”表示法
与/或树表示法是一种用于表示复杂问题及复杂 问题及其求解过程的形式化方法。 与/或树采用分解和变换的思想，将复杂问题转化 为一系列本原问题，通过对这些本原问题的求解 来实现对原问题的求解。 本原问题：是指那种不能或不需要再进行分解 或变化，且可以直接解答的问题。