专家系统.ppt
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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
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
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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。
2024/10/16
23
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
16
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
2024/10/16
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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
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。
ExpertSystem-专家系统(ppt文档)
• Development of expert system involving human expert, knowledge engineer and knowledge base of expert system.
Human Expert
Knowledge Engineer
Knowledge base of expert system Development of an expert system
Expert systems have been built for a variety of purposes including medical diagnosis, electronic fault finding, mineral prospecting, and computer system configuration.
Open to inspection, both in presenting intermediate steps and in answering questions about the solution process.
Easily modifiable, by both adding and deleting skills from the knowledge base and
The problem is subject to rapidly changing legal rules and codes.
User
The user interface may employ the following style:
•Question and answer •Menu driven •Natural language •Graphic interface
Human Expert
Knowledge Engineer
Knowledge base of expert system Development of an expert system
Expert systems have been built for a variety of purposes including medical diagnosis, electronic fault finding, mineral prospecting, and computer system configuration.
Open to inspection, both in presenting intermediate steps and in answering questions about the solution process.
Easily modifiable, by both adding and deleting skills from the knowledge base and
The problem is subject to rapidly changing legal rules and codes.
User
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•Question and answer •Menu driven •Natural language •Graphic interface
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。
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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
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一个表，表中的元素用空格分开，没有元素的表
称为空表，用( )或者nil表示。
•
④符号表达式：原子和表的统称。
2020/5/3
16
LISP语言
• LISP的符号表达式采用前缀表示形式，即 表中第一个元素是函数符号名，其余的元 素是这个函数要求的运算或处理的元素。
• 例如：(setq y (* 2 3 4 ) )
6)预测型 7)规划型 8)设计型 9)监测型 10)控制型
2020/5/3
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专家系统概述
• 3、专家系统的一般特点
• (1)知识的汇集 • (2)启发性推理 • (3)推理和解释的透明性(how&why) • (4)知识的更新
2020/5/3
4
专家系统概述
• 4、专家系统的结构
人机接口 全局数据库
2020/5/3
13
LISP语言
• 1、BackGround
• 1959年，麦卡锡基于阿隆索.邱奇(Alonzo Church)的λ-演算和西蒙、纽厄尔首创的"表 结构"，开发了著名的LISP语言（LISt Processing language or LISt Processor）， 成为人工智能界第一个最广泛流行的语言。
与数据均表示为表，因此可以把程序作为数据处理，也可
将数据当作程序来执行。Prolog用一致的数据结构“项 (term)”来构造数据和程序，事实、规则和询问的表现形式 都为Horn子句，执行时作统一的操作匹配。LISP的匹配 函数、prolog的合一运算自动匹配、自动搜索都具有很强 的模式匹配机制。)因此可以说LISP和prolog是两种较为 典型的人工智能语言。
2020/5/3
14
LISP语言
• 2、LISP语言的特点
• a、计算用的是符号表达式而不是数； • b、具有表处理能力，即用链表形式表示所有的数据； • c、控制结构基于函数的复合，以形成更复杂的函数； • d、用递归作为描述问题和过程的方法； • e、用LISP语言书写的EVAL函数既可作为LISP语言的解
释程序，又可以作为语言本身的形式定义； f、程序本身也同所有其他数据一样用表结构形式表示。
2020/5/3
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LISP语言
• 2、LISP的符号表达式
•
①符号：以字母开头不含规定的特殊字符的
字符串，相当于其他语言中的变量。
•
②原子：LISP中不可再分割的对象，如数、
符号、空表。
•
③表：若干个数或符号用括号括起来就构成
2020/5/3
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人工智能语言
• 在人工智能手册中介绍了七种人工智能语言： LISP,PLANNER,CINNIVER,QLISP,POP2, SAIL,FUZZY。近百种人工智能语言中，只有 LISP和后起之秀Prolog是人工智能研究和应用 中占重要地位的两种人工智能程序设计语言。 虽然国内外对这两种AI语言曾有争议，褒贬不 一，但LISP和PROLOG的重要性是都不可否 认的。
第五章 专家系统
• 1 专家系统概述 • 2 LISP语言 • 3 知识库与推理机
2020/5/3
1
专家系统概述
• 1、定义 • 专家系统(ES, Expert System)是一种模
拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。
2020/5/3
2
专家系统概述
• 2、专家系统的类型 • 1)解释型 • 2)诊断型 • 3)调试型 • 4)维修型 • 5)教育型
•
(setq a 10)
•
(/ a 2 2)
Hale Waihona Puke • b、超越函数：exp expt log sqrt abs signum
2020/5/3
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人工智能语言
• 谈到LISP和PROLOG两种AI语言的重要性， 我们还可以从美国AI界的权威学者、麻省理 工学院教授P.H.Winston(温斯顿)所说的一 段话来体会。
2020/5/3
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人工智能语言
• 概括地说,计算机语言的发展正是一个从HOW型 低级语言向WHAT型高级语言进化的过程.在HOW 型语言中,程序编制者必须详细说明运算是怎样 (HOW)一步一步进行的;而在WHAT型语言中,程序 编制者只需简单说明要做的事情是什么 (WHAT) 。 …现代的LISP语言是这些语言的佼佼 者,因为采用Common Lisp格式的Lisp具有非凡的 表现力,但是如何做某件事情仍然是有待于Lisp程 序编制者来表达的东西.相反,Prolog是一种明显地 冲破了HOW型语言陈规的语言, 它鼓励程序编制 者去描述情况和问题,而不是那些用来解决问题的 详细步骤。”
2020/5/3
17
LISP语言
• 3、LISP语言的基本函数
• (1)数值运算函数 • (2)求值与赋值函数 • (3)表处理函数 • (4)逻辑函数 • (5)条件函数 • (6)自定义函数与无名函数
2020/5/3
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LISP语言
• (1)数值运算函数
• a、算术运算函数：+ - * / 1+ 1- 等
解释器
知识库 推理机
2020/5/3
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专家系统概述
• 4、建造专家系统的步骤 • (1)认识阶段 • (2)概念化阶段 • (3)形式化阶段 • (4)实现阶段 • (5)测试阶段
2020/5/3
6
专家系统概述
认识
概念化
形式化
实现
测试
专家系统开发过程的瀑布模型
2020/5/3
7
人工智能语言
• 由于人工智能研究的问题的特点和解决问 题的方法的特殊性，为了能方便而有效地 建立人工智能系统，需要发展专门的人工 智能语言。
2020/5/3
8
人工智能语言
一般来说，人工智能语言应具备如下特点： • 要有符号处理能力（即非数值处理能力）； • 适合于结构化程序设计，编程容易； • 要有递归功能和回溯功能； • 要有人机交互能力； • 适合于推理； • 要有把过程与说明式数据结构混合起来的能力，
又要有辨别数据、确定控制的模式匹配机制。
2020/5/3
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人工智能语言
• 函数型语言LISP和逻辑型语言PROLOG都适合作符号处 理，都适合于结构化程序设计(LISP提供了函数定义， prolog提供了谓词定义)，都具有递归功能(prolog还具有自 动回溯功能)，都具有人机交互能力(prolog还特别适合于 推理)，也都具有把过程与说明式数据结构混合起来的能 力以及辨别数据、确定控制的模式匹配机制(LISP将程序