专家系统的发展及趋势

专家系统的发展及未来趋势

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摘要专家系统是人工智能应用研究的一个重要分支。从20世纪60年代末以来，专家系统已发展到众多领域，并产生了巨大的社会效益和经济效益。它实现了人工智能从理论研究走向实际应用，从一般推理策略探讨转向运用专门知识的重大突破，成为人工智能从实验室研究进入实用领域的一个里程碑。

关键词专家系统人工智能专家系统的发展趋势

The development and future trends of the expert system

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Abstract—The expert system is the one of the important branch of the artificial intelligence application studies. The expert system has developed to many fields and has a huge social benefits and economic benefits from the end of the 1960 s. It realized that the artificial intelligence moved from theory research to the actual application,the significant breakthrough from the general reasoning strategy discussed to the using of the specialized knowledge,and be a milestone from laboratory studies into the practical field of the artificial intelligence.

Keywords—expert system , artificial intelligence , the development of expert system , trend

1.引言

人工智能是计算机科学的一个分支，它是当前科学技术中正在迅速发展，新思想、新观点、新理论、新技术不断涌现的一个学科，也是一门涉及数学、计算机科学、控制论、信息论、心理学、哲学等学科的交叉和边缘学科。专家系统是人工智能应用研究的一个重要分支。其从20世纪60年代末产生到现在，已被成功地运用到工业、农业、地质矿产业、科学技术、医疗、教育和军事等众多领域，并已产生了巨大的社会效益和经济效益。它实现了人工智能从理论研究走向实际应用，从一般思维方法探讨转入专门知识运用的重大突破。成为人工智能应用研究中最活跃、也最有成效的一个重要领域。

2.专家系统

专家系统(ES，Expert System)，就是一种在特定领域内具有专家水平解决问题能力的程序系统。它能够有效地运用专家多年积累的有效经验和专门知识，通过模拟专家的思维过程，解决需要专家才能解决的问题，它能对决策的过程作出解释，并有学习功能，即能自动增长解决问题所需的知识。简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。其核心的部分是知识和推理[1]。

2.1专家系统的原理

专家系统在本质上是一类知识系统,它对问题的解答及推理判断主要是以该领域专家的知识为基础的。知识库和推理机是专家系统的核心,建立知识库的关键是知识的获取和表示,推理机将获取的知识进行逻辑化、系统化处理。

知识的获取知识获取是把用于问题求解的专门知识从知识源(包括专家、教科书、专业期刊、资料库以及知识工程师) 提炼出来,并转化为计算机程序的过程。

知识的表示知识表示是对给定事物的一种约定描述,是知识的符号化过程。通常知识库中的知识主要以规则和对象的形式存在。在实际应用中,知识表示可以采用谓词逻辑方法、产生式规则法、框架法以及面向对象方法等。

推理控制策略推理机是专家系统模拟专家的推理方式,将用户提供的条件与知识库中的知识或规则进行比较、分析,推出结论的模块,是专家系统的核心。目前常用的推理控制策略有数据驱动控制(即正向推理) 、目标驱动控制(即反向推理) 和混合控制(即双向推理) 不精确推理；基于模型的推理；基于实例的推理；推理冲突消解策略。。无论选用哪种推理方法,均可在推理机制中加入启发式规则,以提高推理的效率。

2.2专家系统的种类

1.按专家系统特性和处理问题的类型分类

(1)解释型

解释型专家系统是通过对已知信息和数据进行分析和推理，从而确定它们的含义，给出相应解释的一类专家系统。

(2)诊断型

诊断型专家系统是根据输入系统的有关被诊断对象的信息，来推断出相应对象存在的故障和产生故障的原因，并进一步给出排除故障方法的一类专家系统。

(3)设计型

设计型专家系统是根据用户输入的设计要求数据，求解出满足设计要求的目标配置方案的一类专家系统。

(4)预测型

预测型专家系统是通过对过去知识以及当前的事实与数据进行分析，推断未来情况的一类专家系统。

(5)规划型

规划型专家系统是根据给定的规划目标数据，制定出某个能够达到目标的动作规划或行动步骤的一类专家系统。

(6)监视型

监视型专家系统是一类用于被监控对象进行实时地、不断地观察，并能对观察到情况及时做出适当反应的专家系统。

(7)控制型

控制型专家系统是用来对一个受控对象或客体的行为进行适当的调节与管理，以使其满足预期要求的一类专家系统。

(8)调试型

调试型专家系统是对失灵的对象制定出排除故障的规划并实施排除的一类专家系统。

(9)教学型

教学型专家系统是一类可根据学生学习的特点，制定适当的教学计划和教学方法，以对学生进行教学和辅导的专家系统。

(10)修理型

修理型专家系统是对发生故障的系统或设备进行处理，使其恢复正常工作的一类专家系统。

除了以上十种类型的专家系统外，决策型和管理