人工智能第六章 专家系统 的要点

1什么是专家系统。有什么特点和优点？

专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统

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特点：

启发性，能够运用专家的知识进行推理判断与决策

透明性，能够解释推理过程和回答用户问题

灵活性，能不断增长知识，更新知识库

专家系统的优点，自己课后了解一下。

2专家系统由哪些部分构成？各部分的作用？

知识库；综合数据库；推理机；解释器；接口

知识库，存储各领域专家的专门知识。静态。硬盘

综合数据库，存储初始问题数据和推理过程的中间数据。内存推理机，根据知识进行推理并导出结论。ＣＰＵ

接口，用户界面，和用户进行交互。向用户提问，回答用户问题，并进行必要的解释。

知识获取机制是将专业知识转换成机器能理解的表达形式。

解释机制向用户解释以下问题：系统为什么要向用户提出该问题（Why）？计算机是如何得出最终结论的（How）？

３专家系统的分类，自己课下了解。

４建造专家系统的关键步骤。

专家系统团队关系图

是否拥有大量知识是专家系统成功与否的关键。因此知识表示是设计专家系统的关键

一．设计初始数据库

二．原型机的开发与实验

三．知识库的改进与归纳

建立专家系统的步骤图６．３P156页

５基于规则的专家系统

知识库

（规则）（框架）（模型）工作存储器

（事实）（综合数据库）

推理机

知识库：包含解决问题用到的领域知识，知识表达成为一序列规则。每个规则使用IF(条件)THEN(动作)结构指定的关系。当满足规则的条件部分时，便激发规则，执行动作部分。

数据库：包含一序列事实（一个对象及其取值构成了一个事实），所有的事实都存放在数据库中，用来和知识库中存储的规则的IF（条件）部分相匹配。

3.基于规则的专家系统的推理机制

推理机制分为两大类：前向连接和后向链接

前向链接就是根据已有事实推断出新的事实。例如已知事实A is x，根据规则IF A is x THEN B is y。获得B is y。然后将B is y加入数据库。再寻找新的规则，即IF B is y THEN….。

后向链接是目标驱动推理，在后向推理中，专家系统有个目标，推理引擎试图来证明它的正确性。首先建立一个新目标，来证明新目标的正确性，即证明规则的IF部分，继续搜寻知识库中能够证明子目标的规则。

通常采用的基本推理机制还是后向连接，因为在前向链接中，执行的很多规则可能对确定的目标没有什么关系，导致系统效率低下，只有在建立新事实时才会使用前向链接，以便更大程度上使用新数据。

看习题6-12P175

4.基于规则的专家系统解决冲突

a.定义规则的优先级。

b.根据顺序执行，因此规则的顺序也很重要。

C．使用最近录入的规则。

5.基于规则的专家优缺点

优点：a.自然知识的描述;b.统一的结构（IF…THEN）;c.知识与处理过程分离。

缺点：a.规则间的关系不透明;b.搜索策略的工作效率抵消，因为系统存在大量的穷举搜索;c.不能自学习，没有能力从经验中学习

基于框架的专家系统

框架是一种结构化表示方法，它由若干描述相关事物各方面及其概念的槽构成，每个槽有若干侧面，每个侧面又可拥有若干值

框架包含给定对象的知识。其中包括名字和属性（又叫槽）的集合

框架和面向对象中的对象是同义词

图6.6人类的框架分层结构P158

基于模型的专家系统

基于模型的专家系统是由一些原理与运行方式不同的模型综合而成的专家系统

知识从显式表示变为隐式表示。知识不是通过人的加工转换成规则，而是通过学习算法自动获取的。

分布式专家系统具有分布处理的特征，能把一个专家系统的功能经分解以后分布到多个处理器上去并行地工作，从而有总体上提高系统的处理效率。它可以工作在紧耦合的多处理器系统环境中，也可工作在松耦合的计算机网络环境中，其总体结构在很大程度上依赖于其所在的硬件环境。

协同式专家系统又称为“群专家系统”，是一个能综合若干个相近领域或一个领域的多个方面的子专家系统互相协作，共同

解决一个更广领域问题的专家系统。

是克服一般专家系统的局限性的重要途径。

它不着重于处理的分布和知识的分布，而是更强调子系统间的

协同合作。

它并不一定要求有多个处理机的硬件环境，而且一般都是在同

一个处理机上实现各子专家系统的。

专家系统的开发工具三种类型

骨架型

它是在一些获得成功应用的专家系统的基础上，抽去具体的知识内容，保留知识表达的外壳和推理机构，增强知识获取子系统的功能而形成的一种专用工具。当领域专家在知识工程师的协助下，装入不同于原先的具体知识后，就构成一个新的专家系统。例如MYCIN系统是诊断血液感染病的专家系统，当抽去血液感染病的知识、增强知识获取中的人机对话功能后,就形成了开发工具,称为EMYCIN,利用它装入肺功能的有关知识,就构成了用于诊断肺功能的专家系统，称PUFF。这类专用工具的特点是使用方便，生成的专家系统运行效率高。但这类工具的适用范围较窄。

通用型

这类工具提供一种较为通用的知识表达语言，并为这类语言配置相应的推理机构。例如OPS-5是面向产生式系统的语言,它内部配备了正向推理机构,使用者只要输入产生式形式的知识和事实,系统就靠内部的推理机制获得问题的解。又如PROLOG语言是面向一阶谓词逻辑的语言，内部配备了逆向推理机构，使用者也只要输入一阶谓词形式的知识和事实，系统就能自动求出若干个解。这类工具的特点是适用范围较广，但生成的专家系统运行效率较低，且这类工具不易掌握，需要有一定的软件专业知识。著名的专家系统RI就是利用OPS-5写成的。

工具箱型