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1、2023-10-121第第12章章 专家系统专家系统2023-10-122第第12章专家系统章专家系统12.1专家系统的概念专家系统的概念12.2专家系统的结构专家系统的结构12.3专家系统实例专家系统实例12.4专家系统设计与实现专家系统设计与实现12.5专家系统开发工具与环境专家系统开发工具与环境12.6新一代专家系统研究新一代专家系统研究2023-10-12312.112.1专家系统概念专家系统概念12.1.112.1.1什么是专家系统什么是专家系统12.1.212.1.2专家系统的特点专家系统的特点12.1.312.1.3专家系统的类型专家系统的类型12.1.412.1.4专家系统与知
2、识系统专家系统与知识系统12.1.512.1.5专家系统与知识工程专家系统与知识工程2023-10-12412.1.112.1.1什么是专家系统什么是专家系统n专家的特点专家的特点n拥有丰富的专业知识和实践经验；拥有丰富的专业知识和实践经验；n具有独特的思维方式。具有独特的思维方式。n专家系统的要素专家系统的要素n应用于某专门领域；应用于某专门领域；n拥有专家级知识；拥有专家级知识；n能模拟专家思维；能模拟专家思维；n达到专家级水平。达到专家级水平。2023-10-12512.1.212.1.2专家系统的特点（一）专家系统的特点（一）(1)从处理的问题性质看，专家系统善于解决那从处理的问题性质
3、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有算法解但在现有的机器上无法实施的困难问题。题。(2)从处理问题的方法看，专家系统则是靠知识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（不像传统软件系统使用固和推理来解决问题（不像传统软件系统使用固定的算法来解决问题），所以，专家系统是基定的算法来解决问题），所以，专家系统是基于知识的智能问题求解系统。于知识的智能问题求解系统。2023-10-12612.1.212.1.2专家系统的特点（二）专家系统的特点（二）(3)从系统的结构来看，专家系
4、统则强调知从系统的结构来看，专家系统则强调知识与推理的分离，因而系统具有很好的识与推理的分离，因而系统具有很好的灵活性和可扩充性。灵活性和可扩充性。(4)专家系统一般还具有解释功能，即在专家系统一般还具有解释功能，即在运行过程中一方面能回答用户提出的问运行过程中一方面能回答用户提出的问题，另一方面还能对最后的输出（结论）题，另一方面还能对最后的输出（结论）或处理问题的过程作出解释。或处理问题的过程作出解释。2023-10-12712.1.212.1.2专家系统的特点（三）专家系统的特点（三）(5)有些专家系统还具有有些专家系统还具有“自学习自学习”能力，能力，即不断对自己的知识进行扩充、完善和
5、即不断对自己的知识进行扩充、完善和提炼。这一点是传统系统所无法比拟的。提炼。这一点是传统系统所无法比拟的。(6)专家系统不像人那样容易疲劳、遗忘，专家系统不像人那样容易疲劳、遗忘，易受环境、情绪等的影响，它可始终如易受环境、情绪等的影响，它可始终如一地以专家级的高水平求解问题。一地以专家级的高水平求解问题。2023-10-12812.1.312.1.3专家系统的类型专家系统的类型（1）按用途来分（）按用途来分（诊断型、解释型、预测型、决诊断型、解释型、预测型、决策型、设计型、规划型、控制型、调度型）策型、设计型、规划型、控制型、调度型）（2）按输入结果分类（）按输入结果分类（分析型、设计型分析
6、型、设计型）（3）按知识表示分类）按知识表示分类（4）按知识分类（）按知识分类（确定性知识、不确定性知识确定性知识、不确定性知识）（5）按技术分类（）按技术分类（符号推理、神经网络符号推理、神经网络）（6）按规模分类（）按规模分类（大型协同、微专家大型协同、微专家）（7）按结构分类（）按结构分类（集中、分布、单机、网络集中、分布、单机、网络）2023-10-12912.1.412.1.4专家系统与知识系统专家系统与知识系统狭义上：专家系统是人类专家的化身；狭义上：专家系统是人类专家的化身；广义上：专家系统泛指各类知识系统。广义上：专家系统泛指各类知识系统。2023-10-121012.1.51
7、2.1.5专家系统与知识系统专家系统与知识系统n专家系统促使了知识工程的诞生和发展，专家系统促使了知识工程的诞生和发展，知识工程又是位专家系统服务的。知识工程又是位专家系统服务的。2023-10-1211第第1212章专家系统章专家系统12.112.1专家系统的概念专家系统的概念12.212.2专家系统的结构专家系统的结构12.312.3专家系统实例专家系统实例12.412.4专家系统设计与实现专家系统设计与实现12.512.5专家系统开发工具与环境专家系统开发工具与环境12.612.6新一代专家系统研究新一代专家系统研究2023-10-121212.212.2专家系统的结构专家系统的结构12
8、.2.112.2.1概念结构概念结构12.2.212.2.2实际结构实际结构12.2.312.2.3黑板模型黑板模型12.2.412.2.4网络与分布式结构网络与分布式结构2023-10-121312.2.112.2.1概念结构概念结构知识库是以某种知识库是以某种表示形式存储于表示形式存储于计算机中的知识计算机中的知识的集合。包括专的集合。包括专家知识、领域知家知识、领域知识和元知识。识和元知识。实现推理的程序实现推理的程序。使用知识库中。使用知识库中的知识进行推理的知识进行推理而解决问题的，而解决问题的，是专家的思维机是专家的思维机制。制。全局数据库，存放全局数据库，存放初始证据事实、推初始
9、证据事实、推理结果和控制信息理结果和控制信息的场所。的场所。用户通过界面向系用户通过界面向系统提出或回答问题，统提出或回答问题，向系统提供原始数向系统提供原始数据和事实。系统通据和事实。系统通过界面向用户提出过界面向用户提出回答结果。回答结果。推理过程中，回答推理过程中，回答why之类的问题；之类的问题；推理结束后，回答推理结束后，回答how之类问题。之类问题。管理知识库的建立管理知识库的建立删除重组，知识的删除重组，知识的获取、知识的检查获取、知识的检查2023-10-121412.2.212.2.2实际结构实际结构（1 1）实际问题错综复）实际问题错综复杂，可能需要多次推杂，可能需要多次推
10、理，所以知识库是多理，所以知识库是多层的或多块的。层的或多块的。（2 2）实际问题往往）实际问题往往不仅需要推理，而且不仅需要推理，而且还需要做一些处理，还需要做一些处理，所以增加处理模块。所以增加处理模块。2023-10-121512.2.212.2.2实际结构实际结构图84 地质图件绘制智能辅助系统结构 多 媒 体 人 机 界 面方 法知识库参 数知识库动态数据库评 价知识库自学习模 块知 识 库 管 理 系统方法选择参数确定图件绘制图形评价IO接口2023-10-121612.2.412.2.4网络与分布式结构网络与分布式结构2023-10-121712.2.312.2.3黑板模型（一）
11、黑板模型（一）黑板是分黑板是分层的全局层的全局工作区，工作区，用来存储用来存储初始数据、初始数据、中间结果中间结果和最终结和最终结果。果。知识源就知识源就是知识模是知识模块。一个块。一个知识源可知识源可视为一个视为一个规则，包规则，包括先决条括先决条件和知识件和知识源题。源题。求解问题求解问题的推理机的推理机构，选择构，选择合适的知合适的知识源。识源。2023-10-121812.2.312.2.3黑板模型（二）黑板模型（二）在在HEARSAY中，黑板被分为六个信息层，中，黑板被分为六个信息层，每个信息层对应着问题的一个中间表示层次。每个信息层对应着问题的一个中间表示层次。六个信息层分别为：六
12、个信息层分别为：(1)参数层：从语音信号中提取有意义的参数。参数层：从语音信号中提取有意义的参数。有四种不同的参数，统称为有四种不同的参数，统称为ZAPDASH参数。参数。(2)片段层：用于描述系统对语音信号的分割与片段层：用于描述系统对语音信号的分割与归类。此层主要包含音素与单音等信息。归类。此层主要包含音素与单音等信息。(3)音节层：用于描述语音信号的音节划分。此音节层：用于描述语音信号的音节划分。此层主要为由片段层上信息构成的音节信息。层主要为由片段层上信息构成的音节信息。2023-10-121912.2.312.2.3黑板模型（三）黑板模型（三）(4)单词层：用于记录根据音节划分所识别
13、单词层：用于记录根据音节划分所识别出的孤立词信息。出的孤立词信息。(5)词组层：用于记录根据单词层中的词汇词组层：用于记录根据单词层中的词汇所生成的词组信息。所生成的词组信息。(6)短语层：用于记录多个词汇或词组构成短语层：用于记录多个词汇或词组构成的短语和句子信息。的短语和句子信息。2023-10-1220第第1212章专家系统章专家系统12.112.1专家系统的概念专家系统的概念12.212.2专家系统的结构专家系统的结构12.312.3专家系统实例专家系统实例12.412.4专家系统设计与实现专家系统设计与实现12.512.5专家系统开发工具与环境专家系统开发工具与环境12.612.6新
14、一代专家系统研究新一代专家系统研究2023-10-122112.312.3专家系统实例专家系统实例12.3.1 PROSPECTOR12.3.1 PROSPECTOR的功能与结构的功能与结构12.3.2 12.3.2 知识表示知识表示12.3.3 12.3.3 主观贝叶斯推理模型主观贝叶斯推理模型12.3.4 12.3.4 控制策略控制策略12.3.5 12.3.5 解释系统解释系统2023-10-122212.3.1PROSPECTOR12.3.1PROSPECTOR的功能与结构的功能与结构(1)(1)PROSPECTOR主要为地质勘探人员提供如下帮助：主要为地质勘探人员提供如下帮助：（1）
15、勘探评价；）勘探评价；（2）区域资源评价；）区域资源评价；（3）井位选择。）井位选择。2023-10-122312.3.1PROSPECTOR12.3.1PROSPECTOR的功能与结构的功能与结构(2)(2)作为人机接口负责接作为人机接口负责接受用户输入的命令，受用户输入的命令，并解释命令。并解释命令。负责理解用户负责理解用户用自然语言输用自然语言输入的信息，并入的信息，并将其转化成匹将其转化成匹配程序可以使配程序可以使用的语义网络用的语义网络形式。形式。进行概率传播，实现进行概率传播，实现系统的似然推理。系统的似然推理。负责向用户提负责向用户提问，要求用户问，要求用户输入数据。输入数据。用
16、于解答用户询问。用于解答用户询问。为在井位选择推为在井位选择推理网络中传播图理网络中传播图形信息，生成高形信息，生成高效代码。效代码。使用分类学词典来使用分类学词典来比较各个语义空间比较各个语义空间的关系，并把用户的关系，并把用户提供的信息加入推提供的信息加入推理网络中，或检查理网络中，或检查推理网络的一致性。推理网络的一致性。运行时可生成、运行时可生成、修改或保存推修改或保存推理网络。理网络。2023-10-122412.3.212.3.2知识表示（知识表示（1 1）知识库有三级网络组成：知识库有三级网络组成：（1）分类学网络，来描述概念；）分类学网络，来描述概念；（2）分块语义网络，陈述；）分块语义网络，陈述；（3）推理网络，描述推理规则。）推理网络，描述推理规则。2023-10-122512.3.212.3.2知识表示（知识表示（2 2）图中的四种弧线表示图中的四种弧线表示:N1 N2：表示：表示N2是是N1的子集。的子集。N1 N2：表示：表示N2是是N1的元素，的元素，和其他用和其他用ds的子集不相交。的子集不相交。N1 N2：表示：表示N2是是N1的子集。的子集。N1 N2
