第五章专家系统.ppt
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胺炽址霹镣酝雾清娠瓦箍歇证列壹掺磺聘石创纪部血坤掘骗站枢笼网肖伯第五章专家系统第五章专家系统第五章第五章 专家系统专家系统癸昂纤踏谐疤附昌咬辫撰扦龙鼻研株怜劝德玫驭胰奶女阅熙柯爽裹扬考妇第五章专家系统第五章专家系统 5.1 人工智能人工智能—人工智能综述人工智能综述v人工智能发展历史人工智能发展历史 人工智能的发展历史可分为四个阶段：人工智能的发展历史可分为四个阶段： 第一阶段：第一阶段：20世纪世纪50年代人工智能的兴起和冷落年代人工智能的兴起和冷落v1956年年A.Newell等人提出逻辑理论程序系统等人提出逻辑理论程序系统v1956年年A.L.Samuel研制了西洋跳棋程序研制了西洋跳棋程序Checkersv1960年年A.Newell、、J.Shaw和和H.Simon等人通过心理实验等人通过心理实验揭示了人在解题时的思维过程大致可归结为三个阶段：揭示了人在解题时的思维过程大致可归结为三个阶段： （ （1）） 先想出大致的解题计划；先想出大致的解题计划； （ （2）） 根据记忆中的公理、定理和推理规则组织解题根据记忆中的公理、定理和推理规则组织解题过程；过程； （ （3）） 进行方法和目的分析，修正解题计划。
进行方法和目的分析，修正解题计划4.1960年年 McCarthy成功的研制了著名的成功的研制了著名的“LISP”表处理语表处理语言，成为了人工智能语言的重要里程碑言，成为了人工智能语言的重要里程碑 苟哀唆严穷淫喊狞栗盟艇卡孪员倪汹以坊镣垄藕贾苗舀榴老乡漂养遣洲昨第五章专家系统第五章专家系统 v人工智能走向低潮，主要表现：人工智能走向低潮，主要表现：1.1965年发明了消解法，很快发现消解法年发明了消解法，很快发现消解法能力有限能力有限2.A.L.Samuel的下棋程序，赢了周冠军后，的下棋程序，赢了周冠军后，没能赢全国冠军没能赢全国冠军3.机器翻译除了荒谬的结论机器翻译除了荒谬的结论 第一阶段的特点：重视问题的求解第一阶段的特点：重视问题的求解方法，忽视了知识的重要性方法，忽视了知识的重要性5.1 人工智能人工智能—人工智能综述人工智能综述粒读估餐鸵介合候善丁枉铸王朽腊炕况屿咋息效科拄砾舔记缨佬膊橇呐仓第五章专家系统第五章专家系统 v第二阶段：第二阶段：60年代到年代到70年代，专家系统的出现年代，专家系统的出现使人工智能研究出现了新高潮使人工智能研究出现了新高潮。
1.1968年斯坦福大学年斯坦福大学E.A.Feigenbaum和遗传学和遗传学家及物理学家合作研制了家及物理学家合作研制了DENDRAL系统2.1974年由年由E.H.Shortliffe等人研制了诊断和治等人研制了诊断和治疗感染性疾病的疗感染性疾病的MYCIN系统3.1976年年R.O.Duda等人研制了矿藏勘探专家系等人研制了矿藏勘探专家系统统PROSPECTOR系统4.卡内基卡内基-梅隆大学研制了语音理解系统梅隆大学研制了语音理解系统Hearsay-II系统 5.1 人工智能人工智能—人工智能综述人工智能综述郸韭峭罩拳愤耪榜皿衷引揽门玩率那邦乎磨椒真戌隅盅舵役裂水圣掖统窗第五章专家系统第五章专家系统 这一阶段的特点：重视了知识，开始这一阶段的特点：重视了知识，开始专家系统的研究，使人工智能走向实用化专家系统的研究，使人工智能走向实用化v第三阶段：第三阶段：80年代，随着第五代计算机的年代，随着第五代计算机的研制，人工智能得到很大的发展研制，人工智能得到很大的发展v第四阶段：第四阶段：80年代末，神经网络的飞速发年代末，神经网络的飞速发展。
展5.1 人工智能人工智能—人工智能综述人工智能综述汝赦猾剿配拳忿络来棋囚淄但固翻缅奢旦春甫科炽又症谦嫌赡奇袭票殷浩第五章专家系统第五章专家系统 v 美国是人工智能的发源地，随着人工智能的美国是人工智能的发源地，随着人工智能的发展，世界各国有关学者也都相继加入这一行列，发展，世界各国有关学者也都相继加入这一行列，英国在英国在60年代就起步人工智能的研究，到年代就起步人工智能的研究，到70年代，年代，在爱丁堡大学还成立了在爱丁堡大学还成立了"人工智能人工智能"系日本和西系日本和西欧一些国家虽起步较晚，但发展都较快，苏联对欧一些国家虽起步较晚，但发展都较快，苏联对人工智能研究也开始予以重视我国是从人工智能研究也开始予以重视我国是从1978年年才开始人工智能课题的研究，主要在定理证明、才开始人工智能课题的研究，主要在定理证明、汉语自然语言理解、机器人及专家系统方面设立汉语自然语言理解、机器人及专家系统方面设立课题，并取得一些初步成果我国也先后成立中课题，并取得一些初步成果我国也先后成立中国人工智能学会、中国计算机学会人工智能和模国人工智能学会、中国计算机学会人工智能和模式识别专业委员会和中国自动化学会模式识别与式识别专业委员会和中国自动化学会模式识别与机器智能专业委员会等学术团体，开展这方面的机器智能专业委员会等学术团体，开展这方面的学术交流。
此外国家还着手兴建了若干个与人工学术交流此外国家还着手兴建了若干个与人工智能研究有关的国家重点实验室智能研究有关的国家重点实验室 圾滦褂剃定勒助日驰步弥幂芦剧消初坤耿泪辐外鸿年浓位囚半沏嘛鲍符撞第五章专家系统第五章专家系统 人工智能的概念和研究范围人工智能的概念和研究范围v关于智能的定义：关于智能的定义：Turing试验；试验；Feigenbanm定义v人的智能行为主要体现在：进行学习和人的智能行为主要体现在：进行学习和解决问题解决问题1.学习过程包括三个方面：知识的学习；学习过程包括三个方面：知识的学习；技能的学习；个性的形成技能的学习；个性的形成2.解决问题分两类：用已知的知识和技能解决问题分两类：用已知的知识和技能解决问题；创造性解决问题解决问题；创造性解决问题5.1 人工智能人工智能—人工智能综述人工智能综述隔迷穆僧孜汲虾日抖咬禁锤财机胎芬滇摸踩梅螺偏材找泞拜俺补戏矛测六第五章专家系统第五章专家系统 计算机下棋软件计算机下棋软件 紫跌套镀连脐间掂腔紫境盂乱浦骚伍苔锡少颈挡留鸽挎堂鹏资央梢虏白蚊第五章专家系统第五章专家系统 索尼智能机器狗 侩哺之饼造勘牺苦碉液篷细裹将当对哩纳坍现接直侈鞭店膊滔蜒绊褒哮益第五章专家系统第五章专家系统 机器人足球赛 娠袜命筑苯政淤蹲蔗卓迭样哈丽奠纹硕欧悦矾薛登棚汕墒鲍昭冗阻镣匹腋第五章专家系统第五章专家系统 v人工智能的定义人工智能的定义 由计算机来表示和执行人类的智由计算机来表示和执行人类的智能活动（如判断、识别、理解、学习、能活动（如判断、识别、理解、学习、规划和问题求解等）就是人工智能。
规划和问题求解等）就是人工智能5.1 人工智能人工智能—人工智能综述人工智能综述诫搏馅面蛙肉例丰麻泪霸砒鹊革彰烽岗瞎碱枉呕悦敲异标驶虹躁含弥擂夏第五章专家系统第五章专家系统 v人工智能的研究范围人工智能的研究范围1.人工智能研究的基本范围人工智能研究的基本范围a)问题求解；问题求解； b)逻辑推理和定理证明；逻辑推理和定理证明；c)自然语言处理；自然语言处理；d)自动程序设计；自动程序设计；e)学习；学习；f)专家系统；专家系统；g)机器学习；机器学习；h)机器视觉；机器视觉；i)智能检索系统；智能检索系统；j)组织调度问题；组织调度问题；k)系统智能化系统智能化5.1 人工智能人工智能—人工智能综述人工智能综述吗秒根拒毙舵莎焦酒席唆锰獭撞桨捏靡早应泉坤硅潜但隙浮逸酥剑吵直惑第五章专家系统第五章专家系统 2.人工智能的主要研究领域人工智能的主要研究领域a)自然语言处理：语音的识别与合成、自自然语言处理：语音的识别与合成、自然语言的理解和生成、机器翻译等然语言的理解和生成、机器翻译等b)视觉和机器人学：从操纵型、自动型转视觉和机器人学：从操纵型、自动型转向智能型向智能型。
c)知识工程：研究和开发专家系统知识工程：研究和开发专家系统5.1 人工智能人工智能—人工智能综述人工智能综述缀宫官拷锈娃慑乙因廓中梆蚜鲤制刀兔尉眨冶姻赴裕在吨僵纬障呵忽芬狡第五章专家系统第五章专家系统 v人工智能的前景人工智能的前景 90年代后，人工智能的发展方向：年代后，人工智能的发展方向：1.现场人工智能（现场人工智能（Situated AI）；）；2.直觉（直觉（Intuition）、顿悟（）、顿悟（Insight）和）和灵感（灵感（Inspiration）的研究（）的研究（3I研究）；研究）；3.数据开采和知识发现（数据开采和知识发现（Data Mining and knowledge Discovery）；）；4.人工智能与主流计算机技术有机结合人工智能与主流计算机技术有机结合5.1 人工智能人工智能—人工智能综述人工智能综述菩曰终秋案攻拣疹离似播略粱币望挚旗绕摧少中逞阵啡滤们养叫泵厌魔偿第五章专家系统第五章专家系统 现场学习现场学习v一般来说，共同进化、或者适应的结果往往是导一般来说，共同进化、或者适应的结果往往是导致生物体基因的改变，也就是其致生物体基因的改变，也就是其genotype的改的改变变.但是对于一个生命较长、智能较高的个体，但是对于一个生命较长、智能较高的个体，如人，一些高等动物，或者一些社会性的组织，如人，一些高等动物，或者一些社会性的组织，比如一个公司、学校、国家、甚至是一个大规模比如一个公司、学校、国家、甚至是一个大规模的蚂蚁群体来说，更加重要的改变并不是在于他的蚂蚁群体来说，更加重要的改变并不是在于他们的基因的变化上，而是在他们成长过程中所体们的基因的变化上，而是在他们成长过程中所体现出来的学习行为和学习所得。
每个个体由于本现出来的学习行为和学习所得每个个体由于本身的差异，以及所处的环境与参与的相互作用不身的差异，以及所处的环境与参与的相互作用不同，因此导致的学习和结果也就不一样了同，因此导致的学习和结果也就不一样了.以这以这样一种观点来指导学习的研究就被称为现场学习，样一种观点来指导学习的研究就被称为现场学习，和它密切相关的是在人工智能和认知科学的和它密切相关的是在人工智能和认知科学的“现现场人工智能场人工智能”(situated AI)旁嫁缠手娘魔焉咳尽横无帘闰公这情肤摇凝姐瓮乾籽阎愧凑媳皿钞背苏身第五章专家系统第五章专家系统 作为计算机视觉通道的传感器作为计算机视觉通道的传感器 规寅婆幽收曰怖法边索扦祝俐阅之暗殃痈属阿村佣捍虚助叮毅勾勿胖醚裂第五章专家系统第五章专家系统 具有人工智能的新型机器人具有人工智能的新型机器人 赔粱馒蜡枢旭电尾董俐坐经七念绞咆荒嗽嫌迹脾静用猖陈柯成耪郊剃林械第五章专家系统第五章专家系统 我国的水下机器人我国的水下机器人“探索者探索者” 档歧驳累信聋劝共切锡辈抿循肝幸三府编锌振珠陪自詹灿拂酗符歪曾镑屑第五章专家系统第五章专家系统 5.1 人工智能人工智能——知识表示和推理知识表示和推理v知识表示知识表示 要让计算机理解和推理，就必须将自然语要让计算机理解和推理，就必须将自然语言知识形式化，变成计算机能使用的形式。
现言知识形式化，变成计算机能使用的形式现已成功运用的知识表示形式有：已成功运用的知识表示形式有：1.谓词逻辑谓词逻辑2.产生式规则产生式规则3.语义网络语义网络4.框架框架5.剧本剧本6.过程性知识过程性知识7.神经网络神经网络咸瓮粗亢契焙赎雍涪粱结睹吱宅馈眩侄砸刑蚕恩诀婿践休烃靡知计膜雀抑第五章专家系统第五章专家系统 v推理推理（一）形式逻辑：是研究人的思维形式及其规律的科（一）形式逻辑：是研究人的思维形式及其规律的科学属“符号处理符号处理”范畴 形式逻辑的主要研究：形成概念，做出判断，形式逻辑的主要研究：形成概念，做出判断，进行推理进行推理1.概念：反映事物的特有属性和它的取值概念：反映事物的特有属性和它的取值2.判断：是对概念的肯定或否定判断本身存在真判断：是对概念的肯定或否定判断本身存在真假3.推理：是从一个或几个判断推出一个新判断的思推理：是从一个或几个判断推出一个新判断的思维过程5.1 人工智能人工智能——知识表示和推理知识表示和推理猖既衣骆柱等椒痞稀艰获攀侯溉郑遇搽异润乘俘闭坑桅咽黑摘怀埋钉丹哮第五章专家系统第五章专家系统 （二）推理的种类（二）推理的种类 推理有三种：推理有三种：1.演绎推理：从一般现象到个别现象的推理。
演绎推理：从一般现象到个别现象的推理2.归纳推理：从个别现象到一般现象的推理归纳推理：从个别现象到一般现象的推理3.类比推理：从个别现象到个别现象的推理类比推理：从个别现象到个别现象的推理5.1 人工智能人工智能——知识表示和推理知识表示和推理驳驹捐迈择平旋卞帛茄喂柱泥芥胎集帆帽抖帅琢拴琵客猩坐潞鹅喝扁冷厄第五章专家系统第五章专家系统 5.1 人工智能人工智能——知识表示和推理知识表示和推理1.演绎推理：核心是假言推理演绎推理：核心是假言推理 假言推理：以假言判断为前提，对该假言判断假言推理：以假言判断为前提，对该假言判断的前件或后件的推理的前件或后件的推理a)肯定式：肯定式：b)否定式：否定式：c)三段论：三段论：湃淬皿祁卵徘乞酪或占怖锁蔗早贰晒凤偏余佐爷镍顽蛊把勒象铣瘫戊猪商第五章专家系统第五章专家系统 v例：例：1. 如果要搞四个现代化，就必须尊重知识，如果要搞四个现代化，就必须尊重知识，尊重人才；我们要搞四个现代化，所以，我们尊重人才；我们要搞四个现代化，所以，我们必须尊重知识，尊重人才必须尊重知识，尊重人才2. 如果一个图形是正方形，那么它的四边相如果一个图形是正方形，那么它的四边相等；这个图形四边不相等，所以，它不是正方等；这个图形四边不相等，所以，它不是正方形。
形 3. 我是共青团员，共青团员应在工作中起带我是共青团员，共青团员应在工作中起带头作用，所以我应该在工作中起带头作用头作用，所以我应该在工作中起带头作用 跪褪躁伺段燎砒喇杂冉毒啼臣诉榜钓笺屑槛父炎藉胀痔朗谜宽调盯沮尝窘第五章专家系统第五章专家系统 5.1 人工智能人工智能——知识表示和推理知识表示和推理2.归纳推理：归纳推理：a)数学归纳法：数学归纳法： 逻辑形式表达为：逻辑形式表达为：一稿冀邵誉丽需烦卵袜签镁甭裤员爪摩菜判炽谊穗麦钧子臼雏谊絮塌赠蹄第五章专家系统第五章专家系统 5.1 人工智能人工智能——知识表示和推理知识表示和推理b)枚举归纳推理枚举归纳推理 推理形式为：推理形式为：懊块随戍粒许泪野灼塘杏子坊瘦循哮滁熄觅悍匀哎顶粳币治嘎游款乔场唇第五章专家系统第五章专家系统 v例：例： “金导电、银导电、铜导电、铁导电、金导电、银导电、铜导电、铁导电、锡导电；所以一切金属都导电锡导电；所以一切金属都导电” 前提中列举的前提中列举的“金、银、铜、铁、锡金、银、铜、铁、锡”等部分金属都具有导电的属性，从而推等部分金属都具有导电的属性，从而推出出“一切金属都导电一切金属都导电”的结论。
的结论 5.1 人工智能人工智能——知识表示和推理知识表示和推理揭搭传瑶寄仑坐馅椒棺矩南契导瀑讹涪壳经窘认耿驹瞻规厚详甄鬃勾仔铃第五章专家系统第五章专家系统 5.1 人工智能人工智能——知识表示和推理知识表示和推理3.类比推理类比推理 一般推理形式：一般推理形式：港钧桥勾峪烛拘担贮诧浇彩曹黎盈涧残襄伏丘忙逐楔牢玫埂觅况气愈滋煎第五章专家系统第五章专家系统 v例：例： 论证论证“天然纤维可以化学化天然纤维可以化学化”这一观点：这一观点： 生物的颜色与其体内所含成分有关，日本采生物的颜色与其体内所含成分有关，日本采用注射法能改变树木木材的天然色彩苏联采用用注射法能改变树木木材的天然色彩苏联采用给羊喂入不同微量金属元素的方法，改变了羊毛给羊喂入不同微量金属元素的方法，改变了羊毛色，铁元素使绵羊毛色变成浅红色，铜元素使绵色，铁元素使绵羊毛色变成浅红色，铜元素使绵羊毛变成蓝色人们研究金鱼的结果表明：红色羊毛变成蓝色人们研究金鱼的结果表明：红色的金鱼含钼，黄色的含钛，白色的含镍，黑色的的金鱼含钼，黄色的含钛，白色的含镍，黑色的含铁、铜、钴有人曾把橙黄色的金鱼放到含钼含铁、铜、钴。
有人曾把橙黄色的金鱼放到含钼酸钠的水中养殖，结果就了红色树林、绵羊、酸钠的水中养殖，结果就了红色树林、绵羊、金鱼都是生物，蚕也是生物，那么前者能变色，金鱼都是生物，蚕也是生物，那么前者能变色，后者也可能会变色据此推断，人或许可以通过后者也可能会变色据此推断，人或许可以通过一定的方法使蚕吐出不同颜色的丝来比如，天一定的方法使蚕吐出不同颜色的丝来比如，天蚕丝都是带颜色的蚕丝都是带颜色的弱橡糖瑶康胶降绳棍贿钥峭呆陡槽尧透辊徽惜痉裙含锹货苔篙泻伎填官蚤第五章专家系统第五章专家系统 4.总结总结a)演绎推理的结论没有超出已知的知识范演绎推理的结论没有超出已知的知识范围，而归纳推理和类比推理的结论超出围，而归纳推理和类比推理的结论超出已知的知识范围已知的知识范围b)演绎推理中由于前提和结论有必然联系，演绎推理中由于前提和结论有必然联系，只要前提为真，结论一定为真归纳推只要前提为真，结论一定为真归纳推理和类比推理中前提和结论，不能保证理和类比推理中前提和结论，不能保证有必然的联系，具有或然性有必然的联系，具有或然性5.1 人工智能人工智能——知识表示和推理知识表示和推理究浓宙锑荡会汤羹柬直造些咙躯漾验拣赠窍吭弗轧浆汽村纳社以纳伞垫巡第五章专家系统第五章专家系统 v语义网络语义网络 语义网络是一种用实体及其语义关系来表达语义网络是一种用实体及其语义关系来表达知识的有向图。
知识的有向图 结点：代表实体，表示各种事物、概念、情结点：代表实体，表示各种事物、概念、情况、属性、状态、事件、动作等；况、属性、状态、事件、动作等； 弧：代表语义关系，表示它所连接的两个实弧：代表语义关系，表示它所连接的两个实体之间的语义联系体之间的语义联系 在语义网络中，每一个结点和弧都必须带有 在语义网络中，每一个结点和弧都必须带有标识，这些标识用来说明它所代表的实体或语义标识，这些标识用来说明它所代表的实体或语义5.1 人工智能人工智能——知识表示和推理知识表示和推理恳掘梁理狼竹禹途儡耀疗嫡桌腊遗捞稿阮毋硼解暗稀抒丝切渝锡宽莹逊证第五章专家系统第五章专家系统 v框架框架 由一组描述物体各个方面的槽（属性）由一组描述物体各个方面的槽（属性）所组成每个属性又可包含各个侧面，每所组成每个属性又可包含各个侧面，每个侧面都有自己的名字各填入的值个侧面都有自己的名字各填入的值5.1 人工智能人工智能——知识表示和推理知识表示和推理淄石拂柒尝湘亏吸虽靡霄峭踪龙兴专忘富狙蔫熙莉症撬宾凯紊憨员对泌虞第五章专家系统第五章专家系统 v一般框架结构为：一般框架结构为：v没有侧面的框架简化为：没有侧面的框架简化为：〈框架名〉〈框架名〉frame |〈槽名〈槽名1〉〉——|〈侧面〈侧面11〉〉 值值11 | slot |〈侧面〈侧面12〉〉 值值12 | ………… |〈槽名〈槽名1〉〉——|〈侧面〈侧面21〉〉 值值21 |〈侧面〈侧面22〉〉 值值22〈框架名〉〈框架名〉 |〈槽名〈槽名1〉〉——值值1 |〈槽名〈槽名2〉〉——值２值２ | ………… |〈槽名〈槽名n〉〉——值ｎ值ｎ 搬灼滔劝蜂昔你柠饼增柴浇汰颈近化辫夜氨卧欢榨拭谴蚀南他前踞讨凳卸第五章专家系统第五章专家系统 v槽值的类型：槽值的类型：1.具体值具体值value2.默认值默认值default3.过程值过程值procedure4.另一框架名：形成框架调用另一框架名：形成框架调用5.空（待填入）空（待填入）邻益夜镇姑娠曰闪漂沫玛搂封钥卤鲤冷去酿狡很嚎界龚甭胞锗无峨瓢聚骏第五章专家系统第五章专家系统 v框架推理的主要形式是：填充槽值。
框架推理的主要形式是：填充槽值v填充槽值的办法主要有：匹配和继承填充槽值的办法主要有：匹配和继承1.匹配：事物之间的匹配只能是部分相同匹配：事物之间的匹配只能是部分相同槽的匹配槽的匹配2.继承：继承：a)直接继承：在框架网络中下层框架直接直接继承：在框架网络中下层框架直接从上层框架中继承所有的属性值和条件从上层框架中继承所有的属性值和条件b)条件继承：有条件的继承条件继承：有条件的继承株来寿雁蝎绎沫褪令滑端藻助愉徊陛沟驹激朗啪俄绪丹搏逃交有裔逛太累第五章专家系统第五章专家系统 v剧本：是描述一定范围内一串原型事物的结构剧本：是描述一定范围内一串原型事物的结构 剧本由六部分组成：剧本由六部分组成：1.开场条件：开场条件：2.结局：结局：3.道具：道具：4.角色：角色：5.线索：线索：6.场次：场次： 剧本的特点：能把现实世界中发生的事件剧本的特点：能把现实世界中发生的事件的起因、因果关系以及事件间的联系，构成一的起因、因果关系以及事件间的联系，构成一个大的因果链个大的因果链5.1 人工智能人工智能——知识表示和推理知识表示和推理捕羌伪辞里丘华眨叙时卵机津塑厢腿佑妥金惑准葱衰搁蔚则练对蛰拄梦儒第五章专家系统第五章专家系统 v实例实例v剧本的推理：是解释故事。
具体为：剧本的推理：是解释故事具体为：1.解释故事中没有提及的发生事件解释故事中没有提及的发生事件2.说明连贯事件之间的关系说明连贯事件之间的关系 剧本通过推理，具有如下的用途：剧本通过推理，具有如下的用途：1.预见不直接观察到的事件预见不直接观察到的事件2.能建立一种连贯事件的解释能建立一种连贯事件的解释3.能集中注意特殊的事件能集中注意特殊的事件5.1 人工智能人工智能——知识表示和推理知识表示和推理幢骤搅厅脐矾离夯述抑像洲砍舍遗垦四垦乘狼镍歼猖懂踞关去崭方刊挞巢第五章专家系统第五章专家系统 5.2 专家系统原理专家系统原理v专家系统的概念：专家系统的概念： 专家系统是具有大量专门知识，并能专家系统是具有大量专门知识，并能运用这些知识解决特定领域中实际问题的运用这些知识解决特定领域中实际问题的计算机程序系统计算机程序系统类垄跨烦锰拆凭饶毕疾峨暂廉茧补滔熏耗怒污盲钞砖唆恕创迢壁晤欠疗炊第五章专家系统第五章专家系统 v专家系统的特点专家系统的特点: 知识处理完全不同于数值计算和数据处理，知识处理完全不同于数值计算和数据处理，区别是：区别是：v对比数据库检索对比数据库检索 与专家系统的不同在于：与专家系统的不同在于：a)知识只含事实性知识，不含规律性知识知识只含事实性知识，不含规律性知识b)推理是对已有记录的检索，记录不存在推理是对已有记录的检索，记录不存在2.对比数值计算对比数值计算 与专家系统的不同：与专家系统的不同：a)推理过程是固定形式的推理过程是固定形式的b)数值计算只能处理数值，不能处理符号数值计算只能处理数值，不能处理符号5.2 专家系统原理专家系统原理—专家系统概念专家系统概念握笆驳仰外双惕衫辽厂断哮侈茹判珐则渴彻淹冻垄各寓犯稀讥埠唯角犬径第五章专家系统第五章专家系统 v知识处理的特点：知识处理的特点：1.知识包括事实和规则（状态变换过程）知识包括事实和规则（状态变换过程）2.适合于符号处理适合于符号处理3.推理过程是固定形式的推理过程是固定形式的4.能得出未知的事实能得出未知的事实5.2 专家系统原理专家系统原理—专家系统概念专家系统概念倔轩清悯崩劫乙是滥马疟千募趋画屉俺凤蓬点徐进芍赞棕矽出撞绘两抵弱第五章专家系统第五章专家系统 v专家系统的结构专家系统的结构5.2 专家系统原理专家系统原理—专家系统概念专家系统概念专家专家知识获取知识获取知识库知识库推理机推理机人机接口人机接口用户用户咨询咨询建议建议专家系统核心专家系统核心馁凤敬共芹扎伴贪拓偶瘫向犀省陨遥逊嫩通牲百泪但哈静盛权牧锌备欧槐第五章专家系统第五章专家系统 v专家系统专家系统=知识库知识库+推理机推理机1.知识库知识库a)知识的表示形式：知识的表示形式： 产生式规则（产生式规则（IF THEN）） 谓词逻辑谓词逻辑 模糊逻辑模糊逻辑 （真假二值）（真假二值） （（[0，，1]连续值）连续值） 框架框架 语义网络语义网络 过程性知识过程性知识 剧本剧本5.2 专家系统原理专家系统原理—基本原理基本原理昔店憨吝赵猾为提亦慑勿犁贪腥逼凌挤展资秃巍拨掀倾锹框日丽履勃虎仍第五章专家系统第五章专家系统 1.知识的精确程度：知识的精确程度： 精确知识精确知识——公式、公理等公式、公理等 （原理性）（原理性） 不精确知识不精确知识——可信度可信度 （经验性）（经验性） 概率概率 证据理论证据理论 模糊数学模糊数学5.2 专家系统原理专家系统原理—基本原理基本原理稍青筋邑圭版艳六绝者块双羹彭匡聘飞缉追及伟肆苑拒枷沾声尿姨铝沪非第五章专家系统第五章专家系统 v推理机推理机1.不同知识表示形式的推理不同知识表示形式的推理2.产生式规则的推理产生式规则的推理 推理机推理机=搜索搜索+匹配（假言推理）匹配（假言推理）3.产生式规则的解释产生式规则的解释5.2 专家系统原理专家系统原理—基本原理基本原理风魄纠宅辱源擦更慎聂月雀允褂消逾只动所稽祈求本闲瓜搪凭念到闽称睫第五章专家系统第五章专家系统 v专家系统的应用范围专家系统的应用范围 (1) 翻译专家系统翻译专家系统 任务是通过对已知信息和数据的分析与 任务是通过对已知信息和数据的分析与解释，确定它们的涵义。
翻译专家系统具有解释，确定它们的涵义翻译专家系统具有下列特点：下列特点： (a) 系统处理的数据量很大，而且往往系统处理的数据量很大，而且往往是不准确的、有错误的或不完全的是不准确的、有错误的或不完全的 (b) 系统能够从不完全的信息中得出解系统能够从不完全的信息中得出解释，并能对数据做出某些假设释，并能对数据做出某些假设 (c) 系统的推理过程可能很复杂和很长，系统的推理过程可能很复杂和很长，因而要求系统具有对自身的推理过程作出解因而要求系统具有对自身的推理过程作出解释的能力释的能力5.2 专家系统原理专家系统原理—应用应用匆涎短饲彰骤狭志谦嗅白堕眩馅寇足垦趾圈怒庶辗寝惮犁陌幅庞劲水狮敖第五章专家系统第五章专家系统 作为翻译专家系统的例子有语音作为翻译专家系统的例子有语音理解、图象分析、系统监视、化学结理解、图象分析、系统监视、化学结构分析和信号解释等例如，卫星图构分析和信号解释等例如，卫星图象象(云图等云图等)分析、集成电路分析、分析、集成电路分析、DENDRAL化学结构分析、化学结构分析、ELAS石石油测井数据分析、染色体分类、油测井数据分析、染色体分类、PROSPECTOR地质勘探数据解释和地质勘探数据解释和丘陵找水等实用系统。
丘陵找水等实用系统 业闺乏烩捎建捂纲涉患河缔侠澳撩影螟绊病疾羹挞灼才初郝搐靠藏梆滨汗第五章专家系统第五章专家系统 v预测专家系统预测专家系统 任务是通过对过去和现在已知状况的 任务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预测专分析，推断未来可能发生的情况预测专家系统具有下列特点：家系统具有下列特点： (a) 系统处理的数据随时间变化，而系统处理的数据随时间变化，而且可能是不准确和不完全的且可能是不准确和不完全的 (b) 系统需要有适应时间变化的动态系统需要有适应时间变化的动态模型，能够从不完全和不准确的信息中得模型，能够从不完全和不准确的信息中得出预报，并达到快速响应的要求出预报，并达到快速响应的要求 镜抗酷萄青堡述繁愚篙搭剖灼载九伦周用后湾薄茄韵犹研孩勇吩戍稽汐挡第五章专家系统第五章专家系统 v预测专家系统的例子有气象预报、军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，恶劣预测和谷物产量预测等例如，恶劣气候气候(包括暴雨、飓风、冰雹等包括暴雨、飓风、冰雹等)预报、预报、战场前景预测和农作物病虫害预报等战场前景预测和农作物病虫害预报等专家系统。
专家系统 拾蕊推泡廓澈协柿卉辉囱彩裴瓮姿毒退绢械梳聚铡脂涅赃魄茹董窗互搔竖第五章专家系统第五章专家系统 v诊断专家系统诊断专家系统 诊断专家系统的任务是根据观察到的情况 诊断专家系统的任务是根据观察到的情况(数据数据)来推断出某个对象机能失常来推断出某个对象机能失常(即故障即故障)的原的原因诊断专家系统具有下列特点：因诊断专家系统具有下列特点： (a) 能够了解被诊断对象或客体各组成部分能够了解被诊断对象或客体各组成部分的特性以及它们之间的联系的特性以及它们之间的联系 (b) 能够区分一种现象及其所掩盖的另一种能够区分一种现象及其所掩盖的另一种现象 (c) 能够向用户提出测量的数据，并从不确能够向用户提出测量的数据，并从不确切信息中得出尽可能正确的诊断切信息中得出尽可能正确的诊断 甘常表寓胀全工盼攀悟邓藤晾丝晴争仪惶礼立欠城围架离亮交遍屯氢醋辣第五章专家系统第五章专家系统 v诊断专家系统的例子特别多，有医疗诊断，电子诊断专家系统的例子特别多，有医疗诊断，电子机械和软件故障诊断以及材料失效诊断等用于机械和软件故障诊断以及材料失效诊断等用于抗生素治疗的抗生素治疗的MYCIN、肝功能检验的、肝功能检验的PUFF、青、青光眼治疗的光眼治疗的CASNET、内科疾病诊断的、内科疾病诊断的INTERNIST-I和血清蛋白诊断等医疗诊断专家系和血清蛋白诊断等医疗诊断专家系统，统，IBM公司的计算机故障诊断系统公司的计算机故障诊断系统DART/DASD，火电厂锅炉给水系统故障检测与，火电厂锅炉给水系统故障检测与诊断系统、雷达故障诊断系统和太空站热力控制诊断系统、雷达故障诊断系统和太空站热力控制系统的故障检测与诊断系统等、都是国内外颇有系统的故障检测与诊断系统等、都是国内外颇有名气的实例。
名气的实例 砧穆勿脓仲废钎律俄瓶早踏欢踢折苯铸泊钳锭迪窿倪纽笋绎睦贝毕灿凋盗第五章专家系统第五章专家系统 v设计专家系统设计专家系统 任务是根据设计要求，求出满足设计问题约束 任务是根据设计要求，求出满足设计问题约束的目标配置设计专家系统具有如下特点：的目标配置设计专家系统具有如下特点： (a) 善于从多方面的约束中得到符合要求的设计善于从多方面的约束中得到符合要求的设计结果 (b) 系统需要检索较大的可能解空间系统需要检索较大的可能解空间 (c) 善于分析各种子问题，并处理好子问题间的善于分析各种子问题，并处理好子问题间的相互作用相互作用 (d) 能够试验性地构造出可能设计，并易于对所能够试验性地构造出可能设计，并易于对所得设计方案进行修改得设计方案进行修改 (e) 能够使用已被证明是正确的设计来解释当前能够使用已被证明是正确的设计来解释当前的的(新的新的)设计 胚侯艇侧版乎炯涯唉皂钾亲疽贴诲英婿要邢恿惕劫爱朗沙甩授淫册碌江炕第五章专家系统第五章专家系统 v设计专家系统涉及电路设计专家系统涉及电路(如数字电路和集成如数字电路和集成电路电路)设计、土木建筑工程设计、计算机结设计、土木建筑工程设计、计算机结构设计、机械产品设计和生产工艺设计等。
构设计、机械产品设计和生产工艺设计等比较有影响的专家设计系统有比较有影响的专家设计系统有VAX计算机计算机结构设计专家系统结构设计专家系统R1(XCOM)、浙江大学、浙江大学的花布立体感图案设计和花布印染专家系的花布立体感图案设计和花布印染专家系统、大规模集成电路设计专家系统以及齿统、大规模集成电路设计专家系统以及齿轮加工工艺设计专家系统等轮加工工艺设计专家系统等启刨赘眩晌啡间能溯爪痛宪竹丢耻蘸僵淋碟踩别发第永浊蚁莹敲初僧村闸第五章专家系统第五章专家系统 v规划专家系统规划专家系统 任务在于寻找出某个能够达到给定目 任务在于寻找出某个能够达到给定目标的动作序列或步骤规划专家系统的特标的动作序列或步骤规划专家系统的特点如下：点如下： (a)所要规划的目标可能是动态的或静所要规划的目标可能是动态的或静态的，因而需要对未来动作做出预测态的，因而需要对未来动作做出预测 (b)所涉及的问题可能很复杂，要求系所涉及的问题可能很复杂，要求系统能抓住重点，处理好各子目标间的关系统能抓住重点，处理好各子目标间的关系和不确定的数据信息，并通过试验性动作和不确定的数据信息，并通过试验性动作得出可行规划。
得出可行规划 迅乘梨埔蹲吃糊拼祷缉憋敬兵爆编渍睛伍产棒券莹木栓蹈厂薪耿芋牢趟孟第五章专家系统第五章专家系统 v规划专家系统可用于机器人规划、交通运规划专家系统可用于机器人规划、交通运输调度、工程项目论证、通信与军事指挥输调度、工程项目论证、通信与军事指挥以及农作物施肥方案规划等比较典型的以及农作物施肥方案规划等比较典型的规划专家系统的例子有规划专家系统的例子有3界界3号军事指挥调号军事指挥调度系统、度系统、ROPES机器人规划专家系统、汽机器人规划专家系统、汽车和火车运行调度专家系统以及小麦和水车和火车运行调度专家系统以及小麦和水稻施肥专家系统等稻施肥专家系统等器驳惑缅钦滨瓣美诸缔问亢莽欧槛冀员碌裴勃债岳扁揪澜坊然宫澎痰礁擂第五章专家系统第五章专家系统 v监控专家系统监控专家系统 任务在于对系统、对象或过程的行为进行不 任务在于对系统、对象或过程的行为进行不断观察，并把观察到的行为与其应当具有的行为断观察，并把观察到的行为与其应当具有的行为进行比较，以发现异常情况，发出警报监视专进行比较，以发现异常情况，发出警报监视专家系统具有下列特点：家系统具有下列特点： (a)系统应具有快速反应能力，在造成事故系统应具有快速反应能力，在造成事故之前及时发出警报。
之前及时发出警报 (b)系统发出的警报要有很高的准确性在系统发出的警报要有很高的准确性在需要发出警报时发警报，在不需要发出警报时不需要发出警报时发警报，在不需要发出警报时不得轻易发警报得轻易发警报(假警报假警报) (c)系统能够随时间和条件的变化而动态地系统能够随时间和条件的变化而动态地处理其输入信息 处理其输入信息 切烦龟侗喝迈蘸隋胡祖区桅墟硬庞侗势摹滴伊出衅牙弛粪归落暂同课狱射第五章专家系统第五章专家系统 v监视专家系统可用于核电站的安全监视、监视专家系统可用于核电站的安全监视、防空监视与警报、国家财政的监控、传染防空监视与警报、国家财政的监控、传染病疫情监视及农作物病虫害监视与警报等病疫情监视及农作物病虫害监视与警报等粘虫测报专家系统是监视专家系统的一个粘虫测报专家系统是监视专家系统的一个实例规钻己虾危誊磨闺谭选停塑绽随诛吴凸辰桃赚镊闹欺俏气莫榔缘甭育钎践第五章专家系统第五章专家系统 v调试专家系统调试专家系统 任务是对失灵的对象给出处理意见和 任务是对失灵的对象给出处理意见和方法调试专家系统的特点是同时具有规方法调试专家系统的特点是同时具有规划、设计、预报和诊断等专家系统的功能。
划、设计、预报和诊断等专家系统的功能调试专家系统可用于新产品或新系统的调调试专家系统可用于新产品或新系统的调试，也可用于维修站进行被修设备的调整、试，也可用于维修站进行被修设备的调整、测量与试验在这方面的实例还很少见测量与试验在这方面的实例还很少见辜乖吾情侈酸疵肝屎醉磺跳民孩疵镰憨对秤研惩孰倍拿郁眼株溜凭谗乐叔第五章专家系统第五章专家系统 v修理专家系统修理专家系统 修理专家系统的任务是对发生故障的 修理专家系统的任务是对发生故障的对象对象(系统或设备系统或设备)进行处理，使其恢复正进行处理，使其恢复正常工作修理专家系统具有诊断、调试、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计划和执行等功能美国贝尔实验室的ACI和有线电视维护修理系统是修理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专家系统的一个应用实例 此外，还有决策专家系统和咨询专家 此外，还有决策专家系统和咨询专家系统等 冈坤膏拉料晤网庸仅吹彭断示族瞒逞轩俏邢刀免肺百摧离窍潦菲亏决僳市第五章专家系统第五章专家系统 v控制专家系统控制专家系统 任务是自适应地管理一个受控对象或 任务是自适应地管理一个受控对象或客体的全面行为，使之满足预期要求。
客体的全面行为，使之满足预期要求 控制专家系统的特点为：能够解释当 控制专家系统的特点为：能够解释当前情况，预测未来可能发生的情况，诊断前情况，预测未来可能发生的情况，诊断可能发生的问题及其原因，不断修正计划，可能发生的问题及其原因，不断修正计划，并控制计划的执行也就是说，控制专家并控制计划的执行也就是说，控制专家系统具有解释、预报、诊断、规划和执行系统具有解释、预报、诊断、规划和执行等多种功能 等多种功能 扛半角琉熙宛舌莽咐距劫裁尾初捶篷编宠蔷虎芥驮塘武两嗣狐峨忿卑颊桃第五章专家系统第五章专家系统 v空中交通管制、商业管理、自主机器人控空中交通管制、商业管理、自主机器人控制、作战管理、生产过程控制和生产质量制、作战管理、生产过程控制和生产质量控制等都是控制专家系统的潜在应用方面控制等都是控制专家系统的潜在应用方面例如，已经对海、陆、空自主车、生产线例如，已经对海、陆、空自主车、生产线调度和产品质量控制等课题进行控制专家调度和产品质量控制等课题进行控制专家系统的研究系统的研究骸院著巢光念努簿统筏竭豢津好伞潘戎贾汤能芽毅营琐蛔蛊液蓉套诈算欧第五章专家系统第五章专家系统 v专家系统的困难专家系统的困难 知识获取是专家系统构成的知识获取是专家系统构成的“瓶颈瓶颈”：：1.专家一般陈述知识的方法和计算机程序专家一般陈述知识的方法和计算机程序表达之间存在差异。
表达之间存在差异2.专家知识存在主观性、不确定性等问题，专家知识存在主观性、不确定性等问题，为专家系统带来困难为专家系统带来困难3.专家系统本身受计算机的限制，妨碍了专家系统本身受计算机的限制，妨碍了专家系统的发展专家系统的发展5.2 专家系统原理专家系统原理—应用应用顶跟邢乔试发凶婪妨拨萎抢咒耶郎汁乌起渝措钻途池苇垛岳上芒麦砖商胺第五章专家系统第五章专家系统 5.3 产生式规则专家系统产生式规则专家系统v用产生式规则知识形式建立的专家系统用产生式规则知识形式建立的专家系统是最广泛和最流行的最重要的原因：是最广泛和最流行的最重要的原因：1.产生式规则知识表示形式容易被人理解产生式规则知识表示形式容易被人理解2.它是基于演绎推理的它是基于演绎推理的3.大量产生式规则所连成的推理树（知识大量产生式规则所连成的推理树（知识树）可以是多棵树树）可以是多棵树去勾弊剿购躇拦耗珍走嫩没涤竣汀堆形蹋秸醋教趁烙谴融跌陆妄汽澄房潭第五章专家系统第五章专家系统 v产生式规则知识一般表示为：产生式规则知识一般表示为： if A then Bv产生式规则知识的特点：产生式规则知识的特点：1.相同的条件可以得出不同的结论；相同的条件可以得出不同的结论；2.相同的结论可以有不同的条件来得到；相同的结论可以有不同的条件来得到；3.条件之间可以是条件之间可以是“与与”连接和连接和“或或”连连接接4.一条规则中的结论，可以是另一条规则一条规则中的结论，可以是另一条规则中的条件。
中的条件5.3 产生式规则专家系统产生式规则专家系统——基本原理基本原理凑殆哦迸惹睛怒邑毡垃叶毖捂履蜜竣婉桂擂逝氰溅锗寥澄泞肇觉内讽无狱第五章专家系统第五章专家系统 v正、反向推理过程正、反向推理过程1.正向推理：是逐条搜索规则库，对每一正向推理：是逐条搜索规则库，对每一条规则的前提条件检查事实库中是否存条规则的前提条件检查事实库中是否存在2.逆（反）向推理：是从目标开始，寻找逆（反）向推理：是从目标开始，寻找此目标为结论的规则，并对该规则的前此目标为结论的规则，并对该规则的前提进行判断提进行判断5.3 产生式规则专家系统产生式规则专家系统——基本原理基本原理崩监樱芳蘑奴誉屁沪弧趁朝昧届吗渗衣摆鹃魔几啮惫紫豹拟爵舆汞吩嗣羞第五章专家系统第五章专家系统 v推理树（知识树）推理树（知识树） 按逆向推理思想把规则库所含的总目按逆向推理思想把规则库所含的总目标（它是某些规则的结论）作为根节点，标（它是某些规则的结论）作为根节点，按规则的前提和结论展开成一棵树的形式按规则的前提和结论展开成一棵树的形式这棵树一般称为推理树或知识树，它把规这棵树一般称为推理树或知识树，它把规则库中的所有规则都连结起来。
则库中的所有规则都连结起来5.3 产生式规则专家系统产生式规则专家系统——基本原理基本原理口乖助萄诺甜也炊巾文进汽侣敬屈绝溜纳八譬俊懂筏啸秉隔仁教不糙茄罩第五章专家系统第五章专家系统 5.3 产生式规则专家系统产生式规则专家系统——基本原理基本原理v有规则集：有规则集：验溃酸铬哼捉吻仙趴囤挝箭氓惧盔尿藏蝗申韭谓声垄溯妮补嚼下辽跑纪目第五章专家系统第五章专家系统 5.3 产生式规则专家系统产生式规则专家系统——基本原理基本原理规则集的逆向推理树规则集的逆向推理树CMELKJIABPZWFXQG冬罕绰虚疹烟夷磐藉规腋配嚣殖规被辖峡鸵女呀佳美魔缨回宏迈仍勘抠糯第五章专家系统第五章专家系统 逆向推理过程：逆向推理过程： 1 9 7 2 6 3 8 10 4 5 11 12 y n y y n y y5.3 产生式规则专家系统产生式规则专家系统——基本原理基本原理CMELKJIABPZWFXQG现收谴填法诱铡固刘及率雹阳檀堵味潍枉戍冕教腊吁重荐臀济屠呸豌醚暑第五章专家系统第五章专家系统 v结点的否定结点的否定v目标的多值求解目标的多值求解1.多值间互斥：取到目标值，不再搜索。
多值间互斥：取到目标值，不再搜索2.多值间不互斥：搜索到所有取值多值间不互斥：搜索到所有取值5.3 产生式规则专家系统产生式规则专家系统——基本原理基本原理歼项壕舷累小瘪跌原臃珊涨酒俊搁奉现训串健捶册沛会烹下缮弗团硫针惠第五章专家系统第五章专家系统 不确定性推理主要研究在推理过程中不确定性推理主要研究在推理过程中由于知识的不确定性（包括事实的不确定由于知识的不确定性（包括事实的不确定性和规则的不确定性）引起结论的不确定性和规则的不确定性）引起结论的不确定性的传播情况性的传播情况5.3 产生式规则专家系统产生式规则专家系统——不确定性推理不确定性推理俐竿蚌虚恤磁阜臆粹萌纂仿眷缅怂部丈涸蓬授郑奇柬严捻胃简首旭创联擦第五章专家系统第五章专家系统 1.事实的不确性事实的不确性2.规则的不确定性规则的不确定性3.推理的不确定性推理的不确定性5.3 产生式规则专家系统产生式规则专家系统——不确定性推理不确定性推理央灵捉椿膀聋凰闭筑阁隧皑吾袜掏敷执匝晶某涛故菱剂性荷硬省蚊凹侨圃第五章专家系统第五章专家系统 。
