人工智能[第八章专家系统]山东大学期末考试知识点复习

第八章专家系统

1．1 专家系统概述

1．专家系统的定义

专家系统是一种具有大量专门知识与经验的智能程序系统，它能运用某个领域一个或多个专家多年积累的经验和专门知识，模拟领域专家求解问题时的思维过程，以解决该领域中的各种复杂问题。也就是说，专家系统具有3个方面的含义：

(1)它是一种具有智能的程序系统。和普通的程序系统不同，专家系统是一种能运用专家知识和经验进行推理的启发式程序系统。

(2)它必须包含有大量专家水平的领域知识，并能在运行过程中不断地对这些知识进行更新。

(3)它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的推理过程，解决那些本来应该由领域专家才能解决的复杂问题。

2．专家系统的种类

对专家系统的类型划分可以有多种不同的方法。按照专家系统的特性及处理问题的类型，将专家系统分为以下10种类型。

·解释型

·诊断型

·设计型

·预测型

·规划型

·监视型

·控制型

·调试型

·教学型

·修理型

按照系统的体系结构，专家系统可分为4种类型：·集中式专家系统

·分布式专家系统

·神经网络专家系统

·符号系统与神经网络相结合的专家系统

3．专家系统的一般特点

专家系统还具有以下一些共同特点：

·启发性

·透明性

·灵活性

·交互性

·推理有效性

·复杂性

·实用性

·知识的专门性

·易推广性

1．2 专家系统的基本结构

一个最基本的专家系统应由6个部分组成，包括综合数据库及其管理系统、知识库及其管理系统、推理机、解释器、知识获取机构和人机接口等，它们之间的结构组织关系如图8．1所示。

1．数据库及其管理系统

数据库又称综合数据库，用来存储有关领域

问题的初始事实、问题描述以及系统推理过程中

得到的种种中间状态或结果等，系统的目标结果

也存于其中。

数据库相当于专家系统的工作存储器，其规模和结构可根据系统目的的不同而不同，在系统推理过程中，数据库的内容是动态变化的。是专家系统不可缺少的重要组成部分。

2．知识库及其管理系统

知识库是专家系统的知识存储器，用来存放被求解问题的相关领域内的原理性知识或一些相关的事实以及专家的经验性知识。

3．知识获取机构

知识获取机构是专家系统中的一个重要部分，它负责系统的知识获取，由一组程序组成。其基本任务是从知识工程师那里获得知识或从训练数据中自动获取知识，并把得到的知识送入知识库中，并确保知识的一致性及完整性。

4．推理机

推理机是专家系统在解决问题时的思维推理核心，它是一组程序，用以模拟领域专家思维过程，以使整个专家系统能够以逻辑方式进行问题求解。

5．解释器

解释器是人与机接口相连的部件，它负责对专家系统的行为进行解释，并通过人机接口界面提供给用户。它实际也是一组程序，其主要功能是对系统的推理

过程进行跟踪和记录，回答用户的提问，使用户能够了解推理的过程及所运用的知识和数据，并负责解释系统身的推理结果。

6．人机接口

人机接口是专家系统的另一个关键组成部分，它是专家系统与外界进行通信与交互的桥梁，由一组程序与相应的硬件组成。

1．3 知识获取

1．知识获取的任务

满足领域问题求解的需求，一般包括知识抽取、表示、输入和检测等几项工作。

(1)知识抽取。是指把蕴涵于多个知识源中的知识经过分析、识别、理解、遴选、归纳等处理后抽取出来，以便用于知识库的建立。

(2)知识的表示。知识源中的知识通常是以自然语言、图形、表格等形式表示的，而专家系统中所涉及的知识库中的知识则是以计算机能够识别和运用的形式来表示的，因此，在建立知识库时，必须要将知识源中的知识转换为计算机能够识别或运用的形式。

(3)知识的输入。把经过知识工程师从知识源获取的、以某种表示形式表示的知识经过在-计算机上编辑、编译送入知识库的过程。要把知识输入计算机，目前一般有两条途径：一条是利用计算机系统附带的应用编辑软件；另一条是利用专门编制的人工智能知识编辑系统。前者的优点是简单、方便，无须编制专门程序即可直接使用；后者的优点是针对性、实用性强，更符合知识输入的要求。

(4)知识的检测。主要任务是保证知识库的一致性和完整性。在建立知识库的过程中，抽取、表示以及输入的各个环节中，无论哪一步出现错误，都会直接影响知识库中知识的正确性，进而影响到专家系统的性能。因此，对知识库检测的目的就是希望尽早发现和纠正可能出现的错误。

2．知识获取主要途径

按照知识获取所使用的手段，可分为人工获取、半自动化获取和自动化获取三种。

(1)人工获取。从领域专家那里获取知识时一般采用如下的技术步骤：

·现场观察

·问题讨论

·问题描述

·问题分析

·建造原型系统

·系统检查

·系统验证

(2)半自动化获取。在人工知识获取的基础上增加了部分机器学习功能，使专家系统本身能够从大量的实例中归纳出某些知识。以下的一些方法属于半自动化获取方法。

①智能知识编辑。这是一个通过建立智能知识编辑器来实现知识获取的方法，让领域知识的专家通过智能知识编辑器直接与专家系统打交道，回答智能知识编辑器提出的问题，并由智能知识编辑器自动生成知识库。

②知识发现系统。这是一种利用计算机辅助以获取知识的系统，是目前机器学习领域研究的主要内容。

(3)自动知识获取

自动知识获取是指通过专家系统本身来获取知识，因此，系统应具备如下的功能。

①具有语音、文字、图像的识别功能。