人工智能实验4三-专家系统方案

《人工智能导论》实验报告
一、实验题目：识别型专家系统设计
————识别动物专家系统
二、实验目的
1、掌握专家系统的基本构成
2、掌握用人工智能程序设计语言编制智能程序的方法
三、实验容
1、所选编程语言：C语言；
2.拟订的规则：
（1）若某动物有奶，则它是哺乳动物。

（2）若某动物有毛发，则它是哺乳动物。

（3）若某动物有羽毛，则它是鸟。

（4）若某动物会飞且生蛋，则它是鸟。

（5）若某动物是哺乳动物且有爪且有犬齿且目盯前方，则它是食肉动物。

（6）若某动物是哺乳动物且吃肉，则它是食肉动物。

（7）若某动物是哺乳动物且有蹄，则它是有蹄动物。

（8）若某动物是哺乳动物且反刍食物，则它是有蹄动物。

（9）若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色条纹，则它是老虎。

（10）若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色斑点，则它是金钱豹。

（11）若某动物是有蹄动物且长腿且长脖子且黄褐色且有暗斑点，则它是长颈鹿。

（12）若某动物是有蹄动物且白色且有黑色条纹，则它是斑马。

（13）若某动物是鸟且不会飞且长腿且长脖子且黑白色，则它是驼鸟。

（14）若某动物是鸟且不会飞且会游泳且黑白色，则它是企鹅。

（15）若某动物是鸟且善飞，则它是海燕。

2、设计思路：
用户界面：采用问答形式；
知识库（规则库）：存放产生式规则，推理时用到的一般知识和领域知识，比如动物的特征，动物的分类标准，从哺乳动物、食肉动物来分，再具体地添加一些附加特征得到具体动物；建立知识库的同时也建立了事实库。

事实库是一个动态链表，一个事实是链表的一个结点。

知识库通过事实号与事实库发生联系。

数据库：用来存放用户回答的问题，存放初始状态，中间推理结果，最终结果；
推理机：采用正向推理，推理机是动物识别的逻辑控制器，它控制、协调系统的推理，并利用知识库中的规则对综合数据库中的数据进行逻辑操作。

推理机担负两项基本任务：一是检查已有的事实和规则，并在可能的情况下增加新的事实；二是决定推理的方式和推理顺序。

将推理机制同规则对象封装在一起，事实对象记录了当前的状态，规则对象首先拿出前提条件的断言（只有这些前提都有符合时才会做这条规则的结论），询问事实对象集，如事实对象集不知道，则询问用户，如所有前提条件都被证实为真则结论为真，否则系统不知道结论真假。

3、程序流程图：
程序运行如下：
以老虎，金钱豹，长颈鹿为例画出程序流程图如下：
四、程序编制：
程序包括知识库，数据库，推理机：
#include "Fact.h"
#include "Rule.h"
#include <stdio.h>
fact *Fact;
//事实集（概念集）
char *str[]={"",
"反刍" /* 1 */, "有蹄" /* 2 */, " 哺乳类" /* 3*/, "眼前" /* 4 */, "有爪" /* 5 */, "犬齿" /* 6 */, "吃肉" /* 7 */, "下蛋 " /* 8 */, " 能飞" /* 9*/, "羽毛" /* 10 */, "有蹄类" /* 11 */, "食肉类" /* 12 */, "鸟类" /* 13 */, "有奶" /* 14 */, "毛发" /* 15 */,
"善飞" /* 16 */, "黑色白条纹"/* 17 */, "游泳" /* 18 */,
"长腿" /* 19 */, "长脖子" /* 20 */, "黑条纹" /* 21 */, "暗斑点" /* 22 */, "黄褐色" /* 23 */, "海燕" /* 24 */,
"企鹅" /* 25 */, "鸵鸟" /* 26 */, "斑马" /* 27 */, "长颈鹿" /* 28 */, "老虎" /* 29 */, "金钱豹" /* 30 */, "\0"
};
//规则之前件（条件）集，注意与下面对应
int rulep[][6]={
{22,23,12,3,0,0}, /*金钱豹30*/ {21,23,12,3,0,0}, /*老虎29*/ {22,19,20,11,0,0}, /*长颈鹿 28*/
21,17,0,0,0,0}, /*斑马27*/ {17,19,20,13,-9,0}, /*鸵鸟26*/ {17,18,13,-9,0,0}, /*企鹅 25*/
{13,16,0,0,0,0}, /* 海燕24*/ {15,0,0,0,0,0}, /*哺乳类3*/ {14,0,0,0,0,0}, /*哺乳类 3*/
{10,0,0,0,0,0}, /*鸟类13*/ {8,9,0,0,0,0}, /*鸟类13*/ {3,7,0,0,0,0}, /*食肉类 12*/
{3,4,5,6,0,0}, /*食肉类12*/ {3,2,0,0,0,0}, /*有蹄类11*/ {3,1,0,0,0,0} /*有蹄类 11*/
};
//规则之后件（结论）集，注意与上面对应
int rulec[]={
30, 29, 28,
27, 26, 25,
24, 3, 3,
13, 13, 12,
12, 11, 11
}; //前7个是要识别的动物
int main()
{ fact *F,*T;
rule *Rule,*R;
char ch[8];
int i=1;
Fact=NULL; //事实链表初始为空
while(strcmp(str[i], "\0")!=0) //在事实链表中填入事实，注意：前插
入 { F=new fact(i,str[i++]);
F->Next=Fact;
Fact=F;
}
F=Fact;
Fact=NULL;
while(F)
{ //倒转上面前插入的事实链表。

inverted the upper link
T=F;
F=F->Next;
T->Next=Fact;
Fact=T;
}
ch[0]='R';ch[1]='U';ch[2]='L';ch[3]='E';ch[4]='_';ch[5]='a';ch[6] ='\0';
Rule=NULL; //规则链表初始为空
for (i=0;i<15;i++) //link the rule
{
R=new rule(ch,rulep[i],rulec[i]);
R->Next=Rule;
Rule=R;
ch[5]++;
}
R=Rule;
for (;;) //开始询问用户。

Query
{ i=R->Query(Fact);
if((i==1)) break; //如果返回“真”，则推理成功，并可以给出最后专家答案！
R=R->Next;
if(!R) break; //所有规则都扫描完，R为空，则退出！
}
if(!R) cout<<endl<<"I don't know"; //所有规则都扫描完的退出，表明无法得到答案，
cout<<endl<<"Press any bar to exit!";
getchar();
return True;
}
五、实验总结
本次识别型专家系统可以采用多种语言编程，如vc,vb,prolog等等，选用c语言设计成动物识别型专家系统；
通过本次专家系统的设计，使我懂得了专家系统的组成，一个简单的专家系统由用户界面，知识库，数据库，推理机，解释机构，知识获取机构；懂得了专家系统的类别，分为解释型，预测型，诊断型，设计型，控制型，管理型专家系统；专家系统的推理机分为正向推理和反向推理，一般选用正向推理；在运行程序的过程中，我认识到智能系统的实践性和理论性的结合；
在规则库里可以增删规则，得到新的识别型专家系统，如识别鸟类，花，交通工具等等；
通过此次设计型实验，在一定程度上锻炼了自己的设计能力和编程能力；。