智能诊断技术
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5.1 故障诊断专家系统
产生式规则的形式 IF <条件> THEN <结论>
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5.1 故障诊断专家系统
提问
领域专家
知识工程 师
知识
专家系统
解答
专家系统开发过程
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wenku.baidu.com
5.1 故障诊断专家系统
专家系统的基本结构
知识库(Knowledge Base, 简称KB） 存储专业知识
推理机( Inference Engine ) 计算机程序，进行推理。
人机接口( Man-Machine Interface ) 输入/出信息的格式转换
)
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5.1 故障诊断专家系统
人类专家应具备的两个基本条件
拥有丰富的专业知识，包括理论知识和经验知识 具有独持的思维方式，即独特的分析问题和解决
问题的方法。
专家系统的基本思想
存储领域专家的专业知识； 模拟领域专家解决问题的方法进行推理， 计算机系统也能具有很高的问题求解能力。
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5.1 故障诊断专家系统
故障诊断概论
第五章 智能诊断技术
第五章 智能诊断技术
1 故障诊断专家系统 2 神经网络诊断原理
5.1 故障诊断专家系统
故障诊断技术是医学诊断的基本思想在工程领域的推广 和应用，其发展过程可分为两个阶段，
第一阶段：常规诊断技术
基础：传感器技术和自动测试技术。 特点：以数据处理为核心，侧重信号的检测和分析; 发展
专家系统的发展阶段 专家系统的发展已经历了3个阶段，正向第四代过渡和
发展。 第一代专家系统（dendral、macsyma等）以高度专业化、
求解专门问题的能力强为特点。但在体系结构的完整 性、可移植性等方面存在缺陷，求解问题的能力弱。 第二代专家系统（mycin、casnet、prospector、 hearsay等）属单学科专业型、应用型系统，其体系 结构较完整，移植性方面也有所改善，而且在系统的 人机接口、解释机制、知识获取技术、不确定推理技 术、增强专家系统的知识表示和推理方法的启发性、 通用性等方面都有所改进。
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5.1 故障诊断专家系统
规则表示方法 规则表示又称产生式表示，它是目前专家系 统中最常用的一种知识表示方法。 产生式规则（Production Rule）：结构简单、 自然、易于表达人类的经验知识。 采用这种表示法的专家系统称为基于规则的 专家系统( Rule-based Expert System )
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5.1 故障诊断专家系统
第三代专家系统属多学科综合型系统，采用多种人 工智能语言，综合采用各种知识表示方法和多种 推理机制及控制策略，并开始运用各种知识工程 语言、骨架系统及专家系统开发工具和环境来研 制大型综合专家系统。
在总结前三代专家系统的设计方法和实现技术的基 础上，已开始采用大型多专家协作系统、多种知 识表示、综合知识库、自组织解题机制、多学科 协同解题与并行推理、专家系统工具与环境、人 工神经网络知识获取及学习机制等最新人工智能 技术来实现具有多知识库、多主体的第四代专家
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5.1 故障诊断专家系统
知识工程 ( Knowledge Engineering )
建造专家系统的过程称为知识工程。 它从系统化、科学化的角度来研究专家系统的开
发，包括知识的获取、表示和利用。 开发一个专家系统需要系统设计人员与应用领域
的人类专家密切合作。 ➢ 知识工程师 ( Knowledge Engineer ) ➢ 领域专家 ( Domain Expert )
什么是智能： 智能是指人们在认识和改造客观世界的活动中，由脑力劳 动表现出来的能力，包括以下三个方面：
➢ 感知能力： ➢ 思维能力： ➢ 行为能力：
其中思维能力是核心。
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5.1 故障诊断专家系统
AI的研究方法
符号智能（Symbolic Intelligence） ➢ 它是宏观功能模拟； ➢ 它是以知识为基础，通过推理进行问题求解； ➢ 典型代表为专家系统； 计算智能（Computational Intelligence） ➢ 它是微观结构模拟； ➢ 它是以数据为基础，通过训练建立联系，进行问题求解，
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5.1 故障诊断专家系统
启发性知识 ( Heuristic Knowledge )
它是帮助人类专家解决问题、作出决定的经验规 则或策略，是专家系统的基础。
特点：没有严谨的理论依据，不能保证永远正确， 但在解决实际问题时，往往简洁、有效。 例如：抽烟的人食指发黄。
专家系统要达到人类专家解决问题的水平就必须 能够存储和利用这些启发性知识。
比较成熟，但诊断功能较弱。
第二阶段：智能诊断技术 = AI + 常规诊断技术
特点：以知识处理为核心，运用人工智能(AI)技术实现诊 断过程的自动化和智能化。
研究重点：智能诊断方法。
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5.1 故障诊断专家系统
什么是人工智能
定义：人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)：主要 研究如何用计算机来摸拟人的智能，因此也称为机器智能 （Machine Intelligence）。
这种方法也称为软计算（Soft Computing）。 ➢ 典型代表为神经网络。 ➢ 新的研究热点遗传算法、人工免疫系统等。
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5.1 故障诊断专家系统
什么是专家系统
定义：专家系统是一个智能计算机程序系统，其内部 含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利 用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问 题。也就是说，专家系统是一个具有大量的专门知识 与经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技 术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验， 进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解 决那些需要人类专家处理的复杂问题，简而言之，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。
知识库 推理机 人机接口
用户
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5.1 故障诊断专家系统
什么是知识表示(Knowledge Representation) 知识表示：是知识的符号化和形式化过程。 目的：通过知识的有效表示，使专家系统能 够利用这些知识进行推理和作出决策 对于同一种知识，可以采用不同的知识表示 方法，但解决问题的效率不同。
5.1 故障诊断专家系统
产生式规则的形式 IF <条件> THEN <结论>
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5.1 故障诊断专家系统
提问
领域专家
知识工程 师
知识
专家系统
解答
专家系统开发过程
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5.1 故障诊断专家系统
专家系统的基本结构
知识库(Knowledge Base, 简称KB） 存储专业知识
推理机( Inference Engine ) 计算机程序，进行推理。
人机接口( Man-Machine Interface ) 输入/出信息的格式转换
)
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5.1 故障诊断专家系统
人类专家应具备的两个基本条件
拥有丰富的专业知识，包括理论知识和经验知识 具有独持的思维方式，即独特的分析问题和解决
问题的方法。
专家系统的基本思想
存储领域专家的专业知识； 模拟领域专家解决问题的方法进行推理， 计算机系统也能具有很高的问题求解能力。
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5.1 故障诊断专家系统
故障诊断概论
第五章 智能诊断技术
第五章 智能诊断技术
1 故障诊断专家系统 2 神经网络诊断原理
5.1 故障诊断专家系统
故障诊断技术是医学诊断的基本思想在工程领域的推广 和应用，其发展过程可分为两个阶段，
第一阶段：常规诊断技术
基础：传感器技术和自动测试技术。 特点：以数据处理为核心，侧重信号的检测和分析; 发展
专家系统的发展阶段 专家系统的发展已经历了3个阶段，正向第四代过渡和
发展。 第一代专家系统（dendral、macsyma等）以高度专业化、
求解专门问题的能力强为特点。但在体系结构的完整 性、可移植性等方面存在缺陷，求解问题的能力弱。 第二代专家系统（mycin、casnet、prospector、 hearsay等）属单学科专业型、应用型系统，其体系 结构较完整，移植性方面也有所改善，而且在系统的 人机接口、解释机制、知识获取技术、不确定推理技 术、增强专家系统的知识表示和推理方法的启发性、 通用性等方面都有所改进。
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5.1 故障诊断专家系统
规则表示方法 规则表示又称产生式表示，它是目前专家系 统中最常用的一种知识表示方法。 产生式规则（Production Rule）：结构简单、 自然、易于表达人类的经验知识。 采用这种表示法的专家系统称为基于规则的 专家系统( Rule-based Expert System )
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5.1 故障诊断专家系统
第三代专家系统属多学科综合型系统，采用多种人 工智能语言，综合采用各种知识表示方法和多种 推理机制及控制策略，并开始运用各种知识工程 语言、骨架系统及专家系统开发工具和环境来研 制大型综合专家系统。
在总结前三代专家系统的设计方法和实现技术的基 础上，已开始采用大型多专家协作系统、多种知 识表示、综合知识库、自组织解题机制、多学科 协同解题与并行推理、专家系统工具与环境、人 工神经网络知识获取及学习机制等最新人工智能 技术来实现具有多知识库、多主体的第四代专家
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5.1 故障诊断专家系统
知识工程 ( Knowledge Engineering )
建造专家系统的过程称为知识工程。 它从系统化、科学化的角度来研究专家系统的开
发，包括知识的获取、表示和利用。 开发一个专家系统需要系统设计人员与应用领域
的人类专家密切合作。 ➢ 知识工程师 ( Knowledge Engineer ) ➢ 领域专家 ( Domain Expert )
什么是智能： 智能是指人们在认识和改造客观世界的活动中，由脑力劳 动表现出来的能力，包括以下三个方面：
➢ 感知能力： ➢ 思维能力： ➢ 行为能力：
其中思维能力是核心。
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5.1 故障诊断专家系统
AI的研究方法
符号智能（Symbolic Intelligence） ➢ 它是宏观功能模拟； ➢ 它是以知识为基础，通过推理进行问题求解； ➢ 典型代表为专家系统； 计算智能（Computational Intelligence） ➢ 它是微观结构模拟； ➢ 它是以数据为基础，通过训练建立联系，进行问题求解，
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5.1 故障诊断专家系统
启发性知识 ( Heuristic Knowledge )
它是帮助人类专家解决问题、作出决定的经验规 则或策略，是专家系统的基础。
特点：没有严谨的理论依据，不能保证永远正确， 但在解决实际问题时，往往简洁、有效。 例如：抽烟的人食指发黄。
专家系统要达到人类专家解决问题的水平就必须 能够存储和利用这些启发性知识。
比较成熟，但诊断功能较弱。
第二阶段：智能诊断技术 = AI + 常规诊断技术
特点：以知识处理为核心，运用人工智能(AI)技术实现诊 断过程的自动化和智能化。
研究重点：智能诊断方法。
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5.1 故障诊断专家系统
什么是人工智能
定义：人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)：主要 研究如何用计算机来摸拟人的智能，因此也称为机器智能 （Machine Intelligence）。
这种方法也称为软计算（Soft Computing）。 ➢ 典型代表为神经网络。 ➢ 新的研究热点遗传算法、人工免疫系统等。
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5.1 故障诊断专家系统
什么是专家系统
定义：专家系统是一个智能计算机程序系统，其内部 含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利 用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问 题。也就是说，专家系统是一个具有大量的专门知识 与经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技 术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验， 进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解 决那些需要人类专家处理的复杂问题，简而言之，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。
知识库 推理机 人机接口
用户
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5.1 故障诊断专家系统
什么是知识表示(Knowledge Representation) 知识表示：是知识的符号化和形式化过程。 目的：通过知识的有效表示，使专家系统能 够利用这些知识进行推理和作出决策 对于同一种知识，可以采用不同的知识表示 方法，但解决问题的效率不同。