人工智能导论课程指导书

人工智能导论课程实验指导书廉师友编计算机工程实验室2007年3月目录1. 小型专家系统设计与实现 (2)专家系统涉及人工智能导论课程的大部分内容，而且实践性和应用性都很强。

因此，本课程将专家系统设计与实现作为一个上机实验项目。

该实验是一个设计性实验，它对加深课程内容的理解和掌握，培养学生运用所学知识开发智能系统的能力有重要意义。

一、实验名称小型专家系统设计与实现二、实验目的1. 加深理解专家系统的结构原理与实际应用。

2. 初步掌握知识获取的基本方法。

3. 掌握产生式规则知识表示方法及其编程实现方法。

4. 初步掌握知识库的组建方法。

5. 加深理解推理机的算法原理并初步掌握其编程实现方法。

三、实验内容运用所学知识，设计并编程实现一个小型专家系统（如分类、诊断、预测等类型）。

四、基本要求1. 具体应用领域自选，具体系统名称自定；但所做系统绝对不能雷同。

2. 用产生式规则作为知识表示，用产生系统实现该专家系统。

3. 可用PROLOG语言编程并参考下面示例程序；但也可用其他语言另行编程。

4. 所实现的专家系统必须上机运行演示；程序运行时，应有人机对话过程。

5. 系统完成后，要提交实验报告。

五、实验步骤具体工作及步骤为：1. 选题。

2. 系统分析。

3. 知识获取与知识表示选择/设计。

4. 知识库组建。

5. 推理机选择/编制。

6. 系统调试与测试：可先运行一两个简单的PROLOG程序，以熟悉语言环境；接着运行示例程序；然后编辑、调试、测试自己的系统程序。

7. 撰写实验报告。

六、系统示例考虑到本实验有一定难度，下面给出一个“小型动物分类专家系统”示例，以供参考。

1. 动物分类规则集（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）若某动物是有蹄动物且反刍食物，则它是偶蹄动物。

（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且不怕风浪，则它是海燕。

下面是该规则集所形成的（部分）推理网络：2. 源程序/* An Animal Classifying Expert System */databasexpositive(symbol，symbol)xnegative(symbol，symbol)predicatesrunanimal_is(symbol)it_is(symbol)positive(symbol, symbol)negative(symbol, symbol)clear_factsremember(symbol, symbol, symbol)ask(symbol, symbol)goalrun.clausesrun:-animal_is(X),!,write("\nYour animal may be a(n) ", X),nl, nl, clear_facts.run:-write("\nUnable to determine what"),write("your animal is. \n\n"), clear_facts.positive(X, Y):-xpositive(X, Y),!.positive(X, Y):-not(xnegative(X, Y)), ask(X, Y).negative(X, Y):-xnegative(X，Y), !.negative(X, Y):-not(xpositive(X, Y)), ask(X, Y).ask(X, Y):-write(X, " it ", Y, "\n"),readln(Reply),remember(X, Y, Reply).remember(X, Y, y):-asserta(xpositive(X, Y)).remember(X, Y, n):-asserta(xnegative(X, Y)), fail.clear_facts:-retract(xpositive(_, _)), fail.clear_facts:-retract(xnegative(_, _)), fail.clear_facts:-write("\n\nPlease press the space bar to Exit"), readchar(_)./* Knowledge Base */animal_is(cheetah):-it_is(carnivore)，positive(has, tawny_color),positive(has, black_spots).animal_is(tiger):-it_is(carnivore),positive(has, tawny_color),positive(has, black_stripes).animal_is(giraffe):-it_is(ungulate),positive(has, long_neck),positive(has, long_legs),positive(has, dark_spots).animal_is(zebra):-it_is(ungulate),positive(has, black_stripes).animal_is(ostrich):-it_is(bird),negative(does, fly),positive(has, long_neck),positive(has, long_legs),positive(has, black_and_white_color). animal_is(penguin):-it_is(bird),negative(does, fly),positive(does, swim),positive(has, black_and_white_color).animal_is(albatross):-it_is(bird),positive(does, fly_well).it_is(mammal):-positive(has, hair).it_is(mammal):-positive(does, give_milk).it_is(bird):-positive(has, feathers).it_is(bird):-positive(does, fly),positive(does, lay_eggs).it_is(carnivore):-positive(does, eat_meat).it_is(carnivore):-it_is(mammal),positive(has, pointed_teeth),positive(has, claws),positive(has，forward_eyes).it_is(ungulate):-it_is(mammal),positive(has, hooves).it_is(ungulate):-it_is(mammal),positive(does, chew_cud).需要说明的是，严格来讲，该专家系统程序中并无显式的推理机，而是利用了PROLOG语言本身的推理机制实现推理的。

这就是说，用PROLOG编写专家系统程序，可以省去推理机部分。

如果用其他语言编程，推理机则是必不可少的。

当然，用PROLOG编写专家系统程序，也可以不用它自身的推理机作为所实现的专家系统的推理机，而用户自己重新编写一个显式的推理机，这可根据问题和需要而定。

如果要重新编写推理机，一般说来，规则就要用PROLOG的事实来实现。

知识库就要用PROLOG的动态数据库来实现。

当然，以上实习也可用C或C++编程，但工作量要大得多。

七、实验报告实验报告用学校统一的实验报告纸书写，表头严格按其要求填写，其中“实验名称”后填：小型专家系统设计与实现。

下面是实验报告的基本内容和书写格式。

——————————————————————————————————一、实验目的加深对专家系统的理解，初步掌握专家系统的设计与实现方法。

二、实验内容运用所学知识，设计并编程实现一个小型专家系统。

三、实验步骤1. 选题。

2. 系统分析。

3. 知识获取与知识表示选择/设计。

4. 知识库组建。

5. 推理机选择/编制。

6. 系统调试与测试。

四、实验结果1. 系统名称〈所做系统的名称〉2. 系统概述（包括所做系统的背景和主要功能等。

）3. 产生式规则集文本4. 系统运行演示过程(1) 输入的初始事实或数据：(2) 系统运行时产生的推理树（网）：(3) 输出的结果：5. 源程序清单——————————————————————————————————。