专家系统及其设计
第7章专家系统资料
3.2 知识获取 知识获取是建造专家系统的关键一步，也是较为
困难的一步，被称为建造专家系统的“瓶颈”。知识 获取大体有三种途径。
1.人工获取 人工获取，即计算机人员（或知识工程师）与领 域专家合作，对有关领域知识和专家知识，进行挖掘、 搜集、分析、综合、整理、归纳，然后以某种表示形 式存入知识库。
服务器
知识库
推理机
Web Server
知识库
推理机
人—机界面
Internet
人—机界面
客户（机）
Browser
图5 专家系统的客户(机)/服务器结构及浏览器/服务器结构
3、专家系统设计与实现
3.1 ES设计的原则
根据ES的特点，在设计中应遵循下列原则： ⑴ 专门任务。ES设计应面向专家知识和经验行之有效的
A→B A B
3.动态数据库 动态数据库也称全局数据库、综合数据库、工作 存储器、黑板等，它是存放初始证据事实、推理结果 和控制信息的场所，或者说它是上述各种数据构成的 集合。 4.人机界面 这里的人机界面指的是最终用户与专家系统的交 互界面。 5.解释模块 解释程序模块专门负责向用户解释专家系统的行 为和结果。
传统编程 数据处理步骤的描述和使用 与程序员理解水平相等 与过程型为主 处理模型 对大数据库进行处理 数值处理 重复计算过程 困难 困难 不容易做到在运行中解释 顺序的批处理 算法式
1.4 专家系统的类型 关于专家系统的分类，目前还无定论。仅从几个不
同的侧面对此进行讨论。 1.按用途分类 按用途分类，专家系统可分为：诊断型、解释型、
预测型、决策型、设计型、规划型、控制型、调度型等 几种类型。
2.按输出结果分类 按输出结果分类，专家系统可分为分析型和设计型。
基于神经网络的人工智能专家系统设计
基于神经网络的人工智能专家系统设计随着科技的不断发展，人工智能已经成为了时下的热门话题。
作为人工智能的一个分支，专家系统的出现使得智能化的应用更加广泛。
所谓专家系统，就是为了解决某个领域的问题而搭建的一种系统，系统内部包含了大量的专业领域知识和规则，可以根据特定的问题快速地做出决策和推荐，从而起到了自动化的作用。
面对越来越复杂的现实问题，专家系统的研究和应用已经成为了众多科学研究者的热衷所在。
而在专家系统的应用中，基于神经网络的人工智能专家系统的设计则是一个值得特别关注的领域，因为它充分利用了神经网络的异构性和非线性关系特性，在解决复杂问题时具有良好的可行性和可靠性。
那么，接下来详细介绍一下基于神经网络的人工智能专家系统的设计。
1. 专家系统的设计专家系统的设计大致分为三个阶段：知识获取、知识组织、推理机制。
其中，知识获取是系统设计的第一步，也是最为关键的一步。
因为专家系统的核心就是基于某个专业领域的知识和规则来做出智能化的推荐，所以知识获取直接影响到系统的可行性和实效性。
通常，知识获取的方式主要有以下几种：专家访谈、文本化的知识库、数据挖掘。
知识组织是专家系统设计中的第二步，其目的是将获取到的知识和规则根据一定的层次和关系组织起来。
通常，知识组织可以用知识表示方法来实现，比如基于产生式规则的知识表示方法、基于语义网络的知识表示方法、基于本体论的知识表示方法等等。
推理机制则是专家系统设计中的最后一步，其目的是将经过知识组织处理好的知识和规则实现智能推理和决策。
推理机制通常采用一种特殊的程序来实现，也叫做推理引擎，实现基于前向推理、后向推理和启发式推理等多种不同的推理模式，以达到优化推理效果的目的。
2. 基于神经网络的人工智能专家系统的设计基于神经网络的人工智能专家系统，正如其名字所示，主要利用了神经网络对异构性和非线性关系的处理能力，以实现智能化的推理和决策。
相比于传统的专家系统，基于神经网络的专家系统的优势主要在于它具有更强的数据处理能力和更灵活的特征提取方法，可以更好地适应复杂和不确定的问题。
活动3设计专家系统
专家系统工作原理
基本结构
人们在进行专家系统研究的过 程中，发现专家的能力有两个 方面：首先是专家拥有大量的 专业知识，其次是专家能根据 环境和对象的特点灵活运用知 识，并能根据不精确和不完整 的证据得到较好的结论。专家 系统用知识库来存放人类专家 提供的专门知识，用推理机来 模拟人类专家的思维过程。 其各组成部分间的关系如下图 所示。
专家系统的核心是知识库和推理机。专家系 统以逻辑推理为手段，以知识为中心解决问 题。其基本工作过程是根据知识和用户提供 的事实进行推理，不断地由已知的前提推出 中间结果，并将中间结果放到数据库中，然 后作为已知事实进行推理，直到获得最终的 结果。
产生规则
产生式规则是专家系统中使用广泛的一种知识表示法，它能模拟人类求 解问题的思维方式，便于表达专家的启发式知识或经验知识。 产生式规则表示法通常用于描述事物之间的一种因果关系。 基本形式为：IF<P>THEN<Q>。 其中，P表示产生式的前提、条件 也可以称为前件；Q表示产生式的结 论、操作，也就是当P（前件）被满足时应该得出的结论或应该执行的 操作，也可以称为后件。 有时为了解决问题的需要，P（前件）和Q（后件）是由逻辑运算符 AND（与）、OR（或）、NOT（非）组成的表达式。请看下面的例子。 推理关系：如果它是动物，并且它吃肉，那么它是食肉动物。 产生式表示：IF 它是动物 AND它吃肉 THEN 它是食肉动物。
谢 谢！ THANK YOU
专家
专家往往在某一领域中积累了丰富的知识 和经验，并具备独有的思维方式和解决问 题的能力。当人们遇到一些比较复杂的问 题而束手无策时，往往都会通过咨询专家 获得解决办法。
专家系统
利用人工智能技术，让计算机像人类的专 家一样思考和解决问题，具备这种功能的 计算机系统就是本书所说的“专家系统”。 专家系统是一个具有大量专门知识与经验 的程序系统，模拟人类专家的决策过程， 以解决一些复杂的问题。
初中专家系统教学设计教案
初中专家系统教学设计教案一、教学目标：1. 知识与技能：使学生掌握专家系统的基本概念、构成要素和功能，能够运用专家系统进行问题求解。
2. 过程与方法：通过案例分析、小组讨论等方式，培养学生运用专家系统解决实际问题的能力。
3. 情感态度与价值观：激发学生对专家系统的兴趣，培养学生独立思考、合作探究的精神。
二、教学内容：1. 专家系统的概念：专家系统是一种模拟人类专家决策能力的计算机程序，它由知识库、推理机和用户界面三部分组成。
2. 专家系统的构成要素：知识库、推理机、用户界面、解释器、知识获取模块等。
3. 专家系统的功能：故障诊断、医疗诊断、金融预测、教育评估等。
4. 专家系统在现实生活中的应用：举例说明专家系统在各个领域的应用，如医疗、工业、农业等。
5. 如何设计一个专家系统：介绍专家系统的设计流程，包括需求分析、知识获取、知识表示、推理机制设计、系统实现等步骤。
三、教学过程：1. 导入新课：通过一个现实生活中的例子，如医疗诊断，引出专家系统的概念。
2. 讲解与演示：详细讲解专家系统的构成要素、功能及其在现实生活中的应用。
通过多媒体演示，使学生更直观地理解专家系统的工作原理。
3. 案例分析：提供几个典型的专家系统案例，让学生分析、讨论这些专家系统的特点、优缺点，从而培养学生运用专家系统解决实际问题的能力。
4. 小组讨论：将学生分成若干小组，每组选择一个案例，讨论如何改进这个专家系统，使之更符合实际需求。
5. 课堂小结：总结本节课所学内容，强调专家系统在现实生活中的重要作用。
6. 作业布置：让学生课后查找相关资料，了解我国在专家系统领域的研究现状，下一节课分享。
四、教学反思：本节课通过讲解、演示、案例分析、小组讨论等多种教学方法，使学生掌握了专家系统的基本概念、构成要素和功能。
在教学过程中，要注意关注学生的学习兴趣，引导学生主动参与课堂讨论，提高他们的独立思考和合作探究能力。
同时，要注重知识与实际应用的结合，让学生明白专家系统在现实生活中的重要作用。
工程项目风险管理的专家系统设计与实现
工程项目风险管理的专家系统设计与实现简介：随着大规模工程项目数量和复杂性的增加，工程项目风险管理变得越来越重要。
传统的手工方法在识别、评估和应对风险方面往往存在瑕疵，因此研发一种能够辅助工程项目风险管理的专家系统成为刻不容缓的任务。
本文旨在探讨工程项目风险管理的专家系统的设计与实现。
一、专家系统的定义和特点专家系统是一种人工智能技术，通过模拟领域专家的知识与经验，进行问题求解和决策支持。
与传统的计算机程序相比，专家系统具有以下特点：1. 通过知识库存储和管理领域专家知识；2. 利用推理机制进行推理和决策；3. 具备学习和更新知识的能力；4. 可以提供解释、追溯和交互的功能。
二、工程项目风险管理的需求分析工程项目风险管理包括风险识别、风险评估、风险应对等环节，其目标是降低项目风险并最大程度地实现项目目标。
工程项目风险管理的需求如下：1. 快速准确地识别潜在的风险事件；2. 评估风险的概率和影响程度；3. 提供合理、可行的风险应对措施；4. 监控和追踪项目风险的演变。
三、工程项目风险管理的专家系统设计为了满足工程项目风险管理的需求，我们需要设计一个专家系统来辅助项目团队进行风险管理。
以下是该系统的设计要素：1. 知识表示：建立一个包含领域专家知识的知识库，包括风险因素、风险评估方法和风险应对措施等内容。
2. 推理机制：通过推理机制和规则引擎来实现知识的自动推理和决策。
例如，当某个风险因素的概率超过一定阈值时，系统会自动触发相应的预警和风险应对策略。
3. 用户界面：设计一个友好的用户界面，使项目团队能够方便地输入、查看和修改风险信息。
4. 风险监控：引入实时数据采集和分析模块，对项目进展、风险动态等进行实时监控和预警。
5. 学习能力：系统应该具备学习和更新知识的能力，以适应不断变化的项目环境和风险特征。
四、工程项目风险管理的专家系统实现实现工程项目风险管理的专家系统需要进行以下步骤：1. 确定系统需求：根据工程项目的特点和需求，明确系统的功能和使用场景，确认开发目标。
医学专家系统设计
医学专家系统设计1医学专家系统的进展历程早在1954年,美国的钱家其已将计算机应用于放射治疗,计算剂量分布和制定治疗规划;1959年,美国的Ledley等首次将数学模型引入临床医学,提出了可将布尔代数和Bayes定理作为计算机诊断的数学模型,并以此诊断了一组肺癌病例,开创了计算机帮助诊断的先例;1966年,Ledley 首次提出“计算机帮助诊断”(computeraideddiagnosis,CAD),形成了计量医学;1976年,美国斯坦福大学的Short-liffe等研制胜利了闻名的用于鉴别细菌感染及治疗的医学专家系统MYCIN,建立了一整套专家系统的开发理论;1982年,美国匹兹堡大学的Miller等发表了闻名的Internist-I内科计算机帮助诊断系统,其学问库中包含了572种疾病,约4500种病症;1991年美国哈佛医学院Barnett等开发的“解释”软件,包含有2200种疾病和5000种病症。
2医学专家系统的组成专家系统是基于学问的系统(Knowledge-BesedSystem)。
一个完整的医学专家系统应由学问库(Knowledge-Base)、数据库(DataBase)、推理机(InferenceEngine)、学问猎取模块(Knowledge-AcpuisitionModule)和解释接口(Explana-toryInterface)组成。
学问库中存放系统求解问题所需求的学问,数据库用来存储初始证据和推理过程中得到的各种中间信息,推理机是一组程序,用来掌握和协调整个系统,它通过输入的数据,利用学问库的原有学问按肯定的推理策略解决所提出的问题。
学问猎取模块就是学习模块,它为修改和扩大学问库存的原有学问供应相应的手段。
解释接口是用户与专家系统交互的环节,负责对推理给出必要的解释,便于用户了解推理过程,为用户向系统学习和所作所为系统供应便利,具有解释功能是专家系统区分于其它计算机程序的标志。
专家系统及其设计
初识专家系统北京市陈经纶中学帝景分校范晶皮皮猫与大胡子医生提问：皮皮猫没有去医院，却得到了医学专家的建议，它是通过什么方法得到“专家”建议的？（计算机中的“医学疾病诊断专家系统”）分钟）发现和体验：试在“农业专家系统网站”中查找相应的杨梅品（课堂练习：三、填图题）⒉产生式规则（播放PPT片“cssgz.ppt”）产生式规则以“IF…THEN…”的形式出现， IF后面的是结论。
条件与结论均可以通过逻辑运算“AND、OR、NOT②写出“产生式”（课堂练习：四、写出产生式）（第1题必做，第2题选做）（如果是多边形，并且有三条边，那么是三角形。
专家系统外壳（InterModeller）⒉作品演示，交流促进展示各学习小组制作完成的“水果识别专家系统”。
并逐一进行讨论、交流、评价。
⒊对专家系统进行客观评价（在□中划“√”或“〤”）时间空间便捷程度灵活程度其它课堂练习（满分：100分）学校：_________ 班级：_________ 姓名：_________ 日期：_________ 成绩：_________ 一、根据下表中对杨梅属性的描述，试在“农业专家系统网站”中查出相应的杨梅品种(10通过体验专家系统的应用，谈谈你对专家系统的认识；并从下列选项中选出专家系统的定义。
（）①专家系统是指能够帮助人们解决问题的计算机系统。
②专家系统是指能够像人一样进行智能推理的计算机系统。
③专家系统是指能够像人类的专家那样解决某些专业范围内的问题的计算机。
④专家系统是指能够像人类的专家那样解决某些专业范围内的问题的智能计算机系统。
三、填图题（10分）请将下面的专家系统基本结构图填充完整。
四、写出产生式（30分）⒈（必做题，15分）按照产生式规则，写出下列推理关系的产生式：如果它是多边形，并且它有三条边，那么它是三角形。
IF_______________AND_______________ THEN_______________⒉（选做题，15分）请你列举一个推理关系，并写出其产生式。
第8章专家系统的设计与开发
在实际应用中，易于人们接受并且使用最多的是基 于规则的产生式表示法（又称为规则表示法）。其主要 优点是：模块性，清晰性，自然性。
第6章 ES设计
Expert Systems Design
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8.2 ES的一般设计方法
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8.2 ES的一般设计方法
5）冲突消解 一个ES推理方向的选择往往取决于问题领域的特点
和领域专家习惯使用的推理方式。在问题求解的某个步 骤，可用的知识可能不只一条，从中有效地选择出一条 进行运用的问题，称之为冲突消解。 6）不精确推理
有时，领域专家的知识具有不精确特征，在推理过 程中涉及到的以模糊数学为基础的推理，成为不精确推 理。
推理机和解释系统等，使得系统具有很好的模块性、可扩 充性和可维护性。
（2）按系统功能实现模块化构造的原则 为了使结构清晰和调试容易，绝大多数ES都采用按系
统功能分割模块化的构造原则，把系统分成几个互相独立 的功能模块。
第6章 ES设计
Expert Systems Design
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8.2 ES的一般设计方法
（1）知识工程师 领域专家通过与知识工程师反复接触、交谈，把自己
拥有的知识提供给知识工程师，由知识工程师和领域专家 一起将这些专家知识归纳整理成ES的知识库。
第6章 ES设计
Expert Systems Design
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8.2 ES的一般设计方法
（2）智能编辑程序 熟悉计算机的领域专家可以通过智能编辑程序把自己
Expert Systems Design
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8.2 专家系统的一般设计方法
目前，还没有统一的ES设计规范。 ES的基本设计思想 是使计算机的工作过程竭尽全力地描述领域专家解决实际 问题的工作过程。 8.2.1 ES设计的关键问题 1）设计ES的两个关键问题
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专家系统的开发是复杂的任务，开 发专家系统一般有两类，利用程序设计 语言或者利用专家系统工具。
介绍专家系统工具使用： 引导学生小组合作探究，利用专家 2 交流讨论 系统工具软件开发一个系统。 教师巡视指导 归纳总结 指导学生交流 评价点评
完成思考实验
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四 小结： 一、专家系统 二、工作原理 三、开发应用 五 课后作业： 思考和时间
信息技术教案
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课题 教 学 目 标
专家系统及其设 课型 新授 授课时间 计 知识与技能：了解专家系统的定义、基本构造、工作机制及产
生式规则。
过程与方法：通过活动增强学生对信息的分类、管理能力、逻
辑思维能力及协作解决问题能力。 情感态度与价值观：进一步增强学生对信息技术发展前景的
向往和学习科学的态度。 感受并理解专家系统解决问题的基本过程， 激发学生学习人 教学重点 工智能的兴趣。 对照人类专家解决复杂问题的思路， 理解专家系统的基本构 教学难点 造和工作机制，增强逻辑思维和问题解决能力。 主要教法 任务驱动 学习指导 指导阅读理解
利用搜索网站 提供一些“专家系统” 网址学生活动理解专家系统的历史和概念
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动手操作，搜集传记系统例 子 感受专家系统的应用
引导学生了解专家系统被应用于 哪些领域中（现在专家系统已被广泛的 应用于医学、农业、工业等很多科学研
信息技术教案
共 2 页 第 2 页
究领域。 ） ⒊专家系统的分类
阅读理解专家系统分类
教 板 书 设 计
具 略
第 5 节 专家系统及其设计
一、专家系统 二、工作原理 三、开发应用
教学过程 时间 教学内容及教师活动
2 一、专家系统
⒈计算机专家系统以及发展 专家系统产生于 60 年代中期，经 过 30 多年的科学研究，至今它已经发 展成为“人工智能”领域中，比较成熟 的一个重要分支。 引导学生了解专家系统的发展 ⒉专家系统的应用
多种分法，引导学生阅读理解 二、工作原理
⒈基本结构
思考专家系统的基本结构组 成
8 了解产生式规则 理解 思考“试一试”并写出来 小组讨论 思考 了解使用方法 分组合作， 1 自主探究，完成专家系统 系统
⒉产生式规则 讲述产生式规则的基本形式 举例解释逻辑关系 引导学生“试一试” 引导学生讨论
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三、开发应用