教科版高中信息技术选修5人工智能初步：什么是专家系统
高中信息技术选修5课件-4.1.1 认识专家系统-教科版
都能一 有情感、易沟通、处理新 步步解决问 情况更有优势
题，解决问 不知疲倦、不会出错、减 题都符合自 少开支、利于传播、不受 然规律。 寿五、专家系统的分类
分组制作，“自己的”专家系统
1.利用intermodeller软件分组制作是简单的专家系统 2.一人演示，一人解说，其余成员可以补充 3.题目、为什么做、有什么作用
总结
1.专家系统的概念、发展史、作用和分类 2.开发专家系统需要严谨的科学态度 3.专家系统前景广阔，我国需要这方面的软件和人才
思考
专家系统如何工作的
专家系统由哪几部分组成？ 专家系统利用的哪些哪些原理？
专家系统还具有哪些功能？
谢相 谢
伴
你看过医生吗？
专家系统就诊
疾病诊断治疗专家系统
分组探究：什么是专家系统
一、专家系统的概念 二、专家系统的发展史 三、专家系统的发展趋势
分组探究：什么是专家系统
四、专家系统的作用
分组探究：什么是专家系统
人类 专家
辩论
电脑 专家
机器专家和人工专家的异同
总结
求解问题的方式 相同点
不同点
人工专家 机器专家
专家系统的专有名词解释
专家系统的专有名词解释随着科技的不断发展，专家系统作为一种人工智能技术，正在逐渐被广泛应用于各个领域。
然而，许多人对于专家系统中的一些专有名词可能不太熟悉。
本文将对专家系统所涉及的一些专有名词进行解释，帮助读者更好地理解专家系统的工作原理及应用。
一、专家系统专家系统（Expert System），又称为知识工程系统，是一种基于人工智能原理构建的计算机系统。
它通过模仿人类专家的思维方式和决策过程，利用具备某个领域专业知识的专家知识库，实现问题解决、决策支持等功能，从而在特定领域展示出人类专家级别的智能水平。
二、知识表示知识表示是指将专家系统所采用的知识进行形式化表示的过程。
常见的知识表示方式有规则表示、框架表示、语义网络表示等。
规则表示指的是将知识以“如果...那么...”的形式进行表达；框架表示则是通过定义领域内的对象及其属性，将知识以结构化的方式来表示；而语义网络则是通过节点和关系的方式来展示知识的关联性。
三、推理机制推理机制是专家系统中的核心组成部分，它负责根据输入的问题和已有的知识，利用推理规则进行推理，以产生相应的结论或决策。
推理机制主要分为前向推理和后向推理两种。
前向推理是从已知事实出发逐步推导得到结论；后向推理则是从目标开始逆向推导，找出满足该目标的事实或规则。
四、知识获取知识获取是构建专家系统不可或缺的一个步骤，它指的是将专家对于某领域的知识转化为计算机可理解的形式，并将其输入到专家系统中。
知识获取的方式包括人工采集、文档分析、推理机制自动学习等。
尽管知识获取是一项耗时耗力的工作，但它是保证专家系统有效运行的基础。
五、不确定性处理在实际应用中，很多问题是具有不确定性的，这对于专家系统提出了新的挑战。
专家系统采用不同的方法来处理不确定性，如概率推理、模糊推理和证据推理等。
概率推理基于概率统计理论，以概率值表示事实或规则的可靠程度；模糊推理则是基于模糊逻辑，对模糊性问题进行模糊化处理；而证据推理则是根据事实和规则之间的证据关联性进行推理。
专家系统概述
2 数据库
用来存放系统推理过程中用到的控制信息、中间假设和中 间结果
3 推理机
用于利用知识进行推理，求解专门问题，具有启发推理、 算法推理；正向、反向和双向推理；串行或并行推理等功能
4 解释器
用于作为专家系统与用户的“人-机”接口，功能是向用户 解释系统的行为，包括：咨询理解——对用户咨询的提问进行 “理解”，将用户输入的提问及有关事实、数据和条件转换为 推理机可以接收的信息结论解释：向用户输出推理的结论和答 案，可根据用户需要对推理过程进行理解，给出结论的可信度 估计
四 知识推理
推理，是依据一定规则从已有的事实推出结论的过程。专 家系统中的自动推理是知识推理，它是专家系统中问题求解的 主要手段，也是专家系统的灵魂。类似于专家求解问题的思维 规则。 根据知识表示的特点，知识推理方法可分为图搜索方法和 逻辑论证方法。 根据问题求解的推理过程是否运用启发性知识，可分为启 发推理和非启发推理。 根据推理过程的结论是否精确，可分为精确推理和不精确 推理。 根据问题求解过程中特殊和一般的关系，可分为演绎推理 和归纳推理 根据推理的方向，可分为正向推理、反向推理和正反混合 推理
专家系统概述
一、专家系统概述
专家系统是人工智能在信息系统中的应用，它是 一个智能计算机程序系统，其内部具有大量专家水平 的关于某个领域的知识和经验，能够利用人类专家的 知识和解决问题的方法来解决这个领域的知识。
专家系统的主要功能取决于大量的知识
设计专家系统的关键是知识的表达和运用 专家系统与一般计算机程序最本质的区别在于：专 家系统所解决的问题一般没有算法解，并且往往是要 在不完全、不精确或者不确定的信息基础上做出结论。
5 知识获取器
知识获取是专家系统和专家的“界面”，知识工程师采用
专家控制系统
1、什么是专家系统？它具有哪些特点和优点?1）专家系统：专家系统（Expert System）是一种在特定领域内具有专家水平解决问题能力的程序系统，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经验方法来处理该领域的高水平难题。
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才能处理好的复杂问题。
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。
2）专家系统的特点：①启发性：专家系统要解决的问题，其结构往往是不合理的，其问题求解知识不仅包括理论知识和常识，而且包括专家本人的启发知识；②透明性：专家系统能够解释本身的推理过程和回答用户提出的问题，以便让用户了解推理过程，增大对专家系统的信任感；③灵活性：专家系统的灵活性是指它的扩展和丰富知识库的能力，以及改善非编程状态下的系统性能，即自学习能力；④符号操作：与常规程序进行数据处理和数字计算不同，专家系统强调符号处理和符号操作（运算），使用符号表示知识，用符号集合表示问题的概念。
一个符号是一串程序设计，并可用于表示现实世界中的概念；⑤ 不确定性推理：领域专家求解问题的方法大多数是经验性的，经验知识一般用于表示不精确性并存在一定概率的问问题。
止匕外，所提供的有关问题的信息往往是不确定的。
专家系统能够综合应用模糊和不确定的信息与知识，进行推理；⑥为解决特定领域的具体问题，除需要一些公共的常识，还需要大量与所研究领域问题密切相关的知识；⑦ 一般采用启发式的解题方法；⑧在解题过程中除了用演绎方法外，有时还要求助于归纳方法和抽象方法；⑨需处理问题的模糊性、不确定性和不完全性；⑩能对自身的工作过程进行推理（自推理或解释）；11采用基于知识的问题求解方法；12知识库与推理机分离。
认识专家系统 课件 2023—2024学年教科版高中信息技术选修5
从外部获取相关的专业知识和经验，并对这些知识进行整理、归纳 和验证等操作。
设计知识库和推理机
根据收集到的知识和经验，设计出合适的知识库和推理机，并确定 它们之间的交互方式和工作流程。
专家系统的构建方法和步骤
• 开发用户接口和解释子系统：设计出用户友好的用户接口和解释子系统，以便用户能够方便地使用专家系统和 理解推理过程及结果。
专家系统的应用范围和优势
• 专家系统的应用范围非常广泛，包括医疗、金融、交通、安全等领域。在医疗方面，专家系统可以用于疾病诊 断和治疗方案的制定。
• 在金融方面，专家系统可以用于投资决策和风险评估。 • 在交通方面，专家系统可以用于交通规划和交通控制等。 • 专家系统的优势在于其能够利用已有的专家知识和经验，提高工作效率和准确性，同时也可以减少人为错误和
专家系统的工作原理是
用户通过用户接口向推理机提出问题，推理机根据知识库中的知识和推理规则进行推理，推导出问题的答案，并 通过用户接口将答案返回给用户。在推理过程中，解释子系统会对推理过程和结果进行解释和说明，以便用户更 好地理解和信任专家系统的结论。
专家系统的构建方法和步骤
确定应用领域和目标
明确专家系统的应用领域和目标，以便后续的设计和开发工作能 够更加有针对性地进行。
专家系统也存在一定的局限性， 例如知识获取的难度和成本较高 ，知识库的更新和维护需要不断 投入人力物力等。此外，由于专 家系统的推理过程往往依赖于规 则和数据，因此对于复杂的问题 和不确定性较高的领域，专家系 统的表现可能不如人类专家。
02
专家系统的定义和特点
专家系统的定义
专家系统的定义（续）
用户接口使非专业用户能够与专家系统进行交互，无需了解其内部工作原理。知识获取子 系统负责将人类专家的知识和经验转化为计算机可处理的形式，并存储在知识库中。
人工智能的专家系统技术
人工智能的专家系统技术导言：人工智能（Artificial Intelligence，AI）是一门研究如何使计算机可以像人一样智能地执行任务的学科。
专家系统是其中一种应用广泛的人工智能技术，它模仿人类专家的知识和推理能力，通过计算机实现对复杂问题的解决和决策。
一、专家系统的概述专家系统是一种基于知识的计算机系统，能够模拟人类专家的决策过程，对特定领域的问题进行分析和解决。
它主要由知识库、推理机和用户界面组成。
专家系统的知识库是存储各种领域专家知识的地方，包括事实、规则、经验、案例等。
知识库使用特定的语言表示和存储知识，使得专家系统能够在特定领域中模拟专家的决策过程。
推理机是专家系统的核心，它通过使用专家系统的知识库和推理规则对问题进行推理和决策。
推理机根据用户输入的问题和已有的知识，进行搜索和匹配，产生一系列推理结果。
推理机还可以根据问题的特点，使用不同的推理方式，如正向推理、反向推理、混合推理等。
用户界面是专家系统与用户之间的桥梁，用户通过界面与专家系统交互，输入问题和获取答案。
用户界面可以是命令行界面、图形界面或自然语言界面等，使得用户能够方便地使用专家系统。
二、专家系统的组成1. 知识获取知识获取是专家系统开发的第一步，它通过采访领域专家、查阅文献、观察现场等方式，收集专家知识并转化为计算机可识别的形式。
知识获取的关键是提取和表示知识，需要选择适当的表示方法和知识表示语言。
2. 知识表示知识表示是将采集到的知识以适当的形式表示和存储，使得计算机可以理解和使用这些知识。
常用的知识表示方法有规则表示、语义网络表示、框架表示等。
规则表示是最常用的方法，将知识表示为一系列条件-动作规则，通过匹配规则，实现对问题的推理和决策。
3. 知识推理知识推理是专家系统的核心功能，它利用知识库和推理规则对问题进行推理和决策。
专家系统的推理机通常采用基于规则的推理方法，通过匹配规则和问题，产生推理结果。
推理过程可以是正向推理、反向推理或混合推理，根据问题的特点，选择合适的推理方式。
专家系统概述
– 系统自身具有学习能力，能从系统运行中总结 出新知识，使知识库越来越丰富，完善。
➢ 具有灵活性
– 知识库—推理机分离。
2.专家系统的基本特征
➢ 具有透明性
– 透明性：是指系统自身及其行为能被用户所理 解。
– 解释机构：向用户解释它的行为动机及得出某 些答案的推理过程。
➢ 常规程序是精确的；专家系统不精确、模糊的。 ➢ 专家系统具有解释机构； 常规程序没有。 ➢ 常规程序与专家系统具有不同的体系结构。
4. 专家系统的分类
• 按专家系统的特性及处理问题的类型分类。
(1)解释型：从所得到的有关数据，经过分析、推理， 从而给出相应解释的一类专家系统。
• 特点：必须能处理不完全，甚至受到干扰的信息， 并能对所得到的数据给出一致且正确的解释。
1. 什么是专家系统
• 它是一个智能程序系统； • 它具有相关领域内大量的专家知识； • 它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的
思维水平。 • 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，它能运用领域专家多年积累的经验和 专门知识，模拟领域专家的思维过程，解决该领 域中需要专家才能解决的复杂问题。
– 详细设计要求完成的工作
• 进行模块化设计 • 模块间的界面要清晰，便于通信 • 便于实现
8. 专家系统的开发过程
• 知识获取
– 与领域专家交谈，抽取所需知识，掌握专家处 理问题的方法、思路
– 查阅有关文献、获得有关概念的描述、参数 – 对获得的知识进行分析、比较、归纳、整理、
找出知识的内在联系、规律 – 对所得知识进行检查 – 对确定下来的知识用总体设计时确定的知识表
专家系统简介
如对于不平衡故障，有下列规则： 规则2=(基频振动 (如果 振动工频分量占通频振幅的比例大于60％ 0.95； 过临界时振幅明显增大，且相位变化大于100° 0.8； 稳速时，相位不随时间、负荷而变化 0.8)； (则为 不平衡故障 0.9))； 规则中右列的数字为置信度。
但这种完全独立的规则集虽然增删、修改容易，但寻找 可用规则时只能顺序进行，效率很低。在实际专家系统中， 由于规则较多，所以总是以某种方式把有关规则连接起来， 如建立某种形式的索引文件。这样既方便查找，又可把规则 存放在磁盘上，避免把所有规则调入内存造成内存不足等问 题。
•简单枚举法是由某类中已观察到的事物都具有某属性，而 没有观察到相反的事例，从而推出某类事物都有某属性。 这种方法只是根据一个一个事例的枚举，没有进行深入的分 析，因此有时可靠性不大，是一种简单的初步归纳推理。9
•类比推理 在两个或两类事物在许多属性上都相同的基础上，
推出它们在其他属性上也相同，这就是类比推理。 用 A 与 B 分 别 代 表 两 个 或 两 类 不 同 的 事 物 ， 用 a1 , a2 , a3 ,L , an , b, 分别代表不同的属性，则类比 法可表示如下：
可能结果 情况1框架
情况2框架
情况3框架
情况1框架
类型 描述
对象 汽轮发电机组
反映 低压转子两侧工频振动大
可能结果 低压转子不平衡或热弯曲
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情况2框架 类型 描述 对象 汽轮发电机组 反映 各项参数正常 可能结果 机组工作正常，继续正常运转 情况3框架 类型 描述 对象 汽轮发电机组 反映 轴振动超限值 可能结果 报警，停机检修
员及其任务。要求领域专家和知识工程师一起交换意见，以 便进行知识库的开发工作。主要希望找出下列问题的解答：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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二、专家系统的作用和类型
1、作用：
总体来说，专家系统的作用主要有预测、解释数据、 诊断故障、维修调试、检测控制、规划、教学等。
二、专家系统的作用和类型
1、分类：
（1）预测型专家系统三、专家系统的构成
1、专家系统的组成部分
三、专家系统的构成
一、认识专家系统
3、专家系统的发展过程
1965年斯坦福大学的费根鲍姆（E.A. Feigenbaum）和化学 家勒德贝格（J. Lederberg）合作研制DENDRAL系统，使得人工 智能的研究以推理算法为主转变为以知识为主。20世纪70年代， 专家系统的观点逐渐被人们接受，许多专家系统相继研发成功， 其中较具代表性的有医药专家系统MYCIN、探矿专家系统 PROSPECTOR等。20世纪80年代，专家系统的开发趋于商品化，创 造了巨大的经济效益。
一、认识专家系统
3、专家系统的发展过程
1977年美国斯坦福大学计算机科学家费根鲍 姆 (E.A.Feigenballm)在第五届国际人工智能联合会议上提出知识 工程的新概念。他认为，“知识工程是人工智能的原理和方法， 对那些需要专家知识才能解决的应用难题提供求解的手段。恰当 运用专家知识的获取、表达和推理过程的构成与解释，是设计基 于知识的系统的重要技术问题。”知识工程是一门以知识为研究 对象的学科，它将具体智能系统研究中那些共同的基本问题抽出 来，作为知识工程的核心内容，使之成为指导具体研制各类智能 系统的一般方法和基本工具，成为一门具有方法论意义的科学。 20世纪80年代以来，在知识工程的推动下，涌现出了不少专家系 统开发工具，例如EMYCIN、CLIPS(OPS5, OPS83)、G2、KEE、 OKPS等。
一、认识专家系统 1、一个专家系统的实例——动物识别专家系统
一、认识专家系统
在“动物识别专家系统”的运行过程中，计算机会不断地向 你提出一些问题，并能根据你回答的动物性状判断出这是一种什 么动物，最后将推理所得的结论告诉你。整个过程好像在和人类 专家交谈一样，十分有趣。
一、认识专家系统
2、什么是专家系统
2、知识库与产生式规则——以交通工具专家 系统为例：
谢谢！
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。
什么是专家系统
学习目标：
1、什么是专家系统，专家系统的构成及其分类； 2、专家系统的发展历史； 3、专家系统在社会生活各个领域中的应用及其 所起的作用。
新课导入：
自从计算机诞生之日起，人们就梦想 计算机能够像人类的“专家”一样思考、 解决问题。借助人工智能系统，专家系统 可以帮助人们实现这个梦想。