专家系统

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专家系统

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它是一种具有智能的程序系统。能运用专家知 识和经验进行推理的启发式程序系统。 它必须包含有大量专家水平的领域知识,并能 在运行过程中不断地对这些知识进行更新。 它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题 的推理过程,解决那些本来应该由领域专家才 能解决的复杂问题。
专家系统的一般特点
• 专家系统的特点:
根 据 任 务 要 求 , 计 算 出满 足 设 计 问 题 约 束 的 目 标配 置。 按 给 定 目 标 拟 定 总 体 规划 、 行 动 计 划 、 运 筹 优 化等 。 根 据 具 体 情 况 , 控 制 整个 系 统 的 行 为 , 适 用 于 对各 种 大 型 设 备 及 系 统 进 行控 制。 根 据 监 测 到 的 现 象 与 正常 情 况 相 比 , 及 时 作 出 相应 的分析和处理。 的分析和处理 。 对 发 生 故 障 的 系 统 、 对象 或 设 备 进 行 处 理 , 制 定纠 错 方 案 , 并 实 施 方 案 ,使 其恢复正常。 其恢复正常 。 根 据 相 应 的 标 准 检 测 被测 试 对 象 存 在 的 错 误 , 并能 从 多 种 纠 错 方 案 中 选 出适 用 于 当 前 情 况 的 最 佳方 排除错误。 案 , 排除错误 。
专家系统的结构
• 专家系统的结构是指专家系统各组成部分 的构造方法和组织形式。 用户 接口 事实规则
解释器 计划 知识库 执行器
议程 中间解 黑板
调度器 协调器
理 想 专 家 系 统 结 构 图
专家系统的主要组成部分
1. 知识库(Knowledge Base) 知识库用于存储某领域专家系统的专门知识,包括事实、 可行操作与规则。 2. 综合数据库(global database) 综合数据库又称全局数据库或总数据库,它用于储存领域 或问题的初始数据和推理过程中得到的中间数据(信息), 即被处理对象的一些当前事实。 3. 推理机(reasoning machine) 用于记忆所采用的规则和控制策略的程序,使整个专家系 统能够以逻辑方式协调的工作。推理机能够根据知识进行 推理和导出结论,而不是简单搜索现成的答案。

第7章专家系统资料

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。

专家控制系统

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。

人工智能的专家系统与规则推理

人工智能的专家系统与规则推理

人工智能的专家系统与规则推理专家系统与规则推理是人工智能领域中的两个重要概念,它们在解决复杂问题、进行推理和决策过程中发挥着重要作用。

本文将深入探讨专家系统和规则推理的定义、原理、应用以及未来发展方向。

一、专家系统的概念和原理专家系统是通过模拟人类专家的知识和经验,以解决特定问题为目标的计算机程序。

它由知识库、推理机和用户界面三个主要组成部分构成。

知识库包含了专家知识的各种表达形式,这些知识可以是规则、事实、概念、关系等。

推理机是专家系统的核心,其作用在于根据知识库中的规则和事实,进行推理和判断,并提供解决问题的答案。

用户界面则是用户与专家系统进行交互的桥梁,使用户能够输入问题并接收系统的回答。

专家系统的原理基于规则推理,即依据一系列前提条件推导出结论的思维过程。

规则推理是基于规则库中的规则进行的,规则库是知识库的一个重要组成部分。

规则库中的规则通常采用条件-结论形式来表示,它由一个前提和一个结论组成。

前提是一个或多个条件,表示问题的特征或状态;结论是根据前提条件推导出来的结论或行动。

推理机会根据用户提供的前提条件,在规则库中寻找匹配的规则,并根据规则中的结论向用户提供答案或行动建议。

二、专家系统的应用领域专家系统的应用领域非常广泛,涵盖了医疗、金融、工业、农业等多个领域。

以下是几个典型的应用案例。

1. 医疗诊断:专家系统可以根据患者提供的症状和疾病数据库,通过规则推理的方式诊断患者疾病,给出相应的治疗建议。

2. 金融风险评估:专家系统可以根据海量的金融数据和分析模型,通过规则推理的方式评估客户的信用风险,为银行提供贷款决策的建议。

3. 工业故障诊断:专家系统可以根据设备传感器数据和故障数据库,通过规则推理的方式判断设备是否存在故障,并提供相应的维修建议。

4. 农业植物识别:专家系统可以根据植物图像和植物数据库,通过规则推理的方式识别出植物的种类以及相应的养护方法。

三、规则推理的概念和原理规则推理是基于规则库中的规则进行的推理过程,它是专家系统中的核心方法之一。

第二章 专家系统概述

第二章 专家系统概述

启发性 透明性 灵活性
第五节 专家系统分类
可按不同的标准进行分类.例如: 可按不同的标准进行分类.例如: 应用领域分类 可分为医疗,勘探,数学, 分类. 按应用领域分类.可分为医疗,勘探,数学,物 理,化学,气象,生物等; 化学,气象,生物等; 知识表示技术分类 基于规则的,逻辑的, 分类. 按知识表示技术分类.基于规则的,逻辑的,语 义网络,框架的专家系统等; 义网络,框架的专家系统等; 推理策略分 正向,反向,双向等; 按推理策略分.正向,反向,双向等; 采用不精确推理技术分 确定理论, 按采用不精确推理技术分.确定理论,主观 Bayes,模糊理论,D/S理论推理技术ES; 理论推理技术ES Bayes,模糊理论,D/S理论推理技术ES; 结构分 单和群ES ES; 按结构分.单和群ES;
第三节 专家系统的功能与结构
3.1: 3.1:功能
专家系统应当具备以下几个功能: 专家系统应当具备以下几个功能: 存储专业领域知识; 存储专业领域知识; 存储具体问题求解过程中的初始数据和推理过程中的各信息 与数据; 与数据; 利用已有知识解决专业问题; 利用已有知识解决专业问题; 对推理过程和结论作出必要的解释; 对推理过程和结论作出必要的解释; 提供用户接口; 提供用户接口; 提供知识获取,知识库修改完善等维护手段; 提供知识获取,知识库修改完善等维护手段;
事实:客观事物的状态,属性,特征及事物间关系. 事实:客观事物的状态,属性,特征及事物间关系. 信念:主要指事实的含义规则,语义说明. 信念:主要指事实的含义规则,语义说明. 启发式: 启发式:指能表达前提和结论间因果关系的一种形 式.
二:算法和启发式程序
算法是为求解一类问题而规定的一个可被机 械执行的确定步骤的有穷序列,具有如下性质: 械执行的确定步骤的有穷序列,具有如下性质: 通用性:能求解问题范围内的全部问题; 通用性:能求解问题范围内的全部问题; 确定性:算法中的问题求解状态, 确定性:算法中的问题求解状态,求解步骤应该 是精确唯一的. 是精确唯一的. 有效性:问题范围内的任何具体问题带入算法后, 有效性:问题范围内的任何具体问题带入算法后, 都可经有限步骤,达到期望结果. 都可经有限步骤,达到期望结果.

人工智能专家系统PPT-28张课件

人工智能专家系统PPT-28张课件

专家系统的开发
2.专家系统的基本设计思想与基本设计原则
(6) 以各种事例来试验所设计的系统。 研究那些产生不准确结论的事例,并且确定 系统可以做些什么修改以校正错误。修改系 统后要检验系统对这些事例产生的结果以及 系统的这些修改对其它事例的影响。
专家系统的开发
2.专家系统的基本设计思想与基本设计原则
各类专家系统之间具有一些共同的问题。 对于一些任务相似的专家系统,由于问题特 征不同而具有不同的求解方法;而另一些任 务不同的专家系统,由于问题性质相近而具 有类似的求解方法。显然,从问题的一般特 征出发来考虑建立模型的方法,能够更易于 抓住问题的本质。
专家系统的开发
3.专家系统的开发工具 目前国外出现了许多专用的专家系统工

6、无论你正遭遇着什么,你都要从落魄中站起来重振旗鼓,要继续保持热忱,要继续保持微笑,就像从未受伤过一样。

7、生命的美丽,永远展现在她的进取之中;就像大树的美丽,是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机中;像雄鹰的美丽,是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翱翔中;像江
河的美丽,是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。
专家系统的开发
3.专家系统的开发步骤
(1) 设计初始知识库。知识库的设计是 建立专家系统最重要和最艰巨的任务。初始 知识库的设计包括:
(c) 概念形式化,即确定用来组织知 识的数据结构形式,应用人工智能中各种知 识表示方法把与概念化过程有关的关键概念 、子问题及信息流特性等变换为比较正式的 表达,它包括假设空间、过程模型和数据特 性等。

4、心中没有过分的贪求,自然苦就少。口里不说多余的话,自然祸就少。腹内的食物能减少,自然病就少。思绪中没有过分欲,自然忧就少。大悲是无泪的,同样大悟

专家系统简介

专家系统简介

专家系统是一类具有专门知识和经验的计算机智能程序系统,通过对人类专家的问题求解能力的建模,采用人工智能中的知识表示和知识推理技术来模拟通常由专家才能解决的复杂问题,达到具有与专家同等解决问题能力的水平。

这种基于知识的系统设计方法是以知识库和推理机为中心而展开的,即专家系统 = 知识库 + 推理机它把知识从系统中与其他部分分离开来。

专家系统强调的是知识而不是方法。

很多问题没有基于算法的解决方案,或算法方案太复杂,采用专家系统,可以利用人类专家拥有丰富的知识,因此专家系统也称为基于知识的系统(Knowledge-Based Systems)。

一般说来,一个专家系统应该具备以下三个要素:(1)具备某个应用领域的专家级知识;(2)能模拟专家的思维;(3)能达到专家级的解题水平。

专家系统与传统的计算机程序的主要区别如表7.1所示。

表7.1 专家系统与传统的计算机程序的主要区别列项传统的计算机程序专家系统适用范围无限制封闭世界假设建造一个专家系统的过程可以称为“知识工程”,它是把软件工程的思想应用于设计基于知识的系统。

知识工程包括下面几个方面:(1)从专家那里获取系统所用的知识(即知识获取)(2)选择合适的知识表示形式(即知识表示)(3)进行软件设计(4)以合适的计算机编程语言实现。

专家系统的发展史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。

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。

专家系统

专家系统

图2
专家系统的结构
接口是人与系统进行信息交流的媒介, 接口是人与系统进行信息交流的媒介,它为用户 提供了直观而方便的交互作用手段。 提供了直观而方便的交互作用手段。接口的功能是识 别与解释用户向系统提供的命令、问题和数据等信息, 别与解释用户向系统提供的命令、问题和数据等信息, 并把这些信息转化为系统的内部表示形式。另一方面, 并把这些信息转化为系统的内部表示形式。另一方面, 接口也将系统向用户提出的问题、 接口也将系统向用户提出的问题、得出的结果和作出 的解释以用户易于理解的形式提供给用户。 的解释以用户易于理解的形式提供给用户。
新型专家系统
1.分布式专家系统 分布式专家系统
这种专家系统具有分布处理的特征,其主要目的在于 这种专家系统具有分布处理的特征 其主要目的在于 把一个专家系统的功能经分解以后分布到多个处理器上 去并行地工作,从而在总体上提高系统的处理效率 从而在总体上提高系统的处理效率。 去并行地工作 从而在总体上提高系统的处理效率。它可 以工作在紧藕合的多处理器系统环境中,也可工作在松藕 以工作在紧藕合的多处理器系统环境中 也可工作在松藕 合的计算机网络环境里,所以其总体结构在很大程度上依 合的计算机网络环境里 所以其总体结构在很大程度上依 赖于其所在的硬件环境。 赖于其所在的硬件环境。
专家系统的特点
专家系统具有下列三个特点: 专家系统具有下列三个特点:
(3)灵活性 灵活性 专家系统能不断地增长知识,修改原有知识, 专家系统能不断地增长知识,修改原有知识, 不断更新。由于这一特点, 不断更新。由于这一特点,使得专家系统具有十 分广泛的应用领域。 分广泛的应用领域。
专家系统的结构
专家系统的特点
专家系统具有下列三个特点: 专家系统具有下列三个特点:
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\n1:YES\n0:NO\n");scanf("%d",&a1);//printf("%d",a1); printf("Q2: 有 奶 吗
\n1:YES\n0:NO\n");scanf("%d",&a2);//printf("%d",a2); printf("\n\n\n 初步结果:\n"); if(a1==1&&a2==1){ printf("----------是哺乳动物----------\n\n");x1=1; } else{ printf("----------不是哺乳动物----------\n\n");x1=0; } printf("\n\n");
反向推理:
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正向推理:
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四、源程序附录 正向推理:#include<stdio.h> #include<stdlib.h>
int main(int argc,char *argv){ int x1; int x2; int x3; int x4; int a1,a2;//哺乳动物判断 int b1,b2,b3;//鸟判断 int c1,c2,c3,c4;//食肉动物判断 int d1,d2;//有蹄类动物判断 int n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7,n8; printf("-------------人工智能-----------\n"); printf("----------动物专家识别系统------\n"); printf("现在开始识别:\n"); //哺乳动物判断 printf("Q1: 有 毛 发 吗
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else if(x1==1&&x2==0&&x3==0&&x4==1&&n1==0&&n2==0&&n3==1&&n4==0&&n5==0&&n6= =0&&n7==1&&n8==0)printf("----------该动物是斑马----------");//r13 else if(x1==0&&x2==1&&x3==0&&x4==0&&n1==0&&n2==0&&n3==0&&n4==1&&n5==1&&n6= =0&&n7==1&&n8==0)printf("----------该动物是鸵鸟----------");//r14 else if(x1==0&&x2==1&&x3==0&&x4==0&&n1==0&&n2==0&&n3==0&&n4==0&&n5==0&&n6= =0&&n7==1&&n8==1)printf("----------该动物是企鹅----------");//r15 else if(x1==0&&x2==1&&x3==0&&x4==0&&n1==0&&n2==0&&n3==0&&n4==0&&n5==0&&n6= =1&&n7==0&&n8==0)printf("----------该动物是信天翁----------"); else printf("没见过"); printf("\n\n\n\n\n"); getchar(); getchar(); printf("判断完毕,按任意键退出\n"); return(EXIT_SUCCESS); }
小型专家系统的设计与实现
一、实验目的 1. 熟悉产生式表示法; 2. 掌握产生式系统工作原理和基于规则的推理; 3. 能够利用编程技术建立基于产生式表示法的小型专家系统; 二、实验内容及原理 实验内容:运用所学内容,根据课本130页~131页的例6.1和例6.2的规则库 和事实, 基 于产生式表示法,编程实现小型专家系统--动物识别系统。任意选 择一种熟悉的 编程语言, 实现动物识别系统。 能够完成以下功能: 1.正向推理: 根据输入的初始事实,正确识别出相应的动物; 2.逆向推理:根据已知动物, 给出该动物的特征。 实验原理:知识库中的知识源于领域专家,它是问题求解所需要的领域知识 的集合, 包括基本事实、 规则和其它有关信息。 其中利用的产生式规则为IF THEN 产生式的一般形式为 <前件> <后件> 其中前件就是前提,后件是结论或动作,前件和后件可以是由逻辑运算符 AND,OR,NOT组成的表达式。 步骤一:知识获取与知识表示选择/设计 1. 知识的获取 获取专业领域所涉及到的知识内容。上图是从规则集所形成的(部分)推理 网络。 2、知识的表达 由步骤1获取的知识集合中的内容,包括定性信息和定量信息,对于定性信 息必须制定相应的规则来表达知识的含义。也是知识库建立的重点。 3、建立知识库 步骤二:简单推理机设计 推理机是实施问题求解的核心执行机构,它是对知识进行解释的程序,根据 知识的语义,对按一定策略找到的知识进行解释执行,并把结果记录到动态库的 适当空间中去。 推理策略包括: 1、正向(数据驱动) 2、反向(目标驱动) 3、双向 本实验用正向推理策略来完成,实现推理机的程序与知识库的具体内容无 关,对知识库的修改不需要改动推理机。 本步骤具体包括: 1、充分理解知识库现有知识,提出待解决问题 2、建立规则库f("----------是食肉动物----------\n\n"); x3=1; }else if(c2==1&&c3==1&&c3==1){ printf("----------是食肉动物----------\n\n"); x3=1; } else{ printf("----------不是食肉动物----------\n\n"); x3=0; } printf("\n\n"); //有蹄类动物判断 printf("Q10:有蹄吗\n1:YES\n0:NO\n"); scanf("%d",&d1); printf("Q11:反刍吗\n1:YES\n0:NO\n"); scanf("%d",&d2); printf("\n\n\n 初步结果:\n"); if(d1==1&&x1==1){ printf("----------是有蹄类动物----------\n\n");x4=1; } else if(d2==1&&x1==1){ printf("----------是有蹄类动物----------\n\n"); x4=1; } else{ printf("----------不是有蹄类动物----------\n\n"); x4=0; }
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printf("\n\n\n\n"); printf("下面进行详细判断:\n\n"); printf("Q12:是黄褐色吗\n1:YES\n0:NO\n"); scanf("%d",&n1); printf("Q13:身上有暗斑点\n1:YES\n0:NO\n"); scanf("%d",&n2); printf("Q14:有黑色条纹吗\n1:YES\n0:NO\n"); scanf("%d",&n3); printf("Q15:有长脖子吗\n1:YES\n0:NO\n"); scanf("%d",&n4); printf("Q16:有长腿吗\n1:YES\n0:NO\n"); scanf("%d",&n5); printf("Q17:善飞吗\n1:YES\n0:NO\n"); scanf("%d",&n6); printf("Q18:有黑白二色吗\n1:YES\n0:NO\n"); scanf("%d",&n7); printf("Q19(最后一个问题):会游泳吗\n1:YES\n0:NO\n"); scanf("%d",&n8); printf("\n\n"); printf("最终结果:\n");//r9 if(x1==1&&x2==0&&x3==1&&x4==0&&n1==1&&n2==1&&n3==0&&n4==0&&n5==0& &n6==0&&n7==0&&n8==0)printf("-------------------");//r10 else if(x1==1&&x2==0&&x3==1&&x4==0&&n1==0&&n2==0&&n3==1&&n4==0&&n5==0&&n6= =0&&n7==0&&n8==0)printf("----------该动物是虎----------");//r11 else if(x1==1&&x2==0&&x3==0&&x4==1&&n1==1&&n2==1&&n3==0&&n4==1&&n5==1&&n6= =0&&n7==0&&n8==0)printf("----------该动物是长颈鹿----------");//r12
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