最新七章专家系统
人工智能习题答案-第6章-专家系统

⼈⼯智能习题答案-第6章-专家系统第六章专家系统6-1 什么叫做专家系统?它具有哪些特点与优点?专家系统是⼀种模拟⼈类专家解决领域问题的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。
特点:(1)启发性专家系统能运⽤专家的知识与经验进⾏推理、判断和决策(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,以便让⽤户能够了解推理过程,提⾼对专家系统的信赖感。
(3) 灵活性专家系统能不断地增长知识,修改原有知识,不断更新。
优点:(1) 专家系统能够⾼效率、准确、周到、迅速和不知疲倦地进⾏⼯作。
(2) 专家系统解决实际问题时不受周围环境的影响,也不可能遗漏忘记。
(3) 可以使专家的专长不受时间和空间的限制,以便推⼴珍贵和稀缺的专家知识与经验。
(4) 专家系统能促进各领域的发展,它使各领域专家的专业知识和经验得到总结和精炼,能够⼴泛有⼒地传播专家的知识、经验和能⼒。
(5) 专家系统能汇集多领域专家的知识和经验以及他们协作解决重⼤问题的能⼒,它拥有更渊博的知识、更丰富的经验和更强的⼯作能⼒。
(6) 军事专家系统的⽔平是⼀个国家国防现代化的重要标志之⼀。
(7) 专家系统的研制和应⽤,具有巨⼤的经济效益和社会效益。
(8) 研究专家系统能够促进整个科学技术的发展。
专家系统对⼈⼯智能的各个领域的发展起了很⼤的促进作⽤,并将对科技、经济、国防、教育、社会和⼈民⽣活产⽣极其深远的影响。
6-2 专家系统由哪些部分构成?各部分的作⽤为何?(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、可⾏操作与规则等。
北京交通大学研究生课程(神经网络、模糊控制与专家系统)第七章

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fi wkjiuik i1
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1
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j
第二节 模糊神经网络控制
二、基本功能和函数关系
第一层:将输入变量值直接传送到下层
fj1 uj1 wj1i 1
aj1 fj1 uj1 xj j 1,2,L n
mji:一、二层神经元之间的连接权值wji2;
ji:看作是与S函数相类似的一个斜率参数。
注 : 若 用 一 组 节 点 完 成 一 个 隶 属 度 函 数 , 则 每 一 个 节 点 的 函 数 可 以 是 标 准 的 形 式 ( 如 S 函 数 ) , 且 整 个 子 网 络 用 标 准 学 习 算 法 ( 如 反 传 法 ) 进 行 离 线 训 练 实 现 期 望 的 隶 属 函 数 。
缺点: 当环境发生变化时,缺乏自我调节和自学习的能力。
解决方法之一:Sugeno提出将规则的自组织问题转化为参 数估计问题。但仍有主观性。
如何把学习机制引入到模糊控制中来?
第一节 集成智能控制系统简介
1. 模糊神经网络系统(FNN)
神经网络由大量连接的神经处理单元组成的,具有高 度的非线性映射能力和自学习能力,能够从样本数据中进 行学习和泛化,计算速度快。
f
5
j
wj5i ui5
(mj5i ji5)ui5
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则
第
四
层
节
点
与
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五
层
节
点
之
间
的
连
第7章专家控制系统

第7章 专家控制系统教学内容首先介绍专家系统基本概念、特征、组成以及基本类型。
然后讲授专家控制系统的工作原理,最后介绍了建立专家系统的步骤和专家控制器。
教学重点1.专家系统的概念,即它是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。
将专家系统同控制理论和技术相结合,对系统进行控制形成专家控制系统。
把专家系统作为控制器称为专家控制器。
专家系统的基本组成,即由知识库、推理机、解释接口等组成。
2.专家控制系统工作原理。
专家系统设计的基本步骤:认识和阶段化概念,实现阶段,获取知识、构造外部知识库,调试和检验阶段。
教学难点专家系统的工作原理、知识的表示和获取,专家系统的设计。
教学要求1.了解专家系统的概念,理解专家控制系统、专家控制器的概念。
2.掌握专家系统的特征、组成和基本类型。
3.理解专家控制系统的工作原理。
知识的表示和获取。
4.掌握建立专家系统的步骤。
5.了解专家控制器的组成,专家控制器的设计原则。
7.1 概述7.1.1 专家系统的起源与发展人工智能科学家一直在致力于研制在某种意义上讲能够思维的计算机软件,用以“智能化”的处理、解决实际问题。
60年代,科学家们试图通过找到解决多种不同类型问题的通用方法来模拟思维的复杂过程,并将这些方法用于通用目的的程序中。
然而事实证明这种“通用”程序处理的问题类型越多,对任何个别问题的处理能力似乎就越差。
后来,科学家们认识到了问题的关键即计算机界程序解决问题的能力取决于它所具有的知识量的大小。
为使一个程序智能化,必须使其具有相关领域的大量高层知识。
为解决某具体专业领域问题的计算机程序系统的开发研制工作,导致专家系统这一新兴学科的兴起。
从本质上讲,专家系统是一类包含着知识和推理的智能计算机程序,其内部含有大量的某个领域专家水平的知识和经验,能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域的问题。
1965年斯坦福大学开始建立用于分析化合物内部结构的DENTRAL系统,首先使用了“专家系统”的概念。
第七章 专家系统

(a) 系统处理的数据随时间变化,而且可 能是不准确和不完全的。
(b) 系统需要有适应时间变化的动态模型, 能够从不完全和不准确的信息中得出预报, 并达到快速响应的要求。
预测专家系统的例子有气象预报、军事 预测、人口预测、交通预测、经济预测和谷 物产量预测等。例如,恶劣气候(包括暴雨、 飓风、冰雹等)预报、战场前景预测和农作物 病虫害预报等专家系统。
❖ 当前提为真时,该规则将前提与一个行为结 合起来,否则与另一个行为结合起来,并且 可以用一个-1到+1之间的数字来表示在该前 提下行为的可信程度。如一条判断细菌类别 的规则可表示如下:
❖ 其含意如下: 如果培养物的部位是血液 细菌的类别确不知道 细菌的染色是革蓝氏阴性 细菌的外形是杆状 病人被严重地烧伤 那么以不太充分的证据(可信程度0.4)说
7.1 专家系统概述
❖ 研究背景
专家系统(expert system expert system),是人工 智能应用研究领域中非常活跃和非常广泛的课题 之一。
❖ 定义
专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的 知识与经验智能计算机程序系统,它能够利用人 类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问 题。
(4) 解释器(explanator) 解释器能够向用户解释专家系统的行为,
包括解释推理结论的正确性以及系统输出其 它候选解的原因。
(5) 接口(interface) 接口又称界面,它能够使系统与用户进
行对话,使用户能够输入必要的数据、提出 问题和了解推理过程及推理结果等。系统则 通过接口,要求用户回答提问,并回答用户 提出的问题,进行必要的解释。
监视专家系统可用于核电站的安全监视、 防空监视与警报、国家财政的监控、传染病 疫情监视及农作物病虫害监视与警报等。粘 虫测报专家系统是监视专家系统的一个实例。
智能控制第七章 专家系统

7.4 专家控制系统
1、结构原理图
间接专家系统控制图2
7.4 专家控制系统
2、专家系统PLD控制结构设计
用专家系统实现智能PND控制的过程,实际上是模拟操作 人员调解PID参数判断和决策过程,是将数字PID控制方法 与专家系统融合起来,从模仿人征订参数的推理决策入手, 以经典Ziegler-Nichols相现在最优控制征订规则为基础,利 用实时控制信息和系统输出信息,将归纳为一系列征订规则, 并把征订过程分成预整定和自整定两部分,预整定运用于系 统初始投入运行且无法给出PID初始参数的场合,自整定运 用于系统正常运行时,不必再辨别对象特性和参数控制,只 需随对象特性的变化而进行迭代优化的场合。
7.2 专家系统的知识表示法
(1) 黑板:黑板用于存储所有知识源可访问的知识,它的全局数据结构被用 于组织问题求解数据,并处理各知识源之间的通讯问题。放在黑板上的对象 可以是输入数据、局部结果、假设、选择方案和最后结果等。各知识源之间 的交互作用是通过黑板执行的。一个黑板可被分割为无数个子黑板;也就是 说,按照求解问题的不同方面,可把黑板分为几个黑板层。 (2) 知识源:知识源是领域知识的自选模块;每个知识源可视为专门用于处 理一定类型的较窄领域信息或知识的独立程序,而且具有决定是否应当把自 身信息提供给问题求解过程的能力。黑板系统中的知识源是独立分开的,每 个知识源具有自己的工作过程或规则集合和自有的数据结构,包含知识源正 确运行所必须的信息。知识源的动作部分执行实际的问题求解,并产生黑板 的变化。知识源能够遵循各种不同的知识表示方法和推理机制。因此,知识 源的动作部分可为一个含有正向/逆向搜索的产生式规则系统,或者是一个 具有填槽过程的基于框架的系统。 (3) 控制器:黑板系统的主要求解机制是由某个知识源向黑板增添新的信息 开始的。然后,这一事件触发其它对新送来的信息感兴趣的知识源。接着, 对这些被触发的知识源执行某些测试过程,以决定它们是否能够被合法执行。 最后,一个被触发了的知识源被选中,执行向黑板增添信息的任务。这个循 环不断进行下去。
七章专家系统精品PPT课件精选全文完整版

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专家系统的特点
(1)从处理问题的性质看:专家系统善于解决那些不 确定性的、非结构化的、没有算法解或虽有算法解 但在现有的机器上无法实施的困难问题。
(2)从处理问题的方法看:专家系统则是靠知识和推 理来解决问题,专家系统是基于知识的智能问题求 解系统。
(3)从系统的机构来看:专家系统则强调知识与推理 的分离,因而系统具有很好的灵活性和可扩充性。
和发展。 专家系统的形式也是普及科技知识的好
形式。
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专家系统的应用
(1)应用范围和应用领域不受限制 (2)专家系统的广泛应用产生了良好的
经济效益和社会效益。 (3)专家系统的应用实例以及在生产制
造领域中的广泛应用。
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专家系统的发展概况
20世纪60年代,DENDRAL的建成标志着专家系统的 诞生。
块
块
1
m
(1)实际问题错综复 杂,可能需要多次推 理,所以知识库是多 层的或多块的。 (2)实际问题往往 不仅需要推理,而且 还需要做一些处理, 所以增加处理模块。
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多 媒体 人 机界 面
方法 选择
参数 确定
图件 绘制
图形 评价
I
O 接口
方法 知识 库
动态 数据库
参数 知识 库
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专家系统的结构
概念结构 实际结构 网络与分布式结构 黑板模型
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概念结构
人机界面
推理机
解释模块
知识库
动态数据库
知识库管理系统 自学习模块
第七章_专家系统

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任务复杂程度和ES系 统体系结构间的相 关性 随问题求解 任务复杂程度的增 加,需要在体系结 构设计时渐增地采 用一些相适应的推 理技术。 不存在最好的 设计体系结构的通 用原则,再好的原 则也只能适用于一 定的范围。
3
1 ES系统的特点 1) 具有求解问题所需的专门知识:
应用领域的基本原理和常识——专门知识的主部,可以精确地定 义和使用,为普通技术人员所掌握,求解问题的基础;不与求解的问题 紧密结合,知识量大和推理步小,不能高效地支持问题求解。
领域专家求解问题的经验知识——对如何使用前者解决问题所作的 高度集中、抽象和浓缩的描述;使问题求解过程可以大踏步地发展, 高效高质地解决困难和复杂问题;使用这类知识的条件比较苛刻,条 件不满足时会导致不正确的解答甚至推理失败。
<条件> := <简单条件> |($OR {<简单条件>}+)
简单条件常用7类函数表示:(SAME <对象> <属性> <值>);
最常用的动作函数:(CONCLUDE <对象> <属性> <值> TALLY <结 论CF>);
TALLY——存放规则前提的可信度(CF—Certainty Factor);
用控制结构的基础上), * 能适用于较宽广的应用领域, * 增加了ES系统的开发和维护困难。 开发工具箱(开发环境): KEE
人工智能基础 第七章 专家系统

专家、知识工程师
用户
人机交互界面
专业知识
知识获取
机器能理解的 表达形式
知识库
解释器
综合数据 库
推理机
专家系统的工作过程
专家系统的基本工作过程是,用户通过人机界面回答系统的提 问,推理机将用户输入的信息与知识库中各个规则的条件进行匹 配,并把被匹配规则的结论存放到综合数据库中。最后,专家系 统将得出最终结论呈现给用户。
专家系统概述
专家系统定义
专家系统(Expert System,ES)是人工智能的一个重要分支, 也是目前人工智能中最活跃、最广泛、最有成效的应用研究领域。
专家可以很好地解决本领域的问题,是因为具有本领域的专门 知识。计算机系统将社会专家的专业领域知识进行充分的整理、 集中并总结表达出来,运用知识和推理来解决只有专家才能解决的 复杂问题,就是专家系统研究的目的。
专家系统概述
专家系统的类型
解
预
诊
设
监
释
测
断
计
视
型
型
型
型
型
专
专
专
专
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家
家
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家
系
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教
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学
制
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规
维
调
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专
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家
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系
系
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统
统
专家系统的结构与工 作原理
专家系统的基本结构
专家系统因领域和功能特点不同,结构有一定差别,但专家系统通常由 人机接口、推理机、知识库及其管理系统、数据库及其管理系统、知识 获取机构、解释机构六个部分构成,如图所示。
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专家系统与知识工程
现在关于知识处理的技术和方法已形成 一个称为“知识工程”(Knowledge Engineering)的学科领域。
专家系统促使了知识工程的诞生和发展, 知识工程又是为专家系统服务的。
正是由于这二者的密切关系,现在的 “专家系统”与“知识工程”几乎已成 为同义语。
的集合。包括专
家推知理识过程、中领,域回知答 识w和hy元之知类的识问。题;
推理结束后,回答 管删获理除取h全初理知重、o局始结识组知w数证果库,识之据据和的知的类库事控建识检问,实制立的查题存、信。放推息
的场所。
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实际结构
总
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理理
模 模 ……
块块
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控
专
专
家
家
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专家系统的结构
概念结构 实际结构 网络与分布式结构 黑板模型
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概念结构
人机界面
推理机
解释模块
知识库
动态数据库
知识库管理系统 自学习模块
实现推理的程序 。使用知用识户库通中过界面向系 的知识进统行提推出理或回答问题, 而 是 制解 专 。决 家知 表 计问 的识 示 算向据过回题 思库形机系和界答的维是式中统事面结,机提实向果以存的供。用。某储知原系户种于识始统提数通出
自学习 模块
知 识 库 管 理 系统
图8―4 地质图件绘制智能辅助系统结构
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网络与分布式结构
服务器 知识库 推理机
Web Server 知识库 推理机
Internet
人机界面 客户机
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人机界面 Browser
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黑板模型
控制机构 监督程序 调度程序
黑板是分 层的全局 工作区, 用来存储 初始数据、 中间结果 和最终结 果。
七章专家系统
第七章 专家系统
专家系统的概念 专家系统的结构 专家系统的应用与发展概况 专家系统实例 专家系统设计与实现 专家系统开发工具与环境 新一代专家系统研究
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专家系统的类型
(1)按用途来分类(诊断型、解释型(分析、推测 作出结论)、预测型、决策型、设计型、规划型 (为完成某任务安排一个行动序列)、控制型、 调度型等)
20世纪80年代以来,专家系统的研制开发明显趋于 商品化,直接服务于企业,产生了明显的经济效益。
进入20世纪90年代,模糊技术、神经网络和面向对 象等新技术迅速崛起,为专家系统注入了新的活力。
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第七章 专家系统
专家系统的概念 专家系统的结构 专家系统的应用与发展概况 专家系统实例 专家系统设计与实现 专家系统开发工具与环境 新一代专家系统研究
域、多专家协同)、微专家(固化在芯片 上)) (7)按结构分类(集中、分布、单机、网络)
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专家系统与知识系统
专家系统的出现和发展而发展起来的一种 称为知识系统(Knowledge-Based System)的智 能系统,其中的知识已不限于人类专家的经验知 识,而可以是领域知识或通过机器学习所获得的 知识等。所以,对于这种广义的知识系统来说, 专家系统就是一种特殊的知识系统 狭义上:专家系统是人类专家的化身; 广义上:专家系统泛指各类知识系统。
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专家系统实例
PROSPECTOR的功能与结构 知识表示 主观贝叶斯推理模型 控制策略 解释系统
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PROSPECTOR的功能与结构(一)
PROSPECTOR主要为地质勘探人员提供如下帮助: (1)勘探评价; (2)区与资源评价; (3 )井位选择。
层次n
…
层次2 层次1
黑板
知识源n
…
知识源2 知识源1
知识源
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求解问题 的推理机 构,选择 合适的知 识源。
知识源就 是知识模 块。一个 知识源可 视为一个 规则,包 括先决条 件和知识 源题。
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第七章 专家系统
专家系统的概念 专家系统的结构 专家系统的应用与发展概况 专家系统实例 专家系统设计与实现 专家系统开发工具与环境 新一代专家系统研究
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(1)实际问题错综复 杂,可能需要多次推 理,所以知识库是多 层的或多块的。 (2)实际问题往往 不仅需要推理,而且 还需要做一些处理, 所以增加处理模块。
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多 媒 体 人机 界 面
方法 选择
参数 确定
图件 绘制
图形 评价
I
O 接口
方法 知识库
动态数据库
参数 知识库
评价 知识库
(1)应用范围和应用领域不受限制 (2)专家系统的广泛应用产生了良好的
经济效益和社会效益。 (3)专家系统的应用实例以及在生产制
造领域中的广泛应用。
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专家系统的发展概况
20世纪60年代,DENDRAL的建成标志着专家系统的 诞生。
20世纪70年代中期,专家系统进入了成熟期,先 后出现了一批卓有成效的专家系统,具有代表性的 是MYCIN,PROSPECTOR等。
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专家系统的应用与发展
专家系统的意义 专家系统的应用 专家系统的发展概况
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专家系统的意义
实现了人类专家的分身和延年。 建造专家系统可以使专家本人得到提高
和发展。 专家系统的形式也是普及科技知识的好
形式。
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专家系统的应用
(2)按输入结果分类(分析型(推理、输出结论)、 设计型(安排一个行动序列)、综合型(分析+ 设计))
(3)按知识表示分类(基于产生式规则、一阶逻辑、 框架、语义网络的专家系统)
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专家系统的类型
(4)按知识分类(确定性知识、不确定性知 识)
(5)按技术分类(符号推理、神经网络) (6)按规模分类(大型协同(多学科、多领
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专家系统与人工智能
专家系统是智能计算机系统。从学科范 畴讲,专家系统属人工智能的一个分支, 而且是应用性最强、应用范围最广的一 个重要分支。
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第七章 专家系统
专家系统的概念 专家系统的结构 专家系统的应用与发展概况 专家系统实例 专家系统设计与实现 专家系统开发工具与环境 新一代专家系统研究