基于面向对象的知识表示方法在专家系统中的应用

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基于Web的工程机械故障诊断专家系统设计与实现

基于Web的工程机械故障诊断专家系统设计与实现

巡检和故障诊断专家系统组成 , 系统知识库采用树状知识组织形式来描述 , 知识表达采用生产式规 则和面向对象的知识表示法相结合的方式。在故障诊 断的方法 中引入 了故障树分析, 同时将领域
专 家的经验知识转化为诊断 系统的知识 Leabharlann 构建采用正向推理机制的诊 断系统。
关键词 : 工程机械 ; 故障诊 断; 专家系统
d sr e . e c b d i
Ke r s:o s u t n ma hn r ;a l d a n ss e p r sse y wo d c n t ci c ie fut ig o i ;x e y tm r o y t
0 引 言
2 0多年来故障诊断技术得到了迅速发展 , 在航 空航天 、 核技术 、 发电设备 、 交通运输 、 机器人以及其 他工业 自动化领域与 医学领域得 到了广泛 的应用 , 带来了巨大的经济和社会效益。国内外许多资料表
tek o e g aa a e I e po e so ut ig o i , ea ay i meh d o ut rei i o e n h n wld ed tb s .n t rc s ff l da n ss t n lss to faf l t s mp r d i h a h a e t temeh d o ut ig o i a d a c r igyc n etstef l x e n w e g noe p r s s m i h to f f l da ss n c o dn l o v re ede p r k o ld eit x e yt d- aa n h i t t e a n ssk o e g . o w r e s nn c a im o h nel e tfutda n sse p r ss m sas g oi n wld e A fr ad rao igme h ns fteitlg n a l ig o i x et y t i l i e o

武器故障诊断专家系统中面向对象知识表示

武器故障诊断专家系统中面向对象知识表示

第2 期
范 跃华 等 : 器 故 障诊 断专 家 系统 中面 向对 象 知 识表 示 武
点 , 到广泛应 用口 . 认识论 的观点 出发 , 向对 得 ]从 面
< 限制 条件 >
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象 比较 符合人类 的思 维 方式 . 此 , 因 它不 仅 限 于 程 序设计 领域 , 而且 已渗透 到 了计算 机 的有 关 分支 , 其 中一 个很有 发 展前 景 的分 支 就 是 面 向对 象 的 知
* 收稿 日期 :0 7l_2 2 0 一12
作者 简 介 : 范跃 华 ( 3)男 , 安 工业 大 学 教授 , 要 研 究 方 向 为人 工 智 能 及 数据 融 合. — i xtJJ 1 3 c t. 14 一, 两 9 主 E mal i b@ 6 . o 1 : 2
,பைடு நூலகம்
维普资讯
表 示方法 处理效 率 较低 、 推理 缺 乏 灵 活性 、 式 固 格
定、 形式 单 一 、 规则 间相 互 独立 , 没有 直接关 系. 所 以知识库建 立较 为 容 易 , 整 体 形象 难 以把 握 , 但 无 法有 效地描 述复杂 对象.
语义 网络就是 一个“ 带标识 的有 向图” 它把 每 ,
文章编 号 : 1 7 —9 5 2 0 )21 8O 6 39 6 (0 8 0 —6 一4
武 器 故 障诊 断专 家 系统 中 面 向对 象知 识 表示
范 跃 华 ,张 开 兵
( 西安 工 业 大 学 计算 机科 学 与 工 程 学 院 , 安 7 O 3 ) 西 10 2

要 : 为 了解决 大型武 器故障诊 断专 家 系统 中复杂知 识的表 示 问题 , 在研 究典型 故障诊 断

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

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。

现代设计方法之智能设计

现代设计方法之智能设计

现代设计方法之智能设计技术摘要:智能设计技术就是对智能CAD理论和运用的研究。

它除具有传统CAD功能外,更具有知识处理能力,能够对设计的全过程提供智能化的计算机支持,并具有面向集成智能化等特点。

文章对现代设计之智能设计的产生发展,特点,和发展态势进行了论述。

关键词:智能设计设计的本质是创造和革新,作为一种创造性活动,设计实际上是对知识的处理和操作。

智能化是设计活动的显著特点,也是走向设计自动化的重要途径。

智能设计的产生可以追溯到专家系统技术最初应用的时期,其初始形态都采用了单一知识领域的符号推理技术——设计型专家系统,这对于设计自动化技术从信息处理自动化走向知识处理自动化有着重要意义,但设计型专家系统仅仅是为解决设计中某些困难问题的局部需要而产生的,只是智能设计的初级阶段。

智能设计的发展与CAD的发展联系在一起,作为计算机化的设计智能,乃是CAD的一个重要组成部分,在CAD发展过程中有不同的表现形式。

在CAD发展的不同阶段,设计活动中智能部分的承担者是不同的。

传统CAD系统只能处理计算型工作,设计智能活动是由人类专家完成的。

在ICAD阶段,智能活动由设计型专家系统完成,但由于采用单一领域符号推理技术的专家系统求解问题能力的局限,设计对象(产品)的规模和复杂性都受到限制,这样ICAD系统完成的产品设计主要还是常规设计,不过借助于计算机机支持,设计的效率大大提高。

而在面向CIMS的ICAD,即I2CAD阶段,由于集成化和开放性的要求,智能活动由人机共同承担,这就是人机智能化设计系统,它不仅可以胜任常规设计,而且还可支持创新设计。

因此,人机智能化设计系统是针对大规模复杂产品设计的软件系统,它是面向集成的决策自动化,是高级的设计自动化。

智能设计的特点表现为:1)以设计方法学为指导。

智能设计的发展,从根本上取决于对设计本质的理解。

设计方法学对设计本质、过程设计思维特征及其方法学的深入研究是智能设计模拟人工设计的基本依据。

“面向对象”技术在数据库系统设计中的应用

“面向对象”技术在数据库系统设计中的应用

“面向对象”技术在数据库系统设计中的应用摘要:“面向对象”是一种认识方法学,也是一种新的程序设计方法学。

把“面向对象”的方法和数据库技术结合起来可以使数据库系统的分析、设计最大程度地与人们对客观世界的认识相一致。

“面向对象”数据库系统是为了满足新的数据库应用需要而产生的新一代数据库系统。

关键词:“面向对象”技术数据库系统设计应用当前,计算和模拟已成为研究工作的主要途径。

计算机与有关的实验观测仪器相结合,可对实验数据进行现场记录、整理、加工、分析和绘制图表,显著地提高实验工作的质量和效率。

计算机辅助设计已成为工程设计优质化、自动化的重要手段。

“面向对象”(object oriented)是当前计算机应用领域的研究重点之一,它是90年代以后软件开发方法的主流,随着计算机科学技术的不断发展,“面向对象”的应用领域也在不断扩展。

如数据库系统、交互式界面、应用结构、应用平台、分布式系统、网络管理结构、cad 技术、人工智能等领域。

“面向对象”起初是专指在程序设计中采用封装、继承、多态等设计方法。

可是,这个定义显然不能再适合现在情况。

“面向对象”的思想已经涉及到软件开发的各个方面。

如,“面向对象”的分析(ooa,object oriented analysis),“面向对象”的设计(ood,object oriented design)、以及我们经常说的“面向对象”的编程实现(oop,object oriented programming)。

“对象”是对一组信息及其上面的操作的描述。

一、“面向对象”特征1.唯一性每个对象都有自身唯一的标识,通过这种标识,可找到相应的对象。

在对象的整个生命期中,它的标识都不改变,不同的对象不能有相同的标识。

2.抽象性抽象性是指将具有一致的数据结构(属性)和行为(操作)的对象抽象成类。

一个类就是这样一种抽象,它反映了与应用有关的重要性质,而忽略其他一些无关内容。

任何类的划分都是主观的,但必须与具体的应用有关。

故障诊断专家系统介绍

故障诊断专家系统介绍
我国故障诊断工作者也积极探索专家系统的应用研究, 国家在“七·五”和“八.五”期间也列有这方面的攻关课 题,取得了—些进展,但目前总的情况是实验室研究较多, 现场条件下的实际应用、特别是成功的应用实例并不多见。
故障诊断专家系统
人工神经网络
一、概述
1.定义及特点 2.目前的应用情况
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二、基本原理
故障诊断专家系统
(3) 诊断型(Diagnosis)专家系统 这类系统根据输入 信息推断出处理对象中可能存在 的故障,如计算机 硬件故障诊断系统DART、核反应堆故障诊断系统 REACTOR、感染病诊 断与治疗系统MYCIN、旋 转机械故障诊断系统EXPLORE-EX、透平机械故障 诊断专家系统TUBMAC等。
(9) 控制型(Control)专家系统 这类系统能自动控 制系统的全部行为,通常用手生产过程的实时控 制,如维持钻机最佳钻探流特征的MUD系统、 MVS操作系统的监督控制系统YES/MVS等。
(10) 教育型(1nstruction)专家系统 这类系统能诊 断并纠正学生的行为,主要用于教学和培训,多 为诊断型和调试型的结合体,如GUIDON和 STEAMER等。
故障诊断专家系统
人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法, 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等,这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。
2) 产生式系统的基本组成 一个典型的产生式专家系统通常由规则库(RuleBase)、
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单层前 向网络
多层前 向网络

基于面向对象知识表示的农业专家系统的设计

基于面向对象知识表示的农业专家系统的设计

基于面向对象知识表示的农业专家系统的设计彭琳;杨林楠;张丽莲【摘要】随着专家系统技术性的深入应用,采用面向对象技术进行知识表示和管理成为现代人智能研究的一个热点.面向对象的知识表示,以类、对象进行事物及知识的描述,具有模块性、继承性、封装性、多态性和易维护性等特性,便于知识的检索、管理、传输和共享.为此,在对面向对象的知识表示和推理机制进行了讨论的基础上,详细地介绍了采用面向对象知识表示的专家系统的设计思路,并对其实现方法及所用到的一些关键技术做了说明.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2007(000)002【总页数】4页(P166-168,196)【关键词】农业基础学科;农业专家系统;设计;面向对象;知识表示【作者】彭琳;杨林楠;张丽莲【作者单位】云南农业大学工程技术学院,昆明,650201;云南农业大学基础与信息工程学院,昆明,650201;云南农业大学基础与信息工程学院,昆明,650201【正文语种】中文【中图分类】S126专家系统作为人工智能的重要应用领域之一,经过几十年的发展,已广泛应用于农业、军事、工业等各个领域。

随着专家系统技术解决大型实际问题的深入,大容量知识库的开发与管理显得越来越重要和紧迫。

知识库中知识的共享和重用,不仅作为知识传播的一种有效途径,而且成为了构造大型专家系统的必要手段。

这一切都要求研制有效的知识表示技术。

在目前的专家系统中,知识表示方法的种类很多,主要有一阶谓词逻辑表示法、产生式表示法、框架表示法、语义网络表示法、Petri网表示法、面向对象表示法和神经网络表示法等。

面向对象技术被认为是20世纪90年代计算机科学领域的导向技术之一。

从认识论的观点出发,面向对象的思想比较符合人们的一般思维过程,因而很快就渗透到了计算机的多个领域,其中一个很有发展前景的分支就是面向对象的知识表示和方法。

它能在不同层次表达知识,在高层次对象能封装复杂的行为,而具体细节对该层知识又是透明的,还可以构造相关信息并把它们保持在一起,灵活性好,优越性十分显著。

知识表示的方法——逻辑表示法、产生式表示法、框架表示法、语义网络表示法、面向对象表示

知识表示的方法——逻辑表示法、产生式表示法、框架表示法、语义网络表示法、面向对象表示

知识表⽰的⽅法——逻辑表⽰法、产⽣式表⽰法、框架表⽰法、语义⽹络表⽰法、⾯向对象表⽰知识表⽰的⽅法知识表⽰⽅法种类繁多,通常有直接表⽰、逻辑表⽰、产⽣式规则表⽰法、语义⽹络表⽰法、框架表⽰法、脚本表⽰⽅法、过程表⽰、混合型知识表⽰⽅法、⾯向对象的表⽰⽅法等。

在本⽂中,着重介绍⽬前使⽤较多的知识表⽰⽅法。

⽬前使⽤较多的知识表⽰⽅法主要有:逻辑表⽰法、产⽣式表⽰法、框架表⽰法、语义⽹络表⽰法、⾯向对象表⽰等等。

2.3.2.1 ⼀阶谓词逻辑表⽰法[45]通过引⼊谓词、函数来对知识加以形式化描述,获得有关的逻辑公式,进⽽以机器内部代码表⽰的⼀种⽅法。

谓词逻辑是⼀种形式语⾔,它与⼈类的⾃然语⾔⽐较接近,是⽬前能够表达⼈类思维活动的⼀种最精确的语⾔,它具有丰富的表达能⼒,因⽽可以表⽰⼤量常识知识。

它具有简单、⾃然、精确、灵活、容易实现等特点。

⼀阶谓词的⼀般形式为 P(x1, x2 (x)n)。

其中,P 是谓词,x1, x2 (x)n是常量、变元或函数。

谓词逻辑适⽤于表⽰事物的状态、属性、概念等事实性的知识,也可以⽤来表⽰事物间关系的知识,即规则。

例如:物体 A 在物体 B 的上⾯,可以表⽰为:On(A,B);物体 A 是书,可以表⽰为:book(A);书 A 在书 B 上,可以表⽰为:On(book(A),book(B))。

⼀阶谓词逻辑表⽰法的局限性在于它难以表达不确定性知识和启发性知识,推理⽅法在事实较多时易于出现组合爆炸,且推理过程繁杂、效率低。

2.3.2.2 产⽣式表⽰法多数较为简单的专家系统(Expert System)都是以产⽣式表⽰知识,相应的系统被称作产⽣式系统。

产⽣式系统,由知识库和推理机组成。

其中知识库由事实库和规则库组成。

事实库是已知事实的集合,规则库是产⽣式规则的集合。

规则则是产⽣式规则。

规则库蕴涵着将问题从初始状态转换到解状态的那些变换规则,规则库是专家系统的核⼼部分。

规则可以表⽰成与或树的形式,基于事实库中的事实通过与或树求值的过程就是推理。

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面向对象 的知识表示方法借助 了面向对象技术的抽象性 、封装性 和 继承性 ,以抽象数据类型为基础描述复杂知识对象的静态属性和动态行
为 。对象是面向对象的知识表示方法的主体 ,用面向对象 的方法表示 的 知识系统中 , 对象是客观世界中的任一事物,它具有 自 然属性和行为 , 并且是 由一组数据和与该组数据相关的操作构成的封装体 ,对象所具有 的知识就是对象 的静态属性 , 该对象所具有的行为就是对知识的处理方 法 ,所以一个从客观世界 中抽象 出来的对象可表示为 : < X 象> : := ( I D,D S , M S ,M I ) 其中 : I D是对象的对象名, 反映当前对象及其所属类别 ; D S 是对象 的数据结构 ,描述对象的内部状态及静态属性 ; M S 是对象的方法 , 用于 说 明对象所提供的对静态数据进行处理的方法 ; M I 作为对象的消息接 口, 用于接收外部信息 、驱动内部相关操作及产生 向外的输 出信息 ,问题 的 求解就是依靠对象间传递消息完成的 。 抽象出一组客观对象具有的共 同特征是面 向对象设计 的需要 ,它是
中图分 类号 :T P 1 8 2文献标识码:A 文章编号 :1 0 0 9 — 4 0 6 7 ( 2 0 1 3 ) 1 6 — 2 7 9 — 0 2
引 言
专家系统( E x p e r t S y s t e m,E S ) 是一种具有特定领域内大量知识 与经验 的智能计算机程序 系统.应用人工智能技术 、模拟人类 专家求解 问题的 思维过程求解领域内只有专家才能解决 的困难问题 ,是一种具有智能特 征 的软件。专家系统 已渗入到各个领域 , 世界各 国已在化学分析 、医疗 诊断 、地质勘探 、故障诊断 、图象处理 、 过程控制等领域研制 了大量的

计算机存储器 中存储 、 组织 、管理和使用的互相联 系的知识集合 。实现
知识库包含 了三个关键技术 : 知识表示 、知识获取和知识推理。知识库
3 .H e y e s — R o t h 认为: 知识 = 事实 + 信念 + 启发式信息。
存储知识的机构称为知识库 ,它以描述型方法存放求解问题 的领域 知识 。知识库是知识工程 中结构化 ,易利用 , 易操作 ,全面有组织 的知 识集群 ,它是针对某一领域 问题求解的需要 , 采用某种知识表示方式在
基于面向对象的知识表示方法在专家系统中的应用
王 丽 丽
克拉玛依 职业技 术学院
新疆
维吾 尔
8 3 3 6 0 0
【 摘 要 】专 家系统作为人工智能的一个重要 分支 已被广泛应用到各个领 域,知识表示是设计专家 系统的关键技 术之一 。面向对 象的知识表示方法 最大优 势就是封装 和继承 ,本文介绍 了面向对象的知识表示方法的基 本结构与特 点,根据这种知识表示方法的特 点,本文将推理过程 蕴含 于知识库 中,通 过实例对 象内部 以及对 象间的消息传递机制完成 专家系统 的建立 。 【 关键 词】专家系统 面向对 象 知识表 示 类
二、知识表示方法概要
( 一 )知 识 的 概 念
知识是人们在改造客观世界的实践中积累起来 的认识和经验 ,目 前 比较有代表性的三个定义是 : 1 . ̄ e i g e n b a u m认为 : 知识是经过削减 、 塑造 、 解释 、 选择和转换 的
信息 。
面向对象采用从一般到特殊 的方法构造类 ,类抽象 出一组客观对象
的共 同特征 , 为系统提供了同类对象间代码共享的手段 。除此之外 ,面
向对象的继承机制使得子类可以从基类中继承特征 ,为系统提供了类之 间代码共享 的手段。 ( 一 )专家系统 中面向对 象的知识表示方法
2 .B e ms  ̄ i n 认为 :知识是 由特定领域的描述 、关系和过程组成。 Nhomakorabea一
个框架连接到另一个框架 的复杂结构使规则间的关系模糊不清 。
三 、面 向对 象 方 法 的 引入
面向对象( O b j e c t - O r i e n t e d ) 技术兴起 于上世纪八 十年代 。它具有多种
优点 ,主要包括 :支持数据抽象 、代码可重用 、采用面 向对象技术开发 的程序具有 良好的结构和用户界面 、系统易于维护和扩充 ,因此这种技

专家系统的结构
专家系统可 由下列几部分组成 :知识库( K n o w l e d g e B a s e ) 、推理机制 ( I n f e r e n c e E n g i n e ) 、知 识获 取机 ( K n o w l e d g e A c q u i s i t i o n F a c l f i t y ) 、用 户界 面 ( U s e r l n t e r f a c e ) 、 解释机( D 【 p l a n & t i o I l F i l i t y ) 组 ” 。其 中,知识库和推理机 制是系统的关键部件。 专家系统的主要 特征是有一个巨大的知识库 ,它是存储某个专 门领 域 的知识的数据库。专家 系统的性能水平 主要决定于它所拥有知识的数 量和质量 ,这说明知识在专家系统 中占据了主导地位。存放知识 和使用 知识是专家系统 的两个基本功能 。
术被广泛应用。
专家系统。它的应用 已产生 了巨大的经济效益 ,受到了各行各业普遍重
视 ,已成为当前世界各国的热 门课题之一 。

面向对象方法学力图还客观世界一个本来 的面 目, 也就是提出了 “ 对 象”这一概念 ,按照问题 空间中具有丰富特征的对象,程序设计者可 以 比较 自由的定义解空间中的对象 ,面向对象方法学的基本原则是在求解 空间和问题空间 的结构方 面尽量保持一致 ,这也同样是构造面向对象知 识系统的根本 作为构成客观世界的基本成分 , 对象也是面向对象 的基本着眼点 。 模拟的实现过程可用 图 1 表示 。
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