专家系统精品PPT课件
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2. 所涉及的问题可能很复杂，要求系统抓住重点，处理好各 子目标间
3. 关系和不确定的数据侍息，并通过试验性动作得出可行规 划。
➢设计专家系统 设计专家系统是根据设计要求，求出满足问题的配置。 特点：
1. 善于从多方面的约束中得到符合要求的设计结果。 2. 系统需要搜索较大的可能解空间。 3. 善于分析处理好子问题间的相互作用。 4. 能够试验性地构造出可能设计，并易于对所得设计方案进
2
专家系统的结构及特点
一． 专家系统的结构
不同领域和不同类型的专家系统，由于实际问题的复杂度和 功能的不同，在实现其实际结构存在着一定的差异，但从概念 组成上看，其结构基本不变。如图，一个专家系统一般由知识 库、全局数据库、推理机、解释机制、知识获取和用户界面6个 部分组成。 一．
用户
知识工程师 人机接口
知识，按一定推理策略（如正向推理、逆向推理、混合推理等 ）求解当前问题，解释用户请求，最终推出结论。
5. 解释机制 主要作用是解释专家系统如何推断结论；
回答用户的询问； 使用户了解推理过程及推理过程所运用的知识和数据。 6. 知识获取
是专家系统的学习部分，修改知识库中原有的知识、增加新 的知识、删除无用的知识。
一词在美国一次学者聚会中诞生 1957年，Rosenblatt, Newell 等人提出
通用问题求解器GPS 1960年，MaCarthy研制的 LISP 语言诞生
初创期（第一代专家系统）
特点：以高度专业化、求解专门问题的能力强为特点，但在体 系结构的完整性、可移植性等方面存在缺陷，求解问题的能力 弱。 ➢20世纪60年代中期，知识在智能行为中的地位受到了研究者的重视，为 以专门知识为核心求解具体问题的专家系统的产生奠定了思想基础。 ➢ 1965年，费根鲍姆（ Feigenbaum ）等人研制了世界上第一个专家系 统DENDRAL，标志着第一代专家系统的诞生。 ➢麻省理工学院开始研制MACSYMA系统，它作为数学家的助手使用启发 式方法变换代数表达式，现经过不断扩充，能求解600多种数学问题。
➢预测专家系统 预测专家系统是通过对过去和现在已知状况的分析，推断未来 可能发生的情况。 特点：
1. 处理的数据随时间变化，而且是不准确和不完全的。 2. 系统需要有适应时间变化的动态模型。
➢规划专家系统 规划专家系统在于寻找出某个能够达到给定目标的动作序列或步骤。 特点：
1. 所要规划的目标可能是动态的或静态的，需要对未来动作 做比预测。
。
2. 用户界面 实现系统与用户的信息交换，为用户使用专家系统提供了一
个友好的交互环境。 用户通过界面向系统提供原始数据和事实，或对系统的求解
过程提问；系统通过界面输出结果，或回答用户的提问。
4. 推理机 就是完成推理过程的程序，由一组用来控制、协调整个专家
系统方法和策略的程序组成。 根据用户的输入数据（如现象、症状等），利用知识库中的
一个专家系统是否具有学习能力以及学习能力的强弱，是衡 量专家系统适应性的重要标志。
❖专家系统与一般的计算机系统的对比
一．二、专家系统的特点
➢ 不受时间限制：可随时使用，并可二十四小时持续运作。 ➢ 操作成本低：日常操作的成本比起人类专家便宜许多。 ➢ 易于传递及复制：轻易地将知识传递或复制。 ➢ 具有一致性：专家系统对于所处理的问题则具有一致性的输 出。 一．
专家系统的研究进程
什么是专家系统？ 专家系统的发展过程及前景 专家系统在教育中的应用
3
2
专家系统类型
1
专家系统的结构及特点
专家系统的定义
1
专家系统的定义
➢ 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。 ➢ 具有大量的专门知识与经验 ➢ 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 ➢ 需要解决的问题要足够的复杂
报等。
专家系统的研究过程及前景
过去
现在
未来
专家系统的研究历程
初创期
孕育期
成熟期
发展期
孕育期
1937年，图灵(Turing)发表了理想计算器的论文
1943年，Post产生式规则
1954年，控制规则执行的Markov算法 1956年，人工智能（Artificial Intelligence , AI）
领域专家
结果解释器
知识推理器
知识获取器
知识库
专家系统的核心部件
1. 知识库 知识库是专家系统的核心，由事实性知识、启发性知识和
元知识构成。 事实性知识指领域中广泛共有的知识； 启发性知识指领域专家的经验和启发性知识； 元知识是调度和管理知识的知识。 专家系统的知识库可以是关于一个领域或特定问题的若干专
➢ 具有灵活性:在专家系统中，其体系结构通常采用知识库与推 理机相分离的构造原则，它们彼此独立又相互联系。 ➢ 使用于特定领域：当问题的知识牵涉较广，或是没有一定的 处理程序时，就必须靠人类专家的智慧来
3
专家系统类型
➢ 解释专家系统 解释专家系统是通过对已知信息和数据的分析与解释。 特点：
1. 处理的数据量大，往往不准确、有错误 。 2. 能够从不完全的信息中得出解释、假设等。 3. 推理过程可能很复杂和很长，并对推理过程做出解释
家知识的集合体，它可以向用户提供超过一个专家的经验和知 识。
3. 数据库 又称全局数据库，存储有关领域问题的事实、数据、初始状
态和推理过程的各种中间状态及求解目标等。 相当于专家系统的工作存储区，存放用户回答的事实、已知
的事实和由推理得到的事实。 由于其内容在系统Hale Waihona Puke Baidu行期间不断变化，所以也叫动态数据库
行修改。 5. 能够使用已被证明是正确的设计来解释当前的(新的)设计。
➢监视专家系统 监视专家系统对系统、对象或过程的行为进行不断观察，进行 比较，以发现异常情况，发出警报。 特点：
1. 应具有快速反应能力，在造成事故之前及时发出警报。 2. 发出的警报要有很高的准确性。 3. 系统能够随时间和条件的变化而动态地处理其输入信息。 4. 监视专家系统可用于核电站的安全监视、防空监视与警
成熟期（第二代专家系统）
初创期（第一代专家系统）
➢ 20世纪70年代是专家系统开发的鼎盛时期，各种各样的专家 系统被开发出来。
➢ 第二代专家系统属单学科专业型、应用型系统，其体系结构较 完整，移植性方面也有所改善，在系统的人机接口、解释机制、 知识获取技术、不确定推理技术、增强专家系统的知识表示和推 理方法的启发性、通用性等方面都有所改进。
3. 关系和不确定的数据侍息，并通过试验性动作得出可行规 划。
➢设计专家系统 设计专家系统是根据设计要求，求出满足问题的配置。 特点：
1. 善于从多方面的约束中得到符合要求的设计结果。 2. 系统需要搜索较大的可能解空间。 3. 善于分析处理好子问题间的相互作用。 4. 能够试验性地构造出可能设计，并易于对所得设计方案进
2
专家系统的结构及特点
一． 专家系统的结构
不同领域和不同类型的专家系统，由于实际问题的复杂度和 功能的不同，在实现其实际结构存在着一定的差异，但从概念 组成上看，其结构基本不变。如图，一个专家系统一般由知识 库、全局数据库、推理机、解释机制、知识获取和用户界面6个 部分组成。 一．
用户
知识工程师 人机接口
知识，按一定推理策略（如正向推理、逆向推理、混合推理等 ）求解当前问题，解释用户请求，最终推出结论。
5. 解释机制 主要作用是解释专家系统如何推断结论；
回答用户的询问； 使用户了解推理过程及推理过程所运用的知识和数据。 6. 知识获取
是专家系统的学习部分，修改知识库中原有的知识、增加新 的知识、删除无用的知识。
一词在美国一次学者聚会中诞生 1957年，Rosenblatt, Newell 等人提出
通用问题求解器GPS 1960年，MaCarthy研制的 LISP 语言诞生
初创期（第一代专家系统）
特点：以高度专业化、求解专门问题的能力强为特点，但在体 系结构的完整性、可移植性等方面存在缺陷，求解问题的能力 弱。 ➢20世纪60年代中期，知识在智能行为中的地位受到了研究者的重视，为 以专门知识为核心求解具体问题的专家系统的产生奠定了思想基础。 ➢ 1965年，费根鲍姆（ Feigenbaum ）等人研制了世界上第一个专家系 统DENDRAL，标志着第一代专家系统的诞生。 ➢麻省理工学院开始研制MACSYMA系统，它作为数学家的助手使用启发 式方法变换代数表达式，现经过不断扩充，能求解600多种数学问题。
➢预测专家系统 预测专家系统是通过对过去和现在已知状况的分析，推断未来 可能发生的情况。 特点：
1. 处理的数据随时间变化，而且是不准确和不完全的。 2. 系统需要有适应时间变化的动态模型。
➢规划专家系统 规划专家系统在于寻找出某个能够达到给定目标的动作序列或步骤。 特点：
1. 所要规划的目标可能是动态的或静态的，需要对未来动作 做比预测。
。
2. 用户界面 实现系统与用户的信息交换，为用户使用专家系统提供了一
个友好的交互环境。 用户通过界面向系统提供原始数据和事实，或对系统的求解
过程提问；系统通过界面输出结果，或回答用户的提问。
4. 推理机 就是完成推理过程的程序，由一组用来控制、协调整个专家
系统方法和策略的程序组成。 根据用户的输入数据（如现象、症状等），利用知识库中的
一个专家系统是否具有学习能力以及学习能力的强弱，是衡 量专家系统适应性的重要标志。
❖专家系统与一般的计算机系统的对比
一．二、专家系统的特点
➢ 不受时间限制：可随时使用，并可二十四小时持续运作。 ➢ 操作成本低：日常操作的成本比起人类专家便宜许多。 ➢ 易于传递及复制：轻易地将知识传递或复制。 ➢ 具有一致性：专家系统对于所处理的问题则具有一致性的输 出。 一．
专家系统的研究进程
什么是专家系统？ 专家系统的发展过程及前景 专家系统在教育中的应用
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专家系统类型
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专家系统的结构及特点
专家系统的定义
1
专家系统的定义
➢ 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。 ➢ 具有大量的专门知识与经验 ➢ 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 ➢ 需要解决的问题要足够的复杂
报等。
专家系统的研究过程及前景
过去
现在
未来
专家系统的研究历程
初创期
孕育期
成熟期
发展期
孕育期
1937年，图灵(Turing)发表了理想计算器的论文
1943年，Post产生式规则
1954年，控制规则执行的Markov算法 1956年，人工智能（Artificial Intelligence , AI）
领域专家
结果解释器
知识推理器
知识获取器
知识库
专家系统的核心部件
1. 知识库 知识库是专家系统的核心，由事实性知识、启发性知识和
元知识构成。 事实性知识指领域中广泛共有的知识； 启发性知识指领域专家的经验和启发性知识； 元知识是调度和管理知识的知识。 专家系统的知识库可以是关于一个领域或特定问题的若干专
➢ 具有灵活性:在专家系统中，其体系结构通常采用知识库与推 理机相分离的构造原则，它们彼此独立又相互联系。 ➢ 使用于特定领域：当问题的知识牵涉较广，或是没有一定的 处理程序时，就必须靠人类专家的智慧来
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专家系统类型
➢ 解释专家系统 解释专家系统是通过对已知信息和数据的分析与解释。 特点：
1. 处理的数据量大，往往不准确、有错误 。 2. 能够从不完全的信息中得出解释、假设等。 3. 推理过程可能很复杂和很长，并对推理过程做出解释
家知识的集合体，它可以向用户提供超过一个专家的经验和知 识。
3. 数据库 又称全局数据库，存储有关领域问题的事实、数据、初始状
态和推理过程的各种中间状态及求解目标等。 相当于专家系统的工作存储区，存放用户回答的事实、已知
的事实和由推理得到的事实。 由于其内容在系统Hale Waihona Puke Baidu行期间不断变化，所以也叫动态数据库
行修改。 5. 能够使用已被证明是正确的设计来解释当前的(新的)设计。
➢监视专家系统 监视专家系统对系统、对象或过程的行为进行不断观察，进行 比较，以发现异常情况，发出警报。 特点：
1. 应具有快速反应能力，在造成事故之前及时发出警报。 2. 发出的警报要有很高的准确性。 3. 系统能够随时间和条件的变化而动态地处理其输入信息。 4. 监视专家系统可用于核电站的安全监视、防空监视与警
成熟期（第二代专家系统）
初创期（第一代专家系统）
➢ 20世纪70年代是专家系统开发的鼎盛时期，各种各样的专家 系统被开发出来。
➢ 第二代专家系统属单学科专业型、应用型系统，其体系结构较 完整，移植性方面也有所改善，在系统的人机接口、解释机制、 知识获取技术、不确定推理技术、增强专家系统的知识表示和推 理方法的启发性、通用性等方面都有所改进。