实验一：产生式系统-动物识别系统

《人工智能导论》实验报告

实验一：产生式系统

——动物识别系统

一、实验目的

1、掌握知识的产生式表示法

2、掌握用程序设计语言编制智能程序的方法

二、实验内容

1、所选编程语言：C语言；

2.拟订的规则：

（1）若某动物有奶，则它是哺乳动物。

（2）若某动物有毛发，则它是哺乳动物。

（3）若某动物有羽毛，则它是鸟。

（4）若某动物会飞且生蛋，则它是鸟。

（5）若某动物是哺乳动物且有爪且有犬齿且目盯前方，则它是食肉动物。

（6）若某动物是哺乳动物且吃肉，则它是食肉动物。

（7）若某动物是哺乳动物且有蹄，则它是有蹄动物。

（8）若某动物是哺乳动物且反刍食物，则它是有蹄动物。

（9）若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色条纹，则它是老虎。

（10）若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色斑点，则它是金钱豹。

（11）若某动物是有蹄动物且长腿且长脖子且黄褐色且有暗斑点，则它是长颈鹿。（12）若某动物是有蹄动物且白色且有黑色条纹，则它是斑马。

（13）若某动物是鸟且不会飞且长腿且长脖子且黑白色，则它是驼鸟。

（14）若某动物是鸟且不会飞且会游泳且黑白色，则它是企鹅。

（15）若某动物是鸟且善飞，则它是海燕。

2、设计思路：

用户界面：采用问答形式；

知识库（规则库）：存放产生式规则，推理时用到的一般知识和领域知识，比如动物的特征，动物的分类标准，从哺乳动物、食肉动物来分，再具体地添加一些附加特征得到具体动物；建立知识库的同时也建立了事实库。事实库是一个动态链表，一个事实是链表的一个结点。知识库通过事实号与事实库发生联系。

数据库：用来存放用户回答的问题，存放初始状态，中间推理结果，最终结果；

推理机：采用正向推理，推理机是动物识别的逻辑控制器，它控制、协调系统的推理，

并利用知识库中的规则对综合数据库中的数据进行逻辑操作。推理机担负两项基本任务：一是检查已有的事实和规则，并在可能的情况下增加新的事实；二是决定推理的方式和推理顺序。将推理机制同规则对象封装在一起，事实对象记录了当前的状态，规则对象首先拿出前提条件的断言（只有这些前提都有符合时才会做这条规则的结论），询问事实对象集，如事实对象集不知道，则询问用户，如所有前提条件都被证实为真则结论为真，否则系统不知道结论真假。

3、程序流程图：

程序运行如下：

以老虎，金钱豹，长颈鹿为例画出程序流程图如下：

三、程序编制：

程序包括知识库，数据库，推理机：

#include "Fact.h"

#include "Rule.h"

#include

fact *Fact;

//事实集（概念集）

char *str[]={"",

"反刍" /* 1 */, "有蹄" /* 2 */, " 哺乳类" /* 3*/,

"眼前" /* 4 */, "有爪" /* 5 */, "犬齿" /* 6 */,

"吃肉" /* 7 */, "下蛋 " /* 8 */, " 能飞" /* 9*/,

"羽毛" /* 10 */, "有蹄类" /* 11 */, "食肉类" /* 12 */,

"鸟类" /* 13 */, "有奶" /* 14 */, "毛发" /* 15 */,

"善飞" /* 16 */, "黑色白条纹"/* 17 */, "游泳" /* 18 */,

"长腿" /* 19 */, "长脖子" /* 20 */, "黑条纹" /* 21 */,

"暗斑点" /* 22 */, "黄褐色" /* 23 */, "海燕" /* 24 */,

"企鹅" /* 25 */, "鸵鸟" /* 26 */, "斑马" /* 27 */,

"长颈鹿" /* 28 */, "老虎" /* 29 */, "金钱豹" /* 30 */, "\0"

};

//规则之前件（条件）集，注意与下面对应

int rulep[][6]={

{22,23,12,3,0,0}, /*金钱豹30*/ {21,23,12,3,0,0}, /*老虎29*/ {22,19,20,11,0,0}, /*长颈鹿 28*/

21,17,0,0,0,0}, /*斑马27*/ {17,19,20,13,-9,0}, /*鸵鸟26*/ {17,18,13,-9,0,0}, /*企鹅 25*/

{13,16,0,0,0,0}, /* 海燕24*/ {15,0,0,0,0,0}, /*哺乳类 3*/ {14,0,0,0,0,0}, /*哺乳类 3*/

{10,0,0,0,0,0}, /*鸟类 13*/ {8,9,0,0,0,0}, /*鸟类 13*/ {3,7,0,0,0,0}, /*食肉类 12*/

{3,4,5,6,0,0}, /*食肉类12*/ {3,2,0,0,0,0}, /*有蹄类 11*/ {3,1,0,0,0,0} /*有蹄类 11*/

};

//规则之后件（结论）集，注意与上面对应

int rulec[]={

30, 29, 28,

27, 26, 25,

24, 3, 3,

13, 13, 12,

12, 11, 11

}; //前7个是要识别的动物

int main()

{ fact *F,*T;

rule *Rule,*R;

char ch[8];

int i=1;

Fact=NULL; //事实链表初始为空

while(strcmp(str[i], "\0")!=0) //在事实链表中填入事实，注意：前插入 { F=new fact(i,str[i++]);

F->Next=Fact;

Fact=F;

}

F=Fact;

Fact=NULL;

while(F)

{ //倒转上面前插入的事实链表。inverted the upper link

T=F;

F=F->Next;

T->Next=Fact;

Fact=T;

}

ch[0]='R';ch[1]='U';ch[2]='L';ch[3]='E';ch[4]='_';ch[5]='a';ch[6]='\0';

Rule=NULL; //规则链表初始为空

for (i=0;i<15;i++) //link the rule

{

R=new rule(ch,rulep[i],rulec[i]);

R->Next=Rule;

Rule=R;

ch[5]++;

}

R=Rule;

for (;;) //开始询问用户。Query

{ i=R->Query(Fact);

if((i==1)) break; //如果返回“真”，则推理成功，并可以给出最后专家答案！

R=R->Next;

if(!R) break; //所有规则都扫描完，R为空，则退出！

}

if(!R) cout<

cout<

getchar();

return True;

}

五、实验总结

本次识别型专家系统可以采用多种语言编程，如vc,vb,prolog等等，我通过认真阅读了实验指导书后，选用c语言设计成动物识别型专家系统；

通过本次专家系统的设计，使我懂得了专家系统的组成，一个简单的专家系统由用户界面，知识库，数据库，推理机，解释机构，知识获取机构；懂得了专家系统的类别，分为解释型，预测型，诊断型，设计型，控制型，管理型专家系统；专家系统的推理机分为正向

推理和反向推理，一般选用正向推理；在运行程序的过程中，我认识到智能系统的实践性和理论性的结合；

在规则库里可以增删规则，得到新的识别型专家系统，如识别鸟类，花，交通工具等等；

通过此次设计型实验，在一定程度上锻炼了自己的设计能力和编程能力；