第九章 专家系统开发与实例
专家系统的实例分析
专家系统的实例分析张宏昊 研电1203 1122201030一、实验要求1.1已知：电网的接线、操作前的开关、刀闸状态初始态、现场的运行规程、要操作的设备、操作前状态、操作后状态求出：是否允许某设备在当前运行方式下，由操作前状态转换到操作后状态。
信息流图（系统结构图）1.2用产生式表示刀闸的操作规则规则一：IF 与刀闸同间隔的开关分 THEN 刀闸能分或合 规则二：IF 与刀闸相关的接地刀闸/线全部为分 THEN 刀闸能合规则三：IF 刀闸是母线刀闸 且 停电操作 且出线刀闸分 THEN 刀闸能分 规则四：IF 刀闸两端具备等电位条件 THEN 刀闸能分或合 1.3知识表示方法（数据库结构设计） 以设备为核心数据类型 取值 设备名称 字符型设备类型 整型 开关1/刀闸2/接地刀闸3/接地线4 间隔名称 字符型位置整型母线侧1/出线侧2/旁路侧3设备名称 设备类型 间隔名称 位置 开关 K85 1 JG85 0 0 S853 2 JG85 2 1 S851 2 JG85 1 1 S852 2 JG85 1 0 S856 2 JG85 3 0 S855 2 Jg85 1 1 S8510 3 JG85 0 0 S85J2 4 JG85 0 0 S85J1 4 JG85 0 0 S85303JG85是否人机界面：取 设备名称，目标状态操作校验模块(推理机) 所有电网设备当前状态 所有电网设备操作规则 是否允许操作？提示不允许操作的原因生成操作术语85853851852 8530851085J185J2856 典型间隔 Typical Unit855二、程序设计2.1 程序主界面2.2程序功能介绍2.2.1 图示模块程序左上角有一个图示模块，在这个模块里可以直观的显示各个开关、断路器的开断状态，并且可以直接点击开关进行操作，操作结果也会动态显示在界面上。
2.2.2开关状态操作块这个模块可以分别对各个开关和断路器今天开断操作，操作结果会与图示模块同步显示。
简述专家系统的开发过程
专家系统的开发过程简介专家系统是一种模仿人类专家决策过程的人工智能系统，通过收集领域知识和规则，以及运用推理和推断技术，来解决特定领域的问题。
它主要由知识库、推理机和用户界面三个组成部分构成。
专家系统的开发过程可以分为知识获取、知识表示、知识推理以及系统评估和维护等步骤。
知识获取知识获取是专家系统开发的第一步，它是开发中最为困难和复杂的部分。
知识获取可以通过以下方法进行： 1. 领域专家访谈：与领域专家进行面对面的访谈，直接获取专家的知识和经验。
2. 文献调研：查阅相关的书籍、论文和文章，获取领域内的知识和规则。
3. 数据挖掘：通过分析大量的数据，找到其中的规律和知识。
4. 规则抽取：从现有的系统中抽取规则和知识。
知识表示知识表示是将获取到的知识进行组织和表示的过程。
常用的知识表示方法有： 1. 规则表示：基于规则的专家系统将知识表示为一系列的“如果-那么”规则，规则由前件和后件组成，前件是条件，后件是结论。
2. 框架表示：框架表示根据领域知识的特点和结构，将知识以框架的形式进行表示和存储。
3. 语义网络表示：语义网络表示将知识表示为节点和关系的网络结构，每个节点代表一个概念，关系表示概念之间的关联。
知识推理知识推理是专家系统的核心部分，通过对知识的推理和推断，来解决问题和作出决策。
常用的推理方法有： 1. 前向推理：从已知事实出发，通过匹配规则的前件条件，逐步推导出结论。
2. 后向推理：从目标结论出发，根据规则的后件条件，逆向推导出满足条件的前提。
3. 反向推理：根据用户提供的问题或目标，向后推导出满足目标的推理链。
4. 混合推理：结合前向、后向和反向推理的特点和方法，进行综合推理。
知识系统评估和维护系统评估和维护是专家系统开发过程的最后一步，它的目的是验证专家系统的有效性和可靠性，并对系统进行修正和改进。
常用的评估和维护方法有： 1. 测试和验证：对专家系统进行测试和验证，评估系统的正确性和性能。
管理信息系统第九章
可行性报告是开发人员对现行系统的调查、分析和
规划的结论，是系统开发过程中的第一个正式文档。
是系统规划阶段工作的总结，它反映了系统研制人
员对研制工作的看法。这个报告要提交讨论，由用
户单位的领导、管理人员、系统研制人员共同参加，
还应尽可能邀请一些有经验的局外系统分析专家参
加。
管理信息系统第九章
系统分析
系统开发的指导原则
系统的目的性 系统的整体性 系统的相关性 系统的扩展性和易维护性 工程化、标准化的系统开发管理
管理信息系统第九章
MIS开发的条件
⑴ 领导重视，业务人员积极性高; ⑵ 必须有建立MIS的实际需求和迫切性; ⑶ 企业所处的市场环境比较健全,有实现现代
企业制度的机制； (4)必须要有一定的科学管理基础; (5) 有必要的投资保证，并能提供系统维护人
调试
系统设计
详细 审查 设计
管理信息系统第九章
审查
总体 设计
生命周期法的开发过程
提出要求
初步调查 可行性研究
可行性分析报告
修改目标、追加 资源、等待条件
停止研制 否
审批
是
A 管理信息系统第九章
修改
A
详细调查
逻辑设计
系统分析报告
否
停止研制
审批
是
B 管理信息系统第九章
修改说明书
修改
B
总体设计
详细设计
系统分析的任务和步骤 系统详细调查 管理业务的调查 数据流程的调查 数据字典 描述处理逻辑的工具 数据分析 新系统的逻辑模型 系统分析报告
原型法的基本思想是1977年开始提出来的， 它试图改进结构化系统开发方法的缺点，由 用户与系统分析设计人员合作，在短期内定 义用户的基本需求，开发出一个功能不十分 完善的、实验性的、简易的应用软件基本框 架（称为原型）。先运行这个原型，再不断 评价和改进原型，使之逐步完善。其开发是 一个分析、设计、编程、运行、评价多次重 复，不断演进的过程。
专家系统实例
一个专家系统的例子一、建立动物识别专家系统的规则库，并用与/或图来描述这个规则库。
规则库由15条规则组成，规则名分别是；rule1，rule2，┉，rule15，规则库的符号名为ruleS。
编写一段程序,把15条规则组成一个表直接赋值给规则库ruleS。
( rules((rule1(if (animal has hair)) 若动物有毛发(F1)(then (animal is mammal))) 则动物是哺乳动物(M1)((rule2(if (animal gives milk)) 若动物有奶(F2)(then (animal is mammal))) 则动物是哺乳动物(M1)((rule3(if (animal has feathers)) 若动物有羽毛(F9)(then (animal is bird))) 则动物是鸟(M4)((rule4(if (animal flies)) 若动物会飞(F10)(animal lays eggs)) 且生蛋(F11)(then (animal is bird))) 则动物是鸟(M4)((rule5(if (animal eats meat)) 若动物吃肉类(F3)(then (animal is carnivore))) 则动物是食肉动物(M2)((rule6(if (animal Raspointed teeth)) 若动物有犀利牙齿(F4)(animal has claws) 且有爪(F5)(animal has forword eyes)) 且眼向前方(F6)(then (animal is carnivore))) 则动物是食肉动物(M2)((rule7(if (animal has mammal)) 若动物是哺乳动物(M1)(animal has hoofs)) 且有蹄(F7)(then (animal is ungulate))) 则动物是有蹄类动物(M3)((rule8(if (animal has mammal)) 若动物是哺乳动物(M1)(animal chews cud)) 且反刍(F8)(then (animal is ungulate))) 则动物是有蹄类动物(M3)((rule9(if (animal is mammal)) 若动物是哺乳动物(M1)(animal is carnivore) 且是食肉动物(M2)(animal has tawny color) 且有黄褐色(F12)(animal has dark sports)) 且有暗斑点(F13)(then (animal is cheetah))) 则动物是豹(H1)((rule10(if (animal is mammal)) 若动物是哺乳动物(M1)(animal is carnivore) 且是食肉动物(M2)(animal has tawny color) 且有黄褐色(F12)(animal has black stripes) 且有黑色条纹(F15)(then (animal is tiger))) 则动物是虎(H2)((rule11(if (animal is ungulate)) 若动物是有蹄类动物(M3)(animal has long neck) 且有长脖子(F16)(animal has long legs) 且有长腿(F14)(animal has dark sports)) 且有暗斑点(F13)(then (animal is giraffe))) 则动物是长颈鹿(H3)((rule12(if (animal is ungulate)) 若动物是有蹄类动物(M3)(animal has black stripes) 且有黑色条纹(F15)(then (animal is zebra))) 则动物是斑马(H4)((rule13(if (animal is bird)) 若动物是鸟(M4)(animal does not fly) 且不会飞(F17)(animal has long neck) 且有长脖子(F16)(animal has long legs)) 且有长腿(F14)(animal black and white)) 且有黑白二色(F18)(then (animal is ostrich))) 则动物是驼鸟(H5)((rule14(if (animal is bird)) 若动物是鸟(M4)(animal does not fly) 且不会飞(F17)(animal swims) 且会游泳(F19)(animal black and white)) 且有黑白二色(F18)(then (animal is penguin))) 则动物是企鹅(H6)((rule15(if (animal is bird)) 若动物是鸟(M4)(animal flies well)) 且善飞(F20)(then (animal is albatross))) 则动物是信天翁(H6)在上述规则的说明中，用F1-F20标记的是初始事实或证据，用M1-M4标记的是中间结论，用H1-H7标记的是最终结论。
9-1 人工智能与专家系统(GIS)
专家知识
专家知识：通过训练、 专家知识：通过训练、阅读和实践而获 得的广泛的、与问题有关的专门知识。 得的广泛的、与问题有关的专门知识。 –问题的领域知识 –规则（启发性） 规则（启发性） –全局策略 –元知识 –事实
5
专家知识的转化
– ES的目标 ES的目标
专家的知识转化到计算机中， 把 专家的知识转化到计算机中， 并为非专家使用 – 活动 知识获取 知识表示 知识推理 知识转移 – 知识存于知识库中
14
解释专家系统
作为解释专家系统的例子有语音理解、 作为解释专家系统的例子有语音理解、图 象分析、系统监视、 象分析、系统监视、化学结构分析和信号 解释等。例如，卫星图象（云图等）分析、 解释等。例如，卫星图象（云图等）分析、 集成电路分析、 化学结构分析、 集成电路分析、DENDRAL化学结构分析、 化学结构分析 ELAS石油测井数据分析、 染色体分类、 石油测井数据分析、 石油测井数据分析 染色体分类、 PROSPECTOR地质勘探数据解释和丘陵 地质勘探数据解释和丘陵 找水等实用系统。 找水等实用系统。
8
专家系统的优点
（5） 能够汇集和集成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， 及他们协作解决重大问题的能力，拥有更渊博的 知识、更丰富的经验和更强的工作能力。 知识、更丰富的经验和更强的工作能力。 （6） 专家系统的研制和应用具有巨大经济效益。 ） 专家系统的研制和应用具有巨大经济效益。 （7） 研究专家系统能够促进整个科学技术的发展。 ） 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、 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。 社会和人民生活产生极其深远的影响。
精品课件-Java面向对象程序设计与系统开发-第9章 JDBC方式连接数据库
任务实现
1 加载必要的类 2 加载JDBC驱动程序 3 建立一个Connection对象 4 建立一个Statement对象 5 建立一个ResultSet对象 6 关闭ResultSet、Statement、
1 利用JDBC进行数据库连接 2 用JDBC完成查询及对数据库表修
改操作
JDBC进行数据库连接
❖ 加载JDBC驱动程序 ▪ Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver ");
❖ 建立一个Connection对象 ▪ Connection conn = DriverManager.getConnection(URL,username,password ); ▪ URL用来标识驱动程序和数据源这两者的位置 ▪ username和password分别是访问数据库服务器的用户名 和密码
面向对象程序设计与系统开发 第９章 JDBC方式连接数据库
驱动任务一 给Java工程安装JDBC驱动
目标及知识点
1 JDBC的基本概念 2 在Java项目中配置JDBC驱动
JDBC引入
❖ JDBC（Java Database Connectivity，Java数据库连接性） 是一种可用于执行SQL语句的JavaAPI（Application Programming Interface，应用程序设计接口）
Connection对象
课堂总结
每一种知识都需要努力， 都需要付出，感谢支持！
知识就是力量，感谢支持！来自一一一一谢谢大家！！配置JDBC驱动包
❖ 1、右键单击项目选择Build Path下的configure build path,弹出如下图8-1所示的对话框。
智能科学与技术导论课件第9章
2）代理性。代理性主要体现在代表用户工作，可以对一些资源进行包装，引导或代替用户对这些资源 进行访问，成为用户便利通达这些资源的枢纽和中介。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
特性 自主性 代理性 反应性 主动性 可通信 可推理 可移动 自学习
释义 对自己的行为或动作有控制权。 代表用户工作，或引导、代替用户访问资源。 及时感知环境的变化，并执行动作以作用于环境。 Agent能够展现出一种导向目标的行为。 与其它Agent（也包括人）进行通信，交换信息。 解释感知信息，或决定执行什么动作。 Agent能够跨平台持续运行。 Agent能够根据以前的经验校正其行为。
9.1 智能系统及其应用
9.1.3 智能控制系统
1.智能控制
随着自动控制技术的广泛应用，遇到了传统控制方法难以解决的问题： 1）大量实际系统，由于其复杂性、非线性、时变性、不确定性，或者信息不完全性，无法得 到精确的数学模型。 2）某些复杂的系统可能包含有不确定性的控制过程，无法用传统的数学模型来描述，即无法 解决传统建模问题。 3）在运用传统控制方法时，针对实际系统经常需要进行一些比较苛刻的线性化假设，而假设 往往与实际不相符。 4）传统的控制要求相对较低、任务目标单一，而实际控制任务复杂，例如，机器人控制、计 算机集成制造系统、社会经济管理系统等复杂的控制任务，传统控制方法就显得无能为力了。 其实，在社会生产实践中，复杂控制问题可通过熟练操作人员的经验和控制理论相结合去解 决，完全可以适应被控制对象的复杂性和不确定性。由此，就催生了智能控制。
专家系统
图6 反向推理原理图
3.正反向混合推理 基本思想： 先根据原始数据通过正向推理帮助推理提出假 设，再用反向推理进一步寻找支持假设的证据，反 复这个过程。根据问题已有数据进行推理，但不期 望这种推理能达到总目标；而同时从目标出发进行 反向推理，也不期望该推理一直进行到每个子目标 能被上下文匹配或否定，而是期望两种推理在某些 子目标处接合起来。 集中了正向和反向推理的优点，但其控制策略 较前两者复杂。适用于数据充分、解空间不大的精 确推理。
图5 正向推理原理图
2.反向推理 先提出假设，然后由此出发，进一步寻找支持假设的证据，即所谓目 标驱动方式，当证据与用户提出 的原始信息匹配时，推理成功。 推理过程： 由用户或系统首先提出一批假设，然后系统逐一验证这些假设的真假 性。 适用于结论单一或直接提出结论要求证实的系统，并且初始数据 （事实）量很大的场合。
决策型
控制型 调试型
通常完成实时控制任务 制定并实施纠正某类故障的规划，亦称为排错型或维 修型
YES/MVS TIMM/TUNER
3. 专家系统的工作原理
用户 领域专家（DE) 知识工程师(KE) 人 机 接 口
推理机
解释机
解释机制
知识获取机制
性能系统
综合数据 库
知识库
图2 专家系统的一般结构
一个完整的专家系统通常由6个部分组成： 1.知识库 存放系统求解问题所需要的知识 2.推理机 负责使用知识库中的知识去解决实际问题 3.综合数据库 用于存放系统运行中所需要和产生的所有信息，包括问题的描述、 中间结果，解题过程的记录等信息。在专家系统中，数据的表示与组 织应做到与知识的表示组织相容。 4.知识 获取机制 负责管理知识库中的知识，包括根据需要修改、删除或添加知识及由此 引起怕一切必要的改动，维持知识库的一致性、完整等方面，是系统灵活 性的主要部件。 5.解析机制 负责回答用户提出的各种问题，包括系统与系统运行有关的问题和 与系统运行无关的关于系统自身的一些问题，是实现透明性的主要部件。 6.人机接口 把用户输入的信息转换成系统的内部表示形式，然后把这些内部表示 交给相应的部件去处理。系统输出的内部信息也由人机接口转换成用户 易于理解的外部表示显示给用户。
专家系统及其应用
专家系统及其应用计算机12班马洪旭 01055050一．专家系统的基本概念1．何谓专家系统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。
专家系统内部含有大量的某个领域的专家水平的知识与经验，能够运用人类专家的知识和解决问题的方法进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，来解决该领域的复杂问题。
专家系统是人工智能应用研究最活跃和最广泛的应用领域之一,涉及到社会各个方面，各种专家系统已遍布各个专业领域，取得很大的成功。
根据专家系统处理的问题的类型，把专家系统分为解释型、诊断型、调试型、维修型、教育型、预测型、规划型、设计型和控制型等10种类型。
具体应用就很多了，例如血液凝结疾病诊断系统、电话电缆维护专家系统、花布图案设计和花布印染专家系统等等。
为了实现专家系统，必须要存储有该专门领域中经过事先总结、分析并按某种模式表示的专家知识(组成知识库)，以及拥有类似于领域专家解决实际问题的推理机制(构成推理机)。
系统能对输入信息进行处理，并运用知识进行推理，做出决策和判断，其解决问题的水平达到或接近专家的水平，因此能起到专家或专家助手的作用。
开发专家系统的关键是表示和运用专家知识，即来自领域专家的己被证明对解决有关领域内的典型问题有用的事实和过程。
目前，专家系统主要采用基于规则的知识表示和推理技术。
由于领域的知识更多是不精确或不确定的，因此，不确定的知识表示与知识推理是专家系统开发与研究的重要课题。
此外，专家系统开发工具的研制发展也很迅速，这对扩大专家系统的应用范围，加快专家系统的开发过程，将起到积极地促进作用。
随着计算机科学技术整体水平的提高，分布式专家系统、协同式专家系统等新一代专家系统的研究也发展很快。
在新一代专家系统中，不但采用基于规则的推理方法，而且采用了诸如人工神经网络的方法与技术。
2．专家系统的基本结构专家系统通常由人机交互界面、知识库、推理机、解释器、综合数据库、知识获取等6个部分构成。