1、Artificial Intelligence Principles and Applications第第 10 章章 專家系統專家系統教材：教材： 王萬良王萬良人工智能及其應用人工智能及其應用（第（第3版）版） 高等教育出版社，高等教育出版社，2016. 22第10章 專家系統o 10.1 專家系統的產生和發展專家系統的產生和發展 o 10.2 專家系統的概念專家系統的概念 o 10.3 專家系統的工作原理專家系統的工作原理o 10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式o 10.5 專家系統的建立專家系統的建立o 10.6 專家系統實例專家系統實例o 10.7 專家系統的開發

2、工具專家系統的開發工具3第10章 專家系統10.1 專家系統的產生和發展專家系統的產生和發展 o 10.2 專家系統的概念專家系統的概念 o 10.3 專家系統的工作原理專家系統的工作原理o 10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式o 10.5 專家系統的建立專家系統的建立o 10.6 專家系統實例專家系統實例o 10.7 專家系統的開發工具專家系統的開發工具410.1 專家系統的產生和發展o第一階段第一階段 : 初創期（初創期（20世紀世紀60年代中期年代中期 20世紀世紀70年代初）年代初） DENDRAL系統（系統（1968年，年，斯坦福大學斯坦福大學費根鮑姆等人）費根

3、鮑姆等人）推推 斷化學分子結構的專家系統斷化學分子結構的專家系統 MYCSYMA系統（系統（1971年，年，麻省理工學院麻省理工學院 ）用于數學運用于數學運 算的數學專家系統算的數學專家系統 特點：高度的專業化。特點：高度的專業化。 專門問題求解能力強。專門問題求解能力強。 結構、功能不完整。結構、功能不完整。 移植性差。移植性差。 缺乏解釋功能。缺乏解釋功能。510.1 專家系統的產生和發展o第二階段第二階段: 成熟期成熟期（20世紀世紀70年代中期年代中期 20世紀世紀80年代初）年代初） MYCIN系統系統（斯坦福大學斯坦福大學 ）血液感染病診斷專家系統血液感染病診斷專家系統 PROSP

4、ECTOR系統（系統（斯坦福研究所斯坦福研究所 ）探礦專家系統探礦專家系統 CASNET系統（拉特格爾大學）：用于青光眼診斷與治療。系統（拉特格爾大學）：用于青光眼診斷與治療。 AM系統（系統（ 1981年，斯坦福大學年，斯坦福大學）：模擬人類進行概括、抽象：模擬人類進行概括、抽象和歸納推理，發現某些數論的概念和定理。和歸納推理，發現某些數論的概念和定理。 HEARSAY系統系統（卡內基梅隆大學）（卡內基梅隆大學）語音識別專家系統語音識別專家系統610.1 專家系統的產生和發展o第二階段第二階段: 成熟期成熟期（20世紀世紀70年代中期年代中期 20世紀世紀80年代初）年代初） 特點：特點：

5、（1）單學科專業型專家系統。）單學科專業型專家系統。（2）系統結構完整，功能較全面，移植性好。）系統結構完整，功能較全面，移植性好。（3）具有推理解釋功能，透明性好。）具有推理解釋功能，透明性好。（4）采用啟發式推理、不精確推理。）采用啟發式推理、不精確推理。（5）用產生式規則、框架、語義網絡表達知識。）用產生式規則、框架、語義網絡表達知識。（6）用限定性英語進行人機交互。）用限定性英語進行人機交互。710.1 專家系統的產生和發展o第三階段：發展期第三階段：發展期（20世紀世紀80年代至今）年代至今） 專家系統專家系統XCON（DEC公司、卡內基梅隆大學公司、卡內基梅隆大學 ）：為：為VAX

6、計算機系統制訂硬件配置方案。計算機系統制訂硬件配置方案。 專家系統開發工具：專家系統開發工具：l骨架系統：骨架系統：EMYCIN、KAS、EXPERT 等。等。l通用型知識表達語言：通用型知識表達語言： OPS5 等。等。l專家系統開發環境：專家系統開發環境： AGE 等。等。810.1 專家系統的產生和發展o第三階段：發展期第三階段：發展期（20世紀世紀80年代至今）年代至今） 我國研制開發的專家系統：我國研制開發的專家系統：l施肥專家系統（中國科學院合肥智能機械研究所）施肥專家系統（中國科學院合肥智能機械研究所）l新構造找水專家系統（南京大學）新構造找水專家系統（南京大學）l勘探專家系統及

7、油氣資源評價專家系統（吉林大學）勘探專家系統及油氣資源評價專家系統（吉林大學）l服裝剪裁專家系統及花布圖案設計專家系統（浙江大學）服裝剪裁專家系統及花布圖案設計專家系統（浙江大學）l關幼波肝病診斷專家系統（北京中醫學院）關幼波肝病診斷專家系統（北京中醫學院）9第10章 專家系統o 10.1 專家系統的產生和發展專家系統的產生和發展 10.2 專家系統的概念專家系統的概念 o 10.3 專家系統的工作原理專家系統的工作原理o 10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式o 10.5 專家系統的建立專家系統的建立o 10.6 專家系統實例專家系統實例o 10.7 專家系統的開發工具專

8、家系統的開發工具10o10.2.1 專家系統的定義和組成專家系統的定義和組成o10.2.2 專家系統的特點專家系統的特點o10.2.3 專家系統的類型專家系統的類型o10.2.4 專家系統的應用專家系統的應用10.2 專家系統的概念11o10.2.1 專家系統的定義和組成專家系統的定義和組成o10.2.2 專家系統的特點專家系統的特點o10.2.3 專家系統的類型專家系統的類型o10.2.4 專家系統的應用專家系統的應用10.2 專家系統的概念1210.2.1 專家系統的定義和組成 1. 定義定義 費根鮑姆（費根鮑姆（E. A. Feigenbaum）：）： “專家系統是一種專家系統是一種智能

9、的計算機程序智能的計算機程序，它運用，它運用知識知識和和推推理理來解決只有專家才能解決的復雜問題。來解決只有專家才能解決的復雜問題。” 專家系統：一類包含知識和推理的智能計算機程序專家系統：一類包含知識和推理的智能計算機程序 。1310.2.1 專家系統的定義和組成 2. 專家系統的基本組成專家系統的基本組成 推 理 機數 據 庫規 則 庫專 家系 統 用 戶知 識 獲 取推 理 咨 詢解 釋 程 序調 度 程 序知 識 庫14o10.2.1 專家系統的定義和組成專家系統的定義和組成o10.2.2 專家系統的特點專家系統的特點o10.2.3 專家系統的類型專家系統的類型o10.2.4 專家系統

10、的應用專家系統的應用10.2 專家系統的概念15（1）具有專家水平的專業知識。）具有專家水平的專業知識。（2）能進行有效的推理。）能進行有效的推理。 （3）啟發性。）啟發性。（4）靈活性。）靈活性。（5）透明性。）透明性。（6）交互性。）交互性。10.2.2 專家系統的特點一個計算機程序系統的透明性：系統自身及其行一個計算機程序系統的透明性：系統自身及其行為能被用戶所理解。為能被用戶所理解。 16o 專家系統與傳統程序的比較專家系統與傳統程序的比較（1）編程思想）編程思想： 10.2.2 專家系統的特點傳統程序傳統程序 = 數據結構數據結構+算法算法專家系統專家系統 = 知識知識+推理推理（2

11、）傳統程序：關于問題求解的知識隱含于程序中。）傳統程序：關于問題求解的知識隱含于程序中。 專家系統：知識單獨組成知識庫，與推理機分離。專家系統：知識單獨組成知識庫，與推理機分離。 （3）處理對象）處理對象： 傳統程序：數值計算和數據處理。傳統程序：數值計算和數據處理。 專家系統：符號處理。專家系統：符號處理。 17o 專家系統與傳統程序的比較專家系統與傳統程序的比較（4）傳統程序：不具有解釋功能。）傳統程序：不具有解釋功能。 專家系統：具有解釋功能。專家系統：具有解釋功能。10.2.2 專家系統的特點（5）傳統程序：產生正確的答案。）傳統程序：產生正確的答案。 專家系統：通常產生正確的答案，有

12、時產生錯誤的答案。專家系統：通常產生正確的答案，有時產生錯誤的答案。例如例如:AlphaGo:AlphaGo對決李世石的第對決李世石的第4 4局中，犯了連小學生都不會犯局中，犯了連小學生都不會犯的錯誤。的錯誤。 （6）系統的體系結構不同。）系統的體系結構不同。18o10.2.1 專家系統的定義和組成專家系統的定義和組成o10.2.2 專家系統的特點專家系統的特點o10.2.3 專家系統的類型專家系統的類型o10.2.4 專家系統的應用專家系統的應用10.2 專家系統的概念1910.2.3 專家系統的類型20o10.2.1 專家系統的定義和組成專家系統的定義和組成o10.2.2 專家系統的特點專

13、家系統的特點o10.2.3 專家系統的類型專家系統的類型o10.2.4 專家系統的應用專家系統的應用10.2 專家系統的概念2110.2.4 專家系統的應用2210.2.4 專家系統的應用23第10章 專家系統o 10.1 專家系統的產生和發展專家系統的產生和發展 o 10.2 專家系統的概念專家系統的概念 10.3 專家系統的工作原理專家系統的工作原理o 10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式o 10.5 專家系統的建立專家系統的建立o 10.6 專家系統實例專家系統實例o 10.7 專家系統的開發工具專家系統的開發工具2410.3 專家系統的工作原理人機接口用戶領域專家

14、知識工程師解釋機構知識獲取機構數據庫推理機知識庫專家系統核心 專家系統的一般結構專家系統的一般結構人機接口解釋機構知識獲取機構數據庫推理機知識庫專家系統核心25第10章 專家系統o 10.1 專家系統的產生和發展專家系統的產生和發展 o 10.2 專家系統的概念專家系統的概念 o 10.3 專家系統的工作原理專家系統的工作原理10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式o 10.5 專家系統的建立專家系統的建立o 10.6 專家系統實例專家系統實例o 10.7 專家系統的開發工具專家系統的開發工具2610.4 知識獲取的主要過程與模式10.4.1 知識獲取的過程知識獲取的過程抽取

15、知識、知識的轉換、知識的輸入、知識的檢測抽取知識、知識的轉換、知識的輸入、知識的檢測 。領域專家知識工程師知識庫數據問題提問知識概念解答形式化結構知識 知識獲取的過程知識獲取的過程數據問題提問知識概念解答形式化結構知識2710.4 知識獲取的主要過程與模式10.4.2 知識獲取的模式知識獲取的模式非自動知識獲取、自動知識獲取、半自動知識獲取。非自動知識獲取、自動知識獲取、半自動知識獲取。知 識工程師知識編輯器知識庫科技文獻領域專家閱讀對話非自動化知識獲取非自動化知識獲取知 識工程師知識編輯器閱讀對話文字、圖象識別語 音 識 別歸納理解翻譯知識庫文字、圖象領域專家自動知識獲取自動知識獲取歸納理解

16、翻譯28第10章 專家系統o 10.1 專家系統的產生和發展專家系統的產生和發展 o 10.2 專家系統的概念專家系統的概念 o 10.3 專家系統的工作原理專家系統的工作原理o 10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式10.5 專家系統的建立專家系統的建立o 10.6 專家系統實例專家系統實例o 10.7 專家系統的開發工具專家系統的開發工具29o10.5.1 適合于專家系統求解的問題適合于專家系統求解的問題o10.5.2 專家系統的設計原則與開發步驟專家系統的設計原則與開發步驟o10.5.3 專家系統的評價專家系統的評價10.5 專家系統的建立30o10.5.1 適合于專

17、家系統求解的問題適合于專家系統求解的問題o10.5.2 專家系統的設計原則與開發步驟專家系統的設計原則與開發步驟o10.5.3 專家系統的評價專家系統的評價10.5 專家系統的建立3110.5.1 適合于專家系統求解的問題o 如何選擇適合專家系統開發的問題如何選擇適合專家系統開發的問題威特曼威特曼(Waterman)l什么情況下開發專家系統是可能的？什么情況下開發專家系統是可能的？l什么情況下開發專家系統是合理的？什么情況下開發專家系統是合理的？l什么情況下開發專家系統是合適的？什么情況下開發專家系統是合適的？3210.5.1 適合于專家系統求解的問題 1. 什么情況下開發專家系統是可能的？什

18、么情況下開發專家系統是可能的？（1）主要依靠經驗性知識，不需運用大量常識性知識就）主要依靠經驗性知識，不需運用大量常識性知識就 可解決的任務。可解決的任務。（2）存在真正的領域專家。）存在真正的領域專家。（3）有明確的開發目標，且任務不太難實現。）有明確的開發目標，且任務不太難實現。3310.5.1 適合于專家系統求解的問題2. 什么情況下開發專家系統是合理的？什么情況下開發專家系統是合理的？（1）具有較高的經濟效益。）具有較高的經濟效益。 （2）人類專家奇缺，但在許多地方又十分需要。）人類專家奇缺，但在許多地方又十分需要。（3）人類專家經驗不斷丟失。）人類專家經驗不斷丟失。 （4）危險場合需

19、要專業知識）危險場合需要專業知識 。 3410.5.1 適合于專家系統求解的問題 3. 什么情況下開發專家系統是合適的？什么情況下開發專家系統是合適的？（1）本質：）本質：問題能通過符號操作和符號結構進行求解，問題能通過符號操作和符號結構進行求解， 且需使用啟發式知識、經驗規則才能得到答案。且需使用啟發式知識、經驗規則才能得到答案。 （2）復雜性。）復雜性。 （3）范圍：）范圍：所選任務的大小可駕馭、所選任務的大小可駕馭、 任務有實用價值。任務有實用價值。 35o10.5.1 適合于專家系統求解的問題適合于專家系統求解的問題o10.5.2 專家系統的設計原則與開發步驟專家系統的設計原則與開發步

20、驟o10.5.3 專家系統的評價專家系統的評價10.5 專家系統的建立3610.5.2 專家系統的設計原則與開發步驟 1. 專家系統的設計原則專家系統的設計原則（1）專門的任務）專門的任務（2）專家合作）專家合作 （3）原型設計）原型設計 （4）用戶參與）用戶參與 （5）輔助工具）輔助工具 （6）知識庫與推理機分離）知識庫與推理機分離 3710.5.2 專家系統的設計原則與開發步驟2. 專家系統的開發步驟專家系統的開發步驟38o10.5.1 適合于專家系統求解的問題適合于專家系統求解的問題o10.5.2 專家系統的設計原則與開發步驟專家系統的設計原則與開發步驟o10.5.3 專家系統的評價專家

21、系統的評價10.5 專家系統的建立3910.5.3 專家系統的評價1. 正確性正確性 （1）系統設計的正確性系統設計的正確性: : l 系統設計思想的正確性。系統設計思想的正確性。l 系統設計方法的正確性。系統設計方法的正確性。l 設計開發工具的正確性。設計開發工具的正確性。 （2）系統測試的正確性系統測試的正確性: :l 測試目的、方法、條件的正確性。測試目的、方法、條件的正確性。l 測試結果、數據、記錄的正確性。測試結果、數據、記錄的正確性。 4010.5.3 專家系統的評價1. 正確性正確性 （3）系統運行的正確性：）系統運行的正確性：l 推理結論、求解結果、咨詢建議的正確性。推理結論、

22、求解結果、咨詢建議的正確性。l 推理解釋及可信度估算的正確性。推理解釋及可信度估算的正確性。l 知識庫知識的正確性。知識庫知識的正確性。4110.5.3 專家系統的評價 2. 有用性有用性 l (1) 推理結論、求解結果、咨詢建議的有用性。推理結論、求解結果、咨詢建議的有用性。l (2) 系統的知識水平、可用范圍、易擴展性、易更新性等。系統的知識水平、可用范圍、易擴展性、易更新性等。l (3) 問題的求解能力，可能場合和環境。問題的求解能力，可能場合和環境。l (4) 人機交互的友好性。人機交互的友好性。l (5) 運行可靠性、易維護性、可移植性。運行可靠性、易維護性、可移植性。l (6) 系

23、統的經濟性。系統的經濟性。42第10章 專家系統o 10.1 專家系統的產生和發展專家系統的產生和發展 o 10.2 專家系統的概念專家系統的概念 o 10.3 專家系統的工作原理專家系統的工作原理o 10.4 知識獲取的主要過程與模式知識獲取的主要過程與模式o 10.5 專家系統的建立專家系統的建立10.6 專家系統實例專家系統實例o 10.7 專家系統的開發工具專家系統的開發工具43o10.6.1 醫學專家系統醫學專家系統MYCIN o10.6.2 地質勘探專家系統地質勘探專家系統PROSPECTOR 10.6 專家系統實例44o10.6.1 醫學專家系統醫學專家系統MYCIN o10.6

24、.2 地質勘探專家系統地質勘探專家系統PROSPECTOR 10.6 專家系統實例4510.6.1 醫學專家系統MYCIN1. 系統結構系統結構o MYCIN系統由斯坦福大學系統由斯坦福大學1972年開始建造，年開始建造，1978年最終完年最終完成。成。o 系統用系統用INTER LISP語言編寫。語言編寫。o 知識庫有二百多條規則，可識別知識庫有二百多條規則，可識別51種病菌，正確處理種病菌，正確處理23種抗種抗生素。生素。確定病人是否存在需要治療的細菌感染確定細菌類型優選治療處方確定用于治療的菌素藥物 MYCIN系統的咨詢過程系統的咨詢過程4610.6.1 醫學專家系統MYCIN1. 系統

25、結構系統結構4710.6.1 醫學專家系統MYCIN2. 數據表示數據表示 ：上下文樹（：上下文樹（context tree）4810.6.1 醫學專家系統MYCIN3. 知識表示知識表示 （1）領域知識的表示：產生式規則。）領域知識的表示：產生式規則。n RULE 064 如果：有機體染色是革蘭氏陽性，如果：有機體染色是革蘭氏陽性， 且且 是有機形態是球狀的，是有機形態是球狀的， 且且 有機體的生長結構呈鏈狀，有機體的生長結構呈鏈狀， 則：存在證據表明該有機體為鏈球菌類，可信度為則：存在證據表明該有機體為鏈球菌類，可信度為0.7。n RULE 064 PREMISE: ( $ AND (SA

26、ME CNTXT STALN GRAMPOS) (SAME CNTXT MORPH COCCUS) (SAME CNTXT CONFORM CHAINS) ACTION: (CONLUDE CNTXT IDENT STREPTO COCCUS TALLY.7) 4910.6.1 醫學專家系統MYCIN3. 知識表示知識表示 （2）臨床參數的表示）臨床參數的表示n 臨床參數：三元組（上下文樹、屬性、值）臨床參數：三元組（上下文樹、屬性、值）n 例：三元組（機體例：三元組（機體1，形態，桿狀），形態，桿狀） 三元組（機體三元組（機體1，染色體，革蘭氏陰性），染色體，革蘭氏陰性） 臨床數據：單值、是

27、非值、多值。臨床數據：單值、是非值、多值。 MYCIN系統有系統有65個臨床參數，按照其相對應的上下文分類。個臨床參數，按照其相對應的上下文分類。5010.6.1 醫學專家系統MYCIN4. 推理策略：反向推理、深度優先的搜索策略推理策略：反向推理、深度優先的搜索策略 REGIMEN（ 規則092 ）TREATFORCOVERFOR（ 規則090 ）（規則149 ）IDENTINFECTLOCFEBRILESIGNIFICANCEREGIMEN（ 規則092 ）TREATFORCOVERFOR（ 規則090 ）（規則149 ）IDENTINFECTLOCFEBRILESIGNIFICANCE關

28、于病人的上下文樹關于病人的上下文樹5110.6.1 醫學專家系統MYCIN4. 推理策略推理策略 MYCIN系統：通過兩個子程序系統：通過兩個子程序MONITOR和和FINDOUT完成完成整個咨詢和推理過程。整個咨詢和推理過程。l MONITOR：分析規則的前提條件是否滿足，以決定拒絕該：分析規則的前提條件是否滿足，以決定拒絕該規則還是采用該規則，并將每次鑒定一個前提后的結果記錄在規則還是采用該規則，并將每次鑒定一個前提后的結果記錄在動態數據庫中。動態數據庫中。l FINDOUT：檢查：檢查MONITOR所需要的參數，它可能已在動態所需要的參數，它可能已在動態數據庫中，也可以通過用戶提問獲取。

29、數據庫中，也可以通過用戶提問獲取。 5210.6.1 醫學專家系統MYCIN 5. 治療方案選擇治療方案選擇 n（1） 生成可能的生成可能的“治療方案表治療方案表” 例如：例如： IF 細菌的特征是細菌的特征是 Pseudomonas THEN 建議在下列藥物中選擇治療：建議在下列藥物中選擇治療： colistin （0.98） polynyxin （0.96） gentamicin （0.96） carbenicillin （0.96） sulfisoxazole （0.96） 5310.6.1 醫學專家系統MYCIN 5. 治療方案選擇治療方案選擇 n （2） 選擇用藥配方選擇用藥配方l

30、該藥物對細菌治療的有效性。該藥物對細菌治療的有效性。l 該藥物是否已用過。該藥物是否已用過。l 該藥物的副作用。該藥物的副作用。5410.6.1 醫學專家系統MYCIN 6. 知識獲取知識獲取 l (1) 告訴專家新建立的規則的名字（規則序號）。告訴專家新建立的規則的名字（規則序號）。l (2) 逐條獲取前提，并從英文翻譯成逐條獲取前提，并從英文翻譯成LISP表達。表達。l (3) 逐條獲取結論動作，也從英文翻譯為逐條獲取結論動作，也從英文翻譯為LISP表達。表達。 l (4) 用用LISP-english子程序將規則翻譯成英語，顯示給專家。子程序將規則翻譯成英語，顯示給專家。l (5) 提問

31、專家是否同意這條翻譯的規則；如果規則不正確，提問專家是否同意這條翻譯的規則；如果規則不正確， 專家進行修改并回到步驟專家進行修改并回到步驟 (4)。5510.6.1 醫學專家系統MYCIN 6. 知識獲取知識獲取 l (6) 檢查新規則與其他舊規則之間的矛盾。檢查新規則與其他舊規則之間的矛盾。l (7) 如果有必要，可調用輔助分類規則對新規則分類。如果有必要，可調用輔助分類規則對新規則分類。l (8) 把規則加入把規則加入LOOKHEAD表。表。l (9) 把規則加入把規則加入CONTAIED-IN表、表、UPDATED-BY表。表。l (10) 告訴專家系統新規則已是規則庫中的一部分了。告訴

32、專家系統新規則已是規則庫中的一部分了。 56o10.6.1 醫學專家系統醫學專家系統MYCIN o10.6.2 地質勘探專家系統地質勘探專家系統PROSPECTOR 10.6 專家系統實例5710.6.2 地質勘探專家系統PROSPECTOR 1. PROSPECTOR系統概述系統概述n(1) 系統結構系統結構 執 行 程 序英 語 分 析 器問 答 系 統解 釋 系 統匹配器傳送器推理網絡分 析 器知 識 獲 取系 統網 絡 編 譯程 序術 語文 件模 型文 件用 戶模 型文 件模 型文 件 圖 6 .1 0 P R O S P E C T O R 系 統 的 總 體 結 構執 行 程 序英

33、 語 分 析 器問 答 系 統解 釋 系 統匹配器傳送器推理網絡分 析 器知 識 獲 取系 統網 絡 編 譯程 序術 語文 件模 型文 件用 戶模 型文 件模 型文 件 圖 6 .1 0 P R O S P E C T O R 系 統 的 總 體 結 構5810.6.2 地質勘探專家系統PROSPECTOR 1. PROSPECTOR系統概述系統概述n(1) 系統結構系統結構 l 模型文件（模型知識庫）模型文件（模型知識庫）：12個模型文件，表達成推理規則網絡，個模型文件，表達成推理規則網絡，共有共有1100多條規則。規則的前提是地質勘探數據，結論的前提是推多條規則。規則的前提是地質勘探數據，

34、結論的前提是推理得出的地質假設如礦床分類、含量、分布等。理得出的地質假設如礦床分類、含量、分布等。l 術語文件（術語知識庫）術語文件（術語知識庫）：有：有400種巖石、地質名字地質年代和種巖石、地質名字地質年代和在語義網絡中用的其他術語。在語義網絡中用的其他術語。l 分析器分析器：將模型文件轉換成系統內部的推理網絡。：將模型文件轉換成系統內部的推理網絡。l 推理網絡推理網絡：具有層次結構的與：具有層次結構的與/或樹，將勘探數據和有關地質假設或樹，將勘探數據和有關地質假設聯系起來，進行從頂到底的逐級推理，上一級的結論作為下一級聯系起來，進行從頂到底的逐級推理，上一級的結論作為下一級的證據，直到結

35、論可由勘探數據直接證實的端結點為止。的證據，直到結論可由勘探數據直接證實的端結點為止。5910.6.2 地質勘探專家系統PROSPECTOR 1. PROSPECTOR系統概述系統概述n(1) 系統結構系統結構 l 匹配器匹配器：用于語義網絡匹配。：用于語義網絡匹配。l 傳送器傳送器：用于修正推理網絡中模型空間狀態變化的概率值。：用于修正推理網絡中模型空間狀態變化的概率值。l 英語分析器英語分析器：對用戶以簡單的英語陳述句輸入的信息進行分：對用戶以簡單的英語陳述句輸入的信息進行分析，并變換到語義網絡上。析，并變換到語義網絡上。l 問答系統問答系統：檢查推理網絡的推理過程及模型的運行情況，用：檢

36、查推理網絡的推理過程及模型的運行情況，用戶可以隨時對系統進行查詢，系統也可以對用戶提出問題，要戶可以隨時對系統進行查詢，系統也可以對用戶提出問題，要求提供勘探證據。求提供勘探證據。 知識獲取系統：獲取專家知識，增刪、修改知識獲取系統：獲取專家知識，增刪、修改推理網絡。推理網絡。6010.6.2 地質勘探專家系統PROSPECTOR 1. PROSPECTOR系統概述系統概述n（1）系統結構系統結構 n（2） 系統的功能系統的功能l 網絡編譯程序網絡編譯程序：通過鉆井定位模型，根據推理結果，編制鉆：通過鉆井定位模型，根據推理結果，編制鉆井井位選擇方案，輸出圖像信息。井井位選擇方案，輸出圖像信息。

37、l 解釋系統解釋系統：對用戶解釋有關結論和斷言的推理過程、步驟和：對用戶解釋有關結論和斷言的推理過程、步驟和依據。依據。l 知識獲取系統知識獲取系統：獲取專家知識，增刪、修改推理網絡。：獲取專家知識，增刪、修改推理網絡。l (1) 勘探結果評價。勘探結果評價。 l (2) 礦區勘探評測。礦區勘探評測。 l (3) 編制井位計劃。編制井位計劃。 6110.6.2 地質勘探專家系統PROSPECTOR 2. 推理網絡推理網絡 推理網絡推理網絡: :一個礦床模型經編碼而成的網絡，把探區證據和一個礦床模型經編碼而成的網絡，把探區證據和一些重要地質假設連接成一個有向圖。一些重要地質假設連接成一個有向圖。

38、 推理方法推理方法:l (1) 似然推理：似然推理：根據根據Bayes原理的概率關系進行推理，用原理的概率關系進行推理，用“似似 然率然率”表示規則的強度表示規則的強度。l (2) 邏輯推理：基于布爾邏輯關系的推理邏輯推理：基于布爾邏輯關系的推理 。l (3) 上、下文推理：基于上、下文語義關系的推理。上、下文推理：基于上、下文語義關系的推理。 62第10章 專家系統o 10.1 專家系統的產生和發展專家系統的產生和發展 o 10.2 專家系統的概念專家系統的概念 o 10.3 專家系統的工作原理專家系統的工作原理o 10.4 知識獲取知識獲取o 10.5 專家系統的建立專家系統的建立o 10

39、.6 專家系統實例專家系統實例10.7 專家系統的開發工具專家系統的開發工具63o10.7.1 骨架系統骨架系統 o10.7.2 通用型知識表達語言通用型知識表達語言 o10.7.3 專家系統開發環境專家系統開發環境 o10.7.4 專家系統程序設計語言專家系統程序設計語言10.7 專家系統的開發工具 64o10.7.1 骨架系統骨架系統 o10.7.2 通用型知識表達語言通用型知識表達語言 o10.7.3 專家系統開發環境專家系統開發環境 o10.7.4 專家系統程序設計語言專家系統程序設計語言10.7 專家系統的開發工具 6510.7.1 骨架系統1. EMYCIN系統系統 EMYCIN系

40、統的功能系統的功能：（1）解釋程序。）解釋程序。（2）知識編輯程序及類英語的簡化會話語言。）知識編輯程序及類英語的簡化會話語言。（3）知識庫管理和維護手段。）知識庫管理和維護手段。（4）跟蹤和調試功能。）跟蹤和調試功能。 EMYCIN系統的工作過程系統的工作過程：（1）專家系統建立過程。）專家系統建立過程。（2）咨詢過程。）咨詢過程。 6610.7.1 骨架系統1. EMYCIN系統系統 6710.7.1 骨架系統 2. KAS系統系統 KAS系統：由系統：由PROSPECTOR系統抽去原有的地質勘探知識系統抽去原有的地質勘探知識而形成的，適用于開發解釋型專家系統。而形成的，適用于開發解釋型專

41、家系統。 KAS系統：采用系統：采用產生式規則產生式規則和和語義網絡語義網絡相結合相結合的知識表達方的知識表達方法及法及啟發式正反向混合推理啟發式正反向混合推理控制控制策略。策略。 網絡編輯程序網絡編輯程序：把用戶輸入的信息轉化為相應的語義網絡，：把用戶輸入的信息轉化為相應的語義網絡，并檢測語法錯誤和一致性等。并檢測語法錯誤和一致性等。 網絡匹配程序網絡匹配程序：分析任意兩個語義網絡之間的關系，是否具：分析任意兩個語義網絡之間的關系，是否具有等價、包含、相交等關系，從而決定是否匹配，同時檢測知有等價、包含、相交等關系，從而決定是否匹配，同時檢測知識庫中的知識是否存在矛盾、冗余等。識庫中的知識是

42、否存在矛盾、冗余等。 6810.7.1 骨架系統2. KAS系統系統 6910.7.1 骨架系統 3. EXPERT系統系統 EXPERT系統系統: 威斯（威斯（Weiss）、庫里科斯基（）、庫里科斯基（Kulikowski）等人在等人在CASNET系統（青光眼診斷系統）等的基礎上于系統（青光眼診斷系統）等的基礎上于1981年年設計完成的一個骨架系統，適用開發診斷和分類型專家系統。設計完成的一個骨架系統，適用開發診斷和分類型專家系統。 EXPERT系統的知識由系統的知識由假設假設、事實事實和和決策規則決策規則三部分組成。三部分組成。l 事實：有待觀察、測量和確定的證據。事實：有待觀察、測量和確

43、定的證據。l 假設：由系統推出來的結論。假設：由系統推出來的結論。l 規則：描述事實和假設之間的邏輯關系。規則：描述事實和假設之間的邏輯關系。 7010.7.1 骨架系統 3. EXPERT系統系統 FH規則：從事實到假設的規則。規則：從事實到假設的規則。 F(A, T) & F(B, F) & 1: F(C, T), F(D, F) H(E, 0.5) HH規則：從假設到假設的規則。規則：從假設到假設的規則。 H（A, 0.2:1）& H(B, 0.1:1) H(C, 1) FF規則：從事實到事實的規則。規則：從事實到事實的規則。 F(M, T) F(PREGP, F

44、)： 如果如果M為真，則為真，則PREGP為假為假 7110.7.1 骨架系統 3. EXPERT系統系統 推理過程推理過程：l（1）由事實對所有的）由事實對所有的FF規則進行推理。規則進行推理。l（2）從已有的事實出發，檢查所有的）從已有的事實出發，檢查所有的FH規則，如果其左部規則，如果其左部 為真，就將其右部的假設存入集合為真，就將其右部的假設存入集合PH中。中。l（3）置集合）置集合DH為空。為空。l（4）從已有事實出發，檢查所有的）從已有事實出發，檢查所有的HH規則的上下文。規則的上下文。l（5）按假設所形成的推理網絡進行推理）按假設所形成的推理網絡進行推理 。l（6）對假設的選擇除可按上述方法選擇可信度最大的外，還）對假設的選擇除可按上述方法選擇可信度最大的外，還 設置了評分函數。設置了評分函數。 7210.7.1 骨架系統 3. EXPERT系統系統 7