1、第一节 专家系统的概念,专家系统（Expert System,ES） 是一个（或一组）能在某特定领域内，以人类专家水平去求解该领域中困难问题的计算机智能程序系统。 所具备的基本特征： （1）具有专家水平的专门知识（数据级，知识库级和控制 （2）能进行有效的推理 （3）具有获取知识的能力 （4）具有灵活性 （5）具有透明性（解释机构） （6）具有交互性 （7）具有实用性 （8）具有一定的复杂性和难度,专家系统的产生与发展 化学专家系统DENDRAL，能根据化合物的分子式和质谱数据推断化合物的分子结构 MACSYMA,HEARSAY,INTERNIST(CADUCEUS) MYCIN,PROSPE
2、CTOR,CASNET,AM,PUFF 施肥专家系统，新构造找水专家系统，服装剪裁专家系统等,按专家系统的特性及处理问题的类型分类 解释型， DENDRAL， HEARSAY 诊断型，MYCIN，CLOT 预测型，PLANTS/ds，I$W，TYT 设计型，XCON，KBVLSI 规划型，KNEECAP，CARG 控制型，MUD 监测型，REACTOR 维修型，DELTA 教育型，EXCHECK 调试型，TIMM/TUNER 按专家系统的体系结构分类 集中式专家系统 分布式专家系统 神经网络专家系统 符号系统和神经网络相结合的专家系统,第二节 专家系统的一般结构,人机接口 菜单方式 命令语言方
3、式 知识获取机构 知识库及其管理系统 推理机 解释机构 综合数据库,图1 专家系统结构图,第三节 知识获取,7.3.1 知识获取的任务 抽取知识 知识的转换 知识的输入 知识的检测 7.3.2 知识获取方式 非自动知识获取 知识工程师 知识编辑器 自动知识获取 具有识别语音，文字和图像的能力 具有理解，分析，归纳的能力 具有从运行实践中学习的能力,阅读,7.4知识的检测和求精,7.4.1 知识的一致性和完整性 知识冗余 等价规则 R1: IF P AND Q THEN R R2: IF Q AND P THEN R 存在冗余 冗余规则链 R1: IF P THEN Q R2: IF Q THE
4、N R R3: IF P THEN S R4: IF S THEN R 冗余条件 R1: IF P AND Q THEN R R2: IF P AND Q THEN R,矛盾 如果有两条产生式规则或规则链在相同的条件下得到的结论是互斥的,或者它们虽然有相同的结论,但规则强度不同,则称它们是矛盾的. R1: IF P THEN Q1 R2: IF P THEN Q2 如果Q1= Q2，则R1和 R2是矛盾的 R1: IF P THEN Q R2: IF Q THEN R R3: IF R THEN S1 R4: IF P THEN T R5: IF T THEN S2 如果S1= S2，则两条规
5、则链是矛盾的 R1: IF P THEN Q （CF1） R2: IF P THEN Q （CF2） 如果CF1 CF1 ，则R1和 R2是矛盾的,从属 R1: IF P AND Q THEN R R2: IF QTHEN R R1是R2的从属规则 环路 R1: IF P THEN Q R2: IF Q THEN R R3: IF R THEN S R4: IF S THEN P 不完整,7.4.2 基于经典逻辑的检测方法 逻辑表达式等价性的检测 冗余的检测 等价规则的检测 冗余规则链的检测 冗余条件的检测 矛盾规则和矛盾规则链的检测 从属规则的检测 环路的检测,7.4.3 知识求精 所谓错判
6、是指对给定的不应产生某一结论的条件，经系统运行却得出了这一结论。 所谓漏判是指在给定的条件下，把本应该推出的结论没有推出来。 知识求精的策略 首先用一批已知结论的实例测出知识库的总体质量，即对每个类分别得到下列数据： 实例数：已知属于类C的实例个数 正判数：已知属于类C，判断也属于类C的实例个数 错判数：本来不属于类C，但被判断为属于类C的实例个数 漏判数：已知属于类C，但被判断为不属于类C的实例个数 错判率=错判数/实例数 漏判率=漏判数/实例数 如果类C的漏判率大于错判率，而且漏判率大于20%，则对以C为结论的规则做泛化处理 如果类C的错判率大于漏判率，而且错判率大于20%，则对以C为结论
7、的规则做特化处理 如果类C的漏判率等于错判率，而且大于20%，则对以C为结论的规则做泛化处理,所谓泛化处理就是减弱规则作判断时的条件 减少规则前提中的主要条件或次要条件的数目 删去前提中某一个或某几个附加条件 增大规则的可信度 所谓特化处理就是增强规则作判断时的条件 增加规则前提中的主要条件或次要条件的数目 在规则前提中增加附加条件 降低规则的可信度,7.5 知识的组织与管理,7.5.1 知识的组织 选用的组织方式应使知识具有相对的独立性 便于对知识的搜索 便于对进行维护和管理 便与内存和外存的交换 便于在知识库中同时存储多种模式表示的知识 尽量节省存储空间,7.5.2 知识的管理 知识库的重
8、组 记录系统运行的实例 记录系统的运行史 记录知识库的发展史 知识库的安全与保护,7.6 专家系统的建造与评价,7.6.1 专家系统的建造原则 恰当的划定求解问题的领域 获取完备的知识 知识库与推理机分离 选择设计合适的知识表示模式 推理应能模拟领域专家求解问题的思维过程 建立友好的交互环境 渐增式的开发策略,7.6.2 专家系统的开发过程 需求分析 专家系统的目标和任务 对系统功能，性能的要求 领域专家的情况及其求解问题的模式 专家系统将要面对的用户情况 硬件，软件环境 系统的开发时间及进度要求 系统设计 总体设计 确定专家系统的类型 确定系统的体系结构 确定知识的表示模式及知识库的结构 确
9、定问题的求解策略 确定与用户的接口方式 软硬件配置及工具的选择,知识获取 与领域专家交流，提取专家的经验知识 查阅文献，获得有关概念的描述及参数 对知识进行分析，比较，归纳，整理，找出知识的内在联系及规律 将整理出的知识交专家审查 把确定下来的知识用知识表示模式表示出来 编程，调试 原型测试 可靠性 知识的一致性 运行效率 解释能力 修正与扩充 找出问题并进行修正 系统扩充 系统包装及总调 系统维护,专家系统的评价 知识的完备性 表示方法及组织方法的适当性 求解问题的质量 系统的效率 人机交互的便利性 系统的可维护性 解释能力 系统的研制时间与效益,7.6.4 专家系统MYCIN,系统结构,数
10、据的表示 数据库中的数据用如下形式的三元组描述：（对象 属性 值） 例如：,MYCIN采用上下文树来表示问题,知识的表示 MYCIN知识库中以领域知识为主，用规则表示，其一般形式为：RULE * * * IF 前提 THEN 行为* * *表示规则的编号,RULE047 如果:病原体的鉴别名不确定，且病原体来自血液，且病原体的染色是革兰氏阴性，且病原体的形态是杆状的，且5病原体呈赭色 那么:该病原体的鉴别名是假单胞细菌，可信度为0.4,RULE047 PREMISE ($AND (NOTDEFINITE CNTXT IDENT )(SAME CNTXT SITE BLOOD)(SAME CNTXT STAIN GRAMNEG)(SAME CNTXT MORPH ROD)(SAME CNTXT BURNT) ACTION(CONCLUD CNTXT IDENT PSEUDOMONAS TALLY.4),推理的控制策略 MYCIN采用逆向推理及深度优先的搜索策略 目标规则RULE092如果：1 有一种需要治疗的病原体，且2 可能还有其他需要治疗的病原体，尽管他们没有从当前的培养物中分离出来那么：1 给出能有效抑制需治疗的病原体的治疗方案2 选择出最佳治疗方案否则：指出病人不需治疗 解释,
