第12章专家系统 第12章专家系统 12.1基本概念 12,2系统结构 123实例分析 124系统设计与实现 125开发工具与环境 12.6专家系统的发展 习题十二 BACK
第 12 章 专 家系 统 第 12 章 专 家系 统 12.1 基本概念 12.2 系统结构 12.3 实例分析 12.4 系统设计与实现 12.5 开发工具与环境 12.6 专家系统的发展 习题十二
第12章专家系统 121基本概念 12.1.1什么是专家系统 自从1965年世界上第一个专家系统 DENDRAL问世以来,专 家系统的技术和应用,在短短的40余年间获得了长足的进 步和发展。特别是20世纪80年代中期以后,随着知识工程 技术的日渐丰富和成熟,各种各样的实用专家系统如雨后春 笋般地在世界各地不断涌现。那么,究竟什么是专家系统呢? 顾名思义,专家系统(ES)就是能像人类专家一样解决困难、 复杂的实际问题的计算机(软件)系统
第 12 章 专 家系 统 12.1 基 本概 念 12.1.1 什么是专家系统 自从1965年世界上第一个专家系统DENDRAL问世以来, 专 家系统的技术和应用, 在短短的 40 余年间获得了长足的进 步和发展。特别是20世纪 80 年代中期以后, 随着知识工程 技术的日渐丰富和成熟, 各种各样的实用专家系统如雨后春 笋般地在世界各地不断涌现。那么,究竟什么是专家系统呢？ 顾名思义,专家系统(ES)就是能像人类专家一样解决困难、 复杂的实际问题的计算机(软件)系统
第12章专家系统 我们知道“专家”就是专门家,是某一专门领域的行家里 手。专家之所以是专家,是因为他(她)解决问题时具有超凡 的能力和水平。专家之所以具有超凡的能力和水平,是因为: (1)专家拥有丰富的专业知识和实践经验,或者说他(她) 拥有丰富的理论知识和经验知识,特别是经验知设 (2)专家具有独特的思维方式,即独特的分析问题和解决问 题的方法和策略
第 12 章 专 家系 统 我们知道“专家”就是专门家, 是某一专门领域的行家里 手。 专家之所以是专家, 是因为他(她)解决问题时具有超凡 的能力和水平。 专家之所以具有超凡的能力和水平,是因为: (1) 专家拥有丰富的专业知识和实践经验, 或者说他(她) 拥有丰富的理论知识和经验知识,特别是经验知识。 (2) 专家具有独特的思维方式, 即独特的分析问题和解决问 题的方法和策略
第12章专家系统 所以,这两点就是一个专家所具备的基本要素。那么,这两 点自然也应该是专家系统所具备的基本要素。另外,专家只能 是某一专门领域的专家;从效果看,专家解决问题一定是高水 平的。因此,专家系统应该具备以下四个要素 (1)应用于某专门领域。 (2)拥有专家级知识。 (3)能模拟专家的思维。 (4)能达到专家级水平
第 12 章 专 家系 统 所以, 这两点就是一个专家所具备的基本要素。那么, 这两 点自然也应该是专家系统所具备的基本要素。另外,专家只能 是某一专门领域的专家；从效果看,专家解决问题一定是高水 平的。因此,专家系统应该具备以下四个要素： (1) 应用于某专门领域。 (2) 拥有专家级知识。 (3) 能模拟专家的思维。 (4) 能达到专家级水平
第12章专家系统 所以,准确一点讲,专家系统就应该是:应用于某一专门 领域,拥有该领域相当数量的专家级知识,能模拟专家的思 维,能达到专家级水平,能像专家一样解决困难和复杂的实 际问题的计算机(软件)系统。例如,能模拟名医进行辨症施 治的诊断医疗系统就是一种专家系统,能模拟地质学家进行 地下资源评价和地质数据解释的计算机(软件)系统,也是一种 专家系统
第 12 章 专 家系 统 所以,准确一点讲,专家系统就应该是：应用于某一专门 领域, 拥有该领域相当数量的专家级知识, 能模拟专家的思 维, 能达到专家级水平, 能像专家一样解决困难和复杂的实 际问题的计算机(软件)系统。例如, 能模拟名医进行辨症施 治的诊断医疗系统就是一种专家系统, 能模拟地质学家进行 地下资源评价和地质数据解释的计算机(软件)系统, 也是一种 专家系统
第12章专家系统 12.1.2专家系统的特点 同一般的计算机应用系统(如数值计算、数据处理系统等) 相比,专家系统具有下列特点: —从处理的问题性质看,专家系统善于解决那些不确定性 的、非结构化的、没有算法解或虽有算法解但在现有的机器 上无法实施的困难问题。例如,医疗诊断、地质勘探、天气预 报、市场预测、管理决策、军事指挥等领域的问题。 从处理问题的方法看,专家系统则是靠知识和推理来解 决问题(不像传统软件系统使用固定的算法来解决问题),所以, 专家系统是基于知识的智能问题求解系统
第 12 章 专 家系 统 12.1.2 同一般的计算机应用系统(如数值计算、 数据处理系统等) 相比,专家系统具有下列特点： ——从处理的问题性质看, 专家系统善于解决那些不确定性 的、 非结构化的、没有算法解或虽有算法解但在现有的机器 上无法实施的困难问题。例如,医疗诊断、地质勘探、天气预 报、市场预测、管理决策、军事指挥等领域的问题。 ——从处理问题的方法看,专家系统则是靠知识和推理来解 决问题(不像传统软件系统使用固定的算法来解决问题), 所以, 专家系统是基于知识的智能问题求解系统
第12章专家系统 从系统的结构来看,专家系统则强调知识与推理的分离, 因而系统具有很好的灵活性和可扩充性 专家系统一般还具有解释功能,即在运行过程中一方面 能回答用户提出的问题,另一方面还能对最后的输出(结论)或 处理问题的过程作出解释。 一有些专家系统还具有“自学习”能力,即不断对自己的 知识进行扩充、完善和提炼。这一点是传统系统所无法比拟的 专家系统不像人那样容易疲劳、遗忘,易受环境、情绪等 的影响,它可始终如一地以专家级的高水平求解问题。因此, 从这种意义上讲,专家系统可以超过专家本人
第 12 章 专 家系 统 ——从系统的结构来看, 专家系统则强调知识与推理的分离, 因而系统具有很好的灵活性和可扩充性。 ——专家系统一般还具有解释功能, 即在运行过程中一方面 能回答用户提出的问题,另一方面还能对最后的输出(结论)或 处理问题的过程作出解释。 ——有些专家系统还具有“自学习”能力, 即不断对自己的 知识进行扩充、完善和提炼。这一点是传统系统所无法比拟的。 ——专家系统不像人那样容易疲劳、遗忘,易受环境、情绪等 的影响, 它可始终如一地以专家级的高水平求解问题。因此, 从这种意义上讲,专家系统可以超过专家本人
第12章专家系统 12.1.3专家系统的类型 关于专家系统的分类,目前还无定论。我们仅从几个不 同的侧面对此进行讨论。 按用途分类,专家系统可分为:诊断型、解释型、预 测型、决策型、设计型、规划型、控制型、调度型等几种类 型。这些专家系统的功能大部分都是显然的,无须做过多解 释,而其中“解释”和“规划”与我们通常理解的有点差别
第 12 章 专 家系 统 12.1.3 关于专家系统的分类,目前还无定论。我们仅从几个不 同的侧面对此进行讨论。 —— 按用途分类,专家系统可分为：诊断型、解释型、预 测型、决策型、设计型、规划型、控制型、调度型等几种类 型。这些专家系统的功能大部分都是显然的,无须做过多解 释, 而其中“解释”和“规划”与我们通常理解的有点差别
第12章专家系统 这里的解释是对仪器仪表的检测数据进行分析、推测得 出某种结论。例如通过对一个地区的地质数据进行分析,从 而对地下矿藏的分布和储量等得出结论。又如,通过对一个人 的心电图波形数据进行分析,从而对该人的心脏生理病理情 况得出某种结论。显然,以上两种事情都是经验丰富的专家才 能胜任的。而所谓“规划”,就是为完成某任务而安排一个 行动序列。例如,对地图上的两地间找一条最短的路径、为 机器人做某件事安排一个动作序列等
第 12 章 专 家系 统 这里的解释是对仪器仪表的检测数据进行分析、 推测得 出某种结论。例如通过对一个地区的地质数据进行分析, 从 而对地下矿藏的分布和储量等得出结论。又如,通过对一个人 的心电图波形数据进行分析, 从而对该人的心脏生理病理情 况得出某种结论。显然,以上两种事情都是经验丰富的专家才 能胜任的。而所谓“规划” , 就是为完成某任务而安排一个 行动序列。例如, 对地图上的两地间找一条最短的路径、为 机器人做某件事安排一个动作序列等
第12章专家系统 按输出结果分类,专家系统可分为分析型和设计型 分析型就是其工作性质属于逻辑推理,其输出结果一般是个 “结论”,如1中的前四种,就都是分析型的,它们都是通 过一系列推理而完成任务的;而设计型就是其工作性质属于 某种操作,其输出结果一般是一个“方案”,如1中的后四种, 就都是设计型的,它们都是通过一系列操作而完成任务的。 当然,也可兼有分析和设计的综合型专家系统。例如,医疗诊 断专家系统就是一种综合型专家系统,诊断病症时要分析、推 理,而开处方即制定医疗方案时要设计、操作(如对药剂的取 舍或增减等)
第 12 章 专 家系 统 ——按输出结果分类, 专家系统可分为分析型和设计型。 分析型就是其工作性质属于逻辑推理, 其输出结果一般是个 “结论” , 如 1 中的前四种, 就都是分析型的, 它们都是通 过一系列推理而完成任务的； 而设计型就是其工作性质属于 某种操作, 其输出结果一般是一个“方案” ,如1 中的后四种, 就都是设计型的, 它们都是通过一系列操作而完成任务的。 当然, 也可兼有分析和设计的综合型专家系统。例如, 医疗诊 断专家系统就是一种综合型专家系统,诊断病症时要分析、推 理, 而开处方即制定医疗方案时要设计、操作(如对药剂的取 舍或增减等)