D0I:10.13374/i.issm1001053x.2002.05.024 第24卷第5期 北京科技大学学报 Vol.24 No.5 2002年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2002 用神经网络技术建造碳钢和低合金钢 大气腐蚀知识库 栾艳冰李顺华 屈祖玉 北京科技大学材料科学与工程学院：北京市腐蚀，磨蚀与表面技术重点实验室，北京100083 摘要简要介绍了传统专家系统知识库所存在的问题，提出了一个基于神经网络的碳钢和 低合金钢大气腐蚀知识库系统，并着重阐述了这种新型知识库系统的知识获取、知识表示和系 统的实现等问题 关键词神经网络：专家系统：知识库；大气腐蚀；碳钢和低合金钢 分类号TG172.3 金属腐蚀给国民经济带来的损失是巨大 运行的基础.然而，传统的专家系统，尤其是专 的.据专家估计，目前我国每年由于金属腐蚀造 家系统的知识库，仍然存在着一些缺点，主要 成的直接经济损失至少在800亿人民币以上川， 有： 其中因大气腐蚀造成的损失约占腐蚀总量的一 (1)通常在建立专家系统知识库时，知识获 半.因此，研究建立金属材料大气腐蚀防护专 取主要靠人工移植，由知识工程师将领域专家 家决策系统，对于控制材料腐蚀、减少经济损失 知识和经验移植到计算机.这种间接的方法，因 就很有必要. 而费时、效率低，构成了目前专家系统知识库 本系统通过对我国7个大气腐蚀试验站长 设计开发中知识获取的“瓶颈”， 期积累的17种碳钢和低合金钢的化学成分数 (2)一般的专家系统知识库只有浅层的、表 据及腐蚀率数据的总结，利用人工神经网络方 面性的知识，缺乏本质的、理智的知识.因此，一 法，建立了一种基于神经网络的碳钢和低合金 旦出现启发规则未考虑到的情况，专家系统的 钢大气腐蚀知识库.它是金属材料大气腐蚀与 性能将急剧下降，甚至无法给出结论 防护专家决策系统的一个子系统.根据专家系 (3)在传统的专家系统知识库中，所存储的 统知识库，利用用户提供的原始数据，可以模拟 知识往往是某一相当窄的专业领域的知识和经 人类专家推理，对钢的腐蚀速率进行预测.本文 验，这就造成知识“窄台阶”. 在分析传统的专家系统知识库不足的基础上， (4)在传统的专家系统中，知识库的维护比 着重探讨这一新型专家系统知识库的设计和实 较困难，对知识的更新、修改也很麻烦.如果专 现问题 家系统控制策略不灵活，智能水平低，特别是知 识库非常庞大时，就难免会出现搜索速度下降、 1传统的专家系统知识库存在的主 规则相互抵触等“知识组合爆炸”问题. 要问题 以非线性并行处理为主流的人工神经网络 技术的发展，为解决传统专家系统存在的问题 专家系统是人工智能(AI)领域的一个最活 开辟了新的途径.作为一种新的尝试，在利用北 跃的分支.一般来说.专家系统是由知识库、数 京、青岛、武汉、江津、广州、琼海、万宁等地区 据库、推理机、解释器及知识获取器五个部分组 积累的17种钢化学成分和腐蚀速率的数据基 成，其中知识库是专家系统的核心，是推理机 础上，建立了7个神经网络模型，构成一种新型 收稿日期2001-06-29栾艳冰女，24岁，硕士 的神经网络知识库系统. *国家自然科学基金资助课题(No.59290916-1)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 心】 用神经网络技术建造碳钢和低合金钢 大气腐蚀知 识库 梁艳冰 李顺 华 屈 祖玉 北京科技大学材料科学与 上程学院 北京 市腐蚀 、 磨蚀 与表面技术重点实验室 ， 北京 摘 要 简要 介 绍 了传统专家系统知识库所存在 的问题 ， 提 出 了一 个基 于神经 网络 的碳钢 和 低合金钢大气腐蚀知识库系统 ， 并着重 阐述 了这 种新 型 知识库系统 的知识获取 、 知识表示 和 系 统 的实 现等问题 关 键词 神经 网络 专家系统 知识库 大气腐蚀 碳钢 和低合金钢 分 类 号 金 属 腐蚀 给 国 民 经 济 带 来 的 损 失 是 巨 大 的 据专家估计 ， 目前我 国每年 由于金属腐蚀造 成 的直接经济损失 至少在 亿人 民 币 以上 ” 】 ， 其 中因大气腐蚀造成 的损失约 占腐蚀 总量 的一 半 〔 因此 ， 研究 建立 金属材 料 大气腐蚀 防护专 家决策系统 ， 对于控制材料腐蚀 、 减少 经济损 失 就很有必 要 本 系统通 过对我 国 个大气腐蚀试验站 长 期 积 累 的 种 碳 钢 和 低合金 钢 的化学 成分数 据 及腐蚀率数据 的总结 ， 利用 人 工神经 网络方 法 ， 建立 了一 种基于神经 网络 的碳钢 和 低合金 钢 大气腐蚀 知识库 它 是 金 属材料大气腐蚀 与 防护专家决策 系统 的一个子 系统 根据专家 系 统知识库 ， 利用 用 户提供 的原始数据 ， 可 以模拟 人类专家推理 ， 对钢 的腐蚀速率进行预测 本 文 在分析传统 的专 家系统知识库不 足 的基础 上 ， 着重探讨这一 新 型 专家系统知识库 的设计和 实 现 问题 传统的专家 系统知识库存在的主 要 问题 专家 系统是人工智能 领域 的一个最活 跃 的分支一般来说 ， 专家系统是 由知 识库 、 、 数 据库 、 推理机 、 解释器及 知识获取器五个部分组 成 〔 ，， 其 中知识库是 专 家 系统 的核 心 ， 是 推理机 收稿 日期 一 一 架艳冰 女 ， 岁 ， 硕士 国家 自然科学基金资助 课题 乃 运 行 的 基础 然 而 ， 传统 的专家系统 ， 尤 其是专 家 系统 的知识库 ， 仍然存在着 一些 缺 点 ， 主要 有 通 常在建立 专家系统知识库时 ， 知识获 取 主要靠人工 移植 ， 由知识工程师将领域专家 知识和 经验移植到计算机 这种 间接 的方法 ， 因 而 费 时 、 效率低 ， 构成 了 目前专家系统知识库 设计开发 中知 识获取 的 “ 瓶颈 ” 一 般 的专 家系统知识库 只有浅层 的 、 表 面性 的知识 ， 缺乏 本质 的 、 理智 的知识 因此 ， 一 旦 出现启发规 则未 考虑 到 的情况 ， 专家系统 的 性 能将 急剧下 降 ， 甚 至 无法 给 出结论 在传统 的专家 系统知识库 中 ， 所存储 的 知识往往是某一 相 当窄 的专业领域 的知识和经 验 ， 这 就造 成知识 “ 窄 台阶 ” 在传统 的专家 系统 中 ， 知识库 的维护 比 较 困难 ， 对知 识 的更新 、 修改也很麻烦 如果专 家 系统控制策略不灵 活 ， 智能水平低 ， 特别是知 识库非 常庞 大 时 ， 就难免会 出现搜索速度 下 降 、 规则 相互抵触等 “ 知 识组 合爆 炸 ” 问题 以非线性并行处理为主 流 的人工神经 网络 技术 的发展 ， 为 解 决传统专家 系统存在 的 问题 开辟 了新 的途径 作为一种 新 的尝试 ， 在利用北 京 、 青 岛 、 武 汉 、 江 津 、 广 州 、 琼海 、 万 宁等地 区 积 累 的 种 钢化学成分和 腐蚀 速率 的 数据 基 础 上 ， 建立 了 个神经 网络模型 ， 构成一种新型 的神经 网络知 识库 系统 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．05．024