【教学课件】第七章专家系统.ppt
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1、第七章第七章 专家系统专家系统1/9/20231第七章第七章 专家系统专家系统n专家系统的概念专家系统的概念n专家系统的结构专家系统的结构n专家系统的应用与发展概况专家系统的应用与发展概况n专家系统实例专家系统实例n专家系统设计与实现专家系统设计与实现n专家系统开发工具与环境专家系统开发工具与环境n新一代专家系统研究新一代专家系统研究1/9/202328.18.1专家系统概念专家系统概念n什么是专家系统什么是专家系统n专家系统的特点专家系统的特点n专家系统的类型专家系统的类型n专家系统与知识系统专家系统与知识系统n专家系统与知识工程专家系统与知识工程n专家系统与人工智能专家系统与人工智能1/9
2、/20233什么是专家系统什么是专家系统n专专家家系系统统(ExpertSystem)ExpertSystem)亦亦称称专专家家咨咨询询系系统统,它它是是一一种种智智能能计计算算机机(软软件件)系系统统。顾顾名名思思义义,专专家家系系统统就就是是能能像像人人类类专专家家一一样样解解决决困困难难的的、复复杂杂的的实实际际问问题题的的计计算机算机(软件软件)系统。系统。1/9/20234专家和专家系统专家和专家系统n人类专家的特点人类专家的特点n拥有丰富的专业知识和实践经验;拥有丰富的专业知识和实践经验;n具有独特的思维方式。具有独特的思维方式。n专家系统的四个要素专家系统的四个要素n应用于某专门
3、领域;应用于某专门领域;n拥有专家级知识;拥有专家级知识;n能模拟专家思维;能模拟专家思维;n达到专家级水平。达到专家级水平。1/9/20235专家系统专家系统n准准确确一一点点讲讲,专专家家系系统统就就应应该该是是:应应用用于于某某一一专专门门领领域域,拥拥有有该该领领域域相相当当数数量量的的专专家家级级知知识识,能能模模拟拟专专家家的的思思维维,能能达达到到专专家家级级水水平平,能能像像专专家家一一样样解解决决困困难难和和复复杂杂的的实实际际问问题题的的计计算算机机(软软件件)系系统。统。1/9/20236专家系统的特点专家系统的特点(1 1)从处理问题的性质看:从处理问题的性质看:专家系
4、统善于解决那些不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。但在现有的机器上无法实施的困难问题。(2 2)从处理问题的方法看:)从处理问题的方法看:专家系统则是靠知识和推专家系统则是靠知识和推理来解决问题,专家系统是基于知识的智能问题求理来解决问题,专家系统是基于知识的智能问题求解系统。解系统。(3 3)从系统的机构来看:从系统的机构来看:专家系统则强调知识与推理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。的分离,因而系统具有很好的灵活性和可扩充性。1/9/20237专
5、家系统的特点专家系统的特点(4 4)专家系统具有解释功能:专家系统具有解释功能:即在运行过程中一方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。输出(结论)或处理问题的过程作出解释。(5 5)具有自学习能力:具有自学习能力:即不断对自己的知识进行扩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。充、完善和提炼。这一点是传统系统所无法比拟的。(6 6)专家系统的稳定性:专家系统的稳定性:专家系统不像人那样容易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,它可始终疲劳
6、、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。如一地以专家级的高水平求解问题。1/9/20238专家系统的类型专家系统的类型(1 1)按用途来分类()按用途来分类(诊断型、诊断型、解释解释型(分析、推测型(分析、推测作出结论)、预测型、决策型、设计型、作出结论)、预测型、决策型、设计型、规划规划型型(为完成某任务安排一个行动序列)、控制型、调(为完成某任务安排一个行动序列)、控制型、调度型度型等)等)(2 2)按输入结果分类()按输入结果分类(分析型(推理、输出结论)、分析型(推理、输出结论)、设计型(设计型(安排一个行动序列)安排一个行动序列)、综合型(分析设、综合
7、型(分析设计)计)(3 3)按知识表示分类()按知识表示分类(基于产生式规则、一阶逻辑、基于产生式规则、一阶逻辑、框架、语义网络的专家系统框架、语义网络的专家系统)1/9/20239专家系统的类型专家系统的类型(4 4)按知识分类()按知识分类(确定性知识、不确定性知确定性知识、不确定性知识识)(5 5)按技术分类()按技术分类(符号推理、神经网络符号推理、神经网络)(6 6)按规模分类()按规模分类(大型协同(多学科、多领大型协同(多学科、多领域、多专家协同)、微专家(固化在芯片上)域、多专家协同)、微专家(固化在芯片上)(7 7)按结构分类()按结构分类(集中、分布、单机、网络集中、分布、
8、单机、网络)1/9/202310专家系统与知识系统专家系统与知识系统 专家系统的出现和发展而专家系统的出现和发展而发展起来发展起来的一种的一种称为知识系统(称为知识系统(KnowledgeKnowledgeBased System)Based System)的智的智能系统,其中的知识已不限于人类专家的经验知能系统,其中的知识已不限于人类专家的经验知识,而可以是领域知识或通过机器学习所获得的识,而可以是领域知识或通过机器学习所获得的知识等。所以,对于这种广义的知识系统来说,知识等。所以,对于这种广义的知识系统来说,专家系统就是一种专家系统就是一种特殊的特殊的知识系统知识系统狭义上:狭义上:专家系
9、统是人类专家的化身;专家系统是人类专家的化身;广义上:广义上:专家系统泛指各类知识系统。专家系统泛指各类知识系统。1/9/202311专家系统与知识工程专家系统与知识工程n现在关于知识处理的技术和方法已形成现在关于知识处理的技术和方法已形成一个称为一个称为“知识工程知识工程”(Knowledge Knowledge EngineeringEngineering)的学科领域。)的学科领域。n专家系统促使了知识工程的诞生和发展,专家系统促使了知识工程的诞生和发展,知识工程又是为专家系统服务的。知识工程又是为专家系统服务的。n正是由于这二者的密切关系,现在的正是由于这二者的密切关系,现在的“专家系统
10、专家系统”与与“知识工程知识工程”几乎已成为几乎已成为同义语。同义语。1/9/202312专家系统与人工智能专家系统与人工智能n专家系统是智能计算机系统。从学科范专家系统是智能计算机系统。从学科范畴讲,专家系统属人工智能的一个分支,畴讲,专家系统属人工智能的一个分支,而且是应用性最强、应用范围最广的一而且是应用性最强、应用范围最广的一个重要分支。个重要分支。1/9/202313第七章第七章 专家系统专家系统n专家系统的概念专家系统的概念n专家系统的结构专家系统的结构n专家系统的应用与发展概况专家系统的应用与发展概况n专家系统实例专家系统实例n专家系统设计与实现专家系统设计与实现n专家系统开发工
11、具与环境专家系统开发工具与环境n新一代专家系统研究新一代专家系统研究1/9/202314专家系统的结构专家系统的结构n概念结构概念结构n实际结构实际结构n网络与分布式结构网络与分布式结构n黑板模型黑板模型1/9/202315概念结构概念结构知识库是以某种知识库是以某种表示形式存储于表示形式存储于计算机中的知识计算机中的知识的集合。包括专的集合。包括专家知识、领域知家知识、领域知识和元知识。识和元知识。实现推理的程序。实现推理的程序。使用知识库中的使用知识库中的知识进行推理而知识进行推理而解决问题的,是解决问题的,是专家的思维机制。专家的思维机制。全局数据库,存放全局数据库,存放初始证据事实、推
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