第六章先進(jìn)專家系統(tǒng)6.1專家系統(tǒng)概述6.2基于規(guī)則和基于框架的專家系統(tǒng)6.3模糊專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)6.4基于Web的專家系統(tǒng)6.5分布式和協(xié)同式專家系統(tǒng)6.6專家系統(tǒng)的開發(fā)6.1專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)和先進(jìn)專家系統(tǒng)(1/2)一、專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)是一種具有大量專門知識和經(jīng)驗(yàn)的智能程序系統(tǒng)，它能運(yùn)用領(lǐng)域?qū)＜叶嗄攴e累的經(jīng)驗(yàn)和專門知識，模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過程，解決該領(lǐng)域中需要專家才能解決的復(fù)雜問題。專家系統(tǒng)是人工智能應(yīng)用研究的主要領(lǐng)域第一個專家系統(tǒng)----1968年費(fèi)根鮑姆等人研制成功（DENDRAL--化學(xué)結(jié)構(gòu)分析），實(shí)現(xiàn)了人工智能從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用，從一般思維方法探討轉(zhuǎn)入專門知識運(yùn)用的重大突破目前專家系統(tǒng)和自然語言理解、智能機(jī)器人一起并列為人工智能研究最活躍的三大領(lǐng)域

二、專家系統(tǒng)的基本類型按求解問題的性質(zhì)分類--海葉斯—羅斯（F·Heyes--Roth）解釋專家系統(tǒng)預(yù)測專家系統(tǒng)診斷專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)規(guī)劃專家系統(tǒng)監(jiān)視專家系統(tǒng)控制專家系統(tǒng)調(diào)試專家系統(tǒng)教學(xué)專家系統(tǒng)修理專家系統(tǒng)1.解釋專家系統(tǒng)

(expertsystemforinterpretation)任務(wù)：通過對已知信息和數(shù)據(jù)的分析與解釋，確定它們的涵義

特點(diǎn)數(shù)據(jù)量很大，常不準(zhǔn)確、有錯誤、不完全能從不完全的信息中得出解釋，并能對數(shù)據(jù)做出某些假設(shè)推理過程可能很復(fù)雜和很長例子

語音理解、圖象分析、系統(tǒng)監(jiān)視、化學(xué)結(jié)構(gòu)分析和信號解釋等2.預(yù)測專家系統(tǒng)

(expertsystemforprediction)任務(wù)：根據(jù)現(xiàn)狀預(yù)測未來情況。特點(diǎn)系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)隨時間變化，且可能是不準(zhǔn)確和不完全系統(tǒng)需要有適應(yīng)時間變化的動態(tài)模型例子有氣象預(yù)報、軍事預(yù)測等3.診斷專家系統(tǒng)

(expertsystemfordiagnosis)任務(wù)：根據(jù)輸入信息找出診斷對象中存在的故障

特點(diǎn)能夠了解被診斷對象或客體各組成部分的特性以及它們之間的聯(lián)系能夠區(qū)分一種現(xiàn)象及其所掩蓋的另一種現(xiàn)象能夠向用戶提出測量的數(shù)據(jù)，并從不確切信息中得出盡可能正確的診斷例子有醫(yī)療診斷等4.設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)

(expertsystemfordesign)任務(wù)：根據(jù)給定的要求形成所需的方案或圖樣描述

特點(diǎn)從多種約束中得到符合要求的設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要檢索較大的可能解空間能試驗(yàn)性地構(gòu)造出可能設(shè)計(jì)，易于修改能夠使用已有設(shè)計(jì)來解釋當(dāng)前新的設(shè)計(jì)例子

VAX計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)等5.規(guī)劃專家系統(tǒng)

(expertsystemforplanning)任務(wù)

：根據(jù)給定目標(biāo)，擬定行動規(guī)劃

特點(diǎn)所要規(guī)劃的目標(biāo)可能是動態(tài)的或靜態(tài)的，需要對未來動作做出預(yù)測所涉及的問題可能很復(fù)雜例子

軍事指揮調(diào)度系統(tǒng)、ROPES機(jī)器人規(guī)劃專家系統(tǒng)、汽車和火車運(yùn)行調(diào)度專家系統(tǒng)等。6.監(jiān)視專家系統(tǒng)

(expertsystemformonitoring)任務(wù)

對系統(tǒng)、對象或過程的行為進(jìn)行不斷觀察，并把觀察到的行為與其應(yīng)當(dāng)具有的行為進(jìn)行比較，以發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出警報特點(diǎn)系統(tǒng)應(yīng)具有快速反應(yīng)能力系統(tǒng)發(fā)出的警報要有很高的準(zhǔn)確性系統(tǒng)能夠動態(tài)地處理其輸入信息例子粘蟲測報專家系統(tǒng)7.控制專家系統(tǒng)

(expertsystemforcontrol)任務(wù)：自動控制系統(tǒng)的全部行為，用于實(shí)時控制系統(tǒng)

特點(diǎn)

控制專家系統(tǒng)具有解釋、預(yù)報、診斷、規(guī)劃和執(zhí)行等多種功能例子空中交通管制、商業(yè)管理、自主機(jī)器人控制、作戰(zhàn)管理、生產(chǎn)過程控制和生產(chǎn)質(zhì)量控制等8.調(diào)調(diào)試專家家系統(tǒng)(expertsystemfordebugging)任務(wù)：給出已知知故障的的排除方方案。特點(diǎn)同時具有有規(guī)劃、、設(shè)計(jì)、、預(yù)報和和診斷等等專家系系統(tǒng)的功功能例子：可用于新新產(chǎn)品或或新系統(tǒng)統(tǒng)的調(diào)試試，也可可用于維維修站進(jìn)進(jìn)行被修修設(shè)備的的調(diào)整、、測量與與試驗(yàn)。。在這方面面的實(shí)例例還比較較少見。。9.教教學(xué)專家家系統(tǒng)(expertsystemforinstruction)任務(wù)：是根據(jù)學(xué)學(xué)生的特特點(diǎn)、弱弱點(diǎn)和基基礎(chǔ)知識識，以最最適當(dāng)?shù)牡慕贪负秃徒虒W(xué)方方法對學(xué)學(xué)生進(jìn)行行教學(xué)和和輔導(dǎo)。。特點(diǎn)同時具有有診斷和和調(diào)試等等功能具有良好好的人機(jī)機(jī)界面例子：：美國麻省省理工學(xué)學(xué)院的MACSYMA符號號積分與與定理證證明系統(tǒng)統(tǒng)我國一些些大學(xué)開開發(fā)的計(jì)計(jì)算機(jī)程程序設(shè)計(jì)計(jì)語言和和物理智智能計(jì)算算機(jī)輔助助教學(xué)系系統(tǒng)以及及聾啞人人語言訓(xùn)訓(xùn)練專家家系統(tǒng)等等10.修修理專專家系統(tǒng)統(tǒng)

(expertsystemforrepair)任務(wù)對發(fā)生故故障的對對象(系系統(tǒng)或設(shè)設(shè)備)進(jìn)進(jìn)行處理理，使其其恢復(fù)正正常工作作功能：同時具有有診斷、、調(diào)試、、計(jì)劃和和執(zhí)行等等功能例子：美國貝爾爾實(shí)驗(yàn)室室的ACI電話和有有線電視視維護(hù)修修理系統(tǒng)統(tǒng)先進(jìn)專家家系統(tǒng)先進(jìn)專家家系統(tǒng)的的概念先進(jìn)專家家系統(tǒng)是是指在傳傳統(tǒng)專家家系統(tǒng)的的基礎(chǔ)上上，引入一些些新思想想、新技技術(shù)所產(chǎn)生的的新型專專家系統(tǒng)統(tǒng)。先進(jìn)專家家系統(tǒng)的的特性(1)并并行分分布式處處理功能能(2)多多專家家協(xié)同工工作(3)更更強(qiáng)的的自學(xué)習(xí)習(xí)能力(4)更更新的的推理機(jī)機(jī)制(5)自自糾錯錯和自完完善能力力(6)先先進(jìn)的的智能接接口(7)更更多的的先進(jìn)技技術(shù)被引引入和融融合先進(jìn)專家家系統(tǒng)的的類型1、分布式式專家系系統(tǒng)具有分布布處理能能力及多多專家系系統(tǒng)、多多知識元元的協(xié)同同處理能能力的專專家系統(tǒng)統(tǒng)。2、協(xié)同同式專家系統(tǒng)統(tǒng)群專家系系統(tǒng)。采采用多專專家協(xié)同同工作方方式的專專家系統(tǒng)統(tǒng)。3、模糊糊專家系系統(tǒng)采用模糊糊技術(shù)處處理不確確定性問問題的專專家系統(tǒng)統(tǒng)。4、神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專專家系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)用人工神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技技術(shù)建造的的專家系統(tǒng)統(tǒng)，目前還還處于研究究階段。5、基于Web的專專家系統(tǒng)利用Web瀏覽器器實(shí)現(xiàn)人機(jī)機(jī)交互的專專家系統(tǒng)。。是傳統(tǒng)專專家系統(tǒng)和和Web數(shù)數(shù)據(jù)交換技技術(shù)的集成成。人機(jī)接口數(shù)據(jù)庫推理機(jī)知識獲取用戶知識庫領(lǐng)域?qū)＜褹I專家解釋模塊圖10.1專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)盡管不同類類型的專家家系統(tǒng)的結(jié)結(jié)構(gòu)會存在在一定差異異，但其基基本結(jié)構(gòu)還還是大致相相同的。通通常，一個個專家系統(tǒng)統(tǒng)的基本結(jié)結(jié)構(gòu)由知識識庫、數(shù)據(jù)據(jù)庫、推理理機(jī)、解釋釋模塊、知知識獲取模模塊和人機(jī)機(jī)接口6大大部分所組組成。如下下圖所示：：三、專家系系統(tǒng)的基本本結(jié)構(gòu)（一）人機(jī)接口是人與系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行信息息交流的媒媒介，它為為用戶提供供了直觀方方便的交互互作用手段段需進(jìn)行內(nèi)部部表示形式式與外部表表示形式的的轉(zhuǎn)換多樣：如自自然語言、、編輯軟件件等如：在硬件件、軟件配配置不高時時可采用菜菜單方式或或命令語言言方式接口命令的的一般類型型：獲取知識命命令：領(lǐng)域域?qū)＜一蛑R工程師師向知識庫庫輸入知識識提交問題命命令：用戶戶向?qū)＜蚁迪到y(tǒng)提交待待求解問題題提交解釋命命令：當(dāng)用用戶對專家家系統(tǒng)給出出的結(jié)論不不理解或希希望給出依依據(jù)時，通通過此命令令請求系統(tǒng)統(tǒng)給予解釋釋知識檢索及及維護(hù)命令令：知識工工程師用此此命令對知知識進(jìn)行檢檢索、查閱閱知識庫中中的知識，，以便進(jìn)行行增、刪、、改（二）知識獲取機(jī)構(gòu)基本任務(wù)：：把知識輸入入到知識庫庫中，并負(fù)負(fù)責(zé)維持知知識的一致致性及完整整性，建立立起性能良良好的知識識庫方式：知識工程師師向領(lǐng)域?qū)＜耀@取知知識，再通通過相應(yīng)的的知識編輯輯軟件把知知識送入到到知識庫；；或：

系統(tǒng)統(tǒng)直接與領(lǐng)領(lǐng)域?qū)＜覍υ挮@取知知識（系統(tǒng)統(tǒng)具有部分分學(xué)習(xí)功能能）或

通過系系統(tǒng)的運(yùn)行行實(shí)踐歸納納、總結(jié)出出新的知識識（三）知識庫及其管理系系統(tǒng)1、知識庫庫：用于存存儲某領(lǐng)域域?qū)＜蚁到y(tǒng)統(tǒng)的專門知知識，包括括事實(shí)、可可行操作與與規(guī)則等。。2、知識庫的建建立----要解決決知識獲取取和知識表表示3、知識庫庫管理系統(tǒng)統(tǒng)負(fù)責(zé)知識庫庫中知識的的組織、檢檢索、維護(hù)護(hù)等專家系統(tǒng)的的其他部分分若要與知知識庫發(fā)生生聯(lián)系均通通過管理系系統(tǒng)完成一個專家系系統(tǒng)的能力力依賴于知知識庫中所所存儲知識識的數(shù)量和和質(zhì)量，其其可用性、、確定性和和完善性決決定了一個個專家系統(tǒng)統(tǒng)性能的優(yōu)優(yōu)劣。（四）推理機(jī)1、任務(wù)：：模擬領(lǐng)域域?qū)＜业乃妓季S過程，，控制并執(zhí)執(zhí)行對問題題的求解根據(jù)當(dāng)前的的數(shù)據(jù)，利利用知識庫庫的知識，，按照一定定的推理策策略去解決決所提出的的問題2、推理方方式：啟發(fā)推理和和算法推理理、正向推推理和反向向推理及正正反向相結(jié)結(jié)合推理、、串行推理理和并行推推理等3、一般應(yīng)應(yīng)用程序與與專家系統(tǒng)統(tǒng)的主要區(qū)區(qū)別：一般應(yīng)用程程序把問題題求解的知知識隱含地地編入程序序，而專家家系統(tǒng)則把把其應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域的問題題求解知識識單獨(dú)組成成一個實(shí)體體，即為知知識庫。一般應(yīng)用程程序把知識識組織為兩兩級：數(shù)據(jù)據(jù)級和程序序級；大多多數(shù)專家系系統(tǒng)則將知知識組織成成三級；數(shù)數(shù)據(jù)、知識識庫和控制制（知識庫庫的處理是是通過與知知識庫分開開的控制策策略進(jìn)行的的）。（五）數(shù)據(jù)庫及其管理系系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)庫庫----“黑板””、“綜合合數(shù)據(jù)庫””(動態(tài)態(tài)庫、上下下文庫)初始事實(shí)、、問題描述述、中間結(jié)結(jié)果、最終終結(jié)果、運(yùn)運(yùn)行信息（（如推出結(jié)結(jié)果的知識識鏈）等2、數(shù)據(jù)庫庫管理系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)據(jù)庫由數(shù)數(shù)據(jù)庫管理理系統(tǒng)進(jìn)行行管理、與與一般程序序設(shè)計(jì)中的的數(shù)據(jù)庫管管理一樣，，只是應(yīng)使使數(shù)據(jù)的表表示方法與與知識的表表示方法保保持一致。。（六）解釋機(jī)構(gòu)-------是專家系統(tǒng)統(tǒng)區(qū)別于一一般程序的的重要特征征之一1、任務(wù)回答用戶提提出的“為為什么？””、“結(jié)論論是如何得得出的？””等2、構(gòu)成-----一組程序序跟跟蹤并記記錄推理過過程，當(dāng)用用戶提出詢詢問需要給給出解釋時時，根據(jù)問問題的要求求分別做處處理，最后后把解釋用用約定的形形式通過人人機(jī)接口輸輸出給用戶戶。6.2基基于規(guī)規(guī)則和基于于框架的專專家系統(tǒng)一、基于規(guī)則的的專家系統(tǒng)統(tǒng)基于規(guī)則的的專家系統(tǒng)統(tǒng)是指采用用產(chǎn)生式知知識表示方方法的專家家系統(tǒng)。它它以產(chǎn)生式式系統(tǒng)為基基礎(chǔ)，是專專家系統(tǒng)開開發(fā)中常用用的一種方方式，其最最基本的工工作模型如如圖所示。。在該該模模型型中中，，規(guī)規(guī)則則庫庫是是基基于于規(guī)規(guī)則則專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)的的知知識識庫庫；；事事實(shí)實(shí)庫庫也也稱稱綜綜合合數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫，，是是用用來來存存放放推推理理前前的的已已知知事事實(shí)實(shí)和和推推理理過過程程中中所所得得到到的的中中間間結(jié)結(jié)論論的的；；推推理理機(jī)機(jī)是是基基于于規(guī)規(guī)則則專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)的的推推理理機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)。。推理機(jī)規(guī)則庫事實(shí)庫專家家系系統(tǒng)統(tǒng)實(shí)實(shí)例例迄今今為為止止，，專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)尚尚缺缺乏乏統(tǒng)統(tǒng)一一的的理理論論來來指指導(dǎo)導(dǎo)系系統(tǒng)統(tǒng)的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與建建造造。。隨隨著著應(yīng)應(yīng)用用范范圍圍的的不不同同，，專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)所所采采用用的的方方法法可可能能有有很很大大差差別別。。MYClN系系統(tǒng)統(tǒng)MYClN系系統(tǒng)統(tǒng)是是由由斯斯坦坦福福大大學(xué)學(xué)開開發(fā)發(fā)的的，，從從1972年年開開始始，，于于1974年年基基本本完完成成。。它它是是一一個個用用于于診診斷斷和和治治療療血血液液感感染染性性疾疾病病的的專專家家咨咨詢詢系系統(tǒng)統(tǒng)。。該該系系統(tǒng)統(tǒng)功功能能比比較較全全面面，，是是一一個個典典型型的的基基于于規(guī)規(guī)則則的的專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)。。為了了處處理理事事實(shí)實(shí)和和規(guī)規(guī)則則的的不不確確定定性性，，MYCIN系系統(tǒng)統(tǒng)采采用用非非精精確確推推理理。。對MYCIN系系統(tǒng)統(tǒng)所所作作的的正正式式鑒鑒定定表表明明在在對對細(xì)細(xì)菌菌血血癥癥和和腦腦膜膜炎炎病病人人的的診診斷斷和和選選擇擇處處方方方方面面，，MYCIN系系統(tǒng)統(tǒng)比比傳傳染染病病方方面面的的專專家家高高明明。。但但到到目目前前為為止止，，系系統(tǒng)統(tǒng)還還不不能能用用于于臨臨床床，，其其主主要要原原因因是是系系統(tǒng)統(tǒng)缺缺乏乏傳傳染染病病方方面面的的全全面面知知識識。。專家家系系統(tǒng)統(tǒng)實(shí)實(shí)例例MYCIN系系統(tǒng)統(tǒng)由由三三個個子子系系統(tǒng)統(tǒng)和和兩兩個個庫庫組組成成：：動態(tài)態(tài)庫庫：：存存放放正正在在進(jìn)進(jìn)行行診診斷斷的的病病人人的的情情況況，，包包括括癥癥狀狀、、化化驗(yàn)驗(yàn)結(jié)結(jié)果果、、系系統(tǒng)統(tǒng)推推導(dǎo)導(dǎo)出出的的中中間間結(jié)結(jié)果果和和最最終終結(jié)結(jié)論論等等。。知識庫：存放放用于治療與與診斷疾病的的靜態(tài)數(shù)據(jù)與與知識。咨詢子系統(tǒng)：：即推理機(jī)，，根據(jù)知識庫庫中的診斷知知識與動態(tài)庫庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行推理，作作出咨詢決策策。解釋子系統(tǒng)：：回答用戶用用簡單的英語語句子詢問的的問題。問題題可以涉及當(dāng)當(dāng)前的決策及及系統(tǒng)的一般般知識。每個個咨詢決策作作出后自動進(jìn)進(jìn)入該系統(tǒng)。。知識獲取子系系統(tǒng)：協(xié)助感感染病專家對對知識庫進(jìn)行行擴(kuò)充和修改改。系統(tǒng)可以以對專家輸入入的英文語句句進(jìn)行分析，，并將其轉(zhuǎn)化化成內(nèi)部的規(guī)規(guī)則形式專家系統(tǒng)實(shí)例例例如：規(guī)則092如果：(1)存在在一種需要治治療的機(jī)體。。(2)已經(jīng)考考慮了其它可可能存在的機(jī)機(jī)體，即使它它們在當(dāng)前培培養(yǎng)物中還沒沒有被發(fā)現(xiàn)則：(1)根據(jù)據(jù)敏感性數(shù)據(jù)據(jù)編制能有效效地抑制需要要治療的機(jī)體體的治療方案案清單。(2)從已編編制的清單中中選擇最佳的的治療方案。。否則：指出患患者不需治療療：二、基于框架的專專家系統(tǒng)基于框架的專專家系統(tǒng)：指采用框架知知識表示方法法的專家系統(tǒng)統(tǒng)。它以框架架系統(tǒng)為基礎(chǔ)礎(chǔ)，具有較好好的結(jié)構(gòu)化特特性。結(jié)構(gòu)：這種專家系系統(tǒng)的基本結(jié)結(jié)構(gòu)也與前面面圖所示的專專家系統(tǒng)類似似，主要區(qū)別：在于知識庫庫中知識表示示和組織方式式，綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫中事實(shí)的的表示方式，，推理機(jī)的推推理方法和系系統(tǒng)推理過程程的控制策略略等。一、模糊專家家系統(tǒng)模糊專家系統(tǒng)統(tǒng)是指采用模模糊技術(shù)來處處理不確定性性的一類專家家系統(tǒng)。模糊糊專家系統(tǒng)的的基本結(jié)構(gòu)與與傳統(tǒng)專家系系統(tǒng)類似，一一般由模糊知知識庫、模糊糊數(shù)據(jù)庫、模模糊推理機(jī)、、知識獲取模模塊、解釋模模塊和人機(jī)接接口6部分所所組成。如下下圖：人機(jī)接口模糊數(shù)據(jù)庫模糊推理機(jī)模糊知識獲取用戶模糊知識庫領(lǐng)域?qū)＜褹I專家解釋模塊圖10.3模糊專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)6.3模模糊專家系統(tǒng)統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)專家系統(tǒng)學(xué)習(xí)示例知識庫學(xué)習(xí)算法知識獲取用戶推理機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖10.4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)解釋器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家家系統(tǒng)是神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)統(tǒng)專家系統(tǒng)集集成所得到的的一種專家系系統(tǒng)。它將傳傳統(tǒng)專家系統(tǒng)統(tǒng)的顯式的知知識表示方法法變?yōu)榛谏裆窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)及其其連接權(quán)值的的隱式知識表表示，把基于于邏輯的串行行推理技術(shù)變變?yōu)榛谏窠?jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的并行行聯(lián)想和自適適應(yīng)推理。二、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)專家系統(tǒng)基于Web的的專家系統(tǒng)是是Web數(shù)據(jù)據(jù)交換技術(shù)與與傳統(tǒng)專家系系統(tǒng)集成所得得到的一種先先進(jìn)專家系統(tǒng)統(tǒng)。它利用Web瀏覽器器實(shí)現(xiàn)人機(jī)交交互，基于Web專家系系統(tǒng)中的各類類用戶都可通通過瀏覽器訪訪問專家系統(tǒng)統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上上，它由瀏覽覽器、應(yīng)用服服務(wù)器和數(shù)據(jù)據(jù)庫服務(wù)器三三個層次所組組成，包括Web接口、、推理機(jī)、知知識庫、數(shù)據(jù)據(jù)庫和解釋器器。Web瀏覽器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器普通用戶領(lǐng)域?qū)＜褹I專家圖基于Web專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)用服務(wù)器解釋器數(shù)據(jù)庫知識庫Web接口推理機(jī)6.4基基于Web的的專家系統(tǒng)這是兩種不同同的先進(jìn)專家家系統(tǒng)，它們們各自的側(cè)重重點(diǎn)不一樣。。分布式專家家系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)并并行和分布，，而協(xié)同式專專家系統(tǒng)則強(qiáng)強(qiáng)調(diào)協(xié)作與協(xié)協(xié)同。分布式專家系系統(tǒng)分布式專家系系統(tǒng)（DistributedExpertSystem,DES）是具具有并行分布布處理特征的的專家系統(tǒng)，，它可以把一一個專家系統(tǒng)統(tǒng)的功能分解解后，分布到到多個處理機(jī)機(jī)上去并行執(zhí)執(zhí)行，從而在在總體上提高高系統(tǒng)的處理理效率。其運(yùn)運(yùn)行環(huán)境可以以是緊密耦合合的多處理器器系統(tǒng)，也可可以是松耦合合的計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。協(xié)同式式專家家系統(tǒng)統(tǒng)協(xié)同式式專家家系統(tǒng)統(tǒng)（CooperativeExpertSystem,CES））亦稱稱群專專家系系統(tǒng)，，是一一種能能綜合合若干干個相相近領(lǐng)領(lǐng)域或或同一一領(lǐng)域域內(nèi)不不同方方面專專家系系統(tǒng)相相互協(xié)協(xié)作、、共同同解決決單個個專家家系統(tǒng)統(tǒng)無法法解決決的更更廣領(lǐng)領(lǐng)域或或更復(fù)復(fù)雜問問題的的專家家系統(tǒng)統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)構(gòu)上它它們有有一定定的相相似之之處，，它們們都涉涉及到到多個個分專專家系系統(tǒng)。。但在在功能能上卻卻有較較大差差異，，分布布式專專家系系統(tǒng)強(qiáng)強(qiáng)調(diào)的的是功功能分分布和和知識識分布布，它它要求求系統(tǒng)統(tǒng)必須須在多多個節(jié)節(jié)點(diǎn)上上并行行運(yùn)行行；而而協(xié)調(diào)調(diào)式專專家系系統(tǒng)強(qiáng)強(qiáng)調(diào)的的則是是各專專家系系統(tǒng)之之間的的協(xié)同同，各各分專專家系系統(tǒng)可可以在在不同同節(jié)點(diǎn)點(diǎn)上運(yùn)運(yùn)行，，也可可以在在同一一個節(jié)節(jié)點(diǎn)上上運(yùn)行行。6.5分分布布式專專家系系統(tǒng)和和協(xié)同同式專專家系系統(tǒng)一、開開發(fā)步步驟采用原原型技技術(shù)的的專家家系統(tǒng)統(tǒng)開發(fā)發(fā)過程程如下下圖所所示，，它可可分為為設(shè)計(jì)計(jì)初始始知識識庫、、原型型系統(tǒng)統(tǒng)開發(fā)發(fā)與試試驗(yàn)、、知識識庫的的改進(jìn)進(jìn)與歸歸納三三個主主要步步驟。。知識化改進(jìn)再設(shè)計(jì)問題圖建立專家系統(tǒng)的步驟概念化知識形式化概念規(guī)則化化結(jié)構(gòu)形式合理化規(guī)則重新闡述6.6專專家家系統(tǒng)統(tǒng)的開開發(fā)三個主主要步步驟1、設(shè)設(shè)計(jì)初初始知知識庫庫問題知知識化化知識概概念化化概念形形式化化形式規(guī)則化化規(guī)則合理化化2、原型系系統(tǒng)開發(fā)與與試驗(yàn)3、知識庫庫的改進(jìn)和和歸納一個實(shí)用的的專家系統(tǒng)統(tǒng)的開發(fā)過過程通常分分為：認(rèn)識識、概念化化、形式化化、實(shí)現(xiàn)和和測試五個個階段。認(rèn)識階段知識工程師師通過與領(lǐng)領(lǐng)域?qū)＜业牡暮献?，對對領(lǐng)域問題題進(jìn)行需求求分析。包包括認(rèn)識系系統(tǒng)需要處處理的問題題范圍、類類型和各種種重要特征征、預(yù)期的的效益等，，并確定領(lǐng)領(lǐng)域?qū)＜业牡闹R類型型的結(jié)構(gòu)，，以及系統(tǒng)統(tǒng)開發(fā)所需需的各種資資源，如軟軟件、硬件件、人員、、經(jīng)費(fèi)和時時間等。概念化階段段把問題求解解所需要的的各種專門門知識概念念化，確定定概念之間間的關(guān)系，，并對任務(wù)務(wù)進(jìn)行劃分分，確定求求解問題的的控制流程程和約束條條件。形式化階段段把已經(jīng)整理理出來的概概念、概念念間的關(guān)系系以及領(lǐng)域域?qū)ｉT知識識用適合于于計(jì)算機(jī)表表示和處理理的形式化化方法描述述出來，并并選擇合適適的系統(tǒng)構(gòu)構(gòu)造技術(shù)，，確定數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)、推推理規(guī)則以以及控制策策略，建立立問題求解解模型。實(shí)現(xiàn)階段把建立的形形式模型映映射到具體體的計(jì)算機(jī)機(jī)軟硬件環(huán)環(huán)境中，選選取適用的的語言或工工具建立可可執(zhí)行的原原型系統(tǒng)。。測試階段通過運(yùn)行大大量的實(shí)例例，檢測原原型系統(tǒng)的的正確性以以及性能等等各種系統(tǒng)統(tǒng)目標(biāo)是否否達(dá)到。專家系統(tǒng)知識工程師領(lǐng)域?qū)＜页槿≈R檢驗(yàn)知識圖知識獲取的任務(wù)輸入知識二、知識獲獲取泛指把領(lǐng)域域?qū)＜医鉀Q決問題的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)和知識識變?yōu)閷＜壹蚁到y(tǒng)解決決問題所需需要的專門門知識。（一）任務(wù)務(wù)1、知識的的抽取對知識源數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分分析、識別別、理解、、分類、關(guān)關(guān)聯(lián)、歸納納等數(shù)據(jù)挖挖掘手段抽抽取出知識識，建立知知識庫。2、知識表表示將知識轉(zhuǎn)換換成計(jì)算機(jī)機(jī)能識別或或運(yùn)用的形形式3、知識的的輸入4、知識的的檢測：保保證知識的的完整性和和一致性（二）知識識的獲取方方式1、非自動動知識獲取取（人工移移植）人工知識獲獲取半自動化知知識獲?。海豪糜?jì)算算機(jī)進(jìn)行輔輔助以獲取取知識的系系統(tǒng)，是目目前機(jī)器學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域研研究的主要要內(nèi)容。這種系統(tǒng)能能利用計(jì)算算機(jī)通過內(nèi)內(nèi)建的各種種數(shù)據(jù)分析析模型與算算法，對訓(xùn)訓(xùn)練數(shù)據(jù)或或?qū)嶋H問題題進(jìn)行分析析處理、歸歸納、總結(jié)結(jié)或發(fā)現(xiàn)一一些尚未為為專家系統(tǒng)統(tǒng)掌握或認(rèn)認(rèn)識的新知知識。并將將其送入系系統(tǒng)知識庫庫，使其知知識不斷完完善豐富。?？萍嘉墨I(xiàn)領(lǐng)域?qū)＜抑R工程師知識編輯器知識庫閱讀對話2、自動知知識獲取通通過機(jī)器學(xué)學(xué)習(xí)技術(shù)獲獲取知識文字、圖象識別語音識別文字、圖象領(lǐng)域?qū)＜依斫鈿w納翻譯知識庫影響知識的的一致性與與完整性因因素:1）領(lǐng)域域?qū)＜姨崽峁┑闹R中存存在某些些不一致致、不完完整、甚甚至錯誤誤的知識識2）知識識工程師師未能準(zhǔn)準(zhǔn)確、全全面地理理解領(lǐng)域域?qū)＜业牡囊鈭D，，使得所所形成的的知識條條款隱含含著種種種錯誤3）采用用的知識識表示模模式不適適當(dāng)，不不能把領(lǐng)領(lǐng)域知識識準(zhǔn)確地地表示出出來4）對知知識庫進(jìn)進(jìn)行增、、刪、改改時沒有有充分考考慮到可可能產(chǎn)生生的影響響。常用的專專家系統(tǒng)統(tǒng)開發(fā)工工具和環(huán)環(huán)境可按按其性質(zhì)質(zhì)分為程程序設(shè)計(jì)計(jì)語言、、骨架型型工具具、語言言型工具具、開發(fā)發(fā)環(huán)境及及一些新新型專家家系統(tǒng)開開發(fā)工具具等。程序設(shè)計(jì)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)計(jì)語言包包括人工工智能語語言和通通用程序序設(shè)計(jì)語語言。它它們是專專家系統(tǒng)統(tǒng)開發(fā)的的最基礎(chǔ)礎(chǔ)的語言言工具。。人工智智能語言言的主要要代表有有以LISP為為代表的的函數(shù)型型語言和和以PROLOG為代代表的邏邏輯型語語言等；；通用程程序設(shè)計(jì)計(jì)語言的的主要代代表有C、C++和JAVA等。骨架型工具骨架型工具也也稱為專家系系統(tǒng)外殼，它它是由一些已已經(jīng)成熟的具具體專家系統(tǒng)統(tǒng)演變來的。。其演變方法法是，抽去這這些專家系統(tǒng)統(tǒng)中的具體知知識，保留它它們的體系結(jié)結(jié)構(gòu)和功能，，再把領(lǐng)域?qū)Ｓ玫慕缑娓母臑橥ㄓ媒缑婷妫@樣，就就可得到相應(yīng)應(yīng)的專家系統(tǒng)統(tǒng)外殼。語言型工具語言型工具是是一種通用型型專家系統(tǒng)開開發(fā)工具，它它是不依賴于于任何已有專專家系統(tǒng)，不不針對任何具具體領(lǐng)域，完完全重新設(shè)計(jì)計(jì)的一類專家家系統(tǒng)開發(fā)工工具。與骨架架系統(tǒng)相比，，語言型工具具具有更大的的靈活性和通通用性，并且且對數(shù)據(jù)及知知識的存取和和查詢提供了了更多的控制制手段。常用用的語言型工工具有CLIPS和OSP等。開發(fā)環(huán)境專家系統(tǒng)開發(fā)發(fā)環(huán)境是一種種為高效率開開發(fā)專家系統(tǒng)統(tǒng)而設(shè)計(jì)和實(shí)實(shí)現(xiàn)的大型智智能計(jì)算機(jī)軟軟件系統(tǒng)。專專家系統(tǒng)開發(fā)發(fā)環(huán)境一般由由調(diào)試輔助工工具、輸入輸輸出設(shè)施、解解釋設(shè)施和知知識編輯器4個典型部件件所組成。6.6專專家系統(tǒng)統(tǒng)的開發(fā)開發(fā)工具與與環(huán)境一、骨架型型開發(fā)工具具借用以前開開發(fā)好的專專家系統(tǒng)，，將描述領(lǐng)領(lǐng)域知識的的規(guī)則從原原系統(tǒng)中““挖掉”，，只保留其其獨(dú)立于問問題領(lǐng)域知知識的推理理機(jī)部分，，這樣形成成的工具稱稱為骨架型型工具如EMYCIN、KAS以及EXPERT等。這類工具因因其控制策策略是預(yù)先先給定的，，使用起來來很方便，，用戶只須須將具體領(lǐng)領(lǐng)域的知識識明確地表示成為一一些規(guī)則就可以了。。這樣，可可以把主要要精力放在在具體概念念和規(guī)則的的整理上，，而不是像像使用傳統(tǒng)統(tǒng)的程序設(shè)設(shè)計(jì)語言建建立專家系系統(tǒng)那樣，，將大部分分時間花費(fèi)費(fèi)在開發(fā)系系統(tǒng)的過程程結(jié)構(gòu)上，，從而大大大提高了專專家系統(tǒng)的的開發(fā)效率率。這類工工具往往交交互性很好好，用戶可可以方便地地與之對話話，并能提提供很強(qiáng)的的對結(jié)果進(jìn)進(jìn)行解釋的的功能。存在問題主要骨架是是固定的，，除了規(guī)則則以外，用用戶不可改改變?nèi)魏螙|東西1．原有骨架架可能不適適合于所求求解的問題題。2．推理機(jī)中中的控制結(jié)結(jié)構(gòu)可能不不符合專家家新的求解解問題的方方法。3．原有的規(guī)規(guī)則語言,可能不能完完全表示所所求解領(lǐng)域域的知識。。4．解問題的的專門領(lǐng)域域知識可能能不可識別別地隱藏在在原有系統(tǒng)統(tǒng)中?；谶@些原原因，使得得骨架型工工具的應(yīng)用用范圍很窄窄，只能用用來解決與與原系統(tǒng)相相類似的問問題。EMYCIN是一個個典型的骨骨架型工具具，它是由由著名的用用于對細(xì)菌菌感染病進(jìn)進(jìn)行診斷的的MYCI系統(tǒng)發(fā)展展而來的，，因而它所所適應(yīng)的對對象是那些些需要提供供基本情況況數(shù)據(jù)，并并能提供解解釋和分析析的咨詢系系統(tǒng)，尤其其適合于診診斷這一類類演繹問題題。這類問問題有一個個共同的特特點(diǎn)是具有有大量的不不可靠的輸輸入數(shù)據(jù)，，并且其可可能的解空空間是事先先可列舉出出來的。二、語言型型開發(fā)工具具它們并不與與具體的體體系和范例例有緊密的的聯(lián)系，也也不偏于具具體問題的的求解策略略和表示方方法。提供給用戶戶的是建立立專家系統(tǒng)統(tǒng)所需要的的基本機(jī)制制，其控制制策略也不不固定于一一種或幾種種形式，用用戶可以通通過一定手手段來影響響其控制策策略。語言型工具具的結(jié)構(gòu)變變化范圍廣廣泛，表示示靈活，所所適應(yīng)的范范圍要比骨骨架型工具具廣泛得多多。像OPS5、OPS83、RLL及ROSIE等，均屬于于這一類工工具。語言型工具具為維護(hù)其其廣泛的應(yīng)應(yīng)用范圍，，不得不考考慮眾多的的在開發(fā)專專家系統(tǒng)中中可能會遇遇到的各種種問題，因因而使用起起來比較困困難，用戶戶不易掌握握，對于具具體領(lǐng)域知知識的表示示也比骨架架型工具困困難一些，，而且在與與用戶的對對話方面和和對結(jié)果的的解釋方面面也往往不不如骨架型型工具。語言言型型工工具具中中一一個個較較典典型型的的例例子子是是OPS5，它它以以產(chǎn)產(chǎn)生生式式系系統(tǒng)統(tǒng)為為基基礎(chǔ)礎(chǔ)，，綜綜合合了了通通用用的控控制制和和表表示示機(jī)機(jī)制制，，向向用用戶戶提供供建建立立專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)所所需需要要的的基基本本功功能能。。在在OPS5中，，預(yù)預(yù)先先沒沒有有規(guī)規(guī)定定任任何何符符號號的的具具體體含含義義和和符符號號之之間間的的任何何關(guān)關(guān)系系，，所所有有符符號號的的含含義義和和它它們們之之間間的的關(guān)關(guān)