人工智能原理ch6–1.ppt

* 第六章 专家系统 专家系统是人工智能应用研究的主要领域。七十年代中期，专家系统的开发获得成功。八十年代，专家系统在全世界得到迅速发展和广泛应用。 专家系统实质上为一计算机程序，它能够以人类专家的水平完成特别困难的某一专业领域的任务。在设计专家系统时，知识工程师的任务就是使计算机尽可能模拟人类专家解决某些实际问题的决策和工作过程、即模仿人类专家如何运用他们的知识和经验来解决所面临问题的方法、技巧和步骤。 专家系统是在产生式系统的基础上发展起来的。 6.1 产生式系统 产生式系统首先是由波斯特(Post)于1943年提出的产生式规则而得名的。 6.1.1 产生式系统的组成 产生式系统由三个部分组成：总数据库、产生式规则和控制策略 产生式规则是一个以“如果满足这个条件，就应当采取某些操作”形式表示的语句。 如：如果 某种动物是哺乳动物，并且吃肉。 那么 这种动物被称为食肉动物。 在产生式系统的执行过程中，如果某条规则的条件满足了，那么，这条规则就可以被应用。也就是说，系统的控制部分可以执行规则的操作部分。 产生式的两边（条件、结果）可用谓词逻辑、符号和语言的形式，或用很复杂的过程语言来表示。 总数据库是产生式规则的注意中心。产生式规则的左边表示在启用这一规则之前总数据库内必须准备好的条件。例如，上述例子中要得出该动物是食肉动物的结论之前，必须在总数据库中存有“该动物是哺乳动物”和“该动物吃肉”这两个事实。执行产生式规则的操作会引起总数据库的变化（该动物是食肉动物引入），以使其它产生式规则的条件可能被满足。 控制策略的作用是说明下一步应该选用什么规则，也就是如何应用规则。通常从选择规则到执行操作分三步：匹配、冲突解决、操作。（选规则 执行） 1. 匹配 在这一步，把当前数据库与规则的条件部分相匹配。 如果两者完全匹配时，则把这条规则称为触发规则。 当按规则的操作部分去执行时，称这条规则为启用规则。 被触发的规则不一定总是启用规则，因为可能同时有几条规则的条件部分被满足，这就要在解决冲突步骤中来解决这个问题。 2.冲突解决 当有一条以上规则的条件部分和当前数据库相匹配时，就需要决定首先使用哪一条规则，这称为冲突解决。有很多种冲突解决策略。 (1) 专一性排序 如果某一规则的条件部分规定的情况，比另一规则条件部分规定的情况更有针对性，则这条规则有较高的优先级。 (2) 上下文限制 把产生式规则按它们所描述的上下文分组，也就是说按上下文对规则分组。在某种上下文条件下，只能从与其相对应的那组规则中选择可应用的规则。 (3) 规则排序 如果规则编排的顺序就表示了启用的优先级，则称之为规则排序。 (4) 数据排序 把规则条件部分的所有条件按优先级次序编排起来，运行时首先使用在条件部分包含较高优先级数据的规则。 (5) 规模排序 按规则的条件部分的规模排列优先级。优先使用被满足的条件较多的规则。 (6) 就近排序 把最近使用的规则放在最优先的位置。 不同的系统，可使用上述这些策略的不同组合。 3. 操作 操作就是执行规则的操作部分，经过操作以后，当前数据库将被修改。然后，其它的规则有可能被触发和启用。 6.1.2 产生式系统示例 1. 用于综合的产生式系统 用于食品装袋的综合系统BAGGER 这是一个正向链接推理的产生式系统（从事实到目标）。这个系统的功能是把食品装入包装袋。 超级市场、网上购物、自动装袋、机器人系统。 整个装袋过程，可以分成以下几个阶段，或上下文。 (1) 核对定货 首先核，是否有遗漏，建议增加新食品。 (2) 大件物品装袋 先装入大件物品，如有大件瓶装物品应首先装入。 (3) 中件物品装袋 其次装入中件物品，如有冰激凌，先装入冷冻口袋。 (4) 小件物品装袋 把小件物品装入有空位的地方。 BAGGER系统采用上下文限制的控制策略，不同的规则只适用于不同的阶段。在各阶段可用规模排序策略进行冲突解决。 数据库、知识库中除规则外，还记录存放有关的当前状况（每个口袋所装物品的信息），有关物品的情况（大小、容器）。 假定开始处于订货阶段，待装袋物品有： 点心（2）、面包、炸土豆片、果酱、冰激凌、可乐 大 中 中 小 中 大 硬纸盒 塑袋 塑袋 罐 硬纸盒 瓶 B1：如 在核对阶段 有一袋炸土豆片、没有软饮料 则 增加一瓶可乐（面包、黄油）