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第六章 专家系统 §6.1专家系统介绍 什么是专家系统 专家系统处理现实世界中提出的需要由专家来分挤和判断的复杂问题。 专家系统利用专家推理方法的计算机模型来解决问题，并且如果专家系统所要解决的问题和专家要解决的问题可相比较的话，专家系统应该得到和专家相同的结论。 为什么要建立专家系统 为了传播珍贵的成本高的专门知识。 使专家知识形式化。 汇集各种来源的知识。 专家系统的组成 知识库 存储从专家那里得到的关于某个领域的专门知识。 推理机 具有进行推理的能力，即能够根据知识推导出结论，而不是简单的去有哪些信誉好的足球投注网站现成的答案。 建立专家系统的过程 知识获取:知识获取就是把解决问题所用的专门知识从某些知识来源变换为计算机程序。可能的知识来源包括专家、教科书、资料库以及工程师自己的经验。知识获取是由知识工程师来完成的。由于专家所掌握的知识和能存储于计算机的知识形式之间通常存在较大的差别，所以，要建立一个成功的专家系统，知识工程师与专家之间要多次相互交换意见，以使知识库能正确地反映专家的知识。除此以外，知识工程师还要选择推理方法。知识获取是建立专家系统过程中最为困难的阶段之一。 知识表达方法的选择: 经过多次和专家交谈以及阅读有关资料，知识工程师逐渐熟悉这个专门领域中的专门知识以后，就可以选择合适的知识表达方法。所选择的知识表达方法应该具有以下两个性质：(1)具有表达专家知识的能力；(2)能简单和方便地描述、修改和解释系统中的知识。能方便地修改知识这一点，在选择知识表达方法中是很重要的。因为专家在描述模型时经常改变，特别在描述模型的初期更是如此。要适应这种情况，灵活性是很基本的。此外还需要在以计算机表达知识的方便性和结构的复杂性之间加以平衡。 专家系统的建立: 要成功地建立一个专家系统的关键是从一个较小的系统开始，然后逐渐地扩大成一个具有相当规模的可以进行试验的系统。在系统的改进过程中，必须不断地进行实验验证。建立专家系统，可以粗略地分成以下几个步骤。 (1)知识库初步设计；包括(a)问题定义：规定目标、约束、知识来源、参加者以及他们的作用。(b)概念化；详细叙述问题如何分解成子问题；从假设、数据、中间推理、概念等方面来说明每个子问题的组成；这些概念对执行过程的影响。(c)问题的计算机表达。 (2)原型的发展和试验：一旦选定了知识表达方法，我们就可以着手执行整个系统所需知识的原型子集。这个子集的选择是关键性的。它必须包括有代表性的知识样本，这些知识样本对整个模型来说是有典型意义的，同时又必须只涉及对试验是足够简单的子任务和推理过程。一旦原型产生了可接受的推理，这个原型就要扩展以包括它必须解释的各种更为详细的问题。 (3)知识库的改进和推广：用更复杂的情况来进行试验。这些试验的结果一定会对问题的基本组成以及它们之间的关系作出许多调整。如果要达到专家那样很高的水平，这个阶段将要化费相当长的时间． §6.2专家系统设计工具 专家系统设计工具 骨架系统: EMYCIN (得自MYCIN)，KAS(得自 PROSPECTOR)，EXPERT(得自CASNSET)等。 通用型专家系统开发工具：OPS是美国卡内基-梅隆大学的J.McDermott、A.Newell等人用LISP语言研制的一个基于规则的通用型专家系统开发工具。OPS由产生式规则库、推理机及综合数据库三部分组成。专家系统的开发者按系统规定的形式建立规则，推理机根据规则进行正向推理。 程序设计语言：C,PASCAL,ADA,LISP,PROLOG 骨架系统又称为专家系统外壳，是将一些已成熟的专家系统中的具体知识抽去，保留其体系结构和功能（知识表示方式、推理机制等）而得到的。只要将相应领域的专家知识用外壳规定的模式表示并放入知识库就可以快速地产生一个新的专家系统。 问题：(1)原来系统的结构可能不适合于新的任务。(2)推理过程中体现的控制结构和新专家的解决问题方法不匹配。(3)原来的规则表达方式不适合新任务。(4)在原来的系统中，可能以未被认识的方式藏有该任务的专门知识。 EXPERT是几种专家系统设计工具中比较简单的一种，它适合于开发咨询类型的专家系统。除了在医疗领域以外，在化学、油井数据分析、汽车修理等其他领域里也已利用EXPERT开发了一些实验性系统。在咨询问题中最适合于EXPERT的是分类问题。分类问题具有预先确定的、可能出现的结论表，程序就从这个表中选取结论。 §6.3 举例—— 汽车维修咨询系统 专家知识的描述 三个表达成分：假设或结论，观测或观察，推理或决策规则。 观测和假设之间是严格区分的，观测是观察或量测，它的值可以是“真(T)”，“假(F)”，数字或“不知道”等形式；假设是由系统可能推理得到的结论。通常假设附有不确定