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启智专家系统外壳及其教学的应用 　　普通高中信息技术新课标中设置了“人工智能初步”选修模块，要求学生能够利用简易的专家系统外壳开发简单的专家系统。国外对专家系统外壳的研究较为成熟，已经在教育教学中进行了应用。但是由于其对汉语规则的支持较差，系统的解释程序与知识表达很难通过汉化来实现，不适合我国人工智能课程教学的开展。笔者针对这种情况，开发了一款适合于中小学使用的全中文专家系统外壳程序，将其命名为“启智”专家系统外壳（以下简称为系统），可以满足《人工智能初步》课程中专家系统模块的教学要求。 　　 　　一、专家系统外壳的概念 　　 　　（一） 专家系统的基本结构 　　专家系统是一个(或一组)能在某特定领域内，以人类专家水平去解决该领域中困难问题的计算机程序。专家系统的结构由于实现技术不同而差别较大，一般均以MYCIN为代表的专家系统为原型，包括六个组成部分：知识库、上下文(也称全局数据库)、推理机、知识获取机制、解释机制和人机接口。 　　 　　（二） 专家系统外壳 　　专家系统外壳属于专家系统开发工具，设计目的是为了解决专家系统的通用性，提高开发效益。开发专家系统外壳的关键问题是使知识表示方式与推理控制策略独立于具体的问题领域。本文把推理机、解释程序、人机接口和知识获取程序等专家系统公共部分称为专家系统外壳。这样，把不同应用领域的知识库导入专家系统外壳即可形成相应的专家系统。 　　 　　二、专家系统外壳的应用 　　 　　本文以动物识别分类知识为例，阐述如何从领域专家获取知识，把知识成专家系统的表示形式，构造动物识别专家系统知识库，并在给定事实的情况下进行推理。 　　 　　（一） 获取领域知识 　　1.如果该动物有毛发，那么该动物是哺乳动物。 　　2.如果该动物能产乳，那么该动物是哺乳动物。 　　3.如果该动物会吃肉，那么该动物是食肉动物。 　　4.如果该动物有犬齿，且该动物有爪子、眼视前方，那么该动物是食肉动物。 　　5.如果该动物是哺乳动物且该动物是食肉动物，颜色是黄褐色，有暗斑点，那么该动物是金钱豹。 　　6.如果该动物是哺乳动物且该动物是食肉动物，颜色是黄褐色，有黑色条纹，那么该动物是老虎。 　　 　　（二） 绘出推理网络 　　绘制推理网络有助于学生了解专家系统的推理机制和解释机制。图1中最高节点称为假设或结论节点(这些节点没有输出弧线)，如金钱豹、老虎；中间节点（这些节点既有输出弧线又有输入弧线）称为中间假设，如哺乳动物、食肉动物等；始端节点（这些节点没有输入弧线）称为证据节点或事实节点。“→”表示推断，有“”表示同时要有，即and的关系。 　　 　　 　　（三） 编制知识库 　　本系统支持人机界面和知识库文本两种方式编制知识库。人机界面通过“数据管理”模块（如图2）实现，可以提供友好的人机接口并能对已有条件进行自动录入，比较适合中小学生使用；知识库文本则按照一定的语法要求编制知识库，这种方式比较适合专业开发人员使用。首先按语法要求编写知识库文本，再利用“系统维护”模块下的“知识库导入”功能导入系统。下面阐述一下动物识别专家系统语法的编制方法。 　　 　　动物识别专家系统语法 　　//动物识别专家系统.txt 　　//以下为知识库中全局变量 　　START-GLOBAL 　　KNOWLEDGE-BASE=动物识别专家系统 　　DEFAULT-PATH=D:\Images 　　END-GLOBAL 　　//以下为知识库中的规则 　　START-RULE 　　RULE [规则1] (CF=100%) 　　IF 　　[该动物有毛发]=真 　　THEN 　　[该动物是哺乳动物] 　　…… 　　（省略规则2至规则5） 　　…… 　　RULE [规则6] (CF=100%) 　　IF 　　[该动物是哺乳动物]=真 　　[该动物是食肉动物]=真 　　[该动物的颜色是黄褐色]=真 　　[该动物有黑色条纹]=真 　　THEN 　　[该动物是老虎] 　　JPG=21.jpg 　　WMV=21.wmv 　　END-RULE 　　//以下为人机交互问题的选项 　　PROMPT-START 　　DEFAULT-CHOICE [真][假] 　　PROMPT-END 　　 　　（四）专家系统外壳推理过程 　　“动物识别专家系统”知识库编制完成后就可以运用这些知识进行推理。现以事实“能产乳”、“会吃肉”、“黄褐色”、“黑条纹”为例，具体了解一下专家系统的运行过程、推理机制以及解释机制等。 　　本系统能同时支持多个知识库，在推理之前应首先在系统界面主菜单中依次选择“运行”―“选择知识库”，设定需要运行的当前知识库。设定知识库后