8、第八课专家系统与决策支持.pptxVIP

专家系统与决策支持ExpertSystemandDSS

近年来，人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI）理论的出现及其在故障诊断中的成功应用，为故障诊断技术的发展开拓了新的途径。利用人工智能的理论和方法，将设备维护人员关于故障诊断的经验和知识加以系统化，形成专家系统，将有利于故障诊断知识的积累和扩大。

图1人工智能的应用神经网络模糊逻辑遗传算法智能服务专家系统自然语言分析人工感知系统工业机器人人工智能的应用

变电设备劣化和异常情况的判断，在以往完全取决于现场维修技术人员的经验。熟练维修人员的高龄化和经验丰富的年轻设备维修人员的培养不足是当前电力系统运行单位所面临的一个主要问题。专家系统是一种具有大量专门知识的程序系统，它根据多个专家提供的专业知识进行推理，模拟专家作出决定的过程，解决通常需要专家才能解决的复杂问题。借助专家系统的帮助，使现场的运行和维护人员可以迅速、准确地将异常设备分选出来，从而在一定程度上缓解了现场对维修人员在经验方面的要求。

什么是专家系统？功能性定义:它是利用人类专家的权威性知识和求解问题方法（推理）来求解那些通常需要人工智能的问题的一组计算机程序系统；能根据用户提供的数据、信息或事实，运用系统中存储的专家经验或知识进行推理判断，最后给出结论及结论的可信度以供用户决策之用；能对某一任务提出聪明的建议或智能的决策；能判断自己的推理路线并以简明易懂的方式告诉询问者；可解决人类专家都很难解决的一些问题。

电气设备发生故障的原因涉及到多个方面，很多因素与故障之间的关系具有不确定性，只判断单一因素不能正确识别故障。同理，单一领域的专家不能全面解决多因素导致的故障。专家的知识是从实践中形成的，没有明确的诊断标准，难免产生偏差和错误。专家系统能使多个领域众多专家的专业知识和经验以及他们相互合作解决问题的能力得以总结、综合、精炼及发展，使特定领域的专家有了通力合作及相互参考学习的新场所，有利于特定学科的进一步发展。专家系统能够高效率、低消耗、准确无误、周密全面、迅速而不知疲觉得工作，使人类专家的经验不再受时间和空间的限制，得以永久保留和广泛推广应用。

什么是专家系统？型态性定义具有分离式领域知识库及推理器的智能型信息系统，用于解决特定领域的课题。将传统的“数据结构+算法=程序”的应用程序模式变化成“知识+推理=系统”模式。

专家系统的局限性：一是知识获取的瓶颈问题，由于知识的获取主要靠人工移植；其二是知识维护困难，多数采用简单的产生式结构构造知识库，尚未采用面向对象的知识库构造方式，算法比较复杂。其三是由于推理方法简单、诊断策略不灵活，造成推理能力较弱，容易出现匹配冲突，容错能力较差，推理速度慢，难以满足监测控制实时性的要求。这些都是专家系统欲待解决的前沿课题。

建立专家系统的条件是否存在能够解决该问题的人类专家?如果不存在人类专家，也就无法建立解决问题的规则。问题是否存在可定义的解答?专家系统被设计为在一组解决方案中选择最恰当的方法。解决问题的具体方案必须适于表述为专家系统的语言。问题的领域和可理解程度是否限定在有限的范围内?广义的常识性问题或者需要很“深”知识的问题都不适于专家系统。专家系统只能解决特殊领域的问题。解决问题的方法是否可以文本化?问题解决方案可能是决策树、程序手册、使用说明等等。一个具有良好定义的问题域能够很容易地建立专家系统。

专家系统的可应用范围特定的广度有限的深度问题域ExpertSystems将专家系统将解决的问题定义到如上图中适当的阴影区域是非常重要的，问题域不应具有“过宽”的范围和“过深”的可理解水平。

传统专家诊断的缺点受地域限制；受年龄限制；容易疲劳。

为什么使用专家系统?知识的保护将专家的经验转化为永久的记忆。将专家从重复繁琐的日常工作中解放出来。在专业领域为初学者提供专家的建议。将专家经验广泛地推广。提高工作效率.在紧急状况下提供参考意见.尤其在疲劳和精神压力大的情况下。

专家系统与人类专家的对比要素 人类专家 专家系统时效性 工作日 任何时间地域性 当地 无论何处安全性 不能替代的 可替代的易损坏 是 否性能 易变的 恒定的速度 通常较慢 通常很快费用 高 相对廉价的

图5专家系统的组成和处理流程一般专家系统的主要组成知识库推理机

监测数据历史数据规程环境经验知识定义规则结构…..专家系统知识表达数据库索引

人机交互界面知识库推理机专家系统

专家系统的建立专家系统外壳人机界面推理机知识工程知识获取知识表达

建立专家系统的参与者领域专家知识工程师用户

领域专家在特定领域，具有某种特殊技能的人，能够利用以往的