专家系统.ppt

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1、专家系统专家系统什么是专家系统？什么是专家系统？专家系统的发展过程及前景专家系统的发展过程及前景专家系统在教育中的应用专家系统在教育中的应用321专家系统的定义专家系统的定义专家系统的结构及特点专家系统的结构及特点专家系统类型专家系统类型Your text here什么是专家什么是专家系统？系统？专家系统的定义专家系统的定义专家系统的定义专家系统的定义专家系统的定义专家系统的定义专家系统的定义专家系统的定义专家系统的定义专家系统的定义专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。具有大量的专门知识与经验 根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断 需要解决的问题要足够的

2、复杂1专家系统的定义专家系统的定义1专家系统的结构 不同领域和不同类型的专家系统，由于实际问题的复杂度和功能的不同，在实现其实际结构存在着一定的差异，但从概念组成上看，其结构基本不变。如图，一个专家系统一般由知识库、全局数据库、推理机、解释机制、知识获取和用户界面6个部分组成。2 专家系统的结构及特点专家系统的结构及特点知识库知识库结果解释器结果解释器知识推理器知识推理器知识获取器知识获取器人机接口人机接口用户用户 知识工程师知识工程师 领域专家领域专家专家系统的核心部件专家系统的核心部件 1.知识库知识库是专家系统的核心，由事实性知识、启发性知识和元知识构成。事实性知识指领域中广泛共有的知识

3、；启发性知识指领域专家的经验和启发性知识；元知识是调度和管理知识的知识。专家系统的知识库可以是关于一个领域或特定问题的若干专家知识的集合体，它可以向用户提供超过一个专家的经验和知识。3.数据库 又称全局数据库，存储有关领域问题的事实、数据、初始状态和推理过程的各种中间状态及求解目标等。相当于专家系统的工作存储区，存放用户回答的事实、已知的事实和由推理得到的事实。由于其内容在系统运行期间不断变化，所以也叫动态数据库。2.用户界面 实现系统与用户的信息交换，为用户使用专家系统提供了一个友好的交互环境。用户通过界面向系统提供原始数据和事实，或对系统的求解过程提问；系统通过界面输出结果，或回答用户的提

4、问。4.推理机 就是完成推理过程的程序，由一组用来控制、协调整个专家系统方法和策略的程序组成。根据用户的输入数据（如现象、症状等），利用知识库中的知识，按一定推理策略（如正向推理、逆向推理、混合推理等）求解当前问题，解释用户请求，最终推出结论。5.解释机制 主要作用是解释专家系统如何推断结论；回答用户的询问；使用户了解推理过程及推理过程所运用的知识和数据。6.知识获取 是专家系统的学习部分，修改知识库中原有的知识、增加新的知识、删除无用的知识。一个专家系统是否具有学习能力以及学习能力的强弱，是衡量专家系统适应性的重要标志。v专家系统与一般的计算机系统的对比1二、专家系统的特点 不受时间限制：可

5、随时使用，并可二十四小时持续运作。操作成本低：日常操作的成本比起人类专家便宜许多。易于传递及复制：轻易地将知识传递或复制。具有一致性：专家系统对于所处理的问题则具有一致性的输出。1 具有灵活性:在专家系统中，其体系结构通常采用知识库与推理机相分离的构造原则，它们彼此独立又相互联系。使用于特定领域：当问题的知识牵涉较广，或是没有一定的处理程序时，就必须靠人类专家的智慧来 解释专家系统解释专家系统是通过对已知信息和数据的分析与解释。特点：1.处理的数据量大，往往不准确、有错误。2.能够从不完全的信息中得出解释、假设等。3.推理过程可能很复杂和很长，并对推理过程做出解释3专家系统类型专家系统类型预测

6、专家系统 预测专家系统是通过对过去和现在已知状况的分析，推断未来可能发生的情况。特点：1.处理的数据随时间变化，而且是不准确和不完全的。2.系统需要有适应时间变化的动态模型。规划专家系统规划专家系统在于寻找出某个能够达到给定目标的动作序列或步骤。特点：1.所要规划的目标可能是动态的或静态的，需要对未来动作做比预测。2.所涉及的问题可能很复杂，要求系统抓住重点，处理好各子目标间3.关系和不确定的数据侍息，并通过试验性动作得出可行规划。设计专家系统设计专家系统是根据设计要求，求出满足问题的配置。特点：1.善于从多方面的约束中得到符合要求的设计结果。2.系统需要搜索较大的可能解空间。3.善于分析处理

7、好子问题间的相互作用。4.能够试验性地构造出可能设计，并易于对所得设计方案进行修改。5.能够使用已被证明是正确的设计来解释当前的(新的)设计。监视专家系统 监视专家系统对系统、对象或过程的行为进行不断观察，进行比较，以发现异常情况，发出警报。特点：1.应具有快速反应能力，在造成事故之前及时发出警报。2.发出的警报要有很高的准确性。3.系统能够随时间和条件的变化而动态地处理其输入信息。4.监视专家系统可用于核电站的安全监视、防空监视与警报等。未来现在过去专家系统的研究过程及前景专家系统的研究过程及前景发展期发展期成熟期成熟期初创期初创期孕育期孕育期专家系统的研究历程专家系统的研究历程1937年，

8、图灵年，图灵(Turing)发表了理想计算器的论文发表了理想计算器的论文 1943年，年，Post产生式规则产生式规则 1954年，控制规则执行的年，控制规则执行的Markov算法算法 1956年，人工智能（年，人工智能（Artificial Intelligence,AI）一词在美国一次学者聚会中诞生一词在美国一次学者聚会中诞生 孕育期孕育期1957年，年，Rosenblatt,Newell 等人提出等人提出通用问题求解器通用问题求解器GPS 1960年，年，MaCarthy研制的研制的 LISP 语言诞生语言诞生 初创期（第一代专家系统）初创期（第一代专家系统）特点：以高度专业化、求解专门

9、问题的能力强为特点，但在体系结构的完整性、可移植性等方面存在缺陷，求解问题的能力弱。20世纪60年代中期，知识在智能行为中的地位受到了研究者的重视，为以专门知识为核心求解具体问题的专家系统的产生奠定了思想基础。1965年，费根鲍姆（Feigenbaum）等人研制了世界上第一个专家系统DENDRAL，标志着第一代专家系统的诞生。麻省理工学院开始研制MACSYMA系统，它作为数学家的助手使用启发式方法变换代数表达式，现经过不断扩充，能求解600多种数学问题。成熟期（第二代专家系统）成熟期（第二代专家系统）初创期（第一代专家系统）初创期（第一代专家系统）20世纪70年代是专家系统开发的鼎盛时期，各种

10、各样的专家系统被开发出来。第二代专家系统属单学科专业型、应用型系统，其体系结构较完整，移植性方面也有所改善，在系统的人机接口、解释机制、知识获取技术、不确定推理技术、增强专家系统的知识表示和推理方法的启发性、通用性等方面都有所改进。其中比较有代表性的是：MYCIN PROSPCTOR HEARSAYCANSTMYCIN 肖特立夫等人研制的MYCIN系统，用于诊断和治疗血液感染和脑炎感染，可给出处方建议（提供抗菌剂治疗建议），不但具有很高的性能，而且具有解释功能和知识获取功能。MYCIN系统第一次明确使用了目前在专家系统中较为流行的知识库概念，它的知识表示系统用带有置信度的“IFTHEN”规则来

11、表示，并使用不确定性推理方法进行推理。MYCIN由LISP语言写成，它是一个面向目标求解的系统，使用反向推理方法，并利用了很多的启发式信息。初创期（第一代专家系统）初创期（第一代专家系统）PROSPCTOR PROSPCTOR用于辅助地质学家探测矿藏，是第一个取得明显经济效益的专家系统，它的性能据称完全可以同地质学家相比拟。它运用了规则与语义网相结合的混合表示方式，推理过程运用了一种似然推理技术。CANST CANST系统是由S.M.Wiss和C.A.Kulikowski等人在70年代初期开始研制的，它是一个诊断和治疗青光眼疾病的专家系统。初创期（第一代专家系统）初创期（第一代专家系统）HEA

12、RSAY系统由美国卡内基梅隆大学开发，用于语音识别。在此系统中首次用到黑板模型，黑板与黑板系统黑板模型是一种高度结构化的问题求解模型，能够决定何时和如何运用知识来进行推理和问题求解，能够处理大量不同的、错误的和 不完全的知识。HEARSAY 70年代后期，专家系统已基本成熟年代后期，专家系统已基本成熟80年代初，医疗专家系统占了主流年代初，医疗专家系统占了主流80年代中期，出现了大量的投入商业化运行的系统年代中期，出现了大量的投入商业化运行的系统 80年代后期，出现面向对象、神经网络和模糊技术等年代后期，出现面向对象、神经网络和模糊技术等发展期（第三、四代专家系统）发展期（第三、四代专家系统）

13、1新一代专家系统的特征 并行技术与分布处理 基于各种并行算法，采用各种并行推理和执行技术。能同步地并行，也能作异步并行处理。提高系统的处理效率和可靠性等。多专家系统协同工作多个专家系统协同合作。各子专家系统间可以互相通信，经过叠代求得某种“稳定”状态。扩大整体专家系统的解题能力。发展前景高级语言和知识语言描述用高级专家系统语言对系统专家系统进行描述，生成系统就能自动或半自动地生成所要的专家系统。这包括知识表示模式等。具有自学习功能 根据知识库中已有的知识和用户对系统提问的应答，进行推理以获得新知识，总结新经验，从而不断扩充知识库。引入新的推理机制现存的大部分专家系统只能作演绎推理。在新一代专家

14、系统中，除演绎推理之外，还应有归纳推理，非标准逻辑推理以及基于不完全知识与模糊知识的推理等。具有自纠错和自完善能力 有了这种功能和上述的学习功能后，专家系统就会随着时间的推移，不断完善自身，并使知识越来越丰富。先进的智能人机接口理解自然语言，实现语声、文字、图形和图像的直接输入输出是人们对新一代专家系统的重要期望。这一方面需要硬件、软件的有力支持。专家系统在教育中的应用专家系统在教育中的应用 专家系统与计算机辅助教学及网络远程教学的结合应用在教育技术的基础上专家系统在教育中的应用（作为学习工具、学习对象）专家系统辅助教育教学的其他应用（教学资源利用、学习成绩分析、大学生心理素质测评专家系统）Thank you!特别鸣谢：杨萍、王佳丽、王婷婷、王珊珊、王博、特别鸣谢：杨萍、王佳丽、王婷婷、王珊珊、王博、王福娜、吴婷、徐春红、王洁、薛春霞、许文娇王福娜、吴婷、徐春红、王洁、薛春霞、许文娇结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！35