先进专家系统先进专家系统人工智能有许多备受关注的领域,如:自然语言理解,人工神经系统,专家系统。专家系统(Expert System)就是对传统人工智能问题中智能程序设计的一个非常成 功的近似解决方法;是人工智能从一般思维规律探索走向专门知识利用,从理论方 法研究走向实际系统设计的转折点和突破口。它作为典型的“知识工程”系统，既是知识表达、知识存储、知识推理、知识获取、知识管理技术的综合应用对 象， 也是研究和开发知识工程技术的工具。从这个意义上说，它促进了计算机软件、硬件和系统从数据信息处理向知识信息处理的发展。近年来，专家系统在理论 研究和实际应用方面取得了令人瞩目的成就。在管理决策领域，专家系统也愈 来愈受到人们的关注，取得了巨大的发展。1.专家系统的定义专家系统的定义专家系统的早期先导者之一,斯坦福大学的 EdwardF eigen-baum 教授,把专 家 系统定义为:一种智能的计算机程序,它运用知识和推理来解决只有专家才能解决 的复杂问题。也就是说专家系统是一个能在某特定领域内解决复杂问题并达到 专家水平的计算程序系统它是一种具有智能特征的软件。它能够处理现实世界 中需要山具有专门领域的知识和经验的专家来分析和解决的复杂问题。专家系 统一般是在领域专家的帮助下开发的，系统中的专门知识含有这些专家个人的 经验成份。专家系统是一门综合性很强的边缘学科,它综合了计算机程序设计、 人下智能、心理学、数学等多学科的研究成果，正在形成自己的一套学科体系。2.专家系统的特性专家系统的特性(1) 并行分布式处理功能(2) 多专家协同工作(3) 更强的自学习能力(4) 更新的推理机制(5) 自纠错和自完善能力(6) 先进的智能接口(7) 更多的先进技术被引入和融合 3.专家系统的要素专家系统的要素专家系统可由下列几部分组成(知识库和推理机制是系统的关键部件)(1)知识库 知识库用于储存领域专家提供的专门知识。它包括书本知识、常识性知识、 由经验得到的启发式知识等，具体的有定义、定理以及确定和不确定的运算(推 理)法则等等。一个专家系统的能力取决于其知识库中所含有知识的数量和质量。它包括知识的收集和知识的表示两方面的工作，前者是通过知识工程师从同专 家的对话和从专家以往处理问题的实例中抽取专家知识;后者是指选择合理的数 据结构把获取的专家知识形式化存入知识库中。(2)推理机制 推理机制包括知识库管理系统和推理机。知识库管理系统能够按要求自动 地控制、扩展、更新知识库中的知识，按照推理过程的需求去搜索适用的知识， 并对知识库中知识作正确的解释。推理机选取知识库中对当前问题;U 一用的知 识， 在问题求解过程中生成并控制推理的进程。控制策略的选择常与专家系统 求解的问题类型有关，选取得合适与否将影响着系统对知识库中知识的使用效 率，进而影响着系统求解的效率。知识的选取过程在控制策略的控制下有时还 需要结合一些启发式知识，因为可用知识的使用途径存在优光程度等因素的制 约。(3)知识获取机 这是指机器自动实现的知识获取，称之为机器学习、自学、或简称为学习。 这种自学机制是通过两种方式实现的。一种方式是以传授方式而不是编程方式 接受专家对知识库的扩充和修改，即纷家同系统直接对话。系统把与专家对话 的内容变换成知识库中的内部知识，或用以修改知识库中的己有知识。另一种 方式是根据用户对系统每次求解结果的反馈信息，知识获取机制自动进行知识 库中知识的修改和完善，并可在系统问题求解的过程中自动积累，形成一些有 用的中间知识，如启发式规则，经过适当的实例验证以后， 自动追加到知识库 中，用以不断扩充知识库，增强和完善系统的性能。知识获取机在许多系统中 是一个可选的功能。(4)用户界面这是用户与计算机系统交互的窗口。通过它，将专家和用户的输入信息翻 译系统可接受的内部形式，同时把系统向专家或用户的输出信息转换为人类易 于理解的形式。所以要求它尽可能符合人的思维和求解问题的过程，使用尽可 能接近自然的语言以方便用户使用。(5)解释机 给用户解释系统每一步推理的含义。4.专家系统的基本结构专家系统的基本结构尽管不同类型的专家系统的结构会存在一定差异，但其基本结构还是大致 相同的。通常，一个专家系统的基本结构由知识库、数据库、推理机、解释模 块、知识获取模块和人机接口 6 大部分所组成。如下图(一)所示：图(一)：先进专家系统的基本结构先进专家系统的开发先进专家系统的开发1.开发步骤开发步骤采用原型技术的专家系统开发过程如下图(二)所示，它可分为设计初始知识 库、原型系统开发与试验、知识库的改进与归纳三个主要步骤。图(二)：建立专家系统的步骤2.知识获取知识获取图(三)：知识获取的任务3.开发工具与环境开发工具与环境常用的专家系统开发工具和环境可按其性质分为程序设计语言、骨架型工 具、语言型工具、开发环境及一些新型专家系统开发工具等。 (一)程序设计语言程序设计语言包括人工智能语言和通用程序设计语言。它们是专家系统开 发的最基础的语言工具。人工智能语言的主要代表有以 LISP 为代表的函数型语 言和以 PROLOG 为代表的逻辑型语言等；通用程序设计语言的主要代表有C、C+和 JAVA 等。 (二)骨架型工具骨架型工具也称为专家系统外壳，它是由一些已经成熟的具体专家系统演 变来的。其演变方法是，抽去这些专家系统中的具体知识，保留它们的体系结 构和功能，再把领域专用的界面改为通用界面，这样，就可得到相应的专家系 统外壳。 (三)语言型工具语言型工具是一种通用型专家系统开发工具，它是不依赖于任何已有专家 系统，不针对任何具体领域，完全重新设计的一类专家系统开发工具。与骨架 系统相比，语言型工具具有更大的灵活性和通用性，并且对数据及知识的存取 和查询提供了更多的控制手段。常用的语言型工具有 CLIPS 和 OSP 等。 (四)开发环境 专家系统开发环境是一种为高效率开发专家系统而设计和实现的大型智能 计算机软件系统。专家系统开发环境一般由调试辅助工具、输入输出设施、解 释设施和知识编辑器 4 个典型部件所组成。