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我對專家系統(tǒng)的認識與理解一：什么是專家系統(tǒng)？ 所謂“專家”，一般都擁有某一特定領域的大量知識，以及豐富的經(jīng)驗。在解決問題時，專家們通常擁有一套獨特的思維方式，能較圓滿地解決一類困難問題，或向用戶提出一些建設性的建議等。專家系統(tǒng)就是存儲在磁盤上的專家經(jīng)驗和專業(yè)知識，是一個具有智能特點的計算機程序，它的智能化主要表現(xiàn)為能夠在特定的領域內模仿人類專家思維來求解復雜問題。因此，專家系統(tǒng)必須包含領域專家的大量知識，擁有類似人類專家思維的推理能力，并能用這些知識來解決實際問題。例如，一個醫(yī)學專家系統(tǒng)就能夠像真正的專家一樣，診斷病人的疾病，判別出病情的嚴重性，并給出相應的處方和治療建議等。通常，先由專家系統(tǒng)的開發(fā)者把人類專家從多年經(jīng)驗中積累起來的核心知識和技能存儲到磁盤上，使用戶用過戶可以通過個人計算機或者網(wǎng)絡系統(tǒng)來獲得這些知識。查詢者只需要講所要咨詢的問題通過形式語言錄入到專家系統(tǒng)中，專家系統(tǒng)就是通過事先存儲在計算機中的知識進行推理與演算后為相應的問題的答案與咨詢與建議，答案與建議比較準確。專家系統(tǒng)的開發(fā)者通過專家系統(tǒng)開發(fā)工具建立相應的系統(tǒng)模型、搜索模型、知識表示模型和人機交互機制等，確定相應的搜索策略、問題與建議的指導性策略、專家系統(tǒng)的穩(wěn)定性與準確性，防止給出錯誤的和誤導性建議與指導方案。 如圖1-1所示給出了專家系統(tǒng)的開發(fā)工具的功能，是專家盡快的設計與測試相應的專家系統(tǒng)，以便提高專家系統(tǒng)的準確性、智能性與可移植性，確定某版本的最終專家系統(tǒng)。二：專家系統(tǒng)的構造專家系統(tǒng)的基本結構如圖1-2所示，其中箭頭方向為數(shù)據(jù)流動的方向。專家系統(tǒng)通常由人機交互界面、知識庫、推理機、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫、知識獲取等6個部分構成。知識庫用來存放專家提供的知識。專家系統(tǒng)的問題求解過程是通過知識庫中的知識來模擬專家的思維方式的，因此，知識庫是專家系統(tǒng)質量是否優(yōu)越的關鍵所在，即知識庫中知識的質量和數(shù)量決定著專家系統(tǒng)的質量水平。一般來說，專家系統(tǒng)中的知識庫與專家系統(tǒng)程序是相互獨立的，用戶可以通過改變、完善知識庫中的知識內容來提高專家系統(tǒng)的性能。知識庫推理機學習系統(tǒng)（知識獲?。┤藱C交互界面綜合數(shù)據(jù)庫解釋器圖1-2專家系統(tǒng)結構圖人工智能中的知識表示形式有產(chǎn)生式、框架、語義網(wǎng)絡等，而在專家系統(tǒng)中運用得較為普遍的知識是產(chǎn)生式規(guī)則。產(chǎn)生式規(guī)則以IFTHEN的形式出現(xiàn)，就像BASIC等編程語言里的條件語句一樣，IF后面跟的是條件（前件），THEN后面的是結論（后件），條件與結論均可以通過邏輯運算AND、OR、NOT進行復合。在這里，產(chǎn)生式規(guī)則的理解非常簡單：如果前提條件得到滿足，就產(chǎn)生相應的動作或結論。例如，在“動物識別”專家系統(tǒng)中有這樣一條規(guī)則：IF 能做單腿跳嗎 = 否 AND 在蘇格蘭嗎 = 是 AND 高度 = 大THEN 動物 = 馬 在這條規(guī)則當中，IF后面的前件中包含三個條件，只有三個條件都得到了滿足，才能得出該動物是“馬”。反之就得不出這個結論。產(chǎn)生式專家系統(tǒng)的知識庫中包含了大量的規(guī)則，換言之，這里的知識庫就是一個規(guī)則集。推理機針對當前問題的條件或已知信息，反復匹配知識庫中的規(guī)則，獲得新的結論，以得到問題求解結果。在這里，推理方式可以有正向和反向推理兩種。正向推理是從前件匹配到結論，反向推理則先假設一個結論成立，看它的條件有沒有得到滿足。由此可見，推理機就如同專家解決問題的思維方式，知識庫就是通過推理機來實現(xiàn)其價值的。人機界面是系統(tǒng)與用戶進行交流時的界面。通過該界面，用戶輸入基本信息、回答系統(tǒng)提出的相關問題，并輸出推理結果及相關的解釋等。綜合數(shù)據(jù)庫專門用于存儲推理過程中所需的原始數(shù)據(jù)、中間結果和最終結論，往往是作為暫時的存儲區(qū)。解釋器能夠根據(jù)用戶的提問，對結論、求解過程做出說明，因而使專家系統(tǒng)更具有人情味。知識獲取是專家系統(tǒng)知識庫是否優(yōu)越的關鍵，也是專家系統(tǒng)設計的“瓶頸”問題，通過知識獲取，可以擴充和修改知識庫中的內容，也可以實現(xiàn)自動學習功能。三：專家系統(tǒng)如何工作專家系統(tǒng)的基本工作流程是，用戶通過人機界面回答系統(tǒng)的提問，推理機將用戶輸入的信息與知識庫中各個規(guī)則的條件進行匹配，并把被匹配規(guī)則的結論存放到綜合數(shù)據(jù)庫中。最后，專家系統(tǒng)將得出最終結論呈現(xiàn)給用戶。在這里，專家系統(tǒng)還可以通過解釋器向用戶解釋以下問題：系統(tǒng)為什么要向用戶提出該問題（Why）？計算機是如何得出最終結論的（How）？領域專家或知識工程師通過專門的軟件工具，或編程實現(xiàn)專家系統(tǒng)中知識的獲取，不斷地充實和完善知識庫中的知識。四：專家系統(tǒng)的構造瓶頸：1）知識的表示知識這個詞對我們來說仍是一個模糊的概念，只是從直覺上知道它的意義，但是知識怎樣表示才能由計算機進行處理呢？目前的研究主要集中在知識的描述、編程以及相應的數(shù)學技巧方面。語義網(wǎng)絡、框架和規(guī)則是三種常用的非程序用戶常用的技術。語義網(wǎng)絡能夠反映不同個體之間的聯(lián)系。如圖1-3所示.圖中，我們用線段來表示兩個對象的“關系”，通常把關系表示在線段上方，關系例子如：A：A-KIND-OF(哺乳動物，動物)表示“哺乳動物是一種動物”；B： SKIN-COVER(毛發(fā)，哺乳動物)表示“哺乳動物的表皮是毛發(fā)”；C：ACTIVITY(產(chǎn)奶，哺乳動物)表示“產(chǎn)奶是哺乳動物的一種活動”?？蚣苁且环N數(shù)據(jù)結構，他可以用來表示那些已有的情況。每個框架都帶著各種信息，有怎樣使用框架的信息，有期望下一時刻發(fā)生什么事件的信息，有當期望滿足時和不滿足時應該做什么的信息等?？蚣芫哂袆澐謴碗s的領域、儲存描述性數(shù)據(jù)和存儲過程性知識的優(yōu)點。 規(guī)則是一種簡便的知識表示法。具有簡潔性、模塊性、規(guī)模恰當和描述性和過程性。2) 專家系統(tǒng)鄰域的界定我們所常說的經(jīng)驗知識是指我們思維時所遵循的準則。在某個領域內，如何確定某個知識的表示是正確的和準確的是一個非常難的事情，以及在此知識的表示和推理規(guī)則下，查詢或搜索的范圍擴大時，如何確保經(jīng)過系統(tǒng)處理出來的結果是準確的和精確；或者若找出準確值和精確值，需要搜索很長的時間，或者進入死循環(huán)的話，如何避免這些問題，才是專家系統(tǒng)應該解決的基本問題。雖然各個專家已在某個領域內從事多年并且具有豐富的知識和經(jīng)驗，但是每人都有自己獨特的見解，如何綜合和抽象他們的知識和經(jīng)驗，確定一個非常強大的智能數(shù)據(jù)庫，劃分各個數(shù)據(jù)塊直接相互關系到專家系統(tǒng)鄰域的界定。專家系統(tǒng)領域界定的范圍內準確性、可信性可用性到底有多高，而界定范圍之外的準確定是否被忽視？由于鄰域的模糊性和不確定性，知識表示的模糊性，使得系統(tǒng)的領域可能泛化并逐步擴大，從而使得系統(tǒng)領域的變得不確定，導致搜索出結果的不準確性。3）專家系統(tǒng)的搜索策略雖然構造一給數(shù)據(jù)庫算是比較容易，但是如何從浩瀚如海的數(shù)據(jù)庫中提取出想要咨詢和查詢的知識關系到有沒有合適的搜索算法和最佳搜索路徑。雖然現(xiàn)在有些比較成熟的搜索算法和最佳及最優(yōu)的路徑的確定方案，但是如何在只是交叉仍具有最佳選擇性關系到當前確認的搜索方案的適用性范圍和準確性。盡管所要咨詢的范圍已經(jīng)在知識庫中，答案就是其中幾個關系甚弱的數(shù)據(jù)塊的組合，但是當前確定的搜索策略是先搜索關聯(lián)度較高的，等到飽所有的搜索策略都是用后，才去搜索相關性甚弱的模塊，這樣會浪費很長的搜索時間，降低了專輯系統(tǒng)的即時性。每一種搜索策略都對應一定的搜索范圍和應用范圍，好的搜索策略關系到系統(tǒng)靈敏性和靈活性。而這個“好”字，如何規(guī)定，可能關系到多個方面，如何統(tǒng)籌兼顧，優(yōu)化搜索策略是專家系統(tǒng)開發(fā)者必須要優(yōu)先考慮的問題，需要程序開發(fā)者的軟件編程技巧、編程經(jīng)驗、數(shù)學思維和開放性思維。講搜索出的結果進行解釋，如何給出相應的指導性建議關系到專家系統(tǒng)對專業(yè)知識的綜合理解能力的熟知程度。盡量提高系統(tǒng)給出結果和解釋的準確性，防止歧義性建議，以免誤解。 4）人機交互人機交互是一個非常復雜的軟硬件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)關系到輸入信息如何轉換成計算機可以識別的信息，如何將系統(tǒng)處理和運算結果以使用者可以快速和無歧義識別。軟件系統(tǒng)配合硬件系統(tǒng)，將用戶咨詢的信息準確的傳遞給專家系統(tǒng)，使得專家系統(tǒng)能夠理解用戶查詢的主題和咨詢目的，以便于準確處理，然后將處理的結果以相應的專業(yè)化的知識表示和顯示，使用戶獲得相應的準確性較高的建議和指導方法。專家系統(tǒng)也可以從其他數(shù)據(jù)庫、電子表格、統(tǒng)計軟件及其他信息采集器中檢索數(shù)據(jù)，然后將處理的結果顯示并保存以便用戶以后查詢或備用。四：總結專家系統(tǒng)應用(ExpertSystemApplication)是針對實際領域，建造專家系統(tǒng)，用來輔助或代替領域專家解決實際問題。專家系統(tǒng)是人工智能的重要分支，它是人工智能學者從探討一般思維規(guī)律方法走向以專門知識信息處理為中心的轉折點。隨著專家系統(tǒng)的各個瓶頸逐漸被解決或被優(yōu)化，使得專家系統(tǒng)成為真正意義上的專家系接近于實現(xiàn)。隨著計算機技術的不斷發(fā)展，最新技術的大規(guī)模使用，專家系統(tǒng)已經(jīng)開始逐步向智能專家系統(tǒng)發(fā)展，為人們和社會的發(fā)展起到了強有力的推動作用，促進了工業(yè)的現(xiàn)代化和生產(chǎn)自動化，有力的提高了人們的物質生活和精神生活。目前，專家系統(tǒng)的應用幾