（计算机应用技术专业论文）心理咨询专家系统的研究与实现.pdf

摘要 心理咨询专家系统的研究与实现 作者简介：樊丽华，女，1 9 8 2 年1 月生，师从成都理工大学洪志全教授， 2 0 0 8 年0 6 月毕业于成都理工大学计算机应用专业，获得工学硕士学位。 摘要 心理问题己成为这个时代的重大社会问题之一，随之产生的心理咨询日益受 到人们的关注。在此社会背景下，计算机和互联网技术的发展促成了心理咨询形 式和方法的多样化，如电子邮件的咨询形式、“网上聊天”的咨询形式和网上会 议的咨询形式。尽管这些形式使心理咨询不受时间和空问的限制，但咨询过程中 仍然需要咨询师的参与。因此，如何实现计算机代替心理咨询师，即心理咨询的 智能化已经成为计算机科学领域中人工智能所关注的焦点，从而使用专家系统技 术实现心理咨询也具有重要的实用价值和意义。 本文结合心理咨询相关知识和专家系统技术，就如何设计和实现心理咨询专 家系统进行了深入的探讨和研究。心理咨询专家系统采用人机对话的方式，由五 个部分构成：知识表示、知识库、知识获取、推理机和人机交互界面。 首先对心理咨询知识进行抽象，心理咨询知识主要是心理疾病的症状。由于 疾病症状的定义及其程度的定义存在很大的模糊性，心理咨询专家系统必须首先 处理这两种模糊性。在对疾病症状定义时，我们参考s c i 一9 0 ( 9 0 项症状清单) 量表，以心理疾病症状关键字为心理咨询知识，提出了关于咨询者病症的上下文 树。此树对心理疾病症状关键字采用层次结构分类，其层次分为咨询者一心理状 况分类一每类状况表现一病症类型。在对程度定义时，采用模糊集理论中的语言 变量。在此基础上确定模糊集，模糊集使用隶属函数：降半梯形分布、三角分布、 升半梯形分布表示。之后抽取并构造模糊规则，使用模糊产生式表示心理咨询症 状诊断的规则，建立心理咨询模糊系统。 在计算该系统的复杂度后，以焦虑症为例根据模糊集理论推出诊断焦虑症的 1 4 5 条规则。并在此基础上，使用s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库建立知识库。知识库 包括数据和知识。其中，数据包括用户的数据和系统的数据，知识包括规则和元 知识。 在知识获取的实现部分，我们采用被动型知识获取，在d e l p h i7 平台下结 合s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库技术，实现使用知识编译器将知识源拥有的知识传授 给系统的知识库中。知识工程师通过对知识编辑器的操作，如编辑、删除、录入、 成都理工大学硕士学位论文 修改规则，实现对知识库的管理。在知识库存在的前提下，用户可以通过人机交 互界面按照要求输入症状关键词。对于获得的关键词，我们设计了一个基于模糊 规则的推理机，用来对咨询者提供的信息进行推理诊断。推理机采用模糊不精确 推理，推理策略采用正向推理。为了方便人机交互的需要，最终设计了一个前台 界面将心理咨询专家的各部分连接成为一个整体，构成了一个实用的基于人机会 话技术的心理咨询专家系统，通过运行实例说明该系统可以进行有效的诊断，最 后我们对该系统进行了总结和展望，为今后该领域的进一步研究和实现奠定了相 当的基础。 关键词：心理咨询；专家系统；模糊集理论；知识获取；推理机 l i t h er e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o n0 nt h ee x p e r ts y s t e mo f p s y c h o l o g i c a lc o n s u l t a 廿o n i n n o d u c t i o no ft h ea u t h o r ：f 锄l i h u a ，f 伽a l e ，w a sb o mi nj a n u a 1 9 8 2 w h o s e 似o rw a sp r o f e s s o rh o n gz h iq u a n h eg r a d u a t e d6 0 mc h e l l 酣uu n i v e r s i 哆o f t e d m 0 1 0 9 yi nt e c h n 0 1 0 9 yo fc o m p u t e ra p p l i c a t i o nm 旬o r 锄dw a s 筝孤t e dt h c m a s t e rd e g f c ei nj u n e ，2 0 0 8 a b s t r a c t p s y c h 0 1 0 西c a lp r o b l 锄sh a v eb e c o m e0 n eo f t h ev i t a ls o c i a li s s u e si nt h i sa g e ， a n dm e nt h ep e o p l ei n c r e a s i n 西yp a ya t t e n t i o nt om ep s y c h 0 1 0 百c a lc o n s u l t a t i o n a c c o m p a n y i n gb yt h e s ep r o b l e m s u n d e r t h i ss o c i a lb a c k g r o u n d ，t h ed e v e l o p m e n to f c o m p u t e r s 锄di n t e m e th a v ep r o m o t e dm ed i v e r s i t yo fp s y c h 0 1 0 西c a lc o n s u l t a t i o n s f o 彻sa 1 1 dm e t h o d s ，s u c ha se - m a i l ，o n 1 i n ec h a t t i n ga n do n 一1 i n em e e t i n g h o w e v a l m o u 曲t h e s ef o 肌sa r en o tl i m i t e db yt i m ea n ds p a c e ，t h ec o n s u l t a t i v ep r o c e s s s t i l l n e e d st h ep 矾c i p a t i n go fm 铋t a lc o u n s e l o r s t h u s ，h o wt om a k et h ec o m p u t e r s u b s t i t u t i n gm e n t a lc o u n s e l o r sc o m et m e ，n 锄e l ym e i n t e l l i g e n t i z i n go fp s y c h o l o 西c a l c o n s u l t a t i o nh a sb e c o m ea n i f i c i a l i n t e l l i g e l l c e sn e wf o c u si nt h er e a l mo fc o m p u t e r s c i e n c e t h e r e b y ，u s i n ge x p e 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ok i n d so fv a g i l e i l e s s - t h e d e f i n i t i o no fd i s e a s e ss y m p t 咖a n di t s e x t e n t i i lt h ed e f i n i t i o no fd i s e a s e ss y m p t o m ，w e r e f e r e n c es 舯p t o mc h e c l ( 1 i s t 9 0a n dt a k et h ek e y w o r d so fp s y c h o l o 西c a ld i s e a s e ss 脚p t o m a st l l e k n o w l e d g e “p s y c h o l o g i c a lc o n s u l t i n g ，a n d t h e l lp u tf o 州a r dt h ec o n t e x t t i e ea b o u tt l l e c o n s u l l a n t ，ss y l l l p t o m w eu s eh i e r a r c h i c a ls t m c t u r et oc l a s s i f y t h ek e y w o r d so f p s y c h o l o g i c a ld i s e a s e ss y m p t o m ； t h e ya r ec o n s u l t a n t ， p s y c h o l o g i c a lc o n d i t i o n s c l a s s i f ：咖n g ，e v e r yc o n d i t i o n se x p r e s s i o na n dt h es o r to fs y n l p t o m i nt h e d e 矗n i t i o no f t h ee x t e n to fd i s e a s e ss y m p t o m ，w eu s el a n g u a g ev 撕a b l ei nt h et h e o 巧o f 如z z y b a s e do ni t ，w ed e t e 珊i n et h e 丘l z z ys e tt h e o 巧，w h i c h u s ef a l lh a l fe c h e l o n 成都理工大学硕士学位论文 d i s t m u t i n g ，t r i 锄舀ed i s 仃i b u t i n g 锄da s c e i l dh a l fe c h e l o nd i s t r i b u t i n ga sm 锄俩e r s l l i p 如n c t i o n a n e rt h a t ，w eg e n e r a l i z ea 1 1 dc o n s 咖c tt h e 如z z yr u l e sa n dt h e nu s e 如z z y e x p r e s s i o nt os h o w 也ed i a 印o s i n g1 1 l l e so fp s y c h o l o 西c a lc o n s u l t a t i o n s y m p t o m i n t h e 锄d ，w eb u i l dt h e 向z z ys y s t 锄o f p s y c h 0 1 0 舀c a lc o n s u l t a t i o n a r e rc a l c u l a t i n gt h e c 锄p l e x i t yo ft h i ss y s t 锄，w ei n f h14 5r u l e st h a td i a g n o s i n g 锄【i e t y b a s e do nt h e s e w o r k s ，w eu s es q ls e r v e r2 0 0 0d a t a b a s et oe s t a b l i s hr 印o s i t o r y ，i n c l u d i n gt h ed a t a a 1 1 dt h ek n o w l e d g e t l l ed a t ac o n s i s to fu s e r s d a t aa i l dt h es y s t e i t l sd a t a 1 1 1 e k n o w l e d g ec o n s i s t so fm l e sa n dt h em e t ak n o w l e d g e i nt h er e a l i z a t i o no ft l l ek n o w l e d g ea c q u i r e m e n t ，w eu s ep 嬲s i v ek n o w l e d g e a c q u i r e m e n t ，a l l du s et h ek n o w l e d g ec o m p i l e rt op a s st h ek n o w l e d g ep r o v i d e db yt h e k n o w l e d g e s o u r c et ot h er 印o s i t o qo fm es y s t 锄a c c o r d i n gt oo p e r a t et h ek n o w l e d g e c o m p i l e r ，s u c ha se d i t i n g ，d e l e t i n g ，i n p u t t i n ga n d 锄e n d i n gn 】1 e s ，t h ek n o w l e d g e e n 舀n e e ra d m i n i s t r a t e sm er 印o s i t o r y o nt h ep r e m i s eo ft h i sr 印o s i t o r y ，u s e r sc 锄 i 珥) u tt h ek e y w o r d so fs y l l l p t o mi nt h et e 硼 o ft h er e q u i r e m e n ta c c o r d i n gt o m a n - m a c h i n ei n t e r a “v ei n t 刊晤c e b a s e dt h ea c q u i f i n gk e y w o r d s ，w ed e s i 班锄 i n f e r e l l c em a c h i n eb a s e do n 如z z yr u l e st oi n f 旨a n dd i a g n o s et h es o no ft l l e p s y c h o l o 百c a ld i s 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育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 卵g 年，月? 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盛都理王太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛都理工太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 以年 j 一 月 第1 章绪论 第1 章绪论 心理咨询专家系统是在心理咨询这一背景下，结合专家系统技术发展起来的 应用系统。本章首先从中国社会心理学趋势和心理咨询现状两个方面对心理咨询 的意义和所存在的问题进行分析，然后对专家系统的知识和开发技术进行概要介 绍。 1 1 中国社会心理学趋势 据中国卫生部公布的有关数字显示，中国近年精神疾病发病率已升至1 3 左右( 通常为6 ) ，总数达到1 6 0 0 万左右，我国目前已有1 6 0 0 万重性精神疾 病患者、3 4 0 0 万抑郁症患者、6 0 0 万癫痫患者、3 0 0 0 万1 7 岁以下有心理和行为 障碍的儿童，青少年“网瘾综合症”发病率接近2 0 ；尤其是，全国每年自杀人 数为2 8 7 万，占死亡总人数的3 6 ，在死亡原因中位列第五( 在1 5 3 4 岁死亡 人群中位列第一) ；此外，农村自杀率是城市自杀率的3 倍，女性自杀率高出男 性2 5 。 1 2 心理咨询现状 心理咨询作为中国社会发展的过程中出现的一个新行业，其产生和发展都具 有时代的特点。本章从其发展和存在的问题两个方面论述心理咨询的现状，为心 理咨询专家系统的出现奠定基础。 1 2 1 发展 从中国心理学趋势来看，心理咨询业作为相应对策，已逐步渗透到社会现实 生活的许多层面，各种心理咨询服务人员都以各自不同的方式进行各种形式的心 理咨询或心理治疗。各个综合医院、精神病医院已普遍建立心理咨询门诊，许多 高校己建立了心理咨询中心，不少中、小学校特别是城市中、小学也已开展了心 理咨询活动，社会上也开办了婚姻、职业、儿童等各种心理咨询服务机构以及热 线电话、危机干预中心等。 由于行业社会化水平的提高，心理咨询工作在相当程度上已被社会接受，心 理健康、心理咨询等概念渐渐深入人心，从日常生活和大众传媒获得的信息来看， 全社会已比较重视这一学科。 成都理工大学硕士学位论文 1 2 2 存在问题 ( 1 ) 心理咨询服务市场或潜在市场巨大，但有效需求不足。原因既有心理 咨询对象方面的，也有心理咨询机构和从业人员方面的。 就求助者而言，由于文化程度、知识水平、意识观念、经济承受能力等因素 的制约，它们在有求助必要的情况下并没有采取实际行动。就心理咨询机构和从 业人员方面来说，由于起步较晚，存在职业训练不够、操作不规范、职业道德不 完善、基础知识不全面、组织管理松懈等。 ( 2 ) 行业资源分布不均，地区分布不均 在全国范围内，北京的心理卫生工作的资源是最丰富的。除了有很多专业的 心理学和医学的科研和应用机构设有心理学院系外，不少高校都设有心理学专 业，培养专业的心理学人才；所有的三级甲等医院都有心理科；各类大中学校基 本都设有心理辅导机构；较为知名的社会民营心理咨询服务机构也很多。除北京 外，上海是我国另一个心理卫生工作资源丰富的地区，特别在医疗系统方面的心 理健康资源优势明显。其他经济发达地区心理健康资源也很丰富。其次是中部经 济欠发达省份，资源最稀缺的西部经济不发达地区。 ( 3 ) 城乡分布不均 在中国，能谈得上具备心理健康工作资源和市场的地方是城镇地区，尤其是 大中城市，包括部分经济发达的城镇地区，广大的农村地区则是一片空白。农村 是我国心理卫生事业的盲区脚。 从心理咨询的发展，针对以上问题，本文开发心理咨询专家系统可以在一定 程度上解决心理咨询行业存在的压力和问题。而将专家系统技术应用到心理咨询 行业中，可以为两个学科的知识融合与发展提供新的空间。 1 3 专家系统介绍 专家系统是实现机器智能化的一个重要分支。在心理咨询行业中，该系统的 应用具有重要的意义。本章从专家系统的定义、功能与结构、基本特征、分类和 产生和发展几个方面对专家系统做概要介绍，为下文中使用专家系统提供知识准 备。 1 3 1 定义 专家系统( e x p e r ts y s t e m s ，e s ) 也称为基于知识的系统，是人工智能的一 个最为重要的应用领域。什么是专家系统? 目前尚无统一的、精确的、公认的定 义。产生这种状况的因素很多，主要原因是专家系统是一个新近的研究课题，其 2 第1 章绪论 严格的内涵和外延尚未形成；其次由于各个应用领域的特点不同，人们研究专家 系统的出发点不同，看待问题的观点不同，追求的目标不同，导致对专家系统的 定义存在不一致的看法。此外，专家系统的发展史是各种系统不断进化的历史， 人们在不同时期对专家系统有不同的理解，也是造成了专家系统具有多种定义的 一个因素引。 鉴于上述原因，这里给出一种比较通用的定义。 所谓专家系统就是利用存储在计算机内的某一特定领域内人类专家的知识， 来解决过去需要人类专家才能解决的现实问题的计算机系统。 从结构组成的角度来看，专家系统是一个由存放专门领域知识的知识库，以 及一个能选择和运用知识的推理机制组成的计算机系统。 专家系统与传统程序的根本区别在于前者使知识库和运用知识的推理机制相 互独立。从程序设计方法学的角度来看，传统程序的设计方法可以写成： 数据+ 算法= 程序 而专家系统的设计方法为： 知识+ 推理= 系统 与传统程序相比，专家系统似乎更专门、更特殊。传统程序通过算法对大量 的数据进行积累和处理，使繁琐的事务处理自动化。而专家系统通常是要完成那 些需要拥有专门知识的领域专家在几分钟或几小时内完成的量大而性质相对重 要的任务，如诊断、规划、决策等等。专家系统通常要考察大量的可能性，或者 说动态地解决问题的方法。 1 3 2 功能与结构 ( 1 ) 专家系统的功能 根据定义，专家系统应具备以下几个功能： 存储问题求解所需的知识。 存储具体问题求解的初始数据和推理过程中所涉及到的各种信息，如中间 结果、目标、子目标以及假设等等。 根据当前输入的数据，利用已有知识，按照一定的推理策略，去解决当前 问题，并能控制和协调整个系统。 能够对推理过程、结论或系统自身的行为做出必要的解释，如解题步骤、 处理策略，选择处理方法的理由、系统求解某种问题的能力、系统如何组织和管 理自身知识等。这样既便于用户的理解和接受，同时也便于系统的维护。 提取知识获取，机器学习以及知识库的修改、扩充和完善等维护手段。只 有这样刁能更有效地提高系统的问题求解能力及其准确性。 提供一种用户接口，即便于用户使用，又便于分析和理解用户的各种要求 3 成都理工大学硕士学位论文 和请求。 其中，存放知识和运用知识进行问题求解是专家系统得两个最基本功能。 ( 2 ) 专家系统的结构 图卜l 是专家系统的一般结构。以m 1 c i n 为代表的基于规则的专家系统 ( r u l e b a s e de x p e r ts y s t e m s ) 采用了这种结构，是由所谓的产生式系统发展 起来的，在目前的专家系统建造中比较流行。这种结构包括六个部分：知识库、 推理机、综合数据库、人机接口、解释程序以及知识获取程序。其中知识库、推 理机和综合数据库是目前大多数专家系统的主要内容，而知识获取程序、解释程 序和专门的人机接口是所有专家系统都期望具有的三个模块，但它们并不是都得 到了实现。 人机接口 图卜1 专家系统的一般结构 一般结构中各模块的功能和作用简述如下： 知识库。用于存放领域专家提供的专门知识。这些专门知识包含与领域相关 的书本知识、常识性知识以及专家凭经验得到的试探性知识。专家系统的问题求 解是运用专家提供的专门知识来模拟专家的思维方式进行的，这样知识库中拥有 知识的数量和质量就成为一个专家系统中系统性能和问题求解能力的关键因素。 因此，知识库的建立是构造专家系统的中心任务。 综合数据库。用于存放关于问题求解的初始数据、求解状态、中间结果、假 设、目标以及最终求解结果。 推理机。在一定的控制策略下针对综合数据库中的当前信息，识别和选取知 识库中对当前问题求解有用的知识进行推理。在专家系统中，由于知识库中的知 识往往是不完全的和不精确的，因而其推理过程一般采用不精确推理。 4 第l 章绪论 知识获取程序。在专家系统的知识库建造中用以部分代替知识工程师进行专 门知识的自动获取，实现专家系统的自学习，不断完善知识库。 解释程序。根据用户的提问，对系统给出的结论、求解过程以及系统当前的 求解状态提供说明，便于用户理解系统的问题求解，增加用户对求解结果的信任 程度。在知识库的完善过程中便于专家和知识工程师发现和定位知识库中的错 误，便于领域的专业人员或初学者能够从问题的求解过程中得到直观学习。 人机接口。将专家或用户的输入信息翻译为系统可接受的内部形式，把系统 向专家或用户输出的信息转换成人类易于理解的外部结构。 1 3 3 专家系统的基本特征 专家系统是个基于知识的系统，它利用人类专家提供的专门知识，模拟人 类专家的思维过程，解决对人类专家都相当困难的问题。一般来说，一个高性能 的专家系统应具备如下特征： ( 1 ) 具有专家水平的专门特征。专家系统建造的一个最重要的目标是达到 一个专家在解决某些任务时所体现出的高水平的性能。专家系统能够 成功的解决领域内的各种问题，在解题质量、速度和动用启发式规则 的能力方面本领域人类专家的水平，其根本原因是系统中存储有专家 水平的知识。 ( 2 ) 符号处理。专家系统使用符号推理。专家系统用符号准确地表示领域 有关的信息和知识，并对其进行各种处理和推理。人工智能的权威人 士认为：迄今为止，人工智能和计算机科学的最基本贡献是物理符号 系统的概念，即能够拥有并处理符号，而且在物理空间中可能实现各 类系统的概念。 ( 3 ) 般问题的求解能力。各种专家系统应具备一种公共的智能行为，能 够做一般的逻辑推理、目标搜索和常识处理等工作。而且，专家系统 往往采用试探性方式进行处理，为了使问题求解更加符合实际情况， 往往采用不精确推理。因而，专家系统能够解决问题领域内的各种专 门问题。 ( 4 ) 复杂度与难度。专家系统所拥有的知识是专门的领域知识，涉及的面 一般很窄，但必须具有相当的复杂度和难度。如果某领域不够复杂的 话，不需要专家来解决，没有什么专家知识可言，就不能真正成为专 家系统的用武之地。 ( 5 ) 具有解释功能。专家系统具有解释机制。它运用知识库中被使用过的 知识和各种中问结果，回答用户关于求解结果提问的“为什么? ”， “为什么要如此? ，“如此做有什么好处? ”，“它是如何做的? 5 成都理工大学硕士学位论文 等问题，并且能够给出求解过程的推理路径显示。这种机制提供了系 统的一种透明界面，加强了用户对专家系统的接受性。同时，通过解 释机制的推理路径显示，专家能够检查求解过程中知识运用的合理与 否，在问题的求解结果不满意时，进而发现推理的错误所在。此外， 知识工程师可以借助解释机制检查知识获取过程中的一些失误。解释 机制在专家系统建造时一般由一个独立的模块来实现，它的设计好坏 对专家系统的性能影响很大。 ( 6 ) 具有获取知识的能力。人类专家能够通过学习不断丰富自身的知识， 高性能的专家系统也应具备这种不断获取知识的能力。或者它提供一 种手段使知识工程师和领域专家能够不断地给专家系统“传授”知识， 使知识库越来越丰富，越来越完善；或者系统自身具有自学习能力， 从系统的运行过程中不断总结经验，抽取新知识，更换新知识，自动 地使知识库中的知识不断丰富和更新。目前，专家系统的自学习功能 仅仅是一种想法而已，离问题的真正解决还相差甚远，一种比较客观 现实的做法应该是让系统具有对知识的“重新表示”能力，把一些对 人类而言比较习惯的自然形式表达的知识，自动转化为适合于专家系 统内部处理的表示形式，这样知识工程师或领域专家只需采用“传授 方式把自然形式的知识交给系统即可。 ( 7 ) 知识与推理机构相互独立。专家系统一般把推理机构与知识分开，使 其独立，使系统具有良好的可扩充性和维护性。 综上所述，一个专家系统应具备以下三个显著特征： 启发性：不仅能使用逻辑知识，也能使用启发性知识，它运用规范的专门知 识和直觉的评判知识进行判断、推理和联想，实现问题求解。 透明性：它使用户对专家系统的结构不了解的情况下，可以进行相互交往， 并了解知识的内容和推理思路，系统还能回答用户的一些有关系统自身行为的问 题。 灵活性：由于专家系统的知识与推理机机构的分离，使系统不断接纳新知识， 调整有关控制信息和结构，确保推理机与知识库的协调，同时便于系统的修改和 扩充。 1 3 4 专家系统的分类 专家系统按照多种不同的方法进行分类。 按照应用领域来分类，可分为医疗专家系统、勘探专家系统、石油专家系统、 数学专家系统、物理专家系统、化学专家系统、气象专家系统、生物专家系统、 工业专家系统、法律专家系统、教育专家系统等。 6 第1 章绪论 按照知识表示技术分类，可分为基于逻辑的专家系统、基于规则的专家系统、 基于语义网的专家系统、基于框架的专家系统。 按照推理控制策略分类，可分为正向推理专家系统、反向推理专家系统、元 控制专家系统等。 按照所采用的不精确推理技术分类，可分为确定理论推理技术专家系统、主 观b a y e s 推理技术专家系统、可能性理论推理技术专家系统、d s 证据理论推理技 术专家系统等。 按照专家系统的结构分类，可分为单专家系统和群专家系统( 亦称协同式多 专家系统) 。而群专家系统按其组织方式又可分为主从式、层次式、同僚式、广 播式以及招标式等。 按照所处理的问题类型，专家系统可分为十大类。包括解释型、预测型、诊 断型、设计型、规划性、监视型、调试型、修正型、教学型及控制型。 1 3 5 专家系统的产生与发展 专家系统得发展大致可分为四个阶段：孕育期( 1 9 6 5 年以前) ，产生期( 1 9 6 5 1 9 7 1 年) ，成熟期( 1 9 7 2 1 9 7 7 年) ，发展期( 1 9 7 8 年至今) 。 1 9 5 6 年人工智能诞生。人工智能的早期研究是从具体问题入手的。1 9 5 6 年取 得两项有意义的突破：一个是a w e l l ，j s h a w 和h a s i m o n 编制的l t ( 1 0 9 i c t h e o r i s t ) 系统，实现定理证明；另一个是a n s a m u e l 研制的西洋跳棋程序 c h e c k e r s l t 和c h e c k e r s 是最先在计算机上投入运行的启发式程序，旨在探索智 能科学的基本原理和基本策略。1 9 5 7 年，a n e w e l l ，j s h a w 和h a s i m o n 开始通向 问题求解程序g p s ( g e n e r a lp r o b l e ms o l v i n g ) 的研制，试图寻找一般的方法来 模拟复杂的思维过程。 到了6 0 年代中期，人工智能工作者已开始认识到；问题求解能力不仅取决于 它使用的形式化体系和推理模式，而且取决于它拥有的知识。知识在智能行为中 的地位受到研究者的重视，这就为以专门知识为核心求解具体问题的基于知识的 专家系统的产生奠定了思想基础；奠定专家系统基础的另一理论工具是1 9 6 0 年 j m c c a r t h y 研制的表处理语言l i s p ( 1 i s tp r o c e s s i n gl a n g u a g e ) ，它可以方便 地进行符号处理，使计算机模拟人类思维的符号处理变为现实。 1 9 6 5 年s t a n f o r d 大学计算机系的e a f e i g e n b a u m 教授与遗传学教授、诺贝尔 奖金获得者j l e d e r b e r g ，物理化学家c d j e r a s si 等人合作，于19 6 8 年研制出根 据化合物分子式及其质谱数据帮助化学家推断分子结构的计算机程序系统 d e n a r a l 。该系统是第一个结合启发式程序和大量专门知识的实用智能程序，它 的出现标志着人工智能研究开始向实际应用阶段过渡，同时，标志着人工智能的 一个崭新应用领域一专家系统的诞生。 7 成都理工大学硕士学位论文 与d e n a r a l 一样，对专家系统的产生起着先驱作用的系统还有数学领域的专 家系统m a c s y m a 。 7 0 年代被称为专家系统的成熟期。专家系统的观点逐渐被人们广泛接受，先 后出现了一批卓有成效的专家系统，这些系统涉及医疗、自然语言处理、数学、 教学、地质等多个应用领域，其中，对专家系统技术发展做出特殊贡献的典型系 统有：m y c i n 、c a s n a t 、h e a r s a y 、p r o s p e c t o r 等。在这些系统中，有关专家系统 的主要技术，如人机接口、解释功能、自学能力、不精确推理技术以及元知识的 概念等，得到了研究和应用，标志着专家系统技术已基本成熟。 7 0 年代中期以前的专家系统多属于数据信号解释型和故障诊断型系统，它们 所处理的问题基本上是可分解的问题。7 0 年代术期，专家系统受到企业家的重视 和投资，他们看到专家系统可以提高生产率，使企业有利可图，从而各个领域的 专家系统大量出现，并研制出了设计型、规划型等专家系统，专家系统的应用也 开始产生巨大的经济效益。 8 0 年代，专家系统步入商品化时代。专家系统的应用日益广泛，处理问题的 难度和复杂度不断扩大，导致了专家系统技术的不断深入，具体体现在：骨架系 统等建造专家系统的工具相继出现，比较突出的例子是e m y c i n 、e x p e r t ；自动知 识获取系统的研制，如t e i r e s i a s 系统；知识库管理系统的研制；新型专家系统的 研制。 随后，随着专家系统的理论研究和实践开发的深入，分布式专家系统，多专 家系统的协同问题求解；利用数据库技术、多媒体技术、组件技术v 、网络技术； 模糊控制技术、神经网络技术在专家系统中应用等内容都得到工程界的普遍关 注。 1 4 专家系统的开发 专家系统的开发建立在前文中所介绍的专家系统理论知识上，虽然目前还 没有一个规范的开发步骤，但根据专家系统的领域和功能不同，其开发所用的技 术和工具在不断的发展和演化。因此，本章从专家系统与多种技术的结合和开发 工具两个方面来对专家系统的开发进行分析。 1 4 1 专家系统与多种技术的结合 目前，随着计算机技术和互联网的发展，专家系统的开发不断的结合各种技 术，包括：与数据库的结合、与神经网络的结合、与w e b 的结合和与多媒体技术 的结合。 ( 1 ) 与数据库技术的结合 8 第1 章绪论 随着所涉及工程复杂性的提高，需要处理的数据也越来越多，知识库越来越 大，专家系统的知识管理也更加困难。专家系统可借鉴数据库中关于信息存贮、 共享、并发控制和故障恢复技术，对其知识库进行管理、设计，从而实现大型知 识库、共享知识库和分布式知识库，改善专家系统的特征。如数据库的基本范例 ( 输入、检索、更新) 可作为知识库范例，数据库的基本目标( 共享性、独立性、 分布性等) 可作为知识库的基本目标。如果在专家系统中引入数据库技术，将大 大加强专家系统的推理能力和数据处理能力。 ( 2 ) 与神经网络技术相结合 专家系统的瓶颈问题就是知识的无限性和系统能力有限性的矛盾。专家系统 与神经网络技术可以有机的结合起来。在常规专家系统中，随着知识量的增加， 程序的运行会变得很慢：当到一定程度时，系统将不能工作，这是由于常规的计 算机适合于逻辑性计算，常规的专家系统全是采用逻辑性推理，逻辑性推理的时 空消耗很大的原因，因此引入神经网络的直观性思维进入专家系统是解决这一问 题的有效方案。和数学计算机相比，神经网络系统具有集体运算的能力和自适应 的能力；有很强的容错性，善于联想、综合和推广。 ( 3 ) 与w e b 技术相结合 以往的专家系统大多数都是在单机上实现的，未能充分的利用同益发展的网 络资源，因而不能及时的更新领域知识，为此，结合先进的1 | j | e b 技术，开发出网 络专家系统，拓展专家系统的可移植性和可维护性。考虑到i n t e r n e t 的运行方式， 系统一般采用三层的c s 结构，该结构具有速度快、功能强、易维护、可移植、 开放性较好等特点。三层应用结构包括表现层、中间层和数据层。表现层以 i n t e r n e t 浏览器为用户界开发工具面，接受用户信息，调用中间层的业务逻辑体 现系统的整个功能，数据层为数据应用提供了数据来源，保证数据的低冗余、结 构性和致性。 ( 4 ) 与多媒体技术相结合 要把文字、数值、图形、图像以及声音等各种信息结合起来，并引入到专家 系统中，需要采用多媒体智能信息的接口技术。实现语音、文字、图形和图像的 直接输入输出是对新一代专家系统提出的要求。多媒体技术应用到专家系统中， 可以使专家系统变得更加直观，方便与用户之间互动的交流。 1 4 2 开发工具 目前国内外已从丌发实用专家系统的研究，转向以专家系统开发工具为研究 中心。在传统的专家系统设计中一般采用基于人工智能的语言，如p r o l o g 、l i s p 等语言，但这些语言难以掌握，丌发工作量大，周期长，不易于推广。还有采用 基于专家系统的开发工具如g u r u 、o p s s 和g l i s p 等语言，但是这类开发工具造价 9 成都理工大学硕士学位论文 较昂贵。计算机通用设计语言c 、c + + ，可视化的面向对象语言p o w e r b u i l d 和d e l p h i 也可应用到开发专家系统中，但是开发的程序量也较大。因此当今的专家系统设 计不应该停留在某些比较好用的软件工具上，而应该不断尝试去利用最新的工具 来开发。如c o m 组件技术、a s p n e t 等网络技术也相应的应用到了网络专家系统的 开发中。 1 5 本文主要工作 本文对专家系统进行了研究和总结，并且结合心理咨询这一背景的有关情况 对心理咨询专家系统进行了具体的研究。根据心理咨询的特点和s c i 一9 0 ( 9 0 项 症状清单) 对心理咨询知识进行了抽象和总结，然后使用模糊理论建立心理咨询 模糊系统，所产生的规则供专家系统使用。接下来讨论了系统的可行性和总体设 计方案，初步实现了一个心理咨询专家系统。并用知识编辑器实现了知识的获取 和知识库的管理，在此基础上使用推理机实现了心理咨询功能，最终构成了心理 咨询专家系统。 本文共分六章，它们的内容组织如下： 第1 章：介绍心理咨询的背景和专家系统知识。心理咨询的背景主要从中国 社会心理学趋势和心理咨询现状这两个方面进行分析。专家系统的介绍包括基本 概念和开发所需的技术和工具。 第2 章：介绍并分析心理咨询专家系统构建的可行性、必要性及现状。可行 性对其所需的技术支持进行分析。必要性对其的应用价值和意义进行分析。在对 现状做总结时，列出目前的网上心理咨询形式和已开发出的相关专家系统。 第3 章：总体设计心理咨询专家系统。首先介绍该系统所用到的模糊理论， 然后分别对该系统的5 个部分，知识获取、知识表示、知识库、推理机及人机交 互界面分别进行研究和讨论，最后给