废物最少化专家系统的设计

1、废物最少化专家系统的设计摘要环境专家系统是继环境数据库、环境治理信息系统以后显现的 解决环境问题的有效工具之一，目前己成为环境科学研究的热点之一。 废物最少化处置的问题是如安在企业产前、产中、产后的生产全进程 中减少废物的数量、降低废物的毒性。本文论述了废物最少化专家系 统的设计原那么，即有效性原那么、系统性原那么、领域专家与知识 工程师相结合的原那么、面向用户原那么、知识库与推理机相分离的 原那么、知识统一表示原那么；提出的废物最少化专家系统的结构， 包括5个部份：知识库、推理机、数据库、说明器及人机接口；讨论 了废物最少化专家系统的知识获取方式及知识表示模式；以镀铭行业 为例成立了知识库，

2、并以M. I.专家系统开发工具成立了镀铭行业废 物最少化专家系统。关键词环境专家系统废物最少化专家系统（ES）是人工智能（AI）的一个分支，产生于60年代中期。专家 系统是一个（或一组）能在某特定领域内，以专家水平去解决领域中困 难问题的运算机程序（黄可鸣1988,陈世福等1988,Watermanl986）.国 外环境专家系统的研究起步较晚，但进展较快。就美国环境专家系统 的进展状况而言（白乃彬1993）, 1985年前尚无环境专家系统，但是最 近几年进展专门快，环境各个领域都显现了专家系统，有效性强是它 们的一起特点。从应用功能来分，有以下类型：评判、预测、诊断、 设计、治理、教育和生产操

3、纵等，其中大部份是环境评判专家系统。 国内环境专家系统的研究从1987年开始，目前己有城市环境噪声防 治、城市污水处置、水资源爱惜，区域大气环境质量评判等方面的专 家系统。本文第一次报导废物最少化专家系统的研究功效。1问题界定废物最少化最先由美国提出，并已在很多国家取得实施。美国国家环 境局对废物最少化的概念是：在可行的范围内，减少产生的或随之贮 存、处置、处置的有害废物量。废物最少化制度将环保部门通常利用 的逆向反馈操纵模式与生产部门通常采纳的正向操纵模式结合起来： 它不仅能减少废物的数量和毒性，进而减少其处置与处置本钱，而且 希望能减少生产本钱、提高生产率和产品质量，增加企业收入。废物 最

4、少化以系统目光分析解决问题，不单单着眼于生产进程或废物的处 置进程，而从产前、产中、产后全进程入手。因此，废物最少化所处 置的问题应是如安在企业产前、产中、产后的生产全进程中减少废物 的数量、降低废物的毒性。2废物最少化专家系统的设计原那么有效性 成立废物最少化专家系统是为企业的生产治理、环境治理提供技术咨 询效劳的，系统是不是有效是系统成败的一个重要标志。因此设计人 员要紧密结合行业生产特点来设计系统的功能，系统设计的每一个时 期都应与该行业紧密结合，并取得行业专家的配合。系统性用系统工程方式，对废物最少化专家系统进行全面的系统分析。废物 最少化强调的是企业生产的全进程，应系统分析企业生产的

5、各个环节, 明确削减废物的可能性及可行性，确信系统在各个环节的功能目标和 作用界面。领域专家与知识工程师相结合关于一样的运算机应用系统来讲，系统处置问题所利用的知识比较简 单、数量也较少。程序设计人员同时扮演着领域专家及知识工程师的 角色。关于专家系统来讲，情形那么大不相同。一方面专家系统要达 到领域专家的水平，就必需把握领域专家处置问题时所利用的大量专 门知识，专门是体会知识，另一方面专家系统是一种很复杂的运算机 程序，开发一个专家系统需要大量的运算机科学、专门是人工智能和 知识工程方面的知识。这就决定了废物最少化专家系统的开发必需是 知识工程师、行业专家与环境治理专家紧密合作、一起尽力的进

6、程。面向用户系统的开发应贯穿为用户效劳的宗旨，针对企业现有条件及存在的问 题，提出切实可行的废物最少化方案。系统应有较好的用户界而，为 增强用户对系统信心，系统应具有良好的说明功能，以增加系统的透 明度，提高系统的可同意性。知识库与推理机相分离这是一样专家系统设计的大体原那么，只有知识库与推理机相分离， 才能实现说明功能和知识获取功能。尽可能利用统一的知识表示方式这就便于对系统中的知识统一处置、说明和治理，从而使专家系统的 实现工作相对简化。3废物最少化专家系统的结构设计废物最少化专家系统是全国范围内推行废物最少化技术的有效手腕， 将为企业提供涉及废物最少化技术的远程、即时咨询效劳。系统开发坚

7、持贯穿废物最少化的综合设计思想。从企业诊断及技术经济分析着手，成立废物最少化专家系统知识库用以寄存废物最少化技术的专门知识，由规那么集及事实组成。因为 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，因此知识是决定一个专家系统性能是不是优越的关键因素。 知识工程师一方面要频繁地采访专家，从同专家的对话和专家以往处 置问题的实例中提取专家知识（称为知识获取），另一方面.耍选择适 合的数据结构把获取的专家知识进行形式化存入知识库中（称为知识 表不）。数据库反映具体问题在当前水解状态下的符号或事实的集合，它由问题的有 关初始数据和系统求解期间所产生的所有中间信息组成。推理机在

8、必然的操纵策略下针对数据库中的当前问题信息，识别和选取知识库中对当前问题的可用知识进行推理，以修改数据库直至最终得出问 题的求解结果。推理的操纵策略经常使用的有数据驱动的正向推理方 式、目标驱动的逆向推理方式和正向与逆向结合的混合推理方式3种。 本设计采纳目标驱动的逆向推理方式。由于实际问题的证据和知识库 中的知识常常含有不精准成份，因此推理应具有不精准推理功能。说明器回答用户对系统的提问，对系统得出结论的求解进程或系统的当前求 解状态提供说明。人机接口将专家和用户的输入信息翻译成系统可同意的内部形式，同时把系统 向专家或用户的输出信息转换为人类易于明白得的形式。4知识获取及形式化表示获取知识

9、并把知识表达到专家系统可用的形式，是专家系统开发中的 要紧瓶颈之一。专家系统的要紧知识源是领域专家。由于领域专家的 知识绝大部份是启发性知识，这些知识多来源于体会，没有正确性保 障，一样可不能写入教科书或其它专业书籍中。另一方面，关于行业 专家和环境治理专家来讲，专家系统是一种新鲜事物，他们并非真正 了解构造专家系统需要什么知识、不需要什么知识，因此由他们整理 出来的知识往往就能够知足构造专家系统的要求。因此，在知识获取 进程中，必需长时刻同领域专家一路工作，通常要与领域专家进行一 系列深切的系统的面谈，从专家对大量实例的分析中获取专家解决问 题的思路、知识、体会及规那么。例如，关于镀辂行业废

10、物最少化专 家系统而言，废物最少化技术涉及到配方工艺、操作工艺、漂洗工艺、 铭雾回下班艺、废水处置及无害化工艺等方面，这些方面知识的获取 就要与电镀专家、环境治理专家进行深切、细致的面谈，确信各个环 节所需要的概念及各类概念之间的关系，同时还需确信问题的操纵流 程、求解问题的约束条件等。成立知识库的下一步工作是对获取的知识进行形式化表示。知识表示 模式有多种，台规那么表示、框架表示和语义网络表示等。当用于表 示在某领域中连年解决问题积存的体会知识时，用规那么表示方式是 很适合的。规那么用IF错HEN语句表示。关于镀格行业废物最少化专 家系统。咱们整理了 21条规那么，该知识库是一个多目标知识库

11、。5系统的成立由于专家系统开发工具具有缩短系统开发周期、提高工作效率等优势, 咱们以系统性能及人机接口较好的M. 1专家系统开发工具成立镀铭 行业废物最少化专家系统。6结语 a废物最少化专家系统的开发具有明显的现实意义：能及时有效地利 用专家知识和体会，幸免了专家个人缘故无法提供咨询效劳的困难； 易于普及专家知识，能够在更大范围内推行废物最少化技术和体会； 幸免让专家进行类似的咨询，使专家能够集中精力从事新的创新研究; 为用户提供灵活的建议，用户能够依照该建议所基于的系统推理进程 自行决定同意建议与否。b专家系统开发工具能缩短系统开发周期、提高工作效率。由于每种 人工智能大体技术都有必然的局限性，因此用这些技术实现的各类专 家系统开发工具也不可幸免地具有必然的局限性。因此可否选择一个 适合的工具是一项重要的工作。M. 1是一种适合于小型专家系统开 发的专家系统开发工具，实践证明，用M. 1成立废物最少化专家系 统是适合的。c废物最少化专家系统的开发是一个长期的进程，是系统不断修改、 不断完善的进化进程。一方面由于废物最少化本身是一个相对、动态 的概念，废物最少化技术处于不断完善当中；一个方面知识获取是一 项长期而艰苦的工作，需用大量实例测试系统的