第九章专家系统开发与实例

1、2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系1第九章 专家系统开发与实例杜晖2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系2内容n专家系统开发过程n专家系统开发技术n专家系统开发工具CLIPS(C Language Integrated Production System)n专家系统开发实例n习题2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系3专家系统开发过程（1）n专家系统由专家和知识工程师共同研制而成n专家是实际领域经验丰富的人，可以不懂计算机n知识工程师是懂计算机和专家系统原理，并具有编程能力的人2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系4专家系统开发过程（2）专家

2、系统开发过程（3）n在知识工程师的引导和启发下，专家提供解决实际问题的知识和经验（分析）n知识工程师根据对专家知识以及专家系统的理解设计知识库、推理机等模块（设计）n知识工程师利用知识工程语言编制知识库、推理机等模块程序，并将模块程序集成为专家系统（实现）2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系6专家系统开发技术（1）n编程语言n基本方法n知识获取工具n帮助和加快知识获取n专家系统开发工具n专门用于开发专家系统的软件2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系7专家系统开发技术（2）n编程语言nLISP（LISt Processing，1960）和PROLOG（PROgramm

3、ing in LOGic 1972）n优点：专为人工智能设计，具有搜索和匹配，回溯，以及解释说明功能n缺点：数值计算和图形功能相对较弱2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系8专家系统开发技术（3）n知识获取工具n基于知识编辑的知识获取工具nMicrosoft Wordn基于知识库修改的知识获取工具nCLIPS系统提供的编辑器，不但提供了知识编辑功能，而且，通过应用程序的载入，可以修改专家系统的知识库n数据开采程序不但能够自动获得知识，而且还可以将所获得的知识加入到专家系统的知识库中2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系9专家系统开发技术（4）n专家系统开发工具n结构20

4、22-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系10专家系统开发技术（5）n开发环境由知识编辑、编译模块，知识库查询、维护模块，以及事实库查询、维护模块组成n运行环境由推理机，解释机制，以及人机交互模块组成n知识库和事实库都有一定的格式要求，知识和事实由开发环境输入，给运行系统使用2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系11专家系统开发技术（6）n专家系统开发工具的特点n由开发环境和运行环境组成n开发环境用于建立知识库，事实库，并修改、查询知识库和事实库n对指定知识表示形式的推理机和解释机制预先做好n运行环境的目的在于支持实际系统的运行n提供一套用于开发专家系统的语言n知识表示语言：完

5、成外部知识到内部知识的转换n工具操作语言：使用工具中的开发环境，实现运行环境中的功能n常用专家系统开发工具nM.1，VP-EXPERT，CLIPS等2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系12专家系统开发工具CLIPS（1）nCLIPS是由美国国家航天局约翰逊空间中心人工智能部在1985年推出的专家系统开发工具，其特点包括：n可用于管理、工业、商业、文教等各种领域的专家系统开发n适用于各种型号的计算机，从IBM PC及其兼容机到VAX、HP、SUN、MACINTOSH直到CRAYn用C语言写成，运行速度快n具有不确定性推理能力n只支持产生式规则的正向推理n免费使用2022-3-4北京

6、交通大学经济管理学院信息管理系13专家系统开发工具CLIPS（2）nCLIPS语言符号n知识表示的基本单位是字段n常量字段n字：以英文字母为首字符的一串字符，如word, father-ofn字符串：以双引号开始和结束，其间可以有任意个字，如：”word”，”father-of”n数：包括整型和实数型两种n变量字段n形式为 ?name，name为变量名，用一个字表示2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系14专家系统开发工具CLIPS（3）n事实n由配对的左、右括号括住的一个或多个字段组成，如(cost 78 dollars)，(name “John Doe”)n加入事实用asser

7、t命令，格式为：(assert )，如(assert (emergency fire)n显示事实用facts命令，格式为(facts)n撤消事实用retract命令，格式为(retract )，如(retract 0)2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系15专家系统开发工具CLIPS（4）n规则n定义规则用defrule命令，格式为：（defrule = ) 如(defrule fire-emergency An example rule (emergency fire) = (assert (action activate-sprinkler-system)n显示规则用rule

8、s命令，格式为(rules)2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系16专家系统开发工具CLIPS（15）n使用变量n在前提中约束一个值，然后断言结论中的约束变量，如：n(defrule grandfather (is-a-grandfather ?name) = (assert( is-a-man ?name)n运行(assert(is-a-grandfather jack)n撤消事实，如：n(defrule modify-grandfather-fact ?old-fact (retract ?old-fact)2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系17专家系统开发工

9、具CLIPS（16）n字段通配符n单字段通配符?，如：n(defrule find-brown-haired-people (person ?name ? brown) = (printout t ?name has brown hair crlf)n运行(assert(person John brown black) (assert(person Jill blue blond) (assert(person Jack green brown) (assert(person Jane brown brown) (assert(person Fred green red)2022-3-4北京交

10、通大学经济管理学院信息管理系18专家系统开发工具CLIPS（17）n特权（salience）n设计规则的优先级别n取值从-10000到10000，未指定特权的规则默认为0n例如：n(defrule fire-second (declare (salience -30) (priority) = (printout t Print second crlf) (defrule fire-first (priority)=(printout t Print first crlf)n运行(assert(priority)2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系19专家系统开发工具CLIPS（

11、18）n输入数据（read）n(defrule player-select (phase choose-player) = (printout t who moves first (computer: c human:h)?) (assert(player-select =(read)n运行(assert(phase choose-player)2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系20专家系统开发工具CLIPS（19）n其它常用命令n(load)：从文件载入规则n(reset)：事实库复位n(run)：启动规则的执行n(clear)：清除知识和事实n(halt)：暂停规则执行n(

12、step)：一步步执行n(exit)：退出CLIPS专家系统开发实例n炉灶维修专家系统n麦粒肿诊断专家系统2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系212022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系22炉灶维修专家系统n问题描述nStove.clpn系统运行演示麦粒肿诊断专家系统（1）n根据以下产生式规则开发麦粒肿诊断专家系统：nR1：毛囊皮根微红肿轻型nR2：鼻塞流涕外感风热nR3：舌苔薄黄胃纳差胃肠积热nR4：眼睑局部明显红肿重型nR5：眼睑局部红肿顶尖有脓点重型nR6：脓点破溃晚期nR7：轻型外感风热轻风热型nR8：重型外感风热重风热型2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系23麦粒肿诊断专家系统（2）nR9：重型胃肠积热重积热型nR10：轻型散瘌法nR11：晚期外敷药物nR12：轻风热型散瘌加罐nR13：重风热型挑瘌加罐nR14：重积热型放血法n根据规则画出推理树n首先对所有症状进行提问，收集“yes”或“no”的回答2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系24麦粒肿诊断专家系统（3）2022-3-4北京交通大学经济管理学院信息管理系25麦粒肿诊断专家系统（4）n根据给出的规则进行正向推理，推出治疗方法，程序结束；没有推出治疗方法，提示没有相应规则或症状输入有误