专家系统开发工具OKPS

1、 专家系统开发工具OKPS 史忠植 肖春艳 胡斌 谭宁中国科学院计算所智能信息处理重点实验室 系统的各功能模块 获取诊断知识 编写方法脚本 在推理机中调 入故障对象 诊断推理 结论 系统学习系统的总体结构系统中的诊断知识库系统中的诊断推理机推理控制语言ICL系统中的学习模块远程设备诊断诊断知识库的主要内容知识表示知识获取知识的管理和维护诊断知识库 - 知识表示知识表示的定义:用机器表示知识的可行的、有效的、通用的原则和方法知识的分类: 事实知识规则知识控制知识元知识 诊断知识库 - 知识表示AI中常用的知识表示法逻辑表示产生式表示法语义网络框架理论 面向对象的知识表示状态空间过程表示法混合表示

2、方法的适宜性高度模块化面向对象结构符合认知模式推理方法灵活易于知识的维护知识对象的结构 Class(属性类) Slot(槽) Facet(侧面)诊断知识库的结构获取和管理工具ODBC接口关系型数据库知识对象表诊断知识库知识库由多个子知识库组成 每个子知识库是一棵知识树 知识对象通过对象类之间的语义联系和约束关系，被组织成知识树知识对象的逻辑结构由类（Class）、槽（Slot）、侧面（Facet）组成 ,分别对应数据库中的三个表:对象表(Class Base)、属性表(Slot Base)和方法表(Facet Base)定义自身属性和行为的方法来表达知识对象属性结构、相关领域知识、操作过程及知

3、识使用方法诊断知识库的获取和管理工具可视化的知识获取所见即所得方便添加、删除和修改诊断知识,浏览各种对象和属性等管理维护工作关系数据库和通用接口的选择有利于系统的移植和分布式知识库的实现 知识库的内存访问策略 对象树导航技术 对象类的双向链表存储 建立知识对象索引表，存放知识对象的的属性起始记录指针（记录号）和属性总数 在内存中只对当前结点推理，对修改过的属性槽和侧面更新从知识对象索引表中得到下一结点的属性槽在槽库中的首记录指针，将其所有槽和侧面调入内存继续 加快数据交换速度，节省内存空间，提高推理机的效率。系统的总体结构系统中的诊断知识库系统中的诊断推理机推理控制语言ICL系统中的学习模块远

4、程设备诊断系统中的推理机推理机是指基于知识的推理的计算机实现,包括推理与控制两方面在推理过程中解释和执行用某种语言表示的一系列推理规则 面向对象知识表达的诊断推理过程是一个面向知识库系统的，基于假设产生-假设证实机制的，由高层到底层逐步求精的递推过程 推理机的系统结构推理控制规则解释控制黑板知识库接口当前结点缓存用户接口面向对象的诊断推理消息传递推理继承推理方法推理 方法是一种属性 方法操作知识对象中的数据和处理消息 可以调用，不能修改面向对象的诊断推理为增加推理灵活性，适应不同的推理控制,每个结点的对象都有三个特殊的方法： 先序（Preorder）方法 中序（Inorder）方法 后序（Po

5、storder）方法在推理过程中是按照不同的次序执行推理机的搜索策略 盲目搜索方法 深度优先 广度优先 有限深度优先 随机深度优先启发式的搜索方法 爬山法 最近邻居搜索 推理机的搜索策略搜索结果：结点1: 先序方法结点6: 先序方法结点2: 先序方法结点3: 先序方法结点3: 后序方法结点9: 先序方法结点2: 中序方法结点4: 先序方法结点4: 后序方法结点1: 后序方法结点2: 中序方法结点5: 先序方法结点5: 后序方法结点2: 后序方法结点1: 中序方法单步控制的DFS实例:系统的总体结构系统中的诊断知识库系统中的诊断推理机推理控制语言ICL系统中的学习模块远程设备诊断推理控制语言IC

6、L描述知识对象的方法或监控的过程式的语言 基本上是C语言的一个子集通过一个ICL语言编译器将源代码编译成二进制代码后被执行 推理控制语言ICL ICL工作流程 词法分析器 语法分析器 推理控制语言ICLICL 函数实现的功能包括控制台输入/输出数据类型转换 图表/图象演示 黑板存取 文件操作 数据库存取 网络通信 推理控制 知识库存取 系统的总体结构系统中的诊断知识库系统中的诊断推理机推理控制语言ICL系统中的学习模块远程设备诊断系统中的自学习模块 智能水平的高低在于系统拥有知识的数量和质量 传统的、通过知识工程师获取知识的方法不能完全满足需求 自动获取知识成为的新的研究目标 智能故障诊断与机

7、器学习方法结合 诊断系统中学习策略 机械学习 诊断对象的结构、功能、运行约束条件 讲授学习 领域专家的经验知识转 化为系统知识 归纳学习 面向诊断对象、出现新 故障则用独立学习模块 获取新知识诊断系统中学习流程采集信息，进行诊断推理。发现新故障且求解成功后， 通过学习机制获取新知识已存在的故障,对模型作相 应的修改求解失败，将问题及求解 状况存入问题库系统的总体结构系统中的诊断知识库系统中的诊断推理机推理控制语言ICL系统中的学习模块远程设备诊断远程设备诊断传统系统中,设备之间相互独立,扩充性、灵活性、通用性差,不能有效地进行信息交换和资源共享 异地设备之间联系日益密切网络技术和Interne

8、t技术的发展对远程设备的诊断成为可能远程设备诊断Server 诊断部件Client 用户使用输入输出接口提供知识共享资源设备参数征兆事实获取的各类知识应用系统的实现及相关技术设备故障诊断系统环境故障诊断系统的实现系统的嵌入系统的图形显示接口诊断推理的控制设备故障诊断系统硬件环境主测试机外围设备 设备上部件 设备故障诊断系统软件环境独立应用被自动化测试系统调用应用系统的实现及相关技术设备故障诊断系统环境故障诊断系统的实现系统的嵌入系统的图形显示接口诊断推理的控制知识获取和管理系统实现的功能如下知识获取和管理系统实现的界面面向对象推理机实现的功能如下面向对象推理机实现的界面应用系统的实现及相关技术

9、设备故障诊断系统环境故障诊断系统的实现系统的嵌入系统的图形显示接口诊断推理的控制系统的嵌入部分 诊断系统嵌入到自动化测试环境中以函数或模块的形式 独立的诊断系统对设备操作嵌入到诊断系统中系统的嵌入部分的实现 设置设备状态条 系统操作菜单 直接调用 间接调用 ICL中对设备的访问函数应用系统的实现及相关技术设备故障诊断系统环境故障诊断系统的实现系统的嵌入系统的图形显示接口诊断推理的控制系统的图形显示接口通过构造ActiveX控件Pchart和Pimage,实现对图形的显示 显示的数据源可以是 一定格式的数据文件 数据库中的数据系统的图形显示接口对系统在诊断过程中得到的数据作直观的图形显示，进行波形比较、分析和预测对故障设备部件显示使求解过程形象、直观应用系统的实现及相关技术设备故障诊断系统环境故障诊断系统的实现系统的嵌入系统的图形显示接口诊断推理的控制诊断中的推理控制 在对知识对象树搜索时,通过添加一些推理控制标，从指定结点开始推理，增加推理的灵活控制： ICL中的控制函数 知识树中结点的附加属性诊断中的推理控制ICL推理控制函数 Setflag(指定的结点） Getflat(）附加属性 指定结点路径设置（Setprop) 获取