动物识别专家系统设计文档

动物识别专家系统

设计文档一、设计目的1.理解并掌握基于规则系统的表示与推理2.学会编写小型的生产式系统，理解正向推理和反向推理的过程以及两者的区别二、系统描述这是一个用来识别老虎(tiger)、金钱豹(cheetah)、斑马(zebra)、长颈鹿(giraffe)、企鹅(penguin)、鸵鸟(ostrich)和信天翁(albatross)等七种动物的产生式ES。共15条规则、可以识别七种动物，这些规则既少又简单，可以改造他们，也可以加进新的规则，还可以用来识别其他东西的新规则来取代这些规则。三、运行环境PC机、Visualprolog四、系统分析由上述规则可看出，虽然该系统是用来识别七种动物的，但在规则库中并没有简单地只设计七条规则，而是设计了15条，其基本方法是，首先根据一些比较简单的条件，如“有毛发”、“有羽毛”、“会飞”等条件将动物粗略分成哺乳动物、鸟、食肉动物三大类，然后随着条件的增加，逐步缩小分类范围，最后给出分别识别七种动物的规则。用此规则可形成各种动物的推理网络。图1为有关“长颈鹿”的规则形成的正向推理网络，同理可画出其它动物的推理网络。图1有关“长颈鹿”的规则形成的(正向)推理网络

在推理网络中，最高节点如“长颈鹿”为结论（正向推理）或假设（反向推理）节点。在正向推理情况下，该节点没有输出线，当推理到本节点时，推理就结束；中间节点既有输入线，又有输出线，如节点“哺乳动物”，当推理到中间节点时，系统会自动将此中间结果存入综合数据库；终端节点也称为事实节点，如节点“长脖子”、“有毛发”等，这些节点没有输入线，该事实是否为真可通过人机接口询问用户，然后加入综合数据库中。图2动物识别系统的推理链结构善五、系统结构图2动物识别系统的推理链结构善五、系统结构图3专家系统原理图本系统采用产生式结构，它包含三个主要部分：知识库、综合数据库和推理机。⑴知识库。在本系统当中，知识库中的知识用产生式规则来表示。本系统能够识别7种动物，知识库中共有以下15条规则：r1:IF该动物有毛发THEN该动物是哺乳动物r2:IF该动物有奶THEN该动物是哺乳动物r3:IF该动物有羽毛THEN该动物是鸟r4:IF该动物会飞AND会下蛋THEN该动物是鸟r5:IF该动物吃肉THEN该动物是食肉动物r6:IF该动物有犬齿AND有爪AND眼盯前方THEN该动物是食肉动物r7:IF该动物是哺乳动物AND有蹄THEN该动物是有蹄类动物r8:IF该动物是哺乳动物AND嚼反刍THEN该动物是有蹄类动物r9:IF该动物是哺乳动物AND食肉AND是黄褐色AND有黑色斑点，THEN该动物是金钱豹r10:IF该动物是哺乳动物AND食肉AND是黄褐色AND有黑色条纹，THEN该动物是虎r11:IF该动物是有蹄类动物AND有长脖子AND有长腿AND有暗斑点THEN该动物是长颈鹿r12:IF该动物是有蹄类动物AND有黑色条纹THEN该动物是斑马r13:IF该动物是鸟AND不会飞AND有长脖子AND有长腿AND有黑白色THEN该动物是鸵鸟r14:IF该动物是鸟AND不会飞AND会游泳AND有黑白色THEN该动物是企鹅r15:IF该动物是鸟AND善飞THEN该动物是信天翁⑵综合数据库。综合数据库用来存放问题求解过程中各种当前信息，例如问题的原始事实中间结论及最终结论，它的内容是动态和不断变化的。⑶推理机。在本系统中,我们采用正向推理,并且是精确推理。推理过程如图3所示。图4正向推理流程图六、PROLOG源程序#"classmainopencore严下面芮谓词说明打►-databasexpasitive(syrnbDlfsymbo-l).xnegative(symbolfsymbol)・p■「已dicatesclasslnfoico-re::cla&slnfo・%©shortClassinformationpredicate・%@detailThispredicaterepresentsinfomationpredicateofthisclass・%@endpredicatesrun:core::runnable・►-『im・animal_is(symbol)・it_i5(syrnbal)・pesitive(symbolfsymbo-lj・negative(symbol,symbol)・clear_facts・『eeemberfsymbo-lrsymbol〕・ask(symbolsymbol)・endclassmainimplementmainopencoreconstantsclassName="main".classVersion="".■clausesclasslnfa(classNamerclassVersionj.严下面为推理过程打clausesrun:-animal_is(X)?!fwriteC"\nTheanimalmaybea(n)w?X)rn\fclear_facts・run:・writ已「\门Unaibl已todeterminewhattheanimalis\n")?clear_facts-positive(Xfy)::-xpositive(Xfy)f!・positiv已(XfY):-门ot(:xri已gativ巳(X/Y))andask(X,Y)-ri已gative(Xfy):-xnegative(XrY)rLnegative(X?Y):-not(xpositive(X.Y))andask(Xfy)・ask(XRY):-write(XitwpYr"\nw).readln(Reply)rremembeir(X/YfReply)・rem已eb已r(X/¥):-assertz(xpositive(X/Y))・remember(X,Y^na):-assertz(xnegative(X?Y))^fail.clear_facts:■「已tract(xpositive(_f_))rfaiLclear_facts:-retract(xnegative))rfail.cl已a^factsi-writet1"\n\nPleasepressthespacebartoExit")?r已3idc:haiir(_)・严下面芮推理机提供知识Witjsfmammalji-positivefhas^hair).itJsfmammalJi-positivefdoeSjigiv^rnilk).it_is(bird):-positive(has^feathers)・it_is(bird):-positive(does^fly)andpo-sitive(doesrIay_eggs)・it_is(carnivore):-pasitiv已〔do&sfeat_meat)・itjsfcarnivor已：i:・positiv已〔has^point已d_t已已th)andpo-sitiv已(hai吕cInwe)andpositiv已(ha吕forw已rrl_巳¥es)・it_is(ungulate):-it_i5(inamrnal)andpositive(has,hqqvs^)・it_i£(ungulate):-it_i5(inarnrnal)andpositive(dues,chew_cud)・animal_is(ch已已t3h):-it_is(E3EE3l；iandit_is(carnivore)andpasitive(hasrtawny_co-lor)andpo-sitive(hasfblack_spots)・animal_is(tiger):-it_is(mammal)andit_is(carnivore)andpositive(hasrtawny_color)andpositive(hasrblack_stripes).animal_is(giraffe):-it_is(ungulate)andpo-sitive(hasJong_neck)andpo-sitive(hasfIo-ng_l已gs)andpositive(hasfdark_spotejanimal_is(zebra):-it_is(ungulate)andpositive(hasfblack_stripe^)・anirnal_is(ostrich):-it_is(bird)andpositive(hasfIo-ng_neck)andpositive(hasJong_legs)andnegative(does^fIy〕・animal_is(penguin):-it_i5(bird)andpo-sitive(doesfswim)andnegative(daesffIy)andpositive(hasfblack_and_whit已_color)・animal_is(aIbatro-ss):-it_is(bird)andpositive(dQ&s,fly_well).endimplementmaingoalmainEixe:^run(main::run).七、C++源程序及运行结果C++代码详见Animalidentification.cpp运行结果：・D：试三三F\人工智能\动物识SU#家至統\AnimRideritification.exe格賞合珀不略i至间腿入中长插1W-论鸟性产结•叩失失聂-kr」ppp己己己1W备星——鸟

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it.即物■俪鸟动-,T.宀E內•士口.EJT.<II-£t己:|败败败功为匹续ii己-&-&津-——酉-三3三-7^一匹匹欝匹匹匹匹匹匹匹咂10K11K吨迹朋震二忙-TT--,...'H-一-〕TJ-1~J-TJ一i—r1~J__1~J_1~・•_1~J_1~・•_J_1~・•一0123-U...—Iy'斗123~R12456r-c091111-R-规规霸规规规规规规规规规规半:|=|回I—Wdentification.exete点En斑，暗曲子>g有腿合综到物入动■I-nJ~1论甫帝U事.H，盘一合到训入类插蹄论有岛：毂失失一己莓己己肴匹冊匹匹匹匹匹黑匹匹匹匹匹匹匹0EH...■121CO456713456C0911-f^4--^4-^规规规规^Mi■f