《人工智能》（何泽奇）491-6教案 第16课 专家系统的开发过程

PAGE4PAGE4PAGE5PAGE5课题专家系统的开发过程课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）掌握专家系统的开发过程。思政育人目标：弘扬精益求精、科学严谨、追求卓越的工匠精神。了解卓越创新科技，。教学重难点教学重点：专家系统的开发过程教学难点：专家系统的开发教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具计算机、投影仪、多媒体课件、教材教学设计→→→传授新知（30min）→→分析（40min）→课堂练习（7min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务经过上一次课程的学习，各位以及了解什么是专家系统，请各位搜索一下专家系统的开发过程有哪些。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生了解本次课程的重点，增加学生的学习兴趣考勤

（2min）【教师】通过文旌课堂APP让学生签到【学生】签到，班干部交假条培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况问题导入（3min）【教师】提出以下问题，并邀请学生回答经过上一次课程的学习，相信大家对专家系统的概念以及比较熟悉了，那么如何开发一个专家系统呢？【学生】讨论、举手回答【教师】通过学生的回答引入要讲的知识，并板书：专家系统的开发流程综合大家的讨论，咱们来了解一下专家系统的开发过程。本节课主要介绍专家系统的开发的相关知识。【学生】聆听通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣传授新知

（30min）8.3专家系统的开发过程【教师】用PPT展示“MYCIN系统结构”图片，进行举例说明专家系统是一个计算机软件系统，但与传统的软件又有一定的区别，因此，专家系统的开发过程与传统软件的开发过程既有联系，又有区别。专家系统的开发过程可分为5个阶段，如图所示。【学生】聆听、理解1．认识阶段知识工程师通过与领域专家的交流合作或阅读相关科学文献等方式，认识问题特征，包括问题范围、类型等。同时，确定领域专家提供的知识类型结构，以及系统开发需要的各种资源，如软件、硬件、人员、时间和经费等。2．概念化阶段把问题求解所需要的各种专业知识概念化，确定概念之间的关系，并对任务进行划分，确定求解问题的控制流程和约束条件。3．形式化阶段该阶段利用适合于计算机表示和处理的形式化方法描述整理好的知识概念及它们间的关系，选择合适的系统构造技术、确定数据结构、推理规则及控制策略，建立问题求解模型。4．实现阶段基于前一阶段确定的形式化知识和问题求解模型开发计算机软件，即建立知识库、实现推理机、设计人机接口等，构建原型系统。5．测试阶段通过运行实例测试原型系统的性能和知识表达形式的实用性，从而发现知识库和推理机存在的缺陷。其中，测试的主要内容包括知识的一致性、结论的可靠性、运行效率、解释能力和人机交互的便利性等。【教师】用PPT展示“增量式开发方法”图片，进行知识讲解专家系统的开发过程中，根据测试的结果对原型系统进行反复修改，直到系统达到预期的性能为止，这种开发方法称为增量式开发，如图所示。【学生】聆听、理解【教师】用PPT展示“原型系统介绍”表格，进行举例说明从图中可以看出，整个开发过程分为5个层次，其中每个层次的原型系统介绍如表所示。【学生】聆听、理解通过教师的讲解和课堂互动，使学生了解专家系统开发的过程教师专家系统开发的基本步骤实训导入（3min）【教师】讲解医学专家系统案例（1）根据动物识别的专家知识，确定识别其余动物的产生式规则，建立规则库。（2）编写程序实现动物识别，并提交源代码。（3）总结实训的心得体会。【学生】聆听【教师】导入案例：医学专家系统通过导入环节，激发学生的学习兴趣实训分析（40min）8.4案例分析：医学专家系统【教师】讲解医学专家系统【教师】用PPT展示“MYCIN系统结构”图片，进行讲解MYCIN系统是由美国斯坦福大学研制的医学专家系统。它的功能是帮助内科医生诊断血液感染患者所感染的细菌种类，并给出治疗方案。MYCIN系统主要由知识库、综合数据库、知识获取模块、咨询模块和解释模块组成，如图所示。【学生】聆听、理解1．知识库MYCIN

系统的知识库主要存放诊断和治疗感染性疾病的专门知识，还有推理所需要的静态知识，如临床参数的特征表、字典等。该系统采用产生式表示知识。其中，专门知识属于规则知识，采用“如果……那么……”的形式表示；临床参数属于事实知识，可采用三元组（上下文，属性，值）表示。2．综合数据库MYCIN

系统的综合数据库用于存放与患者有关的数据、化验结果和系统推出的中间结论等。综合数据库中数据间的关系可组成一棵上下文树，如图8-10所示。【教师】用PPT展示“上下文树”图片，进行讲解树中节点称为上下文。每个节点对应一个具体的对象，描述该对象的所有数据存储于对应节点上。每个节点旁注明节点名，如CULYURE-1、ORGANISM-1、DRUG-1等；括号中内容表示该节点的上下文类型，如当前培养物、当前细菌、药物等。上下文的类型可用于指导调用哪些规则。【学生】聆听、理解上下文树是对病人的完整描述。例如，图8-10表示当前从病人PATIENT-1身上提取了两种培养物CULYURE-1和CULYURE-2，先前已经提取过一种培养物CULYURE-3，从这些培养物中分别分离出相应的细菌，每种细菌有相应的治疗药物。对病人进行手术治疗时使用药物DRUG-4。可见，上下文树清晰地描述了病人的相关培养物，指出了每个培养物对应的细菌，并给出了每种细菌所应使用的药物。3．知识获取模块MYCIN系统的知识获取模块用于获取知识，且当发现知识有更新或遗漏时，该模块可增加或修改知识库。4．咨询模块MYCIN系统的咨询模块包含了人机接口和推理机的功能。在使用系统过程中，首先启动该模块，用户（医生）根据系统给出的提示输入相关的信息（病人的数据）即可。该模块会利用知识库中的知识进行推理，诊断出患者的病症并给出治疗方案。5．解释模块MYCIN系统的解释模块用于回答用户的询问。在咨询模块运行的过程中，可以随时通过解释模块了解得出结论的依据。【教师】讲解科技民生相关内容【学生】聆听、记录、理解通过老师讲解，让学生了解实训报告的写法课堂练习（7min）【教师】安排学生完成以下题目（1）帮助内科医生诊断血液感染患者所感染的细菌种类，并给出治疗方案的专家系统是（）。A．MYCIN B．INTERNISTC．ONCOCIN D．A、B、C都不是(2)专家系统的开发过程可分为5个阶段，即____、____、形式化阶段、和测试阶段。【学生】完成练习通过课堂练习，了解学生学情课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点专家系统的开发过程可分为5个阶段，即认识阶段、概念化阶段、形式化阶段、实现阶段和测试阶段。【学生】总结回顾知识点总结知识点，巩固学生对相关知识的印象作业布置

（2min）【