人工智能导论课程上机实验指导书

人工智能导论课程

上机实验指导书

人工智能导论课程实验指导书

廉师友编

计算机工程实验室

3月

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目录

1.小型专家系统设计与实

现...........................................2

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专家系统涉及人工智能导论课程的大部分内容,而且实践性和

应用性都很强。因此,本课程将专家系统设计与实现作为一个上机

实验项目。该实验是一个设计性实验,它对加深课程内容的理解和

掌握,培养学生运用所学知识开发智能系统的能力有重要意义。

一、实验名称

小型专家系统设计与实现

二、实验目的

1.加深理解专家系统的结构原理与实际应用。

2.初步掌握知识获取的基本方法。

3.掌握产生式规则知识表示方法及其编程实现方法。

4.初步掌握知识库的组建方法。

5.加深理解推理机的算法原理并初步掌握其编程实现方法。

三、实验内容

运用所学知识，设计并编程实现一个小型专家系统（如分类、

诊断、预测等类型）。

四、基本要求

1.具体应用领域自选，具体系统名称自定；但所做系统绝对不

能雷同。

2.用产生式规则作为知识表示，用产生系统实现该专家系

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统。

3.可用PROLOG语言编程并参考下面示例程序；但也可用其

它语言另行编程。

4.所实现的专家系统必须上机运行演示；程序运行时，应有人

机对话过程。

5.系统完成后,要提交实验报告。

五、实验步骤

具体工作及步骤为：

1.选题。

2.系统分析。

3.知识获取与知识表示选择/设计。

4.知识库组建。

5.推理机选择/编制。

6.系统调试与测试：可先运行一两个简单的PROLOG程序,

以熟悉语言环境;接着运行示例程序;然后编辑、调试、测试自己

的系统程序。

7.撰写实验报告。

六、系统示例

考虑到本实验有一定难度，下面给出一个“小型动物分类专家系

统”示例,以供参考。

1.动物分类规则集

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(1)若某动物有奶,则它是哺乳动物。

(2)若某动物有毛发,则它是哺乳动物。

(3)若某动物有羽毛,则它是鸟。

(4)若某动物会飞目生蛋,则它是鸟。

(5)若某动物是哺乳动物且有爪且有犬齿且目盯前方，则它是

食肉动物。

(6)若某动物是哺乳动物且吃肉,则它是食肉动物。

(7)若某动物是哺乳动物且有蹄,则它是有蹄动物。

(8)若某动物是有£帝动物且反刍食物,则它是偶蹄动物。

(9)若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色条纹，则它是老

虎。

(10)若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色斑点，则它是金钱

豹。

(11)若某动物是有蹄动物且长腿且长脖子且黄褐色且有暗斑点,

现它是长颈鹿。

(12)若某动物是有蹄动物且白色且有黑色条纹,则它是斑马。

(13)若某动物是鸟且不会飞且长腿且长脖子且黑白色，则它是

驼鸟。

(14)若某动物是鸟且不会飞且会游泳且黑白色,则它是企鹅。

(15)若某动物是鸟且善飞且不怕风浪,则它是海燕。

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F面是该规则集所形成的（部分）推理网络:

2.源程序

/*AnAnimalClassifyingExpertSystem*/

database

xpositive(symbol,symbol)

xnegative(symbol,symbol)

predicates

run

animal_is(symbol)

it_is(symbol)

positive(symbol,symbol)

negative(symbol,symbol)

clear_facts

remember(symbol,symbol,symbol)

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ask(symbol,symbol)

goal

run.

clauses

run:-

animal_is(X),!,

write("\nYouranimalmaybea(n)",X),

nl,nl,clear_facts.

run:-

write("\nUnabletodeterminewhat"),

writeC'youranimalis.\n\nH),clear_facts.

positive(X,Y):-xpositive(X,Y),!.

positive(X,Y):-not(xnegative(X,Y)),ask(X,Y).

negative(X,Y):-xnegative(X,Y),!.

negative(X,Y):-not(xpositive(X,Y)),ask(X,Y).

ask(X,Y):-

write(X,uit",Y,"\n"),

readln(Reply),

remember(X,Y,Reply).

remember(X,Y,y):-asserta(xpositive(X,Y)).

remember(X,Y,n):-asserta(xnegative(X,Y)),fail.

clear_facts:-retract(xpositive(_,_)),fail.

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clear_facts:-retract(xnegative(_,_)),fail.

clcar_facts:-write("\n\nPleasepressthespacebartoExit"),

readchar(_).

/*KnowledgeBase*/

animal_is(cheetah):-

it_is(camivore),

positive(has,tawny_color),

positive(has,black_spots).

animal_is(tiger):-

it_is(carnivore),

positive(has,tawny_color),

positive(has,black_stripes).

animal_is(giraffe):-

it_is(ungulate),

positive(has,long_neck),

positive(has,long_legs),

positive(has,dark_spots).

animal_is(zebra):-

it_is(ungulate),

positive(has,black_stripes).

animal_is(ostrich):-

it_is(bird),

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negative(does,fly),

positive(has,long_neck),

positive(has,long_legs),

positive(has,black_and_white_color).

animal_is(penguin):-

it_is(bird),

negative(does,fly),

positive(does,swim),

positive(has,black_and_white_color).

animal_is(albatross):-

it_is(bird),

positive(does,fly_well).

it_is(mammal):-

positive(has,hair).

it_is(mammal):-

positive(does,give_milk).

it_is(bird):-

positive(has,feathers).

it_is(bird):-

positive(does,fly),

positive(does,lay_eggs).

it_is(carnivore):-

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positive(does,eat_meat).

it_is(carnivore):-

it_is(mammal),

positive(has,pointed_teeth),

positive(has,claws),

positive(has,forward_eyes).

it_is(ungulate):-

it_is(mammal),

positive(has,hooves).

it_is(ungulate):-

it_is(mammal),

positive(does,chew_cud).

需要说明的是，产格来讲，该专家系统程序中并无显式的推理机,

而是利用了PROLOG语言本身的推理机制实现推理的。这就是说,

用PROLOG编写专家系统程序，能够省去推理机部分。如果用其

它语言编程,推理机则是必不可少的。当然,用PROLOG编写专家

系统程序，也能够不用它自身的推理机作为所实现的专家系统的推

理机，而用户自己重新编写一个显式的推理机，这可根据问题和需

要而定。如果要重新编写推理机，一般说来，规则就要用PROLOG

的事实来实现。知识库就要用PROLOG的动态数据库来实现。

当然,以上实习也可用C或C++编程,但工作量要大得多。

七、实验报告

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实验报告用学校统一的实验报告纸书写，表头严格按其要求填写,

其中“实验名称“后填：小型专家系统设计与实现。下面是实验报

告的基本内容和书写格式。

一、实验目的

加深对专家系统的理解，初步掌握专家系统的设计与实现方

法。

二、实验内容

运用所学知识,设计并编程实现一个小型专家系统。

三、实验步骤

1.选题。

2.系统分析。

3.知识获取与知识表示选择/设计。

4.知识库组建。