第05章知识工程与专家系统人工智能课件.ppt

1、第五章 知识工程与专家系统,5.1 专家系统概述 5.1.1 基本概念 5.1.2 专家系统的类型 5.1.3 专家系统的基本结构 5.1.4 元知识 5.1.5 专家系统开发方法 5.2LISP 语言简介 5.3知识库与推理机 5.3.1 规则的表示 5.3.2 推理机的实现示例 5.4 解释器的实现 5.5知识获取 5.5.1 知识获取的任务与方式 5.5.2 知识的检测与求精 5.7分布式专家系统与协同式专家系统 5.7.1 分布式专家系统及其驱动方式 5.7.2 协同式专家系统及其协同方法 作 业,5.1.3 专家系统的基本结构（1）,5.1.4 元知识,目标知识：直接用于领域问题求解

2、的知识。 元知识：关于目标知识的知识，包括获取目标知识的知识和使用目标知识的知识。,5.1.4 元知识,目标级推理 元级推理 元知识的用途： （过程型、描述型） （1）知识获取 （2）控制知识的使用,原型系统,1、 演示原型 仅能解决少量典型问题 2、 研究原型 能解决较多问题，但不够稳定，具有面向开发的辅助功能，如测试、解释,LISP 简介,例：求mn m0=1 mn=mmn-1 (n0) (defun power_1 (m n) (cond (= n 0) 1) (t (* m (power_1 m (- n 1) ) ) ) ),(defun hanoi ( n x y z ) (con

3、d (= n 1) (move_disk x y ) (T (hanoi (- n 1 ) x z y ) (move_disk x n y ) (hanoi (- n 1) z y x ) ) ) ( hanoi A B C 3 ),n 阶 Hanoi 塔算法 ( LISP ),例1：计算 m2 + (m+1)2 + + n2 (defun square ( x ) ( * x x ) ) (defun sum-squares ( m n ) (cond ( m n) 0) (t ( + (square m) (sum-squares (+ m 1) n ) ) ) ) ),11、高阶函数（

4、函数的参数为函数）,调用函数的函数：APPLY (APPLY 函数名 (参数1 参数2参数n ) 例： (apply + (2 3) 5,例2：计算例1的通用函数 (defun sum-items ( func m n ) (cond ( m n) 0) (t ( + (apply func (list m) ) (sum-items func (+ m 1) n ) ) ) ) ) 调用示例： (sum-items square 1 3 ),5.3知识库与推理机,5.3.1 规则的表示 （不精确规则的表示与使用参第六章） 1、 规则的等价变换,规则的等价变换,已知规则： R: ( F1F2F

5、3 ) ( F4F5 ) H1 H2 （勘误） R可等价变换为下述4条规则： R1: ( F1F2F3 ) H1 R2: ( F1F2F3 ) H2 R3: ( F4F5 ) H1 R4: ( F4F5 ) H2,2. 规则的 LISP 表示,(规则名 ( if （条件1） （条件2）（条件n）) ( then （结论1） （结论2）（结论m）) ) 或： (规则名 (（条件1） （条件2）（条件n）) (（结论1） （结论2）（结论m）) ),正向推理机,（4）函数 test_if (defun test_if ( rule ) (prog (ifs) (setq ifs (cdadr ru

6、le) loop (cond (null ifs) (return t) (recall (car ifs) ) (t (return nil) (setq ifs (cdr ifs) (go loop),反向推理机,（2）函数 verify (defun verify(fact) (prog (relevant1 relevant2) (cond (recall fact) (return t) (setq relevant1 (inthen fact) (setq relevant2 relevant1) (cond ( (null relevant1) (cond (member fac

7、t asked) (return nil) (and (print |IS THIS TRUE:| fact) (read) (remember fact) (return t) (t (setq asked (cons fact asked) (return nil) ) ) ) （转下页）,反向推理机, （接上页） loop1 (cond (null relevant1) (go loop2) (try_rule (car relevant1) (return t) ) (setq relevant1 (cdr relevant1) (go loop1) loop2 (cond (null

8、 relevant2) (return nil) ) (try_rule+ (car relevant2) (return t) ) (setq relevant2 (cdr relevant2) (go loop2) ) ),反向推理机,（4）函数 test_if+ (defun test_if+(rule) (prog (ifs) (setq ifs (cdadr rule) loop (cond (null ifs) (return t) (verify (car ifs) ) （勘误） (t (return nil) ) (setq ifs (cdr ifs) (go loop),解释

9、器的实现,4、 How 解释（单步） (defun how(fact) (prog (poss) (setq poss rule_used) loop (cond (null poss) (cond (recall fact) (print fact |GIVEN|) (return t) (t (print fact |NOT ESTABLISHED|) (return nil ) ) ) ) （转下页）,解释器的实现,4、 How 解释（单步） （接上页） (thenp fact (car poss) (print fact |DEMONSTRATED BY|) (mapcar (lamb

10、da (a) (print a) ) (cdadr (car poss) ) (return t) ) ) (setq poss (cdr poss) (go loop) ) ),解释器的实现,5、Why 解释 (defun why(fact) (prog (poss success) (setq poss rule_used) loop (cond (null poss) (cond (recall fact) (print fact |HYPOTHESIS|) (return t) (t (print fact |NOT ESTABLISHED|) (return nil ) ) ) )

11、（转下页）,解释器的实现,5、Why 解释 （接上页） (ifp fact (car poss) (print fact |NEEDED TO SHOW|) (mapcar (lambda (a) (print a) ) (cdaddr (car poss) ) (return t) ) ) (setq poss (cdr poss) (go loop) ) ),5.5知识获取,建造 ES 的瓶颈 知识工程师：抽取知识、表示知识 知识获取系统：知识的格式化、 一致性检测、 完整性检测 。,5.5.2 知识的检测与求精,1. 知识的一致性与完整性 知识库可能的存在的问题： 冗余、矛盾、从属、环路、不完整,2. 知识的检测方法,（1）逻辑表达式等价性的检测 两个合取式的等价性：长度相等，一一对应（集合相等） （2）冗余的检测 等价规则 前提和结论分别等价 冗余规则链 两条规则链的第一条规则的前提等价，两条规则链的最后一条规则的结论等价，则可能存在冗余规则链。,3. 知识求精,知识不完整：错判、漏判 错判：推出了不应推出的结论 漏判：没有推出应该推出的结论 知识求精：找出导致错误的知识，加以改进。通常采用实例检测法。,5.7分布式专家系统与协同式专家系统,