人工智能導(dǎo)論課程上機實驗指導(dǎo)書

1、人工智能導(dǎo)論課程實驗指導(dǎo)書廉師友編計算機工程實驗室2007年3月目 錄1. 小型專家系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).2專家系統(tǒng)涉及人工智能導(dǎo)論課程的大部分內(nèi)容，而且實踐性和應(yīng)用性都很強。因此，本課程將專家系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)作為一個上機實驗項目。該實驗是一個設(shè)計性實驗，它對加深課程內(nèi)容的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識開發(fā)智能系統(tǒng)的能力有重要意義。一、實驗名稱小型專家系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)二、實驗?zāi)康?. 加深理解專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與實際應(yīng)用。2. 初步掌握知識獲取的基本方法。3. 掌握產(chǎn)生式規(guī)則知識表示方法及其編程實現(xiàn)方法。4. 初步掌握知識庫的組建方法。5. 加深理解推理機的算法原理并初步掌握其編程實現(xiàn)方法。三、實驗內(nèi)

2、容運用所學(xué)知識，設(shè)計并編程實現(xiàn)一個小型專家系統(tǒng)（如分類、診斷、預(yù)測等類型）。四、基本要求1. 具體應(yīng)用領(lǐng)域自選，具體系統(tǒng)名稱自定；但所做系統(tǒng)絕對不能雷同。2. 用產(chǎn)生式規(guī)則作為知識表示，用產(chǎn)生系統(tǒng)實現(xiàn)該專家系統(tǒng)。3. 可用PROLOG語言編程并參考下面示例程序；但也可用其他語言另行編程。4. 所實現(xiàn)的專家系統(tǒng)必須上機運行演示；程序運行時，應(yīng)有人機對話過程。5. 系統(tǒng)完成后，要提交實驗報告。五、實驗步驟具體工作及步驟為：1. 選題。2. 系統(tǒng)分析。3. 知識獲取與知識表示選擇/設(shè)計。4. 知識庫組建。5. 推理機選擇/編制。6. 系統(tǒng)調(diào)試與測試：可先運行一兩個簡單的PROLOG程序，以熟悉語言環(huán)

3、境；接著運行示例程序；然后編輯、調(diào)試、測試自己的系統(tǒng)程序。7. 撰寫實驗報告。六、系統(tǒng)示例 考慮到本實驗有一定難度，下面給出一個“小型動物分類專家系統(tǒng)”示例，以供參考。1. 動物分類規(guī)則集 （1）若某動物有奶，則它是哺乳動物。 （2）若某動物有毛發(fā)，則它是哺乳動物。 （3）若某動物有羽毛，則它是鳥。 （4）若某動物會飛且生蛋，則它是鳥。 （5）若某動物是哺乳動物且有爪且有犬齒且目盯前方，則它是食肉動物。 （6）若某動物是哺乳動物且吃肉，則它是食肉動物。 （7）若某動物是哺乳動物且有蹄，則它是有蹄動物。 （8）若某動物是有蹄動物且反芻食物，則它是偶蹄動物。 （9）若某動物是食肉動物且黃褐色且有黑

4、色條紋，則它是老虎。 （10）若某動物是食肉動物且黃褐色且有黑色斑點，則它是金錢豹。 （11）若某動物是有蹄動物且長腿且長脖子且黃褐色且有暗斑點，則它是長頸鹿。 （12）若某動物是有蹄動物且白色且有黑色條紋，則它是斑馬。 （13）若某動物是鳥且不會飛且長腿且長脖子且黑白色，則它是駝鳥。 （14）若某動物是鳥且不會飛且會游泳且黑白色，則它是企鵝。 （15）若某動物是鳥且善飛且不怕風(fēng)浪，則它是海燕。老虎黃褐色有黑色條紋食肉動物哺乳動物有毛發(fā)有奶吃肉有爪有犬齒目盯前方金錢豹有黑色斑點長頸鹿有蹄動物有蹄長腿長脖子有暗斑點下面是該規(guī)則集所形成的（部分）推理網(wǎng)絡(luò)：2. 源程序/* An Animal Cl

5、assifying Expert System */ 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) ask(symbol, symbol)goal run. clauses run:- animal_is(X),!, write("n

6、Your animal may be a(n) ", X), nl, nl, clear_facts. run:- write("nUnable to determine what"), write("your animal is. nn"), 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(x

7、positive(X, Y), ask(X, Y). ask(X, Y):- write(X, " it ", 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. clear_facts:-retract(xnegative(_, _), f

8、ail. clear_facts:-write("nnPlease press the space bar to Exit"), readchar(_)./* Knowledge Base */ animal_is(cheetah):- it_is(carnivore)， positive(has, tawny_color), positive(has, black_spots). animal_is(tiger):- it_is(carnivore), positive(has, tawny_color),positive(has, black_stripes). ani

9、mal_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), negative(does, fly),positive(has, long_neck), positive(has, long_legs), positive(has, b

10、lack_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

11、(has, feathers). it_is(bird):- positive(does, fly), positive(does, lay_eggs). it_is(carnivore):-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(ung

12、ulate):- it_is(mammal), positive(does, chew_cud). 需要說明的是，嚴(yán)格來講，該專家系統(tǒng)程序中并無顯式的推理機，而是利用了PROLOG語言本身的推理機制實現(xiàn)推理的。這就是說，用PROLOG編寫專家系統(tǒng)程序，可以省去推理機部分。如果用其他語言編程，推理機則是必不可少的。當(dāng)然，用PROLOG編寫專家系統(tǒng)程序，也可以不用它自身的推理機作為所實現(xiàn)的專家系統(tǒng)的推理機，而用戶自己重新編寫一個顯式的推理機，這可根據(jù)問題和需要而定。如果要重新編寫推理機，一般說來，規(guī)則就要用PROLOG的事實來實現(xiàn)。知識庫就要用PROLOG的動態(tài)數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)。當(dāng)然，以上實習(xí)也可用C或C+編程，但工作量要大得多。七、實驗報告 實驗報告用學(xué)校統(tǒng)一的實驗報告紙書寫，表頭嚴(yán)格按其要求填寫，其中“實驗名稱”后填：小型專家系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。下面是實驗報告的基本內(nèi)容和書寫格式。 一、實驗?zāi)康?加深對專家系統(tǒng)的理解，初步掌握專家系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方法。 二、實驗內(nèi)容運用所學(xué)知識，設(shè)計并編程實現(xiàn)一個小型專家系