專(zhuān)家系統(tǒng)舉例.ppt

1、7.8 新一代專(zhuān)家系統(tǒng)的研究,主講人:陳詩(shī)旭,廣西師范大學(xué)計(jì)信學(xué)院,目前專(zhuān)家系統(tǒng)存在的五大問(wèn)題,忽視了理論與深層知識(shí)在問(wèn)題求解中的作用 缺少多個(gè)系統(tǒng)的協(xié)作及綜合型的專(zhuān)家系統(tǒng) 在知識(shí)獲取方面還缺少自動(dòng)獲取知識(shí)的能力 在知識(shí)表示上缺少多種表示模式的集成 在推理方面不支持多種推理策略 針對(duì)上述問(wèn)題,我們開(kāi)始了新一代專(zhuān)家系統(tǒng)的研究,研究新一代專(zhuān)家系統(tǒng)的主要課題,研究課題1 分布協(xié)同式的體系結(jié)構(gòu),所謂分布協(xié)同式體系結(jié)構(gòu)是指：把知識(shí)庫(kù)（推理機(jī)制）分布于一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點(diǎn)上,在求解問(wèn)題時(shí)，它們能互通信息，密切合作，共同完成問(wèn)題求解任務(wù)。 該體系結(jié)構(gòu)應(yīng)解決個(gè)問(wèn)題 （1）任務(wù)分布： 把待求解的問(wèn)題分解為若

2、干子問(wèn)題,分別交給系統(tǒng)中不同的成員去完成。 （2）合作策略：由于系統(tǒng)中的各成員都只具有部分知識(shí)， 而問(wèn)題的各子問(wèn)題間存在著種種內(nèi)在聯(lián)系,這就要求各成 員必須互相通信，合作地進(jìn)行問(wèn)題求解。為實(shí)現(xiàn)合作，需 要解決合作的方式與策略以及通信的手段。,研究課題 知識(shí)的自動(dòng)獲取,知識(shí)獲取可以劃分為兩個(gè)階段： 一個(gè)是在知識(shí)庫(kù)尚未建立起來(lái)時(shí)，從領(lǐng)域?qū)＜壹坝嘘P(guān)文獻(xiàn)資料那獲取知識(shí)。 對(duì)于這種情況，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)知識(shí)獲取，需要解決自然語(yǔ)言的識(shí)別與理解以及從大量事例中歸納知識(shí)等問(wèn)題。 一個(gè)是在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)運(yùn)行實(shí)踐不斷總結(jié)歸納。 對(duì)于這一種情況，還需要解決如何從系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以及通過(guò)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，歸納出

3、新知識(shí)、修改舊知識(shí)等問(wèn)題。,研究課題3 深層知識(shí)的利用,深層知識(shí)是指：相關(guān)領(lǐng)域中的理論性知識(shí)、原理性知識(shí)，而專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)通常被稱為表層知識(shí)或淺層知識(shí)。 對(duì)于深層知識(shí)的利用存在個(gè)問(wèn)題 （1）如何確定深層知識(shí)的容量與邊緣 （2）非單調(diào)性亦是深層知識(shí)利用中的一個(gè)困難問(wèn)題,研究課題4 知識(shí)表示及推理方法,要使專(zhuān)家系統(tǒng)能像人類(lèi)專(zhuān)家那樣求解領(lǐng)域題，就必須對(duì)知識(shí)的表示與處理作進(jìn)一步的研究,使其能真正模擬人類(lèi)求解問(wèn)題的思維過(guò)程。 首要解決的問(wèn)題 （1）如何建立一致的知識(shí)表示框架，使之能包含多范例的多種表示模式。 （2）如何在時(shí)態(tài)推理、定性推理、非單調(diào)推理等方面有所突破，在不確定性的表示與處理方面取得新的進(jìn)展等。

4、,7.9 專(zhuān)家系統(tǒng)舉例,廣西師范大學(xué)計(jì)信學(xué)院,兩個(gè)例子,兩個(gè)例子,動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng),這是一個(gè)用以識(shí)別虎、金錢(qián)豹等七種動(dòng)物的小型 專(zhuān)家系統(tǒng) ： 1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2.知識(shí)表示 3.適用知識(shí)的選取 4.推理的結(jié)束條件 5.推理過(guò)程,動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu),動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng) 知識(shí)表示,知識(shí)用產(chǎn)生式規(guī)則表示，相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為： struct RULE-TYPE char * result； int lastflag； struct CAUSE-TYPE* cause-chain； struct RULE-TYPE * next； ; 已知事實(shí)用字符串描述,連成鏈表，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為： struct CAUSE-TYP

5、E char cause; struct CAUSE-TYPE* next; ;,動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng) 適用知識(shí)的選取,為了進(jìn)行推理，就需要根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事 實(shí)從知識(shí)庫(kù)中選用合適的知識(shí)。 適用知識(shí)：若知識(shí)的前提條件所要求的事實(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)中都存在，就認(rèn)為它是一條適用知識(shí)。,動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng) 推理的結(jié)束條件,當(dāng)有如下兩種情況中的某一種出現(xiàn)時(shí)可終止推理： 知識(shí)庫(kù)中再無(wú)可適用的知識(shí)。 對(duì)于這種情況，很容易進(jìn)行檢測(cè)，只要檢查一下當(dāng)前知識(shí)庫(kù)中是 否還有知識(shí)的前提條件可被數(shù)據(jù)庫(kù)的已知事實(shí)滿足,且為未使用過(guò)的知識(shí)就可得知。 經(jīng)推理求得了問(wèn)題的解。 掃描知識(shí)庫(kù)的每一條規(guī)則，若一條規(guī)則的結(jié)論在其它規(guī)則的前提條件中都不出現(xiàn)，

6、則這條規(guī)則的結(jié)論部分就是最終結(jié)論，此時(shí)就可終止推理過(guò)程 。 含有最終結(jié)論的規(guī)則稱為結(jié)論性規(guī)則。對(duì)于結(jié)論性規(guī)則，為它作一標(biāo)志，每當(dāng)推理機(jī)用到帶標(biāo)志的規(guī)則進(jìn)行推理時(shí),推出的結(jié)論必然是最終結(jié)論，此時(shí)就可終止推理過(guò)程。,動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng) 推理過(guò)程,兩個(gè)例子,專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN,MYCIN是一個(gè)幫助內(nèi)科醫(yī)生診治感染性疾病的專(zhuān) 家系統(tǒng)： 1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2.數(shù)據(jù)表示 3.知識(shí)表示 4.推理的控制策略 5.解釋功能,專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 系統(tǒng)結(jié)構(gòu),專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 數(shù)據(jù)表示,數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)都用如下形式的三元組描述： (對(duì)象 屬性 值） 1. “對(duì)象”又稱為上下文，它是系統(tǒng)要處理的實(shí)體， 例如：PERSON(病人）

7、 2. “屬性”又稱臨床參數(shù),用于描述相應(yīng)對(duì)象的特征，例如“病人”的姓名、年齡、性別。 3. “值”是指相應(yīng)屬性的值，根據(jù)屬性的不同類(lèi)別，其值可以是一個(gè)或多個(gè)。,專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 數(shù)據(jù)表示 屬性分類(lèi),MYCIN中有65種屬性，這些屬性按其所描述的對(duì)象不同 分為六類(lèi)。 例如：用于描述“病人”情況的作為一類(lèi)，用于描述“培養(yǎng)物” 情況的作為一類(lèi)，等等。 對(duì)每一類(lèi)屬性都有專(zhuān)門(mén)的名字。 例如：用PROMPT作為描述“病人”的屬性集的名字。 屬性又按其取值的性質(zhì)不同分為七種類(lèi)別。 例如：?jiǎn)沃档模嘀档?，可?wèn)的，可導(dǎo)出的等,專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 數(shù)據(jù)表示 可信度因子,每個(gè)屬性的值可以帶有一個(gè)可信度因子CF,

8、用以指出對(duì)相應(yīng)屬性值的信任程度。 CF在-1,1上取值。 當(dāng)CF0時(shí)，表示相信該屬性取相應(yīng)值的程度； 當(dāng)CF0時(shí), 表示不相該屬性取相應(yīng)值的程度； 當(dāng)CF為1，-1或0時(shí),分別表示完全相信、完全不相信、 不能確定該屬性取相應(yīng)的值。,專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 數(shù)據(jù)表示 例子,下面給出三個(gè)用三元組描述數(shù)據(jù)的例子：,專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 數(shù)據(jù)表示,MYCIN采用上下文樹(shù)(Context tree)來(lái)表示問(wèn)題,一棵上 下文樹(shù)構(gòu)成了對(duì)一個(gè)病人的完整描述。,專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 知識(shí)表示,MYCIN的知識(shí)庫(kù)主要用于存儲(chǔ)領(lǐng)域知識(shí)，同時(shí)還存放了一些靜態(tài)知識(shí)（參數(shù)的特性表、清單、詞典等 ）。 領(lǐng)域知識(shí)的表示 靜態(tài)知識(shí)的表

9、示,專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 知識(shí)表示,領(lǐng)域知識(shí)的表示,專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 知識(shí)表示領(lǐng)域知識(shí)的表示,領(lǐng)域知識(shí)用規(guī)則表示,其一般形式為： RULE * * * IF THEN 1. * * * 是規(guī)則的編號(hào)。 2.前提的一般形式是： ($ AND ) 3.行為部分由行為函數(shù)表示,MYCIN中有三個(gè)專(zhuān)門(mén)用于表示動(dòng)作的行為函數(shù):CONCLUDE, CONCLIST和TRANLIST。其中以CONCLUDE用得最多，其形式為： ( CONCLUDE C P V TALLY CF),專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 知識(shí)表示領(lǐng)域知識(shí)的表示舉例,例如對(duì)如下規(guī)則： RULE 047 如果：（1）病原體的鑒別名不確定，且 （2）

10、病原體來(lái)自血液，且 （3）病原體的染色是革蘭氏陰性，且 （4）病原體的形態(tài)是桿狀的，且 （5）病原體呈赭色 那么：該病原體的鑒別名是假單胞細(xì)菌，可信度為0.4。 它在MYCIN中的表示形式是： RULE 047 PREMISE ( $ AND (NOTDEFINITE CNTXT IDENT) (SAME CNTXT SITE BLOOD) (SAME CNTXT STAIN GRAMNEG) (SAME CNTXT MORPH ROD) (SAME CNTXT BURNT) ACTION (CONCLUDE CNTXT IDENT PSEUDOMONAS TALLY.4) 其中，NOTDEF

11、INITE SAME是MYCIN中專(zhuān)門(mén)用于表示條件的函數(shù),專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 知識(shí)表示,靜態(tài)知識(shí)的表示（屬性特性的表示）,專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 知識(shí)表示靜態(tài)知識(shí)的表示,從臨床參數(shù)（屬性）的角度來(lái)看，可認(rèn)為每個(gè)臨床參數(shù)都具很多種特性。主要特性有： MEMBEROF:按所描述的對(duì)象不同迸行分類(lèi)時(shí)，臨床參數(shù)所屬的類(lèi)型名，例如:PRO-PTo VALUTYPE:臨床參數(shù)是單值、二值還是多值。 EXPECT:可問(wèn)參數(shù)的許可值。用(Y/N)表示要求回答yes/no PROMPT:用于向用戶提問(wèn)一個(gè)單值或二值參數(shù)的值。 PROMPT1：用于向用戶提問(wèn)一個(gè)多值參數(shù)的值。 LABDATA：用于指出相應(yīng)參數(shù)的值是否

12、可從用戶那里獲得。,專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 知識(shí)表示靜態(tài)知識(shí)的表示舉例,屬性的特性都用三元組的形式表示出來(lái)存于知識(shí)庫(kù)中 例如BURN屬性的屬性特性表為：,專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 推理的控制策略,MYCIN采用逆向推理及深度優(yōu)先的搜索策略。 系統(tǒng)首先在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立一棵上下文樹(shù)的根節(jié)點(diǎn),并為該裉節(jié)點(diǎn)指 定一個(gè)名字PATIENT-1 (病人-1)，其類(lèi)型為PERSON。 PERSON的屬性為(NAME AGE SEX REGIMEN),其中前三項(xiàng)都具LABDATA特性，即可通過(guò)向用戶詢問(wèn)得到其值。于是系統(tǒng)向用戶提出詢問(wèn)。 用戶輸人病人的姓名、年齡及性別，并以三元組形式存入數(shù)據(jù)中。 REGIMEN不是LABDATA屬性，必須由系統(tǒng)推出。 為了得到REGIMEN,系統(tǒng)將開(kāi)始推理過(guò)程。推理時(shí)首先運(yùn)用的一條規(guī)則是 RULE 092 。 規(guī)則092的前提部分涉及到臨床參數(shù)TREATFOR，它是一個(gè)NONLABDATA,因而系統(tǒng)調(diào)用TREATFOR的UPDATEI-BY特性所指出的第一條規(guī)則。 檢查它的前提是否為真，此時(shí)如果該前提所涉及到的值是可向用戶詢問(wèn)的，就直接詢問(wèn)用戶,否則再找出可推出該值的規(guī)則。如此反復(fù)進(jìn)行，直到最后推出PATIENT-1的主要臨床參數(shù) REGIMEN為止。,專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN 推理的控制策略,推理中注意的2個(gè)地方： 在此過(guò)程中，每當(dāng)?shù)玫揭粋€(gè)值時(shí),都要加人到上下文樹(shù)中。 在推