【正文】 ? CLIPS 用戶向?qū)? 水銀測(cè)試版 Joseph C. Giarratano, . 自述文件 通往智慧的第一步是你得承認(rèn)你的無(wú)知，其次是你不必讓全世界都知道你的無(wú)知。 這部分被稱作序言，但是在還沒(méi)有人讀過(guò)它之前，我將它重新命名成一個(gè)慣用的標(biāo)題，以便讓計(jì)算機(jī)用戶選擇性的遵從。另一個(gè)建議是將之命名為： “別讀我”章節(jié) ，但如今的人們相信所有他們閱讀過(guò)的一切，我恐怕他們真的就不讀它了。 序言的目的，噢，抱歉，我應(yīng)該稱之為自述文件，它提供了書(shū)本中所包含知識(shí)的元知識(shí)。之所以稱謂為元知識(shí)，是指它是 關(guān)于知識(shí)的知識(shí)。所以關(guān)于自述文件的描述事實(shí)上我們得稱之為“元元知識(shí)”。如果你被搞糊涂了或者你對(duì)這些不感冒，那么你可以跳開(kāi)去選擇從書(shū)中任何地方看起，因?yàn)槲业谜疹櫟剿形业淖x者。 CLIPS 是什么？ CLIPS 是一種專(zhuān)家系統(tǒng)工具，最初由 NASA/Lyndon B. Johnson 太空中心軟件技術(shù)研究室開(kāi)發(fā)出來(lái)。自 1986 年首次發(fā)布以來(lái)， CLIPS 經(jīng)歷了不斷的改進(jìn)和完善?，F(xiàn)在它已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在數(shù)以萬(wàn)計(jì)的全球用戶中。 CLIPS 被開(kāi)發(fā)出來(lái)以促進(jìn)集成人類(lèi)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的軟件發(fā)展。 在 CLIPS 中，知識(shí)的表示有三種方式： ? 規(guī)則，規(guī)則表示法是基于啟發(fā)式經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)的首要選擇。 ? 自定義函數(shù)和通用函數(shù)，這種方式是程序式知識(shí)表示的首選。 ? 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)，也是程序式知識(shí)表示的首選。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)被支持的 5 個(gè)普遍接受的特征是：類(lèi)，消息處理函數(shù)，抽象，封裝，繼承和多態(tài)性。模式匹配可以是對(duì)象和事實(shí)。 你可以僅用規(guī)則，或者僅用對(duì)象或者兩者混合使用來(lái)開(kāi)發(fā)軟件。 CLIPS 同時(shí)支持與其他語(yǔ)言的集成，如 C 和 Java。事實(shí)上， CLIPS 是 C Language Integrated Production 的縮寫(xiě)。規(guī)則能基于事實(shí)與對(duì)象的匹配，規(guī)則和對(duì)象同時(shí)組成了一個(gè)集成系統(tǒng)。除了被當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立的工具之外，CLIPS 還能被程序語(yǔ)言調(diào)用，運(yùn)行其函數(shù)，然后返回給調(diào)用函數(shù)控制權(quán)。同樣的，程序代碼也能作為一個(gè)外部函數(shù)在 CLIPS 中被定義和調(diào)用。當(dāng)外部代碼執(zhí)行完畢后，控制權(quán)返回到 CLIPS。 如果你已經(jīng)對(duì)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言如 C++， Smalltalk， Objective C或者 Java 很熟悉了，想必你已經(jīng)了解面向?qū)ο笤谲浖_(kāi)發(fā)中的諸多優(yōu)點(diǎn)了。如果你并不熟悉，你將會(huì)發(fā)現(xiàn) CLIPS 是一款將面向?qū)ο蟾拍钬瀼赜谲浖_(kāi)發(fā) 非常優(yōu)秀的工具。 這本書(shū)關(guān)于什么？ CLIPS 用戶向?qū)且粋€(gè)介紹 CLIPS 的基本特征的指南，而不是打算對(duì)該工具做一個(gè)廣泛的探討。本書(shū)姐妹篇為 CLIPS 參考手冊(cè)，它提供關(guān)于該話題的所有廣泛的探討和更多其它內(nèi)容。 這本書(shū)的適用讀者群？ CLIPS 用戶向?qū)У哪康氖菍?duì)專(zhuān)家系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單易懂的介紹，適用讀者可能對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)一無(wú)所知或者知之甚少。 CLIPS 用戶向?qū)Э梢员挥米鹘滩幕蛘咦詫W(xué)材料。僅有的前提是你必須具備高級(jí)語(yǔ)言如 Java， Ada， FORTRAN 或者 C 的基本知識(shí)。（好的，基本不是指其他的，但是如果被問(wèn)起，我們不會(huì) 在公開(kāi)場(chǎng)和下承認(rèn)和取消其聲明。） 怎樣使用這本書(shū)？ CLIPS 用戶向?qū)槟切┫胗H身嘗試專(zhuān)家系統(tǒng)編程的人們提供了快速入門(mén)。例子均具有普遍性。同時(shí)，我們知道學(xué)習(xí)一種新的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是一個(gè)令人沮喪的體驗(yàn)，因此，本書(shū)的寫(xiě)作語(yǔ)言將采用輕快和幽默的風(fēng)格（我希望如此），以代替中規(guī)中矩的教科書(shū)模式。但愿，這種幽默不會(huì)冒犯有幽默感的任何人。 為了最大受益，你最好是在看書(shū)的過(guò)程中，將書(shū)中的實(shí)例親自在文本中打印出來(lái)。在你打印實(shí)例的過(guò)程中，你將會(huì)逐漸明白程序的工作原理和當(dāng)你打錯(cuò)時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤提示。案例的結(jié)果輸出在案例之后給出。最后，當(dāng)你看完 CLIPS 用戶向?qū)Ц髡鹿?jié)后，你還應(yīng)該看看在 CLIPS 參考手冊(cè)中的相關(guān)材料。 像其他程序語(yǔ)言一樣，你只有親自寫(xiě)程序才能夠真正學(xué)好 CLIPS 編程。為了真正學(xué)會(huì)專(zhuān)家系統(tǒng)編程，你應(yīng)該多在 CLIPS 中寫(xiě)程序，并對(duì)每個(gè)問(wèn)題抱有興趣。 感謝 我十分感謝那些對(duì)本書(shū)提出意見(jiàn)和評(píng)述的人。謝謝 Gary Riley， Chris Culbert， Brian Dantes， Bryan Dulock， Steven Lewis， Ann Baker… （一堆外國(guó)人名）。特別感謝 Bob Savely 對(duì) CLIPS 改進(jìn)的支持。 ? 第一章 事實(shí) 如果你忽視事實(shí)，你將永遠(yuǎn)不會(huì)擔(dān)心自己的過(guò)錯(cuò)。 本章將對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)的基本概念做簡(jiǎn)單的介紹。你將會(huì)知道在 CLIPS 中怎樣插入和移出事實(shí)。如果你正在使用的機(jī)器是蘋(píng)果機(jī)或者是 IBM（或可兼容）的 CLIPS 視窗版本，那么你可以通過(guò)鼠標(biāo)來(lái)選擇相關(guān)的命令來(lái)代替輸入命令行。鍵盤(pán)上的箭頭鍵也可以移動(dòng)光標(biāo)對(duì)菜單選項(xiàng)進(jìn)行選擇。 序言 CLIPS 是一種被用來(lái)編寫(xiě)專(zhuān)家系統(tǒng)應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。專(zhuān)家系統(tǒng)是一組計(jì)算機(jī)程序，專(zhuān)門(mén)用來(lái)模仿人類(lèi)專(zhuān)家的技能和知識(shí)。相比之下，一些普通的程序如報(bào)表程序，文本處理器，電子表格，電腦游戲等等，并沒(méi)有包含 人類(lèi)的技能和知識(shí)。（專(zhuān)家的定義之一：就是某人帶著他的公文包在離家 50 公里之外。） CLIPS 之所以被稱之為專(zhuān)家系統(tǒng)工具，是因?yàn)樗且粋€(gè)開(kāi)發(fā)專(zhuān)家系統(tǒng)的完整環(huán)境，包括一個(gè)整合版本和一個(gè)調(diào)試工具。殼這一詞被保留在 CLIPS負(fù)責(zé)推理的部分中。 CLIPS 的殼提供了專(zhuān)家系統(tǒng)的基本元素： 1. 事實(shí)表和實(shí)例表：數(shù)據(jù)的全局存儲(chǔ)。 2. 數(shù)據(jù)庫(kù)：包括所有的規(guī)則和規(guī)則表。 3. 推理機(jī)：控制所有規(guī)則的執(zhí)行。 CLIPS 的程序一般包含有規(guī)則，事實(shí)和對(duì)象。推理機(jī)決定了哪條規(guī)則應(yīng)該被執(zhí)行和在什么時(shí)候被執(zhí)行。一個(gè)用 CLIPS 寫(xiě)成的基于規(guī)則庫(kù)的專(zhuān)家系統(tǒng)程序是一個(gè)數(shù)據(jù) 驅(qū)動(dòng)型程序，程序里的事實(shí)，對(duì)象數(shù)據(jù)通過(guò)推理機(jī)的激活執(zhí)行。 這里有一個(gè)例子可以幫助你知道 CLIPS是如何與其他程序語(yǔ)言如 Java，Ada， BASIC， FORTRAN 和 C 區(qū)別開(kāi)來(lái)的。在程序語(yǔ)言中，執(zhí)行并不一定需要數(shù)據(jù)，那是因?yàn)樵谀切┱Z(yǔ)言中的聲明已經(jīng)足夠引起執(zhí)行了。舉例說(shuō)明，在 BASIC 語(yǔ)言中， PRINT 2+2 的聲明會(huì)被立即執(zhí)行，該聲明是一個(gè)完整的聲明，并不需要額外的數(shù)據(jù)去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行。然而，在 CLIPS 中，規(guī)則的執(zhí)行必需數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)。 最初， CLIPS 僅有表示規(guī)則和 事實(shí)的能力，然而，在 版本中已經(jīng)允許規(guī)則與對(duì)象的匹配，與規(guī)則與事實(shí)匹配一樣。同時(shí)，通過(guò)發(fā)送消息來(lái)應(yīng)用對(duì)象不必需要規(guī)則了，如果你僅僅只是用對(duì)象，那么推理機(jī)都可以不需要。在第一章到第七章中，我們將討論 CLIPS 的事實(shí)和規(guī)則，八到十二章中包含了 CLIPS 的對(duì)象特點(diǎn)。 開(kāi)始和結(jié)束 你可以在你的系統(tǒng)中輸入相應(yīng)的運(yùn)行代碼來(lái)啟動(dòng) CLIPS，你將看到CLIPS 的提示如下所示： CLIPS 此時(shí)，你可以開(kāi)始在 CLIPS 中直接輸入命令，這種直接輸入命令的方式被稱之為最高階層。如果你擁有 CLIPS 的圖形界面版本（ GUI），你也可以用鼠標(biāo)選擇相應(yīng)的菜單來(lái)代替輸入命令行。請(qǐng)參考 CLIPS GUI 版本的 CLIPS 界面向?qū)?，探討一下其里面的命令支持。在本?shū)中，為了簡(jiǎn)約和一致性，我們假設(shè)所有的命令均為輸入方式。 離開(kāi) CLIPS 的一般方式是輸入 exit 命令，如下： （ exit） 按照 CLIPS 提示點(diǎn)擊返回鍵。 建表 與其他編程語(yǔ)言一樣， CLIPS 也有關(guān)鍵字。舉個(gè)例子，如果你想在事實(shí)表中輸入數(shù)據(jù)，你可以使用 assert 命令。 作為一個(gè) assert 實(shí)例，在 CLIPS 提示后面正確輸入下面的命令： CLIPS(assert (duck)) 這里， assert 命令以 (duck)作為其參數(shù)。記住點(diǎn)擊回車(chē)鍵將命令行發(fā)送到 CLIPS。 你將看到如下響應(yīng)： Fact1 這表示 CLIPS 已經(jīng)存儲(chǔ)了 duck 的事實(shí)，并將其標(biāo)識(shí)為 1。在 CLIPS 中，尖括弧被用來(lái)作為條目的分隔符。 CLIPS 會(huì)自動(dòng)的增加事實(shí)的編號(hào)，隨著一個(gè)或更多的事實(shí)被添加，從最高事實(shí) 索引進(jìn)行列表。 注意 (assert)和它的參數(shù) (duck)均用圓括弧括住，像其他一些專(zhuān)家系統(tǒng)語(yǔ)言一樣， CLIPS 采用 LISP 式樣語(yǔ)法，用圓括弧作為分隔符。雖然 CLIPS 并不是 采用 LISP 語(yǔ)言編寫(xiě)，但是 LISP 影響了 CLIPS 的發(fā)展。 檢查兩遍 假設(shè)你想查看一下事實(shí)表中的內(nèi)容，如果你的 CLIPS 支持 GUI，你便可以在菜單中選擇相應(yīng)的命令，或者，你還可以通過(guò)鍵盤(pán)鍵入相應(yīng)的命令行。接下來(lái)，我們將來(lái)描述一下鍵盤(pán)命令。 查看事實(shí)庫(kù)的鍵盤(pán)命令是 facts 命令。在 CLIPS 提示后輸入 (facts)，CLIPS 響應(yīng)后會(huì)將事實(shí)表列出。一定記得將命令用圓括弧括住，否則 CLIPS會(huì)不識(shí)別。在該實(shí)例中， (facts)命令的句法如下： CLIPS(facts) f0 (initialfact) f1 (duck) For a total of 2 facts. CLIPS f0 和 f1 為 CLIPS 對(duì)事實(shí)分配的事實(shí)標(biāo)識(shí)。每個(gè)事實(shí)被添加進(jìn) CLIPS，被分配唯一的事實(shí)標(biāo)識(shí)，以“ f”開(kāi)頭，后面的數(shù)字為事實(shí)索引。當(dāng)啟動(dòng) CLIPS，輸入如 clear 或 reset（隨后有詳細(xì)的探討）后，事實(shí)索引將會(huì)被歸零，然后隨著每個(gè)事實(shí)的添加（ assert）逐步加一。（ clear）和 (reset)命令同時(shí)增加一個(gè) (initialfact)事實(shí)，編號(hào)為 f0。在 CLIPS 的早期版本中，該事實(shí)被 CLIPS隱式用來(lái)初始 化一些規(guī)則和被用戶顯式調(diào)用來(lái)使事實(shí)庫(kù)初始化，但是現(xiàn)在，該事實(shí)僅被用來(lái)提供向后兼容性。 如果你將 duck 在事實(shí)表中輸入兩次，將會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果呢？讓我們?cè)囋嚳矗黾右粋€(gè)新事實(shí)（ duck），然后調(diào)用（ facts）命令如下所示： CLIPS(assert (duck)) FALSE CLIPS(facts) f0 (initialfact) f1 (duck) For a total of 2 facts. CLIPS CLIPS 返回 FALSE 消息，表示不可能執(zhí)行該條命令，且你將只能見(jiàn)到原始的事 實(shí)：“ f1 (duck)”。這說(shuō)明 CLIPS 不能接受事實(shí)的復(fù)制輸入。然而，CLIPS 中還有一個(gè)超越命令： setfactduplication，該命令允許事實(shí)的重復(fù)輸入。 當(dāng)然，你可以輸入其他不同的事實(shí)。舉個(gè)例子，增加一個(gè) (quack)事實(shí)，然后運(yùn)行 (facts)命令，如下： CLIPS(assert (quack)) fact2 CLIPS(facts) f0 (initialfact) f1 (duck) f2 (quack) For a total of 3 facts. CLIPS 注意，（ quack）事實(shí)已經(jīng)被添加到事實(shí)表中了。 事實(shí)也會(huì)被移出和撤銷(xiāo)。當(dāng)一個(gè)事實(shí)被撤銷(xiāo)，其他的事實(shí)索引不會(huì)改變，因此會(huì)出現(xiàn)事實(shí)索引的“丟失”。類(lèi)似于一個(gè)足球運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)球隊(duì)如果沒(méi)有被補(bǔ)充，其他隊(duì)員的號(hào)碼不會(huì)因?yàn)槿笔?hào)碼而發(fā)生調(diào)整（除非他們非常討厭這個(gè)離隊(duì)的家伙，想要忘掉他曾在隊(duì)中效力過(guò)）。 ? 清除所有事實(shí) Clear 命令將所有的事實(shí)從內(nèi)存中移出，代碼如下所示： CLIPS(facts) f0 (initialfact) f1 (duck) f2 (quack) For a total of 3 facts. CLIPS(clear) CLIPS 事實(shí)表中的所有事實(shí)被清除。 （ clear）命令實(shí)質(zhì)上將 CLIPS 恢復(fù)到起始啟動(dòng)狀態(tài)，它清除了 CLIPS的內(nèi)存空間，重置事實(shí)標(biāo)識(shí)為 0 和增加了一個(gè) (initialfact)事實(shí)。增加(animalis duck)事實(shí)，然后查看事實(shí)表，會(huì)發(fā)現(xiàn) (animalis duck)的事實(shí)標(biāo)識(shí)為 f1，這是因?yàn)?(clear)命令重置了事實(shí)表的標(biāo)識(shí)。該命令事實(shí)上并不只是起清除所有事實(shí)的作用，除此之外，它還清除所有的規(guī)則，在下一章中你就會(huì)看到 。 下面的實(shí)例顯示了怎樣將三個(gè)事實(shí)加入到事實(shí)表，并用 (facts)命令查看，然后 (clear)命令將這三個(gè)事實(shí)從內(nèi)存中清除并重置事實(shí)標(biāo)識(shí)為 f0。 CLIPS(clear) CLIPS(assert (a) (b) (c)) Facts3 CLIPS(facts) f0 (initialfact) f1 (a) f2 (b) f3 (c) For a total of 4 facts. CLIPS(facts 0) f0 (initialfact) f1 (a) f2 (b) f3 (c) For a total of 4 facts. CLIPS(facts 1) f1 (a) f2 (b) f3 (c) For a total of 3 facts. CLIPS(facts 2