【正文】 ? CLIPS 用戶向?qū)? 水銀測試版 Joseph C. Giarratano, . 自述文件 通往智慧的第一步是你得承認(rèn)你的無知，其次是你不必讓全世界都知道你的無知。 這部分被稱作序言，但是在還沒有人讀過它之前，我將它重新命名成一個慣用的標(biāo)題，以便讓計算機用戶選擇性的遵從。另一個建議是將之命名為： “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，它提供了書本中所包含知識的元知識。之所以稱謂為元知識，是指它是 關(guān)于知識的知識。所以關(guān)于自述文件的描述事實上我們得稱之為“元元知識”。如果你被搞糊涂了或者你對這些不感冒，那么你可以跳開去選擇從書中任何地方看起，因為我得照顧到所有我的讀者。 CLIPS 是什么？ CLIPS 是一種專家系統(tǒng)工具，最初由 NASA/Lyndon B. Johnson 太空中心軟件技術(shù)研究室開發(fā)出來。自 1986 年首次發(fā)布以來， CLIPS 經(jīng)歷了不斷的改進(jìn)和完善。現(xiàn)在它已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在數(shù)以萬計的全球用戶中。 CLIPS 被開發(fā)出來以促進(jìn)集成人類知識和經(jīng)驗的軟件發(fā)展。 在 CLIPS 中，知識的表示有三種方式： ? 規(guī)則，規(guī)則表示法是基于啟發(fā)式經(jīng)驗知識庫的首要選擇。 ? 自定義函數(shù)和通用函數(shù)，這種方式是程序式知識表示的首選。 ? 面向?qū)ο笤O(shè)計，也是程序式知識表示的首選。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計被支持的 5 個普遍接受的特征是：類，消息處理函數(shù)，抽象，封裝，繼承和多態(tài)性。模式匹配可以是對象和事實。 你可以僅用規(guī)則，或者僅用對象或者兩者混合使用來開發(fā)軟件。 CLIPS 同時支持與其他語言的集成，如 C 和 Java。事實上， CLIPS 是 C Language Integrated Production 的縮寫。規(guī)則能基于事實與對象的匹配，規(guī)則和對象同時組成了一個集成系統(tǒng)。除了被當(dāng)作一個獨立的工具之外，CLIPS 還能被程序語言調(diào)用，運行其函數(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)對面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言如 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_發(fā)中的諸多優(yōu)點了。如果你并不熟悉，你將會發(fā)現(xiàn) CLIPS 是一款將面向?qū)ο蟾拍钬瀼赜谲浖_發(fā) 非常優(yōu)秀的工具。 這本書關(guān)于什么？ CLIPS 用戶向?qū)且粋€介紹 CLIPS 的基本特征的指南，而不是打算對該工具做一個廣泛的探討。本書姐妹篇為 CLIPS 參考手冊，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。 這本書的適用讀者群？ CLIPS 用戶向?qū)У哪康氖菍＜蚁到y(tǒng)提供簡單易懂的介紹，適用讀者可能對專家系統(tǒng)一無所知或者知之甚少。 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語言如 Java， Ada， FORTRAN 或者 C 的基本知識。（好的，基本不是指其他的，但是如果被問起，我們不會 在公開場和下承認(rèn)和取消其聲明。） 怎樣使用這本書？ CLIPS 用戶向?qū)槟切┫胗H身嘗試專家系統(tǒng)編程的人們提供了快速入門。例子均具有普遍性。同時，我們知道學(xué)習(xí)一種新的計算機語言是一個令人沮喪的體驗，因此，本書的寫作語言將采用輕快和幽默的風(fēng)格（我希望如此），以代替中規(guī)中矩的教科書模式。但愿，這種幽默不會冒犯有幽默感的任何人。 為了最大受益，你最好是在看書的過程中，將書中的實例親自在文本中打印出來。在你打印實例的過程中，你將會逐漸明白程序的工作原理和當(dāng)你打錯時出現(xiàn)的錯誤提示。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 參考手冊中的相關(guān)材料。 像其他程序語言一樣，你只有親自寫程序才能夠真正學(xué)好 CLIPS 編程。為了真正學(xué)會專家系統(tǒng)編程，你應(yīng)該多在 CLIPS 中寫程序，并對每個問題抱有興趣。 感謝 我十分感謝那些對本書提出意見和評述的人。謝謝 Gary Riley， Chris Culbert， Brian Dantes， Bryan Dulock， Steven Lewis， Ann Baker… （一堆外國人名）。特別感謝 Bob Savely 對 CLIPS 改進(jìn)的支持。 ? 第一章 事實 如果你忽視事實，你將永遠(yuǎn)不會擔(dān)心自己的過錯。 本章將對專家系統(tǒng)的基本概念做簡單的介紹。你將會知道在 CLIPS 中怎樣插入和移出事實。如果你正在使用的機器是蘋果機或者是 IBM（或可兼容）的 CLIPS 視窗版本，那么你可以通過鼠標(biāo)來選擇相關(guān)的命令來代替輸入命令行。鍵盤上的箭頭鍵也可以移動光標(biāo)對菜單選項進(jìn)行選擇。 序言 CLIPS 是一種被用來編寫專家系統(tǒng)應(yīng)用程序的計算機語言。專家系統(tǒng)是一組計算機程序，專門用來模仿人類專家的技能和知識。相比之下，一些普通的程序如報表程序，文本處理器，電子表格，電腦游戲等等，并沒有包含 人類的技能和知識。（專家的定義之一：就是某人帶著他的公文包在離家 50 公里之外。） CLIPS 之所以被稱之為專家系統(tǒng)工具，是因為它是一個開發(fā)專家系統(tǒng)的完整環(huán)境，包括一個整合版本和一個調(diào)試工具。殼這一詞被保留在 CLIPS負(fù)責(zé)推理的部分中。 CLIPS 的殼提供了專家系統(tǒng)的基本元素： 1. 事實表和實例表：數(shù)據(jù)的全局存儲。 2. 數(shù)據(jù)庫：包括所有的規(guī)則和規(guī)則表。 3. 推理機：控制所有規(guī)則的執(zhí)行。 CLIPS 的程序一般包含有規(guī)則，事實和對象。推理機決定了哪條規(guī)則應(yīng)該被執(zhí)行和在什么時候被執(zhí)行。一個用 CLIPS 寫成的基于規(guī)則庫的專家系統(tǒng)程序是一個數(shù)據(jù) 驅(qū)動型程序，程序里的事實，對象數(shù)據(jù)通過推理機的激活執(zhí)行。 這里有一個例子可以幫助你知道 CLIPS是如何與其他程序語言如 Java，Ada， BASIC， FORTRAN 和 C 區(qū)別開來的。在程序語言中，執(zhí)行并不一定需要數(shù)據(jù)，那是因為在那些語言中的聲明已經(jīng)足夠引起執(zhí)行了。舉例說明，在 BASIC 語言中， PRINT 2+2 的聲明會被立即執(zhí)行，該聲明是一個完整的聲明，并不需要額外的數(shù)據(jù)去驅(qū)動執(zhí)行。然而，在 CLIPS 中，規(guī)則的執(zhí)行必需數(shù)據(jù)來驅(qū)動。 最初， CLIPS 僅有表示規(guī)則和 事實的能力，然而，在 版本中已經(jīng)允許規(guī)則與對象的匹配，與規(guī)則與事實匹配一樣。同時，通過發(fā)送消息來應(yīng)用對象不必需要規(guī)則了，如果你僅僅只是用對象，那么推理機都可以不需要。在第一章到第七章中，我們將討論 CLIPS 的事實和規(guī)則，八到十二章中包含了 CLIPS 的對象特點。 開始和結(jié)束 你可以在你的系統(tǒng)中輸入相應(yīng)的運行代碼來啟動 CLIPS，你將看到CLIPS 的提示如下所示： CLIPS 此時，你可以開始在 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)的菜單來代替輸入命令行。請參考 CLIPS GUI 版本的 CLIPS 界面向?qū)?，探討一下其里面的命令支持。在本書中，為了簡約和一致性，我們假設(shè)所有的命令均為輸入方式。 離開 CLIPS 的一般方式是輸入 exit 命令，如下： （ exit） 按照 CLIPS 提示點擊返回鍵。 建表 與其他編程語言一樣， CLIPS 也有關(guān)鍵字。舉個例子，如果你想在事實表中輸入數(shù)據(jù)，你可以使用 assert 命令。 作為一個 assert 實例，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)。記住點擊回車鍵將命令行發(fā)送到 CLIPS。 你將看到如下響應(yīng)： Fact1 這表示 CLIPS 已經(jīng)存儲了 duck 的事實，并將其標(biāo)識為 1。在 CLIPS 中，尖括弧被用來作為條目的分隔符。 CLIPS 會自動的增加事實的編號，隨著一個或更多的事實被添加，從最高事實 索引進(jìn)行列表。 注意 (assert)和它的參數(shù) (duck)均用圓括弧括住，像其他一些專家系統(tǒng)語言一樣， CLIPS 采用 LISP 式樣語法，用圓括弧作為分隔符。雖然 CLIPS 并不是 采用 LISP 語言編寫，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，你還可以通過鍵盤鍵入相應(yīng)的命令行。接下來，我們將來描述一下鍵盤命令。 查看事實庫的鍵盤命令是 facts 命令。在 CLIPS 提示后輸入 (facts)，CLIPS 響應(yīng)后會將事實表列出。一定記得將命令用圓括弧括住，否則 CLIPS會不識別。在該實例中， (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 對事實分配的事實標(biāo)識。每個事實被添加進(jìn) CLIPS，被分配唯一的事實標(biāo)識，以“ f”開頭，后面的數(shù)字為事實索引。當(dāng)啟動 CLIPS，輸入如 clear 或 reset（隨后有詳細(xì)的探討）后，事實索引將會被歸零，然后隨著每個事實的添加（ assert）逐步加一。（ clear）和 (reset)命令同時增加一個 (initialfact)事實，編號為 f0。在 CLIPS 的早期版本中，該事實被 CLIPS隱式用來初始 化一些規(guī)則和被用戶顯式調(diào)用來使事實庫初始化，但是現(xiàn)在，該事實僅被用來提供向后兼容性。 如果你將 duck 在事實表中輸入兩次，將會出現(xiàn)什么結(jié)果呢？讓我們試試看，增加一個新事實（ 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，且你將只能見到原始的事 實：“ f1 (duck)”。這說明 CLIPS 不能接受事實的復(fù)制輸入。然而，CLIPS 中還有一個超越命令： setfactduplication，該命令允許事實的重復(fù)輸入。 當(dāng)然，你可以輸入其他不同的事實。舉個例子，增加一個 (quack)事實，然后運行 (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）事實已經(jīng)被添加到事實表中了。 事實也會被移出和撤銷。當(dāng)一個事實被撤銷，其他的事實索引不會改變，因此會出現(xiàn)事實索引的“丟失”。類似于一個足球運動員離開球隊如果沒有被補充，其他隊員的號碼不會因為缺失號碼而發(fā)生調(diào)整（除非他們非常討厭這個離隊的家伙，想要忘掉他曾在隊中效力過）。 ? 清除所有事實 Clear 命令將所有的事實從內(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 事實表中的所有事實被清除。 （ clear）命令實質(zhì)上將 CLIPS 恢復(fù)到起始啟動狀態(tài)，它清除了 CLIPS的內(nèi)存空間，重置事實標(biāo)識為 0 和增加了一個 (initialfact)事實。增加(animalis duck)事實，然后查看事實表，會發(fā)現(xiàn) (animalis duck)的事實標(biāo)識為 f1，這是因為 (clear)命令重置了事實表的標(biāo)識。該命令事實上并不只是起清除所有事實的作用，除此之外，它還清除所有的規(guī)則，在下一章中你就會看到 。 下面的實例顯示了怎樣將三個事實加入到事實表，并用 (facts)命令查看，然后 (clear)命令將這三個事實從內(nèi)存中清除并重置事實標(biāo)識為 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