【正文】 一個專家系統(tǒng) ——DENDRALn 1977年 Feigenbaum在 IJCAI’77 上提出 “ 知識工程”n …… 專家系統(tǒng)332. 專家系統(tǒng)的成功范例 (以農(nóng)業(yè)為例 )n 美國的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)n 1986年開發(fā)的 COMAX/GOSSYM系統(tǒng)n 加州大學(xué) Davis分校開發(fā)的 CALEX系統(tǒng)n 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)工具： LEVEL5, VPEXPERT, INSIGHT, etc. n ……n 中國的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)n 中科院智能機械所開發(fā)的 施肥專家系統(tǒng)n 中國農(nóng)科院作物研究所開發(fā)的 品種選育專家系統(tǒng)n 華中理工大學(xué)開發(fā)的 園藝專家系統(tǒng)n 浙江大學(xué)與中國農(nóng)科院聯(lián)合開發(fā)的 蠶育種專家系統(tǒng)、飼料配方專家系統(tǒng)n …… 343. 專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)解釋器知識庫知識庫管理推理機知識獲取界面網(wǎng)絡(luò)35關(guān)于專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的說明n 推理機、知識庫： 是專家系統(tǒng)中最核心部分n 知識庫管理 ：檢查知識的內(nèi)容是否有問題n 知識獲取： 是知識工程的瓶頸n 解釋器 ：解釋推理的結(jié)果及在推理過程中發(fā)生的一切n 界面： 是讓專家系統(tǒng) “ 接近群眾 ” 的重要手段n 網(wǎng)絡(luò)接口： 網(wǎng)上多個專家系統(tǒng)可構(gòu)成分布式專家系統(tǒng)364. 專家系統(tǒng)的生命周期n 第一階段： 需求分析 （ REQ）n 第二階段： 系統(tǒng)設(shè)計 （ DES）n 第三階段： 知識獲取 （ ACQ）n 第四階段： 原型測試 （ PRT）n 第五階段： 知識求精 （ REF）n 第六階段： 系統(tǒng)包裝 （ PCK）n 第七階段： 系統(tǒng)集成 （ ITG）【說明】：第七階段并非最后階段，后面階段可返回到前面階段。 （ 3） 道具 ：描述事件中可能出現(xiàn)的有關(guān)物體。 概念依賴理論的 基本思想 ：把人類生活中各類故事情節(jié)的基本概念抽取出來，構(gòu)成一組原子概念，確定這些原子概念間的相互依賴關(guān)系，然后把所有故事情節(jié)都用這組 原子概念 及其 依賴關(guān)系 表示出來。 b）處理上的復(fù)雜性 ：語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的手段多種多樣，雖然靈活性很高，但同時也由于表示形式的不一致使得對其處理的復(fù)雜性提高，對知識的檢索也就相對復(fù)雜，要求對網(wǎng)絡(luò)的搜索要有強有力的組織原則。26 （ 2） 語義網(wǎng)絡(luò)表示法的缺點 a）非嚴格性 ：與一階謂詞邏輯相比，語義網(wǎng)絡(luò)沒有公認的形式表示體系。由于所有的概念節(jié)點均通過聯(lián)想弧彼此相連， Quillian希望他的語義網(wǎng)絡(luò)能用于知識推導(dǎo)。19 2. 框架的一般表示形式框架名 槽名 1： 側(cè)面名 1值 1，值 2， ...，值 p1側(cè)面名 2值 1，值 2， ...，值 p2側(cè)面名 m1 值 1，值 2， ...，值 pm1槽名 n： 側(cè)面名 1值 1，值 2， ...，值 r1約束： 約束條件 1約束條件 n203. 框架及其實例框架名： tx 未遂殺人案犯罪意圖： x犯罪結(jié)果： 殺人被殺者： y殺人動機： x 未遂被 y 發(fā)現(xiàn)知情人： { zi | i ?I}罪犯： t條件一： 若 x 為強奸，則 t 必須是男性條件二： 有某個 zi 指控 t條件三： t 招認 在《聊齋志異》中有個《胭脂》的故事，開始時邑宰判錯了案，就是因為他頭腦里有個破案的框架：21 框架實例： 鄂秋準(zhǔn) 強奸 未遂殺人案犯罪意圖： 強奸犯罪結(jié)果： 殺人被殺者： 卞牛醫(yī)殺人動機： 強奸 未遂被 卞牛醫(yī) 發(fā)現(xiàn)知情人： 卞妻，胭脂罪犯： 鄂秋準(zhǔn) 條件一： 鄂秋準(zhǔn) 為男性，成立條件二： 胭脂 指控 鄂秋準(zhǔn) ，成立條件三： 鄂秋準(zhǔn) 招認，成立 邑宰用上述框架去套胭脂一案，結(jié)果得到了該框架的一個實例：22 4. 框架表示法的優(yōu)、缺點 （ 1）優(yōu)點 a）結(jié)構(gòu)性 b）繼承性 c）自然性 （ 2）缺點 不善于表達過程性的知識 ，經(jīng)常與 產(chǎn)生式表示法 結(jié)合起來使用，以取得互補的效果。如： 醫(yī)療診斷、故障診斷 等方面的知識。 b）不能表達具有結(jié)構(gòu)性的知識 產(chǎn)生式系統(tǒng)對具有結(jié)構(gòu)關(guān)系的知識無能為力，它 不能把具有結(jié)構(gòu)關(guān)系的事物間的區(qū)別與聯(lián)系表示出來 ，因此，人們經(jīng)常將它與其它知識表示方法（如框架表示法、語義網(wǎng)絡(luò)表示法）相結(jié)合。 d）清晰性 ：產(chǎn)生式有固定的格式，既便于規(guī)則設(shè)計，又易于對規(guī)則庫中的知識進行一致性、完整性檢測。 【說明】：謂詞邏輯中的 蘊涵式 與 產(chǎn)生式 的基本形式相似，事實上，蘊涵式只是產(chǎn)生式的一種特殊情況。 9Syntax item Usually used Others取反 ： Negation (not) ~P, ?P P（加上劃線）合取 ： Conjunction(and) P ? Q PQ P浙江大學(xué)遠程教育學(xué)院《人工智能》講座徐從富 (Congfu Xu) PhD, Associate Professor Email: Institute of Artificial Intelligence, College of Computer Science, Zhejiang University, Hangzhou 310027, . ChinaDecember 4, 2023第二講 人工智能原理及應(yīng)用(Lecture 2 Principles Applications of AI)提綱n 知識表示n 專家系統(tǒng)n 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)n 不確定性推理 n 機器學(xué)習(xí)n 數(shù)據(jù)挖掘n AI的若干研究前沿2 知識表示 ? 知識是智能的基礎(chǔ)n 獲得知識n 運用知識 ? 符合計算機要求的知識模式n 計算機能存儲、處理的知識表示模式n 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（ List, Table, Tree, Graph, etc.） 知識表示的重要性3? 數(shù)據(jù) (Data)n 信息的載體和表示n 用一組符號及其組合表示信息? 信息 (Information)n 數(shù)據(jù)的語義n 數(shù)據(jù)在特定場合下的具體含義? 知識 (Knowledge)n 信息關(guān)聯(lián)后所形成的信息結(jié)構(gòu)：事實 規(guī)則n 經(jīng)加工、整理、解釋、挑選、改造后的信息 數(shù)據(jù)、信息與知識4 知識的特性n 相對正確性n 一定條件下n 某種環(huán)境中n ......n 不確定性n 存在 “中間狀態(tài) ”n “真 ”（ “假 ”）程度n 隨機性n 模糊性n 經(jīng)驗性n 不完全性n ......n 可表示性 可利用性n 語言n 文字n 圖形n 圖像n 視頻n 音頻n 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)n 概率圖模型n ......5 知識的分類n 常識性知識、領(lǐng)域性知識 （ 作用范圍）n 事實性知識、過程性知識、控制知識 （作用及表示）n 確定性知識、不確定性知識 （確定性）n 邏輯性知識、形象性知識 （結(jié)構(gòu)及表現(xiàn)形式）n 零級知識、一級知識、二級知識 （抽象程度）6 常用的知識表示方法n 一階謂詞 （ First Order Predicate）n 產(chǎn)生式 （ Production）n 框架 （ Framework）n 語義網(wǎng)絡(luò) （ Semantic Network）n 劇本 （ Script）n 過程 （ Procedure）n 面向?qū)ο?（ ObjectOriented）n Petri網(wǎng) （ Petri Network）n 信念網(wǎng) （ Belief Network）n 本體論 （ Ontology）n …… 7 如何選擇合適的知識表示方法？n 充分表示 領(lǐng)域知識n 有利于 對知識的利用n 便于 理解和實現(xiàn)n 便于 對知識的組織、管理與維護8 一階謂詞表示法1. 何謂一階謂詞？n 定義n 謂詞：就是帶參數(shù)的命題。Q PQ P,Q析取 ： Disjunction(or) P ? Q P|Q P。1. 產(chǎn)生式的基本形式15 2. 產(chǎn)生式系統(tǒng)的優(yōu)、缺點 (1) 產(chǎn)生式系統(tǒng)的優(yōu)點 a）自然性 ：由于產(chǎn)生式系統(tǒng)采用了人類常用的表達因果關(guān)系 的知識表示形式，既直觀、自然，又便于進行推理。16（ 2）產(chǎn)生式系統(tǒng)的缺點 a）效率不高 產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問題的過程是一個反復(fù)進行 “ 匹配 —沖突消解 — 執(zhí)行 ” 的過程。173. 產(chǎn)生式系統(tǒng)的適用領(lǐng)域 （ 1）由許多相對獨立的知識元組成的領(lǐng)域知識，彼此之間關(guān)系不密切，不存在結(jié)構(gòu)關(guān)系。 （ 3）領(lǐng)域問題的求解過程可被表示為一系列相對獨立的操作，而且每個操作可被