第七章专家系统第1页，共38页，星期日，2025年，2月5日7.1专家系统的定义和分类专家系统是人工智能的一个重要分支，也是目前人工智能中一个最活跃且最有成效的研究领域1968年，第一个专家系统DENDRAL专家系统的应用领域数学、物理、化学、医学、地质、气象、农业、法律、教育、交通运输、机械、艺术以及计算机科学本身渗透到政治、经济、军事等重大决策部门产生了巨大的社会效益和经济效益，同时也促进了人工智能基本理论和基本技术的发展第2页，共38页，星期日，2025年，2月5日专家系统的定义与特点费根鲍姆“专家系统是一种智能的计算机程序，它运用知识和推理步骤来解决只有专家才能解决的复杂问题”专家系统是基于知识的系统，用于在某种特定的领域中运用领域专家多年积累的经验和专门知识，求解需要专家才能解决的困难问题保存和大面积推广各种专家的宝贵知识博采众长比人类专家更可靠，更灵活第3页，共38页，星期日，2025年，2月5日专家系统的产生和发展第一阶段（60年代末—70年代初）第一个里程碑：斯坦福大学费根鲍姆等人于1968年研制成功的DENDRAL——分析化合物分子结构的专家系统分析利用质谱和核磁共振等化学实验数据推断出未知化合物的可能分子结构MYCSYMA系统是由麻省理工学院（MIT）于1971年开发成功并投入应用的专家系统，它能够求解各种数学问题特点高度的专业化，专门问题求解能力强结构、功能不完整，移植性差，缺乏解释功能第4页，共38页，星期日，2025年，2月5日专家系统的产生和发展第二阶段（70年代中—80年代初）MYCIN是由美国斯坦福大学研制的用于细菌感染性疾病的诊断和治疗的专家系统提出知识库概念；引入可信度方法；推理解释；英语交互PROSPECTOR是由美国斯坦福研究所开发的一个探矿专家系统首次实地分析华盛顿州某山区一带的地质资料，发现了一个钼矿床第一个有明显经济效益的ESCASNET是一个几乎与MYCIN同时开发的专家系统，由拉特格尔（Rutger）大学开发，用于青光眼诊断与治疗AM系统是由斯坦福大学于1981年研制成功的专家系统模拟人类进行概括、抽象和归纳推理，发现某些数论的概念和定理第5页，共38页，星期日，2025年，2月5日专家系统的产生和发展第二阶段特点：(1)单学科专业型专家系统；(2)系统结构完整，功能较全面，移植性好；(3)具有推理解释功能，透明性好；(4)采用启发推理、不精确推理；(5)用产生式规则、框架、语义网络表达知识；(6)用限定性英语进行人—机交互第6页，共38页，星期日，2025年，2月5日专家系统的产生和发展第三阶段（80年代以来）DEC公司与卡内基-梅隆大学合作开发了专家系统XCON为VAX计算机系统制订硬件配置方案，节约资金近1亿美元专家系统开发工具的出现，它在许多领域简化了专家系统的构造如骨架系统EMYCIN、KAS、EXPERT，通用知识工程语言OPS5、RLL，模块式专家系统工具AGE等第7页，共38页，星期日，2025年，2月5日专家系统的特点具有专家水平的专门知识能进行有效的推理具有启发性能根据不确定（不精确）的知识进行推理具有灵活性具有透明性具有交互性第8页，共38页，星期日，2025年，2月5日专家系统与传统程序的区别传统程序依据某一确定的算法和数据结构来求解某一确定的问题，专家系统是依据知识和推理来求解问题→最大区别 传统程序=数据结构+算法 专家系统=知识+推理传统程序把关于问题求解的知识隐含于程序中，而专家系统则将知识与运用知识的过程即推理机分离（使专家系统具有更大的灵活性，使系统易于修改）第9页，共38页，星期日，2025年，2月5日专家系统与传统程序的区别从处理对象看，传统程序主要是面向数值计算和数据处理，而专家系统则面向符号处理传统程序处理的数据多是精确的，对数据的检索是基于模式的布尔匹配，而专家系统处理的数据和知识大多是不精确的、模糊的，知识的模式匹配也多是不精确的传统程序一般不具有解释功能，而专家系统一般具有解释机构，可解释自己的行为第10页，共38页，星期日，2025年，2月5日专家系统与传统程序的区别传统程序根据算法求解问题，每次都能产生正确答案，专家系统像人类专家那样工作，通常产生正确的答案，但有时也会产生错误的答案专家系统存在的问题之一专家系统有能力从错误中吸取教训，改进对某一工作的问题求解能力从系统的体系结构来看，传统程序与专家系统具有不同的结构 第11页，共38页，星期日，2025