第五章专家系统与智能决策支持系统5.1专家系统5.2智能决策支持系统5.1专家系统5.1.1专家系统简介一、专家系统的概念二、专家系统的基本特征2.能进行有效的推理3.具有获取知识的能力4.具有灵活性5.具有透明性7.具有实用性三、专家系统与常规计算机程序的区别（2）常规程序把关于问题求解的知识隐含于程序中，而专家系统则把应用领域中关于问题求解的知识单独组成一个知识库。常规程序将其知识组织为两极，即数据级和程序级，而专家系统将其知识组织成三级，即数据级、知识库级和控制级。（3）常规程序一般是通过查找或计算来求取问题的答案，基本上是面向数值计算和数据处理的，而且在问题求解过程中先后顺序都是由程序规定的；而专家系统是通过推理来求取问题的答案或证明某个假设，本质上是面向符号处理的，其推理过程随着情况的变化而变化，具有不确定性和灵活性。（4）常规程序处理的数据多是精确的；而专家系统处理的数据及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，需要为其设定阈值。（5）常规程序一般不具有解释功能，而专家系统一般具有解释机构，可对自己的行为作出解释。（6）常规程序与专家系统具有不同的体系结构。四、专家系统的应用(4)设计系统：设计满足目标要求的方案,即根据目标及各子目标间的相互关系构成方案,并证明这些方案和提出的目标要求相一致,如电路设计、建筑设计以及预算的编制。(5)规划系统：设计行为动作,即利用对象的行为特征模型来推论对象的行为动作,如自动程序设计、机器人、计划、通讯、军事等规划问题。(6)监控系统：对系统行为的观测指出规划行为中不足之处,如计算机辅助监控系统用于原子能工厂、航空、治病、煤矿安全等。(7)调试系统：指出故障的补救方法。它依靠规划设计和预测的能力来产生正确处理某个诊断问题的提示或推荐方案。(8)维修系统：执行一个规划来完成某一个诊断问题的治疗方法。这类系统综合了调试、规划和执行的能力。如：汽车设备维修ES。(9)控制系统：一个专家控制系统能自动控制系统的全部行为。它反复解释当前情况,预测未来,诊断问题的产生原因,做出处理的计划以及监督系统运行,并保证正常的操作。控制系统已应用在航空控制、商务管理、战场指挥等方面。5.1.2专家系统的基本结构及工作原理一、基本结构二、工作原理例如,某计算机故障诊断专家系统的知识库中存储了数百条关于计算机故障诊断的产生式规则,其中的一条规则为：RULE1：IF外部电源插座电压正常AND计算机内电源输入电压为零AND电源插座电压正常AND电源插座到计算机的电源线完好THEN计算机的电源开关故障为了表达专家知识的复杂概念,知识库中的规则分级存储,整个知识库形成一个树形结构，其中的规则也可嵌套,例如,在某动物识别专家系统中有如下三条规则形成了一个嵌套结构：RULE1：IF动物有奶THEN该动物是哺乳动物RULE2：IF动物吃肉THEN该动物是食肉动物RULE3：IF动物是哺乳动物AND动物是食肉动物AND动物是黄褐色AND动物身上有黑条纹THEN该动物是老虎2.推理机制3.解释机制4.知识获取机制(l)人工获取。领域专家与知识工程师交流，提供领域的知识，知识工程师将领域知识概念化、形式化、编码、测试，并将结果与领域专家的经验比较，经这样多次反复逐步完善知识库。(2)交互式学习。领域专家利用获取工具，在知识工程师的协作下，直接与计算机交互学习。(3)自动知识获取。计算机在领域专家和知识工程师的配合下，直接从样本中获取知识，其中样本包括实验数据、问题求解的实例、文本、数据库数据和Web上的资料等。（二）知识获取的步骤（3）知识的形式化和编码。在这一阶段，将所获取的领域知识转化为执行的计算机程序，【例如】“If····then”规则等。（4）系统测试和查错。通过测试检查知识库中的错误、不一致性和不完整性等。引起这一类错误的主要原因有：①专家在这一领域的知识不完备；②专家在特定场合的经验有问题；③某些知识的形式化不严密；④遗漏了某些事实和事实之间的关系；⑤含有非法和不能应用的语句；⑥缺少了领域专家的关键启发式知识等。（5）知识优化和系统完善。主要是通过求解实际问题来对冗余的规则、形成死循环的规则、不相容、不一致和互相冲突的规则进行修改的过程。5.动态存储器6.人机接口5.1.3产生式规则专家系统一、产生式规则产生式规则的特点二、推理方法三、推理树例：若有规则集为：A∨(B∧C)→G(I∧J)∨K→AX∧F→JL→BM∨E→CW∧Z→MP∧Q→E该“与、或”推理树的特点是：(1)每条规则对应的结点分枝有与(AND)关系、或(OR)关系。(2)树的根结点是推理树的总目标。(3)相邻两层之间有一条或多条规则连接。(4)每