人工智能之专家系统探究1:专家系统的组成

专家系统(ES,Expert System) 是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。专家系统内部含有大量的某个领域的专家水平的知识与经验,能够运用人类专家的知识和解决问题的方法进行持理和判断,模拟人类专家的决策过程,来解决该领域的复杂问题。

认清专家系统的组成,可以更方便直接的分析出实际的应用场景和适用性。专家系统一般由以下五部分组成:

(1)知识库

知识库(Knowledge Base)是以某种存储结构存储领域专家的知识,包括事实和可行的操作与规则等。 知识库是专家系统的核心组成部分。一般来说,专家系统中的知识库与专家系统程序是相互独立的,用户可以通过改变、完善知识库中的知识内容来提高专家系统的性能。为了建立知识库,首先要解决知识获取与知识表示的问题。知识获取是知识工程师如何从领域专家那里获得将要纳入知识库的知识。知识表示要解决的问题是如何使用计算机能够理解的形式来表示和存储知识的问题。

(2)全局数据库

全局数据库(Golbal Database)亦称为总数据库,它用于存储求解问题的初始数据和推理过程中得到的中间数据。 它是反映当前问题求解状态的集合,用于存放系统运行过程中所产生的所有信息,以及所需要的原始数据,包括用户输入的信息、推理的中间结果、推理过程的记录等。综合数据库中由各种事实、命题和关系组成的状态,既是推理机选用知识的依据,也是解释机制获得推理路径的来源。

(3)推理机

摧理机(Reasoning Machine)根据全局数据库的当前内容,从知识库中选择可匹配的规则,并通过执行规则来修改数据库中的内容,再通过不断地推理导出问题的结论。推理机中包含如何从知识库中选择规则的策略和当有多个可用规则时如何消解规则冲突的策略。

(4)解释器

解释器(Expositor)用于向用户解释专家系统的行为,包括解释“系统是怎样得出这一结论的” 、“系统为什么要提出这样的问题来询问用户”等用户需要解释的问题。为了回答“为什么”得到某个结论的询问,系统通常需要反向跟踪动态库中保存的推理路径,并把它翻译成用户能接受的自然语言表达方式。

(5)人机接口

人机接口(Intertace)是系统与用户进行对话的界面。用户通过人机接口输入必要的数据、提出问题和获得推理结果及系统作出的解释:系统通过人机接口要求用户回答系统的询问,进而回答用户的问题和解释。

由于每个专家系统所需要完成的任务不同,因此其系统结构也不尽相同. 知识厍和推理机是专家系统中最基本的模块。知识表示的方法不同,知识厍的结构也就不同。推理机是对知识库中的知识进行操作的,推理机程序与知识表示的方法及知识库结构是紧密相关的,不同的知识表示有不同的推理机。

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