3.动态数据库 动态数据库也称全局数据库、综 合数据库、工作存储器、黑板等，它是 存放初始证据事实、推理结果和控制信 息的场所，或者说它是上述各种数据构 成的集合。 4.人机界面 这里的人机界面指的是最终用户 与专家系统的交互界面。 5.解释模块 解释程序模块专门负责向用户解 释专家系统的行为和结果。

2.3 网络与分布式结构 在网络环境下，专家系统也可以设 计成网络结构，如“客户机/服务 器 ” (Client/Server) 结 构 （ 如 图 8―5(a) 所 示），或浏览器/服务器(Browser/Server)结 构 ( 如图 8-5(b) 所示 ) 。我们称后一种结构的 专家系统为网上专家系统。 分布式结构则是一种适合于分布式 计算环境的专家系统。例如那些多学科、 多专家联合作业，协同解题的大型专家系 统，就可以设计成分布式结构。这类专家 系统也就称为分布式专家系统。
人
机
界
面
推 理机
解释模块
知识库
动态数据库
知识库管理系统
图1 专家系统的概念结构

2.推理机（Inferense Engine） 所谓推理机，就是实现（机器）推理的 程序，是使用知识库中的知识进行推理而解决 问题的。所以，推理机也就是专家的思维机制， 即专家分析问题、解决问题的方法的一种算法 表示和机器实现。这里的推理，是一个广义的 概念，它既包括通常的逻辑推理，也包括基于 产生式的操作。例如： A→B A B
第三章 专家系统
专家系统概述
基于规则的专家系统 基于框架的专家系统 基于模型的专家系统 新型专家系统
专家系统设计
专家系统开发工具
NOTE
教学内容：本章主要介绍专家系统的定义、结构、特点 和类型，分析了基于规则的专家系统、基于框架的专家 系统和基于模型的专家系统，归纳了协同式和分布式等 新型专家系统，并结合实例介绍了专家系统的设计方法 和开发工具。

(3) 从系统的结构来看，专家系统则强 调知识与推理的分离，因而系统具有很好的灵 活性和可扩充性。 (4) 专家系统一般还具有解释功能，即 在运行过程中一方面能回答用户提出的问题， 另一方面还能对最后的输出（结论）或处理问 题的过程作出解释。 (5) 有些专家系统还具有“自学习”能 力，即不断对自己的知识进行扩充、完善和提 炼。这一点是传统系统所无法比拟的。 (6) 专家系统不像人那样容易疲劳、遗 忘，易受环境、情绪等的影响，它可始终如一 地以专家级的高水平求解问题。
专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知 识与经验智能计算机程序系统，能够利用人类专家 的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。 简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域 问题的计算机程序系统。
1 专家系统的概念
1.1什么是专家系统 自从 1965 年世界上第一个专家系统 DENDRAL 问世以来，专家系统的技术和应 用，在短短的 30 年间获得了长足的进步和发 展。特别是20世纪80年代中期以后，随着知 识工程技术的日渐丰富和成熟，各种各样的 实用专家系统如雨后春笋般地在世界各地不 断涌现。那么，究竟什么是专家系统呢？
服务员
知识 库 推理 机
Web Server
知识 库
推理 机
Internet 人—机界 面 客户（机） 人—机界 面 Browser
图8―5 专家系统的客户(机)/服务器结构及浏览器/服务器结构

2 .4 黑板模型 “黑板模型”是一种典型而流行的专家 系统结构模式。 1.黑板 所谓“黑板”，就是一个分层的全局工 作区（或称全局数据库）。 2.知识源 所谓知识源，就是一个知识模块。 3.控制机构 控制机构是求解问题的推理机构，由监 督程序和调度程序组成。
教学重点：专家系统的特点、专家系统的类型、专家系 统的设计等。 教学难点：专家系统的设计。 教学要求：重点掌握专家系统的基本概念和设计，掌握 基于规则、基于模型、基于框架的专家系统，了解新型 专家系统的一些概念和类型，一般了解专家系统的开发 工具以及评价方法。
3.1 专家系统概述
专家系统（Expert System，简称ES）是人工智能 应用研究最活跃和最广泛的课题之一。

6.按规模分类 按规模分类，可分为大型协同式 专家系统和微专家系统。 7.按结构分类 按结构分类可分为集中式和分布 式，单机型和网络型(即网上专家系统)。
1.4 专家系统与知识系统 我们知道，专家系统能有效地解决问题 的主要原因在于它拥有知识，因为“知识就是力 量”。但专家系统拥有的知识是专家知识，而且 主要是经验性知识。近年来，由专家系统的出现 和发展而发展起来的一种称为知识系统 （ Knowledge Based System) 的智能系统，其 中的知识已不限于人类专家的经验知识，而可以 是领域知识或通过机器学习所获得的知识等。所 以，对于这种广义的知识系统来说，专家系统就 是一种特殊的知识系统。 狭义地讲，专家系统就是人类专家智慧 的拷贝，是人类专家的化身。广义地讲，专家 系统泛指那些具有“专家级”水平的的知识系 统，甚至各种知识系统。
1.5 专家系统与知识工程 由于专家系统是基于知识的系统， 那么，建造专家系统就涉及到 知识获取 （ Knowledge Acquisition ，即从人类专家 那里或从实际问题那里搜集、整理、归纳 专 家 级 知 识 ) 、 知 识 表 示 （ Knowledge Representation ，即以某种结构形式表达 所获取的知识，并将其存储于计算机之中)、 知识的组织与管理(即知识库（Knowledge Base)建立与维护等)和知识的利用(即使用 知识进行推理)等一系列关于知识处理的技 术和方法。
三大特点

所以，准确一点讲，专家系统就 应该是：应用于某一专门领域，拥有该 领域相当数量的专家级知识，能模拟专 家的思维，能达到专家级水平，能像专 家一样解决困难和复杂的实际问题的计 算机(软件)系统。
1.2专家系统的特点 同一般的计算机应用系统（如数值计算、 数据处理系统等）相比，专家系统具有下列特 点： (1) 从处理的问题性质看，专家系统善 于解决那些不确定性的、非结构化的、没有算 法解或虽有算法解但在现有的机器上无法实施 的困难问题。 (2) 从处理问题的方法看，专家系统则 是靠知识和推理来解决问题（不像传统软件系 统使用固定的算法来解决问题），所以，专家 系统是基于知识的智能问题求解系统。
监督程 序 层次n . . 层次2 层次1
调度程 序 知识源1 知识源2 . . 知识源 m
图8―6 黑板结构

黑板模型适于求解那些大型复杂且 可分解为一系列层次化的子问题的问题。 例如，在 HEARSAY―Ⅱ中，黑板被分为 六个信息层，每个信息层对应着问题的一 个中间表示层次。六个信息层分别为： (1) 参数层：从语音信号中提取有 意义的参数。有四种不同的参数，统称为 ZAPDASH参数。 (2) 片段层：用于描述系统对语音 信号的分割与归类。此层主要包含音素与 单音等信息。

专家系统（ ExpertSystem) 亦称 专家咨询系统，它是一种智能计算机 (软 件 )系统。顾名思义，专家系统就是能像 人类专家一样解决困难、复杂的实际问 题的计算机(软件)系统。 我们知道“专家”就是专门家， 是某一专门领域的行家里手。专家之所 以是专家，是因为他（她）解决问题时 具有超凡的能力和水平。专家之所以具 有超凡的能力和水平，是因为
总
控
处 理 模 块 1
… …
处 理 模 块 n
专 家 模 块 … 1 …
专 家 模 块 m
图8―3 专家系统的实际结构示例
多 媒 体 人 机 界 面
方法 选择
参数 确定
图件 绘制
图形 评价
I O 接口
动态数据库
方 法 知识库
参 数 知识库
评 价 知识库
自学习 模 块
知 识 库 管 理 系统
图8―4 地质图件绘制智能辅助系统结构
解释模块
知识库
动态数据库
知识库管理系统
自学习模块
图8―2 专家系统的理想结构

2.2 实际结构 上面介绍的专家系统结构，是专家系统 的概念模型，或者说是只强调知识和推理这一 主要特征的专家系统结构。但专家系统终究仍 是一种计算机应用系统。所以，它与其它应用 系统一样是解决实际问题的。而实际问题往往 是错综复杂的，比如，可能需要多次推理或多 路推理或多层推理才能解决，而知识库也可能 是多块或多层的。 给通常的各种应用系统添上专家模块也 就是专家系统了。专家系统与通常的计算机应 用系统应该溶为一体的。



1.3 专家系统的类型 关于专家系统的分类，目前还无定 论。我们仅从几个不同的侧面对此进行讨 论。 1.按用途分类 按用途分类，专家系统可分为：诊 断型、解释型、预测型、决策型、设计型、 规划型、控制型、调度型等几种类型。 2.按输出结果分类 按输出结果分类，专家系统可分为 分析型和设计型。

特别是一般知识库系统的建立， 更加促进了这些技术的发展。所以，现 在关于知识处理的技术和方法已形成一 个 称 为 “ 知 识 工 程 ” （ Knowledge Engineering ）的学科领域。这就是说， 专家系统促使了知识工程的诞生和发展， 知识工程又是为专家系统服务的。正是 由于这二者的密切关系，所以，现在的 “专家系统”与“知识工程”几乎已成 为同义语。
1.6 专家系统与人工智能 ; 专家系统是智能计算机系统。从 学科范畴讲，专家系统属人工智能的一 个分支，而且是应用性最强、应用范围 最广的一个重要分支。所以，现在“专 家系统”这一名词既是系统名称又是一 个学科名称。专家系统已是当前计算机 应用的一个热门研究方向。
2 专家系统的结构
专家系统是一种计算机应用系统。由 于应用领域和实际问题的多样性，所以，专 家系统的结构也就多种多样。但抽象地看， 它们还是具有许多共同之处。