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1、农业信息技术,第七章,农业专家系统,3,?,专家系统技术概述,?,农业专家系统概述,?,农业专家系统研究示例,?,作物管理知识模型,?,农业决策支持系统,第一节,专家系统技术概述,一、人工智能与专家系统,二、专家系统基本原理,三、专家系统基本结构,四、知识表示技术,五、推理策略,六、知识获取技术,七、专家系统开发工具,一、人工智能与专家系统,（一）人工智能的概念,?,人工智能（,artificial intelligence,，,AI,）是指研究人类智能活,动的规律，利用计算机构造一个人工系统来模拟人类思考问,题，使计算机具有人类智能行为，以实现人类脑力劳动自动,化的技术。,?,智能机器,(i
2、ntelligent machine),是能够在各类环境中自主地或,交互地执行各种拟人任务的机器，具有判断、推理、证明、,识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习和问题求解等,思维活动。,第一节,专家系统技术概述,一、人工智能与专家系统,（一）人工智能的概念,?,人工智能是用计算机模拟人的智能，通常是通过知识处,理把人的各种思维和智能转化为符号的表示、推理、搜,索、学习等方式。,?,启发性、模糊性知识，搜索推理和不确定性推理，以及,机器学习是人工智能研究的重要内容。,?,知识表示、问题求解、自然语言理解、专家系统、机器,学习、认知科学等是人工智能的重要研究分支。,第一节,专家系统技术概述,一、
3、人工智能与专家系统,（一）人工智能的概念,研制各类自然语言处理系统，利用,计算机来分析人的自然语言表达，,帮助进行翻译和实现人机自然语言,对话,人工智,能研究,进展较,大的三,应用分,支,机器人,专家系统,自然语言理,解,再现人的感觉、操作和行动，从事复,杂作业，可在一些有害、危险和繁重、,疲劳性劳动场合来代替人去完成作业，,如焊接、搬运、装配、水下与地下作,业等,一个智能计算机程序系统，具有专业,知识并能通过推理和判断来解决问题，,可代替人类专家进行疾病诊断、数学,公式推导、化学结构分析等方面的复,杂工作,第一节,专家系统技术概述,一、人工智能与专家系统,（二）专家系统的概念,它是一个智能程
4、序；,它具有相关领域内大量的专家知识；,它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的思维过,程进行推理，解决相关领域内的困难问题，并且达到领,域专家水平。,-,费根鲍姆,(Edward Feigenbaum),教授,（斯坦福大学，,“,专家系统和知识工程之父,”,）,第一节,专家系统技术概述,一、人工智能与专家系统,（二）专家系统的概念,?,专家系统（,Expert System,，,ES,）就是一种在相关领域中具有,与人类专家同等解决问题能力的智能程序系统，能够利用人,类专家的知识和解决问题的方法来解决该领域的复杂问题。,?,也就是说，,专家系统是指在特定的领域内，根据某一专家或,专家群体提供
5、的知识、经验及方法进行推理和判断，模拟人,类专家做决定的过程，来解决那些需要人类专家决定的复杂,问题，提出专家水平的解决方法或决策方案的计算机程序系,统。,?,专家系统可以解决的问题一般包括解释、预测、诊断、设计、,规划、监视、修理、指导和控制等。,第一节,专家系统技术概述,一、人工智能与专家系统,（二）专家系统的概念,?,在医疗诊断、机械制造、企业管理、经济分析、环境控制、水文及地质调查、,军事指挥、农业生产等多个领域已有广泛应用，发挥着解释、预测、诊断、,设计、计划、监控、调试、修理、教学和控制等方面的作用。,?,专家系统来自于专家，但又高于专家，是专家技能和知识,的集成和综合。,数量,专
6、家知,识保留,判断分析,能力,获得专家知,识的时间,成本,应用,人类,专家,数量稀少,非永久,性,易受情绪和,环境的影响,较长,较高,广泛利用,受到限制,专家,系统,易于复制,和转换,永久性,不受环境影,响,较短,价格相,对便宜,很大程度上,代替领域专家,第一节,专家系统技术概述,一、人工智能与专家系统,（三）专家系统的类型,-,应用领域的性质和解决的问题类型不同,诊断专家系统,预测专家系统,解释专家系统,设计专家系统,规划专家系统,监视专家系统,控制专家系统,咨询专家系统,教学专家系统,调试与修理专家系统,第一节,专家系统技术概述,二、专家系统基本原理,（一）专家系统与知识工程,专家系统的,
7、知识表示技术,问题求解技术,推,理,知,识,人工智能的,两大要素,技术基础,?,专家系统与一般人工智能系统又有所区别。其最重要,的特征是它的研究对象不是普通人的智能，而是某个,领域具有技术特长的专家在解决问题时的本领。,第一节,专家系统技术概述,二、专家系统基本原理,（一）专家系统与知识工程,?,专家系统的核心是知识，所以专家系统又被称为基于,知识的系统（,Knowledge-Based System,）。,?,在专家系统中，把通常的数据、公式、方法、经验以,及信息等均看作知识。,?,通常把所选择的专家称为,领域专家,。,?,把建造专家系统的计算机技术人员称为,知识工程师,。,?,专家系统的建
8、造过程通常称为,知识工程,。,第一节,专家系统技术概述,专家系统的关键技术,知识获取,知识表示,知识运用,二、专家系统基本原理,（一）专家系统与知识工程,第一节,专家系统技术概述,研究如何从,领域专家的,口述或文字、,书本资料或,数据实例中,抽取出该专,家系统所需,要的知识,是研究如何将领域知识和,专家经验等有效地表示成,计算机能够工作和运行的,形式,研究如何对存,放在知识库中,的知识进行控,制和操作，即,问题求解，通,常采用的方法,是搜索和推理,二、专家系统基本原理,（二）专家系统基本特征,第一节,专家系统技术概述,1.,具有专家水平的专门知识,2.,能进行有效的推理,3.,具有获取知识的能
9、力,4.,具有灵活性,5.,具有透明性,6.,具有交互性,7.,具有实用性,8.,具有一定的复杂性及难度,二、专家系统基本原理,（三）专家系统与计算机程序的区别,第一节,专家系统技术概述,常规的计算机程序,专家系统,基本情,况,常规程序数据结构十算法,专家系统知识十推理,知识组,织,两级：,数据级和程序级,三级：,数据级、知识库级和控制,级,求取问,题方法,查找或计算，面向数值计算和,数据处理，问题求解过程中先,做什么及后做什么都是由程序,规定的,推理，面向符号处理，其推理过,程随着情况的变化而变化，具有,不确定性及灵活性,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,大多是不
10、精确的、模糊的，知识,的模式匹配也多不精确（设定阈,值）,解释功,三、专家系统基本结构,第一节,专家系统技术概述,专家系统的一般结构,三、专家系统基本结构,第一节,专家系统技术概述,专家系统的一般结构,系统,通过它输出运行结果、,回答用户的询问或者向用户,索取进一步的事实,?,由一组程序及相应的硬件组,成，用于完成输入输出工作。,通过它输入知识，更新、,完善知识库,通过它输入欲求解的,问题、已知事实以及,向系统提出询问,三、专家系统基本结构,第一节,专家系统技术概述,专家系统的一般结构,?,由一组程序组成，,基本任务是把知,识输入到知识库,中，并负责维持,知识的一致性及,完整性，建立起,性能良好的知识,库。,三、专家系统基本结构,第一节,专家系统技术概述,专家系统的一般结构,存储领域内的原理性知,识、专家的经验性知识,以及有关的事实等,负责对知识库中的知识,进行组织、检索、维护,等,三、专家系统基本结构,第一节,专家系统技术概述,专家系统的一般结构,?,推理机是专家系,统的“思维”机,构（核心）。,?,任务是模拟领域,专家的思维过程，,控制并执行对问,题的求解。能根,据当前已知事实，,利用知识库中的,知识，按一定的,推理方法和控制,策略进行推理，,求得问题的答案,或证明某个假设,的正确性。,
