人工智能--专家系统

人工智能--专家系统（ES）

专家系统是人工智能走向实际应用的一个成功典范，它是人工智能的一个发展分支，自1968年费根鲍姆等人研制成功第一个专家系统DENDEL以来，专家系统获得了飞速的发展，并且运用于医疗、军事、地质勘探、教学、化工等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益。现在，专家系统已成为人工智能领域中最活跃、最受重视的领域。

一、 人工智能的简介

人工智能(Artificial Intelligence) ，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。 人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。

人工智能的传说可以追溯到古埃及，但随着1941年以来电子计算机的发展，技术已最终可以创造出机器智能，“人工智能”(Artificial Intelligence)一词最初是在1956年Dartmouth学会上提出的，从那以后,研究者们发展了众多理论和原理，人工智能的概念也随之扩展，在它还不长的历史中，人工智能的发展比预想的要慢，但一直在前进，从40年前出现到现在，已经出现了许多AI程序，并且它们也影响到了其它技术的发展。

二、专家系统的概念与简单介绍

专家系统（Expert System)是一种在特定领域内具有专家水平解决问题能力的程序系统。它能够有效地运用专家多年积累的有效经验和专门知识，通过模拟专家的思维过程，

解决需要专家才能解决的问题。

专家系统是人工智能中最重要的也是最活跃的一个应用领域，它实现了人工智能从理论研究走向实际应用、从一般推理策略探讨转向运用专门知识的重大突破。20世纪60年代初，出现了运用逻辑学和模拟心理活动的一些通用问题求解程序，它们可以证明定理和进行逻辑推理。但是这些通用方法无法解决大的实际问题，很难把实际问题改造成适合于计算机解决的形式，并且对于解题所需的巨大的搜索空间也难于处理。1965年，f.a.费根鲍姆等人在总结通用问题求解系统的成功与失败经验的基础上，结合化学领域的专门知识，研制了世界上第一个专家系统dendral ，可以推断化学分子结构。20多年来，知识工程的研究，专家系统的理论和技术不断发展，应用渗透到几乎各个领域，包括化学、数学、物理、生物、医学、农业、气象、地质勘探、军事、工程技术、法律、商业、空间技术、自动控制、计算机设计和制造等众多领域，开发了几千个的专家系统，其中不少在功能上已达到，甚至超过同领域中人类专家的水平，并在实际应用中产生了巨大的经济效益

三、专家系统的特点

1、为解决特定领域的具体问题，除需要一些公共的常识，还需要大量与所研究领域问题密切相关的知识；

2、一般采用启发式的解题方法；

3、在解题过程中除了用演绎方法外，有时还要求助于归纳方法和抽象方法；

4、需处理问题的模糊性、不确定性和不完全性；

5、能对自身的工作过程进行推理(自推理或解释)；

6、采用基于知识的问题求解方法；

7、知识库与推理机分离。

四、专家系统的分类

用于某一特定领域内的专家系统，可以划分为以下几类：

1、诊断型专家系统：根据对症状的观察分析，推导出产生症状的原因以及排除故障方法的一类系统，如医疗、机械、经济等。

2、解释型专家系统：根据表层信息解释深层结构或内部情况的一类系统，如地质结构分析、物质化学结构分析等。

3、预测型专家系统：根据现状预测未来情况的一类系统，如气象预报、人口预测、水文预报、经济形势预测等。

4、设计型专家系统：根据给定的产品要求设计产品的一类系统，如建筑设计、机械产品设计等。

5、决策型专家系统：对可行方案进行综合评判并优选的一类专家系统。

6、规划型专家系统：用于制定行动规划的一类专家系统，如自动程序设计、军事计划的制定等。

7、教学型专家系统：能够辅助教学的一类专家系统。

8、数学专家系统：用于自动求解某些数学问题的一类专家系统。

9、监视型专家系统：对某类行为进行监测并在必要时候进行干预的一类专家系统，如机场监视、森林监视等。

五、专家系统的应用领域

最初的专家系统乃人工智能之一个应用，但由于其重要性及相关应用系统之迅速发展，它已是信息系统的一种特定类型。专家系统一词系由’’以知识为基础的专家系统(knowledge-based expert system)’’而来，此种系统应用计算机中储存的人类知识，解决一般需要用到专家才能处理的问题，它能模仿人类专家解决特定问题时的推理过程，因而可供非专家们用来增进问题解决的能力，同时专家们也可把它视为具备专业知识的助理。由于在人类社会中，专家资源实相当稀少，有了专家系统，则可使此珍贵的专家知识获得普遍的应用。

近年来专家系统技术逐渐成熟，广泛应用在工程、科学、医药、军事、商业等方面，而且成果相当丰硕，甚至在某些应用领域，还超过人类专家的智能与判断。

六、专家系统的发展前景

专家系统己经被成功地运用到工业、农业、地质矿产业、科学技术、医疗、教育、管理、工程、军事等众多领域，并己产生了巨大的社会效率和经济效率。它实现了人工智能从理论研究走向实际应用，从一般思维方法探讨转入专门知识运用的重大突破。诊断即基

于观察到的事实推断潜在的问题，教学即智能教学模仿人类教师的教学方法解释即对观察到的事实进行解释，监测比较观察数据和预测数据以判断性能，规划规划行为以产生预期结果，预测预测给定情况的结果，补救对问题给定补救措施

专家系统的发展将会向一个更广的领域和层次，不断地接近人类专家的水平，甚至会超过人类专家系统的能力。专家系统的设计将更加人性化，实现所谓的“人机交流”。同时，专家系统处理问题的能力和水平将会更高。它所储存的知识将会更多更全，达到多个专家共存。

从现在专家系统的应用状况来看，专家系统将不仅应用于各种的工业、教育、农业、军事等，它还将被应用于人们的日常生活中，为人们的生活带来更大的方便和安全。同时，专家系统的应用加快了城市的进展，把数字城市推向一个更新的阶段。

七、总结

专家系统是人工智能应用研究的一个最早最有成效领域。人们期待它有新的发展和新的突破。在专家系统的发展中，专家系统的发展迅速，不断地改进系统使系统更加完善。

总之，专家系统的发展和应用给人们的生活、工作、休闲带来了方便，给社会的发展注入了新的力量，给经济的发展加入了催化剂