第5章 产生式表示与专家系统20121210.ppt

第5章 产生式表示与专家系统 内容 5.1 产生式与产生式系统 5.2 专家系统概述 5.3 专家系统结构及工作过程 5.4 专家系统的开发 5.5 专家系统的实例 5.6 新型专家系统 5.1 产生式与产生式系统（1） 产生式 1943年美国数学家Post，最早提出产生式系统并把它作为计算手段。 同一时期，Chomsky在研究自然语言结构时，提出了文法分层的概念，并提出了文法的重写规则，即语言生成规则，语言生成规则实际是特殊的产生式。 1960年，Backus提出了著名的BNF，用以描述计算机语言的文法。后来发现，BNF范式实际上就是Chomsky的上下文无关文法。 5.1 产生式与产生式系统（2） 5.1.1 产生式表示 5.1.2 产生式系统结构 5.1.3 产生式系统工作过程 5.1.1产生式表示（1） 产生式的一般形式为： 前件?后件（情况?行为） 前件是前提，规则的执行条件。后件是结论或动作，规则体。 产生式规则的语义：如果前提满足，则可得结论或者执行相应的动作，即后件由前件触发。 产生式也可以表示前面讨论过的各种操作 在形式语言中的文法规则也称为产生式 在推理系统中产生式的前件就是前提，后件就是结论，所以，产生式又是一个前提-结论对。 产生式规则的例子： （1）如果电视机声音太大引起邻居抱怨，则将音量调小一点儿。 （2）如果申请人有良好的金融声誉和良好的资产负债表，那么贷款 应该被批准。 （3）IF 当前环境分配设备给总线组件，并且 有一个未分配的双端口磁盘驱动器，并且 已知所需控制器类别，并且 每个控制器没有任何设备分配给它，并且 这些控制器能够支持的设备数目已知 THEN 分配磁盘驱动器给每一个控制器，并且 记下相关的控制器对，其中每一个控制器支持一个驱动器 第（3）条规则用在配置DEC VAX计算机系统的XCON/R1专家系统中。 5.1.1产生式表示（2） 例5.1 三个聪明人问题。古代有个国王想知道他的三个大臣中谁最聪明，就在他们每个人前额上都画了一个点，他们都能看到别人点的颜色，但看不到自己点的颜色。国王说，你们中间至少有一个人的点是白色的。于是重复地问他们：“谁知道自己点的颜色？”三位大臣们头两次都回答说不知道。题目要求证明下一次他们全都会说“知道”，并且所有的点都是白色。 5.1.1产生式表示（3） 分析： 这类问题的特点是有有限个受试者，每个人对问题都只有部分了解，无法直接求解。但在推理过程中每个人又可以从别人那里获得新的知识，重新进行推理。可以用产生式来表达推理过程中所用到的各种知识。 5.1.1产生式表示（4） 状态集合表示： 用x1,x2,x3表示三个人点的颜色，1表示白色，0表示非白色。 X＝(x1,x2,x3)表示颜色分布状态。 全部可能的状态集合(可能界PW0)： {(0,0,0),(0,0,1),(0,1,0),(0,1,1),(1,0,0),(1,0,1),(1,1,0),(1,1,1)} 实际给定的状态为现实界X0 ＝(x10,x20,x30) 用排除法寻找X0 。 5.1.1产生式表示（5） 排除过程： 第一次，大臣只知道至少有一个人是白点，排除(0,0,0)状态。这时如果有人看到两个非白点，根据排除的状态可推知自己是白点。 第二次大臣根据没有一个人知道自己点颜色的事实推知至少两人为白点。排除 (0,0,1)、(0,1,0)、(1,0,0) 状态。这时如果有人看到一个非白点，根据排除后得到的状态可推知自己的点是白的。 第三次，大臣们根据仍无人知道自己点颜色的新事实推知没有一个非白点出现，即X0=(1,1,1)。于是三人都知道自己点的颜色是白的。 5.1.1产生式表示（6） 引入一些中介状态，并定义下述符号： Si—— i大臣看到的非白点数； Wi—— i大臣猜出自己点的颜色否。如果他宣布已知道自己点的颜色，为1，否则为0； n——X0中白点的个数。 可对前面的分析过程形式化。 5.1.1产生式表示（7） 第一次，大臣只知道至少有一个人是白点，排除X0={(0,0,0)}状态。 (n=1) =X0 ? { (0,0,1),(0,1,0),(0,1,1),(1,0,0),(1,0,1),(1,1,0),(1,1,1)}； 第二次大臣根据没有一个人知道自己点颜色的事实推知至少两人为白点。 (2) (n=1) ?(Si=2) =(Wi=1),(i=1,2,3,下同)； (3)( ?i ) (Wi=1) ? (n=1) =