第三章4产生式系统幻灯片.pptVIP

中南大学 智能系统与智能软件研究所 3.6 产生式系统 定义：用来描述若干个不同的以一个基本概念为基础的系统。这个基本概念就是产生式规则或产生式条件和操作对的概念。 实质：在产生式系统中，论域的知识分为两部分：用事实表示静态知识，如事物、事件和它们之间的关系；用产生式规则表示推理过程和行为。由于这类系统的知识库主要用于存储规则，因此又把此类系统称为基于规则的系统。 产生式系统（Production System）主要是使用类似于文法的规则，对符号串作替换运算。 产生式系统最初并不是针对人工智能问题提出的。到了60年代,产生式系统成为认知心理学研究人类心理活动中信息加工过程的基础，并用它来建立人类认识的模型。 人们在研究人工智能问题时，发现产生式系统可以比较好的模拟人类推理的思维过程。所以在建造人工智能系统时，人们将产生式系统引入过来，用于建立人类认知的模型。 产生式系统形式上虽然很简单，但在一定意义上模仿了人类思考的过程。产生式系统已发展成为人工智能系统中最典型最普遍的一种结构，最初的专家系统，就是建立在产生式系统这种结构之上的，后来的专家系统虽然有了很大的发展，但其基本模式仍然没有改变。目前大多数的专家系统都采用产生式系统的结构来建造。 为什么要采用产生式系统作为人工智能系统的主要结构呢？这可以有两点理由 （1）用产生式系统结构求解问题的过程和人类求解问题时的思维过程很相象，因而可以用它来模拟人类求解问题时的思维过程。 （2）可以把产生式系统作为人工智能系统的基本结构单元或基本模式看待，就好像是积木世界中的积木块一样，因而研究产生式系统的基本问题就具有一般意义。 ★渊源 1943 美国数学家波斯特（E.Post）提出产生式规则（Production Rule）形式化的计算工具，并证明它和图灵机有相同的计算能力。 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，实际上是特殊的产生式。 1960年，Backus提出了著名的BNF（巴科斯范式），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。产生式系统的应用范围大大扩展 ★产生式的基本形式 产生式表示方法容易描述事实、规则以及它们的不确定性度量。 产生式规则也称产生式，或简称规则。 产生式的一般形式为 前件—后件 其中，前件就是前提、条件，后件就是结论、动作、操作。 产生式的基本形式（2） 产生式规则的语义 如果前提满足，则可得到结论或执行相应的动作，即后件由前件来触发。 eg 产生式规则 1）如果存款利率下调，那么股票价格上涨 2）如果炉温超过上限，那么立即关闭风门 3）如果胶卷的感光度为200，光线条件为晴天，目标距离不超过5米，则快门速度为250，光圈大小取f16。 说明 产生式规则和谓词逻辑中所讨论的产生式规则，从形式上看都采用了IF-THEN的形式，但这里所讨论的产生式更为通用。在谓词运算中的IF-THEN实质上是表示了蕴涵关系。也就是说要满足相应的真值表。这里所讨论的条件和操作部分除了可以用谓词逻辑表示外，还可以有其他多种表示形式，并不受相应的真值表的限制。 蕴含式是产生式的特殊形式 Eg if 微生物的染色斑是革兰氏阴性 微生物的形状呈杆状 病人是中间宿主 then 该生物是绿脓杆菌,置信度为0.6 产生式系统用来描述若干个不同的以一个基本概念为基础的系统。这个基本概念就是产生式规则或产生式条件和操作对的概念。在产生式系统中，论域的知识分为两部分：用事实表示静态知识，如事物、事件和它们之间的关系；用产生式规则表示推理过程和行为。由于这类系统的知识库主要用于存储规则，因此又把此类系统称为基于规则的系统(rule based system)。 ◆产生式系统的表示 事实的表示 (a) 孤立事实的表示常用〈特性- 对象- 取值〉(attribute object value)三元组表示。 表示不完全的知识 常需加入关于该事实确定性程度的数值度量，如MYCIN中用置信度来表示事实的可信程度。于是每一件事实变成了四元关系。  (IDENT ORGANISM-2 STREPTOCOCCUS 0.7) (IDENT ORGANISM-2 STAPHYLOCOCCUS 0.3) (MORPH ORGANISM-1 ROD 0.8) (MORPH ORGANISM-1 COCCUS 0.2) (GRAM ORGANISM-3 GRAMNEG 1.0) 　　分别表示(细菌-2是连锁状球菌的置信度为0.7