關(guān)于我們
書單推薦
新書推薦
|
高級專家系統(tǒng):原理、設(shè)計及應(yīng)用(第2版) 讀者對象:智能科學(xué)與技術(shù)、計算機(jī)、自動化、自動控制、機(jī)電工程、電子信息和電子工程及其它專業(yè)本科高年級學(xué)生和研究生及相關(guān)的科技工作者
高級專家系統(tǒng):第二版介紹專家系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)、設(shè)計技術(shù)及其應(yīng)用,共11章。高級專家系統(tǒng):概述專家系統(tǒng)定義、發(fā)展歷史、類型、結(jié)構(gòu)和特點以及專家系統(tǒng)構(gòu)建的步驟;討論開發(fā)專家系統(tǒng)時可能采用的人工智能的知識表示方法和搜索推理技術(shù);探討專家的解釋機(jī)制;研究基于規(guī)則專家系統(tǒng)、基于框架專家系統(tǒng)、基于模型專家系統(tǒng)、基于Web專家系統(tǒng)和實時專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、推理技術(shù)、設(shè)計方法及應(yīng)用示例;介紹人工智能和專家系統(tǒng)的編程語言和開發(fā)工具;展望專家系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和研究課題,并簡介新型專家系統(tǒng)的特征與示例.高級專家系統(tǒng):內(nèi)容比第一版有較大的更新,特別是補(bǔ)充了許多專家系統(tǒng)的設(shè)計方法、編程技術(shù)和應(yīng)用實例.
更多科學(xué)出版社服務(wù),請掃碼獲取。
高級專家系統(tǒng):作為專著和教材可供高等學(xué)校計算機(jī)、智能科學(xué)與技術(shù)、自動化、自動控制、機(jī)電工程、電子信息和電子工程及其他專業(yè)本科高年級學(xué)生和研究生作為“專家系統(tǒng)”課程的教材或參考書也可供從事專家系統(tǒng)、人工智能和智能系統(tǒng)研究、開發(fā)和應(yīng)用的科技工作者使用。
目錄
第二版前言 第一版前言 第1章 專家系統(tǒng)概述 1 1.1 專家系統(tǒng)的定義 1 1.2 專家系統(tǒng)的發(fā)展歷史 4 1.3 專家系統(tǒng)的分類 11 1.3.1 系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域 11 1.3.2 問題求解任務(wù) 12 1.3.3 系統(tǒng)工作原理 16 1.4 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 16 1.5 專家系統(tǒng)的特點 18 1.6 構(gòu)建專家系統(tǒng)的步驟 22 1.7 人在專家系統(tǒng)中的作用 24 1.8 本章小結(jié) 26 習(xí)題1 27 第2章 專家系統(tǒng)的知識表示和推理 28 2.1 知識表示 28 2.1.1 知識的類型 28 2.1.2 對象屬性值三元組 29 2.1.3 規(guī)則 30 2.1.4 框架 32 2.1.5 語義網(wǎng)絡(luò) 34 2.1.6 謂詞邏輯 35 2.2 知識獲取 37 2.2.1 基本概念和知識類型 37 2.2.2 知識提取任務(wù) 39 2.2.3 知識獲取的時間需求和困難 40 2.3 知識推理 41 2.3.1 人類的推理 41 2.3.2 機(jī)器的推理 43 2.4 不確定推理 44 2.4.1 關(guān)于證據(jù)的不確定性 44 2.4.2 關(guān)于結(jié)論的不確定性 45 2.4.3 多個規(guī)則支持同一事實的不確定性 46 2.5 基于規(guī)則的推理系統(tǒng) 47 2.6 模糊邏輯 48 2.6.1 模糊集合?模糊邏輯及其運(yùn)算 48 2.6.2 模糊邏輯推理 51 2.6.3 模糊判決方法 53 2.7 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 54 2.7.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的進(jìn)展 55 2.7.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 56 2.7.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的典型模型 58 2.7.4 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的知識表示與推理 59 2.8 進(jìn)化計算 64 2.8.1 遺傳算法基本原理 64 2.8.2 遺傳算法求解步驟 67 2.9 免疫計算 72 2.9.1 自體和異體的知識表示 72 2.9.2 異體特征空間的表示 73 2.9.3 異體特征空間的搜索與推理 74 2.10 本章小結(jié) 77 習(xí)題2 78 第3章 專家系統(tǒng)的解釋機(jī)制 80 3.1 解釋機(jī)制的行為 80 3.2 解釋機(jī)制的要求 81 3.3 解釋機(jī)制的結(jié)構(gòu) 82 3.3.1 預(yù)制文本法 83 3.3.2 追蹤解釋法 83 3.3.3 策略解釋法 88 3.3.4 自動程序員法 91 3.3.5 基于事實的自動解釋機(jī)制 93 3.4 解釋機(jī)制的實現(xiàn) 94 3.4.1 預(yù)制文本法的實現(xiàn) 94 3.4.2 基于事實的自動解釋機(jī)制的實現(xiàn) 95 3.5 解釋機(jī)制的Web可視化 98 3.5.1 基于Web的解釋界面設(shè)計 98 3.5.2 解釋信息的可視化顯示 99 3.5.3 解釋機(jī)制的Web可視化案例 100 3.6 本章小結(jié) 104 習(xí)題3 104 第4章 基于規(guī)則的專家系統(tǒng) 105 4.1 基于規(guī)則專家系統(tǒng)的發(fā)展 105 4.2 基于規(guī)則專家系統(tǒng)的工作模型 107 4.2.1 產(chǎn)生式系統(tǒng) 107 4.2.2 基于規(guī)則專家系統(tǒng)的工作模型和結(jié)構(gòu) 120 4.3 基于規(guī)則專家系統(tǒng)的特點 122 4.3.1 基于規(guī)則專家系統(tǒng)的優(yōu)點 122 4.3.2 基于規(guī)則專家系統(tǒng)的缺點 124 4.4 基于規(guī)則專家系統(tǒng)的設(shè)計過程 125 4.4.1 專家知識的描述 125 4.4.2 知識的使用和決策解釋 128 4.5 反向推理規(guī)則專家系統(tǒng)的設(shè)計 129 4.5.1 基于規(guī)則專家系統(tǒng)的一般設(shè)計方法 130 4.5.2 反向推理規(guī)則專家系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù) 130 4.6 正向推理規(guī)則專家系統(tǒng)的設(shè)計 142 4.6.1 正向規(guī)則專家系統(tǒng)的一般設(shè)計方法 142 4.6.2 正向推理規(guī)則專家系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù) 143 4.7 基于規(guī)則專家系統(tǒng)的設(shè)計示例 152 4.7.1 MYCIN概述 152 4.7.2 咨詢子系統(tǒng) 154 4.7.3 靜態(tài)數(shù)據(jù)庫 156 4.7.4 動態(tài)數(shù)據(jù)庫 160 4.7.5 非精確推理 161 4.7.6 控制策略 163 4.8 基于規(guī)則專家系統(tǒng)的應(yīng)用實例 165 4.8.1 機(jī)器人規(guī)劃專家系統(tǒng) 165 4.8.2 基于模糊規(guī)則的飛機(jī)空氣動力學(xué)特征預(yù)測專家系統(tǒng) 169 4.9 本章小結(jié) 175 習(xí)題4 176 第5章 基于框架的專家系統(tǒng) 178 5.1 基于框架的專家系統(tǒng)概述 178 5.2 框架的表示與推理 179 5.2.1 框架的表示 179 5.2.2 框架的推理 179 5.3 基于框架專家系統(tǒng)的定義和結(jié)構(gòu) 181 5.4 基于框架專家系統(tǒng)的概念剖析 182 5.4.1 框架的類剖析 182 5.4.2 框架的子類剖析 183 5.4.3 實例框架剖析 184 5.4.4 框架的屬性剖析 184 5.5 基于框架專家系統(tǒng)的繼承?槽和方法 185 5.5.1 基于框架專家系統(tǒng)的繼承 185 5.5.2 基于框架專家系統(tǒng)的槽 187 5.5.3 基于框架專家系統(tǒng)的方法 188 5.6 基于框架專家系統(tǒng)的設(shè)計 188 5.6.1 框架專家系統(tǒng)與規(guī)則專家系統(tǒng)的對比 188 5.6.2 基于框架專家系統(tǒng)的一般設(shè)計任務(wù) 190 5.7 基于框架專家系統(tǒng)的設(shè)計示例 201 5.7.1 基于槽的對象間通信 202 5.7.2 消息傳遞 203 5.8 基于框架專家系統(tǒng)的應(yīng)用實例 203 5.8.1 基于框架的系統(tǒng)知識表示與獲取 204 5.8.2 故障診斷推理與系統(tǒng)實現(xiàn) 206 5.9 本章小結(jié) 206 習(xí)題5 207 第6章 基于模型的專家系統(tǒng) 208 6.1 基于模型專家系統(tǒng)的提出 208 6.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng) 210 6.2.1 傳統(tǒng)專家系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的集成 210 6.2.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 211 6.2.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)實例 212 6.3 基于概率模型的專家系統(tǒng) 216 6.3.1 主觀概率與MonteCarlo模擬 216 6.3.2 概率模型 217 6.4 基于模型專家系統(tǒng)的設(shè)計方法 219 6.4.1 因果時間本體論 219 6.4.2 推理系統(tǒng)設(shè)計 225 6.4.3 可變系統(tǒng)的本體論 228 6.5 基于模型專家系統(tǒng)的實例 229 6.5.1 核電站應(yīng)用實例 230 6.5.2 電路和汽車啟動部分的實例 234 6.6 本章小結(jié) 236 習(xí)題6 237 第7章 基于Web的專家系統(tǒng) 238 7.1 基于Web專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 238 7.2 基于Web專家系統(tǒng)的應(yīng)用實例 243 7.2.1 基于Web的飛機(jī)故障遠(yuǎn)程診斷專家系統(tǒng) 243 7.2.2 基于Web的拖網(wǎng)絞機(jī)專家系統(tǒng) 245 7.2.3 基于Web的通用配套件選型專家系統(tǒng) 247 7.2.4 基于Web的苜蓿產(chǎn)品開發(fā)與利用專家系統(tǒng) 251 7.2.5 基于Web的好萊塢經(jīng)理決策支持系統(tǒng) 251 7.3 基于Web專家系統(tǒng)的開發(fā)工具 260 7.4 本章小結(jié) 264 習(xí)題7 265 第8章 實時專家系統(tǒng) 266 8.1 實時專家系統(tǒng)的定義和技術(shù)要求 266 8.1.1 實時專家系統(tǒng)的定義 266 8.1.2 實時專家系統(tǒng)的設(shè)計要求和技術(shù)要點 267 8.2 基于單片機(jī)的實時專家系統(tǒng) 268 8.2.1 基于單片機(jī)的實時專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 268 8.2.2 基于單片機(jī)的實時專家系統(tǒng)案例分析 269 8.3 基于嵌入式系統(tǒng)的實時專家系統(tǒng) 270 8.3.1 基于嵌入式系統(tǒng)的實時專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 271 8.3.2 基于嵌入式系統(tǒng)的實時專家系統(tǒng)案例 271 8.3.3 基于手機(jī)的實時專家系統(tǒng)案例 273 8.4 實時控制與決策的專家系統(tǒng)RTXPS 275 8.5 高爐監(jiān)控專家系統(tǒng) 276 8.6 實時專家系統(tǒng)研究的難點與生長點 280 8.7 本章小結(jié) 282 習(xí)題8 283 第9章 專家系統(tǒng)的評估 284 9.1 評估專家系統(tǒng)的原因 284 9.1.1 發(fā)展專家系統(tǒng)的需要 284 9.1.2 專家系統(tǒng)評估的受益者 285 9.2 評估專家系統(tǒng)的內(nèi)容和時機(jī) 286 9.2.1 評估專家系統(tǒng)的內(nèi)容 286 9.2.2 評估專家系統(tǒng)的時機(jī) 289 9.3 專家系統(tǒng)的評估方法 291 9.4 專家系統(tǒng)的評估工具 293 9.4.1 一致性檢驗程序 293 9.4.2 在數(shù)據(jù)庫中查找模式搜索程序 293 9.4.3 比較計算機(jī)結(jié)論與專家結(jié)論 294 9.5 專家系統(tǒng)的評估實例 295 9.5.1 多面評估方法實例 295 9.5.2 R1專家系統(tǒng)的評估實例 299 9.6 本章小結(jié) 302 習(xí)題9 303 第10章 專家系統(tǒng)的編程語言和開發(fā)工具 304 10.1 概述 304 10.2 LISP 305 10.2.1 LISP的特點和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 305 10.2.2 LISP的基本函數(shù) 307 10.2.3 遞歸和迭代 310 10.2.4 LISP編程舉例 312 10.3 PROLOG 315 10.3.1 PROLOG語法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 315 10.3.2 PROLOG程序設(shè)計原理 316 10.3.3 PROLOG編程舉例 318 10.4 基于Web專家系統(tǒng)的編程語言 319 10.4.1 Java語言 319 10.4.2 JavaScript語言 320 10.4.3 JSP語言 321 10.4.4 PHP語言 322 10.4.5 ASP.NET語言 322 10.5 其他語言 323 10.5.1 關(guān)系數(shù)據(jù)模型 323 10.5.2 關(guān)系模型的操作語言 329 10.6 專家系統(tǒng)的開發(fā)工具 333 10.6.1 骨架開發(fā)工具 333 10.6.2 語言開發(fā)工具 334 10.6.3 輔助構(gòu)建工具 334 10.6.4 支持環(huán)境 335 10.7 專家系統(tǒng)的新型開發(fā)工具 336 10.7.1 基于框架的開發(fā)工具 336 10.7.2 基于模糊邏輯的開發(fā)工具 338 10.7.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)工具 341 10.8 專家系統(tǒng)的Matlab開發(fā)工具 342 10.9 其他開發(fā)工具 347 10.10 本章小結(jié) 350 習(xí)題10 351 第11章 專家系統(tǒng)的展望 353 11.1 專家系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 353 11.1.1 專家系統(tǒng)的發(fā)展要求 353 11.1.2 專家系統(tǒng)的研究方向 355 11.2 專家系統(tǒng)的研究課題 358 11.3 新型專家系統(tǒng) 359 11.3.1 新型專家系統(tǒng)的特征 359 11.3.2 分布式專家系統(tǒng) 360 11.3.3 協(xié)同式專家系統(tǒng) 362 11.3.4 基于免疫計算的專家系統(tǒng) 363 11.3.5 無處不在與隨時隨地的專家系統(tǒng) 364 11.4 本章小結(jié) 369 習(xí)題11 370 參考文獻(xiàn) 371 索引 378 Contents PrefaceforSecondEdition PrefaceforFirstEdition Chapter1 IntroductiontoExpertSystems 1 1.1 DefinitionofExpertSystems 1 1.2 DevelopmentHistoryofExpertSystems 4 1.3 TypesofExpertSystems 11 1.3.1 ClassifybyApplicationFields 11 1.3.2 ClassifybyProblemGsolvingTasks 12 1.3.3 ClassifybyWorkingPrinciples 16 1.4 StructureofExpertSystems 16 1.5 FeaturesofExpertSystems 18 1.6 StepsforBuildingExpertSystems 22 1.7 HumanRolesinExpertSystems 24 1.8 Summary 26 Exercise1 27 Chapter2 KnowledgeRepresentationandReasoningofExpertSystems 28 2.1 KnowledgeRepresentation 28 2.1.1 KnowledgeTypes 28 2.1.2 ObjectGAttributeGValueCombination 29 2.1.3 Rule 30 2.1.4 Frame 32 2.1.5 SemanticNetwork 34 2.1.6 Logic 35 2.2 KnowledgeAcquisition 37 2.2.1 BasicConceptsandKnowledgeTypes 37 2.2.2 TasksofKnowledgeAcquisition 39 2.2.3 TimeRequirementsandDifficultyofKnowledgeAcquisition 40 2.3 KnowledgeReasoning 41 2.3.1 HumanReasoning 41 2.3.2 MachineReasoning 43 2.4 ReasoningwithUncertainty 44 2.4.1 UncertaintyaboutEvidence 44 2.4.2 UncertaintyaboutConclusion 45 2.4.3 UncertaintySupportedbyMultipleRulesforSameFact 46 2.5 ReasoningSystemBasedonRules 47 2.6 FuzzyLogic 48 2.6.1 FuzzySets,FuzzyLogicandTheirOperations 48 2.6.2 FuzzyLogicInference 51 2.6.3 MethodsofDefuzzification 53 2.7 ArtificialNeuralNetwork 54 2.7.1 AdvancesofANNResearch 55 2.7.2 ArchitectureofANN 56 2.7.3 TypicalModelsofANN 58 2.7.4 KnowledgeRepresentationandReasoningBasedonANN 59 2.8 EvolutionaryComputation 64 2.8.1 GenericPrincipleofGeneticAlgorithm 64 2.8.2 StepofGeneticAlgorithm 67 2.9 ImmuneComputation 72 2.9.1 KnowledgeRepresentationofSelfandNonGself 72 2.9.2 RepresentationofNonGselfCharacteristicSpace 73 2.9.3 SearchingandReasoningofNonGselfCharacteristicSpace 74 2.10 Summary 77 Exercise2 78 Chapter3 InterpretationMechanismofExpertSystems 80 3.1 BehaviorsofInterpretationMechanism 80 3.2 RequirementsofInterpretationMechanism 81 3.3 ArchitectureofInterpretationMechanism 82 3.3.1 PrefabricatedTextMethod 83 3.3.2 TrackInterpretationMethod 83 3.3.3 StrategyInterpretationMethod 88 3.3.4 AutomaticProgrammerMethod 91 3.3.5 AutomaticInterpretationMechanismBasedonFacts 93 3.4 ImplementationofInterpretationMechanism 94 3.4.1 ImplementationofPrefabricatedTextMethod 94 3.4.2 ImplementationofAutomaticInterpretationMechanismBasedonFacts 95 3.5 WebVisualizationofInterpretationMechanism 98 3.5.1 DesignofInterpretationInterfaceBasedonWeb 98 3.5.2 VisualizationDisplayofInterpretationInformation 99 3.5.3 ParadigmforWebVisualizationofInterpretationMechanism 100 3.6 Summary 104 Exercise3 104 Chapter4 RuleGBasedExpertSystems 105 4.1 DevelopmentofRuleGBasedExpertSystems 105 4.2 ModelofRuleGBasedExpertSystems 107 4.2.1 ProductionSystem 107 4.2.2 ModelandArchitectureofRuleGBasedExpertSystems 120 4.3 FeaturesofRuleGBasedExpertSystems 122 4.3.1 AdvantagesofRuleGBasedExpertSystems 122 4.3.2 DisadvantagesofRuleGBasedExpertSystems 124 4.4 DesignIssuesofRuleGBasedExpertSystems 125 4.4.1 DescriptionofExpertise 125 4.4.2 KnowledgeUtilizationandDecisionInterpretation 128 4.5 DesignofBackwardChainingRuleGBasedExpertSystems 129 4.5.1 GeneralDesignMethodsofRuleGBasedExpertSystems 130 4.5.2 DesignTasksofBackwardChainingRuleGBasedExpertSystems 130 4.6 DesignofForwardChainingRuleGBasedExpertSystems 142 4.6.1 GeneralDesignMethodsofForwardChainingRuleGBasedExpertSystems 142 4.6.2 DesignTasksofForwardChainingRuleGBasedExpertSystems 143 4.7 DesignExampleofRuleGBasedExpertSystems 152 4.7.1 IntroductiontoMYCIN 152 4.7.2 ConsultingSubGSystem 154 4.7.3 StaticDatabase 156 4.7.4 DynamicDatabase 160 4.7.5 ImpreciseReasoning 161 4.7.6 ControlStrategies 163 4.8 ParadigmsofRuleGBasedExpertSystems 165 4.8.1 RobotPlanningBasedonExpertSystems 165 4.8.2 PredictionExpertSystemofAircraftAerodynamicsBasedonFuzzyRules 169 4.9 Summary 175 Exercise4 176 Chapter5 FrameGBasedExpertSystems 178 5.1 IntroductiontoFrameGBasedExpertSystems 178 5.2 RepresentationandReasoningofFrameGBasedExpertSystems 179 5.2.1 RepresentationofFrameGBasedExpertSystems 179 5.2.2 ReasoningofFrameGBasedExpertSystems 179 5.3 DefinitionandArchitectureofFrameGBasedExpertSystems 181 5.4 ConceptualAnatomyofFrameGBasedExpertSystems 182 5.4.1 ClassAnatomyofFrame 182 5.4.2 SubGclassAnatomyofFrame 183 5.4.3 AnatomyofSampleFrame 184 5.4.4 AttributeAnatomyofFrame 184 5.5 Inheriting,SlotandMethodofFrameGBasedExpertSystems 185 5.5.1 InheritingofFrameGBasedExpertSystems 185 5.5.2 SlotofFrameGBasedExpertSystems 187 5.5.3 MethodofFrameGBasedExpertSystems 188 5.6 DesignofFrameGBasedExpertSystems 188 5.6.1 FrameGBasedExpertSystemsVSRuleGBasedExpertSystems 188 5.6.2 DesignTasksofFrameGBasedExpertSystems 190 5.7 DesignExampleofFrameGBasedExpertSystems 201 5.7.1 CommunicationbetweenSlotGBasedObjects 202 5.7.2 MessageTransfer 203 5.8 ApplicationExampleofFrameGBasedExpertSystems 203 5.8.1 KnowledgeRepresentationandReasoningofFrameGBasedSystems 204 5.8.2 FaultDiagnosisInferenceandSystemImplementation 206 5.9 Summary 206 Exercise5 207 Chapter6 ModelGBasedExpertSystems 208 6.1 IntroductionofModelGBasedExpertSystems 208 6.2 ANNGBasedExpertSystems 210 6.2.1 IntegrationofTraditionalExpertSystemsandANN 210 6.2.2 ArchitectureofANNGBasedExpertSystems 211 6.2.3 ParadigmofANNGBasedExpertSystems 212 6.3 ProbabilityModelGBasedExpertSystems 216 6.3.1 SubjectiveProbabilityandSimulationofMonteCarlo 216 6.3.2 ProbabilityModel 217 6.4 DesignMethodsforModelGBasedExpertSystems 219 6.4.1 CauseandEffectTimeOntology 219 6.4.2 DesignforReasoningSystem 225 6.4.3 OntologyofVariableSystems 228 6.5 ParadigmsofModelGBasedExpertSystems 229 6.5.1 NuclearPowerPlantApplication 230 6.5.2 ParadigmofCircuitandAutoStartupPart 234 6.6 Summary 236 Exercise6 237 Chapter7 WebGbasedExpertSystems 238 7.1 ArchitectureofWebGbasedExpertSystems 238 7.2 ParadigmsofWebGbasedExpertSystems 243 7.2.1 WebGbasedExpertSystemsforPlaneFaultRemoteDiagnosis 243 7.2.2 WebGbasedExpertSystemforTrawlWinches 245 7.2.3 WebGbasedDecisionSupportSystemforGeneralTypeGselectionofFittings 247 7.2.4 WebGbasedExpertSystemforAlfalfaProductionDevelopmentandUtilization 251 7.2.5 WebGbasedDecisionSupportSystemforHollywoodManagers 251 7.3 DevelopmentToolsofWebGbasedExpertSystems 260 7.4 Summary 264 Exercise7 265 Chapter8 RealGTimeExpertSystems 266 8.1 DefinitionandRequirementsforRealGtimeExpertSystems 266 8.1.1 DefinitionofRealGtimeExpertSystems 266 8.1.2 DesignRequirementsandKeyTechniquesofRealGtimeExpertSystems 267 8.2 RealGtimeExpertSystemsBasedonSinglechip 268 8.2.1 ArchitectureofRealGtimeExpertSystemsBasedonSinglechip 268 8.2.1 ExampleAnalysisofRealGtimeExpertSystemsBasedonSinglechip 269 8.3 RealGtimeExpertSystemsBasedonBuiltGinSystem 270 8.3.1 ArchitectureofRealGtimeExpertSystemsBasedonBuiltGinSystem 271 8.3.2 ParadigmofRealGtimeExpertSystemsBasedonBuiltGinSystem 271 8.3.3 ExampleofRealGtimeExpertSystemsBasedonMobilePhone 273 8.4 RealGtimeControlandDecisionGmakingExpertSystemRTXPS 275 8.5 SupervisionExpertSystemofBlast 276 8.6 ResearchDifficultiesandGrowersofRealGtimeExpertSystems 280 8.7 Summary 282 Exercise8 283 Chapter9 EvaluationofExpertSystems 284 9.1 ReasonsforEvaluatingExpertSystems 284 9.1.1 ExpertSystemDevelopmentisLongGTermFeedbackProcedure 284 9.1.2 WhoBenefitsfromExpertSystemEvaluation 285 9.2 WhatandWhentoEvaluateExpertSystems 286 9.2.1 WhatEvaluateExpertSystems 286 9.2.2 WhenEvaluateExpertSystems 289 9.3 EvaluationMethodsforExpertSystems 291 9.4 EvaluationToolsforExpertSystems 293 9.4.1 ConsistencyTest 293 9.4.2 PatternLookupinDatabase 293 9.4.3 ComparisonbetweenComputerConclusionandExpertConclusion 294 9.5 EvaluationExampleofExpertSystems 295 9.5.1 MultipleEvaluation’ExampleofExpertSystem 295 9.5.2 EvaluationExampleofExpertSystemR1 299 9.6 Summary 302 Exercise9 303 Chapter10 ProgrammingLanguageandDevelopmentToolsforExpertSystems 304 10.1 Introduction 304 10.2 LISP 305 10.2.1 FeaturesandDataStructureofLISP 305 10.2.2 BasicFunctionsofLISP 307 10.2.3 RecurrenceandReplacement 310 10.2.4 ExamplesofLISPProgramming 312 10.3 PROLOG 315 10.3.1 GrammarandDataStructureofPROLOG 315 10.3.2 ProgrammingPrincipleofPROLOG 316 10.3.3 ExampleofPROLOGProgramming 318 10.4 ProgrammingLanguageforWebGBasedExpertSystems 319 10.4.1 JavaProgrammingLanguage 319 10.4.2 JavaScriptProgrammingLanguage 320 10.4.3 JSPProgrammingLanguage 321 10.4.4 PHPProgrammingLanguage 322 10.4.5 ASP.NETProgrammingLanguage 322 10.5 OtherLanguages 323 10.5.1 ModelofRelationalData 323 10.5.2 OperationLanguageofRelationalmodel 329 10.6 DevelopingToolsofExpertSystems 333 10.6.1 SkeletalDevelopmentTools 333 10.6.2 LanguageDevelopmentTools 334 10.6.3 ConstructionGAidedTools 334 10.6.4 SupportingEnvironment 335 10.7 NewDevelopingToolsofExpertSystems 336 10.7.1 DevelopmentToolsBasedonFrame 336 10.7.2 DevelopmentToolsBasedonFuzzyLogic 338 10.7.3 DevelopmentToolsBasedonANN 341 10.8 MATLABDevelopmentToolforExpertSystems 342 10.9 OtherdevelopmentToolsforExpertSystems 347 10.10 Summary 350 Exercise10 351 Chapter11 ProspectforExpertSystems 353 11.1 DevelopmentTrendofExpertSystems 353 11.1.1 RequirementsofDevelopingExpertSystems 353 11.1.2 DirectionsofExpertSystemResearch 355 11.2 ResearchIssuesofExpertSystems 358 11.3 NewGenerationofExpertSystems 359 11.3.1 FeaturesofNewGenerationExpertSystems 359 11.3.2 DistributedExpertSystems 360 11.3.3 SynergeticExpertSystems 362 11.3.4 ExpertSystemsBasedonImmuneComputation 363 11.3.5 UbiquityandWhereverGWheneverExpertSystems 364 11.4 Summary 369 Exercise11 370 Bibliography 371 Index 378
第1章 專家系統(tǒng)概述
專家系統(tǒng)的開發(fā)與成功應(yīng)用至今已經(jīng)有50年了.正如專家系統(tǒng)的先驅(qū)費(fèi)根鮑姆 (FeigenbAum)所說:專家系統(tǒng)的力量是從它處理的知識中產(chǎn)生的,而不是從某種形式主義及其使用的參考模式中產(chǎn)生的.這正符合一句名言:知識就是力量.到20世紀(jì)80年代,專家系統(tǒng)在全世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用.進(jìn)入21世紀(jì)以來,專家系統(tǒng)仍然不失為一種富有價值的智能工具和助手. 專家系統(tǒng)實質(zhì)上為一計算機(jī)程序系統(tǒng),能夠以人類專家的水平完成特別困難的某一專業(yè)領(lǐng)域的任務(wù).在設(shè)計專家系統(tǒng)時,知識工程師的任務(wù)就是使計算機(jī)盡可能模擬人類專家解決某些實際問題的決策和工作過程,即模仿人類專家如何運(yùn)用他們的知識和經(jīng)驗來解決所面臨問題的方法、技巧和步驟. 11 專家系統(tǒng)的定義 長期以來,專家系統(tǒng)(expertsystem)是人工智能應(yīng)用研究最活躍和最廣泛的領(lǐng)域之一.自從1965年第一個專家系統(tǒng) DENDRAL在美國斯坦福大學(xué)問世以來,經(jīng)過20年的研究開發(fā),到20世紀(jì)80年代中期,各種專家系統(tǒng)已遍布各個專業(yè)領(lǐng)域,取得很大的成功.現(xiàn)在,專家系統(tǒng)得到更為廣泛的應(yīng)用,并在應(yīng)用開發(fā)中得到進(jìn)一步發(fā)展. 構(gòu)造專家系統(tǒng)的一個源頭即與問題相關(guān)的專家.什么是專家?專家就是對某些問題有出眾理解的個人.專家通過經(jīng)驗發(fā)展有效和迅速解決問題的技能.我們的工作就是在專家系統(tǒng)中“克隆”這些專家. 在定義專家系統(tǒng)之前,有必要介紹人工智能 (ArtificiAlintel igence)、智能機(jī)器 (inel gncie)itietssem) tietmAhn和智能系統(tǒng)(nel gnyt等的定義.定義11 智能機(jī)器是一種能夠呈現(xiàn)出人類智能行為的機(jī)器,而這種智能行為涉及人類大腦思考問題、創(chuàng)造思想或執(zhí)行各種擬人任務(wù)(AnthropomorphictAsks)的那種智力功能. 定義12 人工智能(學(xué)科)是計算機(jī)科學(xué)中涉及研究、設(shè)計和應(yīng)用智能機(jī)器的一個分支;其近期主要目標(biāo)在于研究用機(jī)器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智力功能,并開發(fā)相關(guān)智能理論和技術(shù). 定義13 人工智能(能力)是智能機(jī)器所執(zhí)行的通常與人類智能有關(guān)的智能行為,涉及學(xué)習(xí)、感知、思考、理解、識別、判斷、推理、證明、通信、設(shè)計、規(guī)劃、決策和問題求解等活動. 1950年圖靈(Turing)設(shè)計和進(jìn)行的著名實驗 (后來被稱為圖靈實驗,Turingtest),提出并部分回答了“機(jī)器能否思維”的問題,也是對人工智能的一個很好注釋.定義14 智能系統(tǒng)是一門通過計算實現(xiàn)智能行為的系統(tǒng).簡而言之,智能系統(tǒng)是具有智能的人工系統(tǒng)(ArtificiAlsystemswithintel igence).任何計算都需要某個實體(如概念或數(shù)量)和操作過程(運(yùn)算步驟).計算、操作和學(xué)習(xí)是智能系統(tǒng)的要素.而要進(jìn)行操作,就需要適當(dāng)?shù)谋硎? 智能系統(tǒng)還可以有其他定義. 定義15 從工程觀點出發(fā),把智能系統(tǒng)定義為一門關(guān)于生成表示、推理過程和學(xué)習(xí)策略以自動(自主)解決人類此前解決過的問題的學(xué)科.于是,智能系統(tǒng)是認(rèn)知科學(xué)的工程對應(yīng)物,而認(rèn)知科學(xué)是一門哲學(xué)、語言學(xué)和心理學(xué)相結(jié)合的科學(xué). 定義16 能夠驅(qū)動智能機(jī)器感知環(huán)境以實現(xiàn)其目標(biāo)的系統(tǒng)叫智能系統(tǒng). 專家系統(tǒng)也是一種智能系統(tǒng). 專家系統(tǒng)可能存在一些不同的定義.下面按我們的理解,給出專家系統(tǒng)的一個定義. 定義17 專家系統(tǒng)是一種設(shè)計用來對人類專家的問題求解能力建模的計算機(jī)程序. 專家系統(tǒng)是一個智能計算機(jī)程序系統(tǒng),其內(nèi)部含有大量的某個領(lǐng)域?qū)<宜降闹R與經(jīng) 驗,能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來處理該領(lǐng)域問題.也就是說,專家系統(tǒng)是 一個具有大量的專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng),它應(yīng)用人工智能技術(shù)和計算機(jī)技術(shù),根據(jù)某領(lǐng) 域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗,進(jìn)行推理和判斷,模擬人類專家的決策過程,以便解 決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問題,簡而言之,專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問 題的計算機(jī)程序系統(tǒng). 此外,還有其他一些關(guān)于專家系統(tǒng)的定義.這里首先給出專家系統(tǒng)技術(shù)先行者和開拓 者、美國斯坦福大學(xué)教授費(fèi)根鮑姆1982年對人工智能的定義.為便于讀者準(zhǔn)確理解該定義 的原意,下面用英文原文給出: 定義18 Expertsystemis“Anintel igentcomputerprogrAmthAtusesknowledgeAnd inferenceprocedurestosolveproblemsthAtAredif icultenoughtorequiresignificAnthumAn expertisefortheirsolutions”ThAtis,AnexpertsystemisAcomputersystemthAtemulAtes thedecisionGmAkingAbilityofAhumAnexpert ThetermemulAtemeAnsthAttheexpertsysG temisintendedtoActinAl respectslikeAhumAnexpert 下面是韋斯(Weis )和庫利柯夫斯基(Kulikowski)對專家系統(tǒng)的界定.定義19 專家系統(tǒng)使用人類專家推理的計算機(jī)模型來處理現(xiàn)實世界中需要專家做出解釋的復(fù)雜問題,并得出與專家相同的結(jié)論. 人們?yōu)槭裁匆_發(fā)與應(yīng)用專家系統(tǒng)呢?要回答這個問題有必要對專家系統(tǒng)和人類專家進(jìn) 行比較.專家為任何組織提供了有價值的資源,包括提供創(chuàng)造性思想、解決難題或者高效完 成日常事務(wù)的方法.他們的貢獻(xiàn)可以增強(qiáng)組織的生產(chǎn)力,反過來也提高了其自身的市場競爭 力.然而,專家系統(tǒng)如何實現(xiàn)這種價值呢?可從表11中專家系統(tǒng)與人類專家的比較回答這 個問題. 表11 人類專家與專家系統(tǒng)的比較 因素 人類專家 專家系統(tǒng) 可用時間 工作日 全天候 地理位置 局部 任何可行地方 安全性 不可取代 可取代 耐用性 較次 較優(yōu) 性能 可變 恒定 速度 可變 恒定(較快) 代價 高 償付得起 表11的比較顯示,建造專家系統(tǒng)主要有兩個理由:代替人類專家和輔助人類專家.專家系統(tǒng)文獻(xiàn)的調(diào)查也顯示大多數(shù)組織贊成這兩點理由是開發(fā)專家系統(tǒng)的動機(jī). 有人聲稱,開發(fā)專家系統(tǒng)代替人類會產(chǎn)生不祥的影響,可能帶來人類祖先想象的令人憤恨的景象,就跟他們看到工業(yè)革命的進(jìn)程一樣:以機(jī)器代替人.盡管這個潛在可能性存在,但使用專家系統(tǒng)代替人類工作的實踐已經(jīng)取得了并不那么倒霉的作用.開發(fā)專家系統(tǒng)來代替人類專家的工作主要理由是:讓專家技術(shù)不受時間和空間的限制;促使需要專家的常規(guī)任務(wù)自動化;專家正在退休或者離開;專家太貴;在惡劣環(huán)境中也需要專家技術(shù).有代表性的此類專家系統(tǒng)包括:法國的 ElfGAquitAine石油開采公司委托以加利福尼亞為基地的 TeknowlG edge公司開發(fā)的鉆井顧問 (Dril ingAdvisor,1983)專家系統(tǒng),坎貝爾湯食公司 (CAmpbel SoupCompAny)開發(fā)的廚師顧問(CookerAdvisor,1986)專家系統(tǒng)等. 輔助人類專家是專家系統(tǒng)最常見的應(yīng)用.在這類應(yīng)用中,該系統(tǒng)輔助人類專家進(jìn)行常規(guī)或者平凡任務(wù).例如,醫(yī)生可能有大多數(shù)疾病的知識,但由于疾病太多醫(yī)生仍需要專家系統(tǒng)支持以加快疾病的篩選過程.銀行貸款員也能借此加快每天大量貸款申請的處理.在這兩種應(yīng)用情況下,在專家系統(tǒng)的輔助下人類專家都能充分完成任務(wù).這種應(yīng)用的目標(biāo)就是改進(jìn)當(dāng)前實際總產(chǎn)量.開發(fā)專家系統(tǒng)來輔助人類專家的具體理由包括:輔助專家做常規(guī)工作以提高產(chǎn)量;輔助專家完成一些困難任務(wù);讓難以回想的專家信息重新可行.此類專家系統(tǒng)的實例主要有:數(shù)字設(shè)備公司 (DigitAlEquipmentCompAny,DEC)委托卡內(nèi)基 梅隆大學(xué) (CArnegieMel onUniversity,CMU)開發(fā)的計算機(jī)輔助配置專家系統(tǒng) XCON(最初叫R1,1980),輔助銀行及其他借款機(jī)構(gòu)進(jìn)行決策的借款顧問 (Lending Advisor,1986)專家系統(tǒng)等. 專家系統(tǒng)作為機(jī)器可以持續(xù)工作,可以比人類專家工作日時間長得多.作為計算機(jī)程序,專家系統(tǒng)復(fù)制簡便,可分應(yīng)用到人類專家缺乏的不同地方.你可以把專家系統(tǒng)送到惡劣環(huán)境中,然后去睡大覺,因為在該惡劣環(huán)境中專家系統(tǒng)的技能不會受到傷害. 人類專家的技術(shù)會消失.隨著死亡、退休或者工作調(diào)動,一個組織會失去專家的才干.一旦把人類專家的技術(shù)收入專家系統(tǒng)中,人類專家的技術(shù)就能為組織長期擁有,獲得持續(xù)支持.組織也能按照訓(xùn)練模式使用專家系統(tǒng),用來向新手傳授人類專家技術(shù). 專家系統(tǒng)能夠比人類專家產(chǎn)生更持續(xù)的結(jié)果.人類決策受到許多沖突性因素的影響.例如,個人問題可能困住專家,阻礙多產(chǎn).在緊急情況下,專家可能會由于時間壓力或緊張而忘記一些重要的知識.在沒有情感的1和0的世界,專家系統(tǒng)不會受這些分心事件的干擾. 人類專家解決問題的速度也受到許多因素的影響.相反地,專家系統(tǒng)保持穩(wěn)定的速度,在許多情況下能比專家更快地完成任務(wù).例如,開發(fā)用在信用清理機(jī)構(gòu) (CreditCleAringHouse,CHH)的專家系統(tǒng),能夠在服飾產(chǎn)業(yè)中輔助客戶信用等級評價和限定美元的信用極限建議分配.這個系統(tǒng)對于過去需要三天才能完成的任務(wù)現(xiàn)在只需10s就夠了. 人類專家總是昂貴的.他們要求高薪水或高服務(wù)費(fèi),并且由于缺乏人類專家不難達(dá)到他們的要求.相反地,專家系統(tǒng)相對而言就不昂貴.開發(fā)代價可能高,但在大多數(shù)情況下這種代價可以在專家系統(tǒng)投產(chǎn)后得到有效補(bǔ)償.例如,授權(quán)助手(Authorizer’sAs istAnt,AA)專家系統(tǒng)開發(fā)用來輔助美國快遞(AmericAnExpres )公司的信用卡申請?zhí)幚?它幫助信用授權(quán)器在12個數(shù)據(jù)庫中排序,以決定是否批準(zhǔn)個人費(fèi)用.這個系統(tǒng)縮短了處理信用卡客戶購買授權(quán)請求所需的時間,將錯誤的信用決定的損失降為最小,并且改進(jìn)了人為授權(quán)的整個商業(yè)性能.美國快遞公司使用專家系統(tǒng)后產(chǎn)量增加20%,因而可使這筆開發(fā)代價在兩年內(nèi)獲得回報. 12 專家系統(tǒng)的發(fā)展歷史 我們曾經(jīng)按時期來說明國際人工智能的發(fā)展過程 ,盡管這種時期劃分方法有時難以嚴(yán)謹(jǐn) ,因為許多事件可能跨接不同時期 ,另外一些事件雖然時間相隔甚遠(yuǎn)但又可能密切相關(guān) .現(xiàn)在,我們又按時期來說明國際專家系統(tǒng)的發(fā)展過程 ,因為專家系統(tǒng)是人工智能的一個重要研究與應(yīng)用領(lǐng)域 ,而且專家系統(tǒng)的發(fā)展和命運(yùn)是與人工智能的發(fā)展和命運(yùn)休戚與共的 . 1孕育時期(1956年以前) 人類對智能機(jī)器和人工智能的夢想和追求可以追溯到三千多年前.早在我國西周時代 (公元前1066年~公元前771年),就流傳有關(guān)巧匠偃師獻(xiàn)給周穆王一個歌舞藝伎的故事. 作為第一批自動化動物之一的能夠飛翔的木鳥是在公元前400年~公元前350年制成的.在 公元前2世紀(jì)出現(xiàn)的書籍中,描寫過一個具有類似機(jī)器人角色的機(jī)械化劇院,這些人造角色 能夠在宮廷儀式上進(jìn)行舞蹈和列隊表演.這就是一個古典的“智能系統(tǒng)”,一個表現(xiàn)當(dāng)時人類 專家構(gòu)建的舞臺角色的“專家系統(tǒng)”. 我們不打算列舉三千多年來人類在追夢智能機(jī)器和人工智能道路上的萬千遐想、無數(shù)實踐和眾多成果,而是跨越三千年轉(zhuǎn)到20世紀(jì).對于人工智能的發(fā)展來說,20世紀(jì)30年代和40年代的智能界,出現(xiàn)了兩件最重要的事:數(shù)理邏輯和關(guān)于計算的新思想.弗雷治(FreG ge)、懷特赫德(WhiteheAd)、羅素(Rus el )和塔斯基(TArski)以及另外一些人的研究表明,推理的某些方面可以用比較簡單的結(jié)構(gòu)加以形式化.1948年維納 (Wiener)創(chuàng)立的控制論 (cybernetics),對人工智能的早期思潮產(chǎn)生了重要影響,后來成為人工智能行為主義學(xué)派.數(shù)理邏輯仍然是人工智能研究的一個活躍領(lǐng)域,其部分原因是由于一些邏輯G演繹系統(tǒng)已經(jīng)在計算機(jī)上實現(xiàn)過.不過,即使在計算機(jī)出現(xiàn)之前,邏輯推理的數(shù)學(xué)公式就為人們建立了計算與智能關(guān)系的概念. 丘奇(Church)、圖靈和其他一些人關(guān)于計算本質(zhì)的思想,提供了形式推理概念與即將發(fā)明的計算機(jī)之間的聯(lián)系.在這方面的重要工作是關(guān)于計算和符號處理的理論概念.1936年,年僅26歲的圖靈創(chuàng)立了自動機(jī)理論(后來人們又稱為圖靈機(jī)),提出一個理論計算機(jī)模型,為電子計算機(jī)設(shè)計奠定了基礎(chǔ),促進(jìn)了人工智能,特別是思維機(jī)器的研究.第一批數(shù)字計算機(jī)(實際上為數(shù)字計算器)看來不包含任何真實智能.早在這些機(jī)器設(shè)計之前,丘奇和圖靈就已發(fā)現(xiàn),數(shù)字并不是計算的主要方面,它們僅是一種解釋機(jī)器內(nèi)部狀態(tài)的方法.被稱為人工智能之父的圖靈,不僅創(chuàng)造了一個簡單、通用的非數(shù)字計算模型,而且直接證明了計算機(jī)可能以某種被理解為智能的方法工作. 麥卡洛克(McCul och)和皮茨(Pit s)于1943年提出的“擬腦機(jī)器”(mindlikemAchine)是世界上第一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(稱為 MP模型),開創(chuàng)了從結(jié)構(gòu)上研究人類大腦的途徑.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接機(jī)制,后來發(fā)展為人工智能連接主義學(xué)派的代表. 值得一提的是控制論思想對人工智能早期研究的影響.20世紀(jì)中葉,在人工智能的奠基者們?nèi)斯ぶ悄苎芯恐谐霈F(xiàn)了幾股強(qiáng)有力的思潮.維納、麥卡洛克和其他一些人提出的控制論和自組織系統(tǒng)的概念集中討論了“局部簡單”系統(tǒng)的宏觀特性.尤其重要的是,1948年維納發(fā)表的控制論(或動物與機(jī)器中的控制與通訊)論文,不但開創(chuàng)了近代控制論,而且為人工智能的控制論學(xué)派(即行為主義學(xué)派)樹立了新的里程碑.控制論影響了許多領(lǐng)域,因為控制論的概念跨接了許多領(lǐng)域,把神經(jīng)系統(tǒng)的工作原理與信息理論、控制理論、邏輯以及計算聯(lián)系起來.控制論的這些思想是時代思潮的一部分,而且在許多情況下影響了許多早期和近期人工智能工作者,成為他們的指導(dǎo)思想. 從上述情況可以看出,人工智能開拓者們在數(shù)理邏輯、計算本質(zhì)、控制論、信息論、自動機(jī)理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和電子計算機(jī)等方面做出的創(chuàng)造性貢獻(xiàn),奠定了人工智能發(fā)展的理論基礎(chǔ),孕育了人工智能的胎兒,也為專家系統(tǒng)的建立與發(fā)展提供了重要的理論基礎(chǔ)和必不可少的重要條件. 2形成時期(1956~1970年) 到了20世紀(jì)50年代,人工智能已躁動于人類科技社會的母胎,即將分娩.1956年夏季,由年輕的美國數(shù)學(xué)家和計算機(jī)專家麥卡錫(McCArthy)、數(shù)學(xué)家和神經(jīng)學(xué)家明斯基(MinG sky)、IBM公司信息中心主任朗徹斯特(Lochester)以及貝爾實驗室信息部數(shù)學(xué)家和信息學(xué)家香農(nóng)(ShAnnon)共同發(fā)起,邀請IBM公司莫爾(More)和塞繆爾(SAmuel)、MIT的塞爾夫里奇(Selfridge)和索羅蒙夫(Solomonf )以及蘭德公司和 CMU的紐厄爾(Newel )和西蒙(SiG mon)共10人,在美國麻省的達(dá)特茅斯(DArtmouth)大學(xué)舉辦了一次長達(dá)2個月的研討會,認(rèn)真熱烈地討論用機(jī)器模擬人類智能的問題.會上,由麥卡錫提議正式使用了“人工智能”這一術(shù)語.這是人類歷史上第一次人工智能研討會,標(biāo)志著人工智能學(xué)科的誕生,具有十分重要的歷史意義.這些從事數(shù)學(xué)、心理學(xué)、信息論、計算機(jī)科學(xué)和神經(jīng)學(xué)研究的杰出年輕學(xué)者,后來絕大多數(shù)都成為著名的人工智能專家,為人工智能和專家系統(tǒng)的發(fā)展做出了歷史性的重要貢獻(xiàn). 最終把這些不同思想連接起來的是由巴貝奇 (BAbbAge)、圖靈、馮 諾依曼 (Von NeummAn)和其他一些人所研制的計算機(jī)本身.在機(jī)器的應(yīng)用成為可行之后不久,人們就開始試圖編寫程序以解決智力測驗難題、數(shù)學(xué)定理和其他命題的自動證明、下棋以及把文本從一種語言翻譯成另一種語言.這是第一批人工智能程序.對于計算機(jī),促使人工智能發(fā)展的是什么?是出現(xiàn)在早期設(shè)計中的許多與人工智能有關(guān)的計算概念,包括存儲器和處理器的概念、系統(tǒng)和控制的概念以及語言的程序級別的概念.不過,引起新學(xué)科出現(xiàn)的新機(jī)器的唯一特征是這些機(jī)器的復(fù)雜性,它促進(jìn)了對描述復(fù)雜過程方法的新的更直接的研究(采用復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和具有數(shù)以百計的不同步驟的過程來描述這些方法). 人工智能的大多數(shù)早期工作本質(zhì)上都是學(xué)術(shù)性的,其程序都是用來開發(fā)游戲.比較好的例子有香農(nóng)(ShAnnon)的國際象棋程序和賽繆爾(SAmuel)的格子棋程序.盡管這些努力產(chǎn)生了一些有趣的游戲,但其真實目的在于為計算機(jī)編碼加入人的推理能力,以期達(dá)到更好的理解. 這個早期階段研究的另一個重要領(lǐng)域是計算邏輯.1957年誕生了第一個自動定理證明程序,稱為邏輯理論家(LogicTheorist). 1965年,被譽(yù)為“專家系統(tǒng)和知識工程之父”的費(fèi)根鮑姆所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組,開始研究專家系統(tǒng),并于1968年研究成功世界上第一個專家系統(tǒng) DENDRAL,用于質(zhì)譜儀分析有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu).后來又開發(fā)出其他一些專家系統(tǒng),為人工智能的應(yīng)用研究做出開創(chuàng)性貢獻(xiàn). 1969年召開了第一屆國際人工智能聯(lián)合會議 (InternAtionAlJointConferenceonAI,IJG CAI),標(biāo)志著人工智能作為一門獨立學(xué)科登上國際學(xué)術(shù)舞臺 .1970年.fAI)創(chuàng)刊 .這些事件對開展人工智能國際學(xué)術(shù)活動和交流、促進(jìn) 國際人工智能雜志 . (lJ lournAo ionA IttnernA 人工智能的研究和發(fā)展起到積極作用 .上述事件表明 ,人工智能經(jīng)歷了從誕生到形成的熱烈時期 ,已形成為一門獨立學(xué)科 ,為人工智能和專家系統(tǒng)建立了良好的學(xué)術(shù)和科技環(huán)境 ,打下了進(jìn)一步發(fā)展的重要基礎(chǔ) . 3暗淡時期 (1966 ~1974年) 在形成期和后面的知識應(yīng)用期之間 ,交疊地存在一個人工智能的暗淡 (低潮 )期.在取得 “熱烈 ”發(fā)展的同時 ,人工智能也遇到一些困難和問題 . 一方面 ,由于一些人工智能研究者被 “勝利沖昏了頭腦 ”,盲目樂觀 ,對人工智能的未來發(fā)展和成果做出了過高的預(yù)言 ,而這些預(yù)言的失敗 ,給人工智能的聲譽(yù)造成重大傷害 .同時 ,許多人工智能理論和方法未能得到通用化和推廣應(yīng)用 ,專家系統(tǒng)也尚未獲得廣泛開發(fā) .因此 ,看不出人工智能的重要價值 .追究其因 ,當(dāng)時的人工智能主要存在下列三個局限性 : (1)知識局限性 .早期開發(fā)的人工智能程序包含太少的主題知識 ,甚至沒有知識 ,而且只采用簡單的句法處理 .例如 ,對于自然語言理解或機(jī)器翻譯 ,如果缺乏足夠的專業(yè)知識和常識 ,就無法正確處理語言 ,甚至?xí)a(chǎn)生令人啼笑皆非的翻譯 . (2)解法局限性 .人工智能試圖解決的許多問題因其求解方法和步驟的局限性 ,往往使得設(shè)計的程序在實際上無法求得問題的解答 ,或者只能得到簡單問題的解答 ,而這種簡單問題并不需要人工智能的參與 . (3)結(jié)構(gòu)局限性 .用于產(chǎn)生智能行為的人工智能系統(tǒng)或程序存在一些基本結(jié)構(gòu)上的嚴(yán)重局限 ,如沒有考慮不良結(jié)構(gòu) ,無法處理組合爆炸問題 ,因而只能用于解決比較簡單的問題 ,影響到推廣應(yīng)用 . 另一方面 ,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對人工智能提出新的要求甚至挑戰(zhàn) .例如 ,當(dāng)時認(rèn)知生理學(xué)研究發(fā)現(xiàn) ,人類大腦含有1011個以上神經(jīng)元 ,而人工智能系統(tǒng)或智能機(jī)器在現(xiàn)有技術(shù)條件下無法從結(jié)構(gòu)上模擬大腦的功能 .此外 ,哲學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知生理學(xué)和計算機(jī)科學(xué)各學(xué)術(shù)界 ,對人工智能的本質(zhì)、理論和應(yīng)用各方面 ,一直抱有懷疑和批評 ,也使人工智能四面楚歌 . 到了1970年,圍繞人工智能的興高采烈情緒被一種冷靜的意識所替代 ;構(gòu)建智能程序來解決實際問題是一個困難的挑戰(zhàn) .1971年英國劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)家詹姆士 (Ame按照英國政府的旨意 ,發(fā)表一份關(guān)于人工智 Js)能的綜合報告 ,聲稱 “人工智能不是騙局 ,也是庸人自擾 ”.在這個報告影響下 ,英國政府削減了人工智能研究經(jīng)費(fèi) ,解散了人工智能研究機(jī)構(gòu) .在人工智能的發(fā)源地美國 ,連在人工智能研究方面頗有影響的 IBM,也被迫取消了該公司的所有人工智能研究 .人工智能包括專家系統(tǒng)研究在世界范圍內(nèi)陷入困境 ,處于低潮 ,由此可見一斑 . 4蓬勃發(fā)展時期 (20世紀(jì)70年代 ~80年代 ) 后來 ,引導(dǎo)研究者們進(jìn)入正確方向的 “燈塔 ”是一個稱為 DENDRAL的專家系統(tǒng)程序 ,其開發(fā)過程從1965年開始 ,按照美國國家航空航天局 (NASA)的要求在斯坦福大學(xué)進(jìn)行 .那時 ,NASA正打算發(fā)送一個無人太空飛船到火星上去 ,并需要開發(fā)一個能夠執(zhí)行火星土
你還可能感興趣
我要評論
|