第二章 專家系統(tǒng)
2.1人工智能與專家系統(tǒng)
人工智能是一門新興的技術(shù)科學(xué)，它研究人類思維過程的計算機模擬惩琉，研究如何用人工的方法和技術(shù)滋捶，即利用計算機或智能機次氨，通過符號系統(tǒng)和信息處理蠢沿，模仿涧馋、延伸和擴展人的智能蝇蝶，實現(xiàn)腦力勞動自動化挪其。
總括起來顿蝇，人工智能（從感知、思維什猖、行為三方面）包括：
·知識獲绕北搿：機器視覺、聽覺不狮；
·知識處理：知識表達降铸、積累锉屈、推理和處理；
·知識運行：智能機器垮耳。
專家系統(tǒng)是AI的一個應(yīng)用分支颈渊，它繼承和應(yīng)用了AI各領(lǐng)域研究的許多基本思想和基本技術(shù)。如啟發(fā)方式终佛，符號推理俊嗽，知識表達技術(shù)等。但是铃彰，專家系統(tǒng)自六十年代中期產(chǎn)生以來绍豁，從AI領(lǐng)域中脫穎而出，從范例牙捉，工具到系統(tǒng)開發(fā)策略都形成了一套與從其它分支（如機器視竹揍、聽覺，智能機器橘凿，機器人等）所不同的體系棱悄，它代表著AI的主要研究方向。
（1）專家系統(tǒng)強調(diào)領(lǐng)域的專家知識寡络，即處理人類專家解決的高難度問題鬼壹；
（2）專家系統(tǒng)強調(diào)專門領(lǐng)域何題的求解策略，而并術(shù)重視獨立于領(lǐng)域部題的通用求解技術(shù)述搀。
（3）專家系統(tǒng)能夠解釋系統(tǒng)求解結(jié)論寥药，提高了系統(tǒng)的可接受性。
2.2專家系統(tǒng)與機械設(shè)計
人工智能技術(shù)的日趨成熟和專家系統(tǒng)的迅速發(fā)展和應(yīng)用恰避，也引起了國內(nèi)外機城工程界
的極大關(guān)注,并已引用在機械系統(tǒng)故障診斷颅蟹，模擬仿真，自動控制获殉，工藝編程令消，產(chǎn)品設(shè)計等方面。與專家系統(tǒng)應(yīng)用的比較成熟的領(lǐng)域（例如診斷歹朵、化學(xué)分析等）不同黎人，機械設(shè)計專家系統(tǒng)有獨自的特點，主要表現(xiàn)在以下幾方面：
(1)設(shè)計過程中挠说，滿足設(shè)計條件的設(shè)計方案有時不是唯一的，需要即時開發(fā)不同的設(shè)計方案愿题；
(2)設(shè)計的約束來自許多實際的條件损俭，通常沒有一個成熟的模型把諸多的約束條件同設(shè)計選擇綜合起來；
(3)產(chǎn)品的設(shè)計過程潘酗，由于其復(fù)雜性和計算機資源的限制杆兵，一般需要整個產(chǎn)品設(shè)計分解為若干個子系統(tǒng)雁仲，而通常情況下，子系統(tǒng)間不完全獨立琐脏，使專家系統(tǒng)的設(shè)計復(fù)雜化攒砖；
(4)修改設(shè)計的局部內(nèi)容時，要考慮局部內(nèi)容對全局的影響日裙；
(5)通常情況下吹艇，機械產(chǎn)品作為一個整體，各種因素互相關(guān)聯(lián)昂拂，使設(shè)計方案的優(yōu)化過程變得極為復(fù)雜受神，難于進行；
(6)設(shè)計過程中逻富，有時設(shè)計方案的確定需要進行反復(fù)多次的過程副呆，專家系統(tǒng)對這種情況必須進行處理；
(7)設(shè)計過程中拳刚，推理過程和大量的科學(xué)計算朋井、數(shù)值處理交織在一起；
(8)需要處理空間的三維實體零件楷首，因而要求具有相當(dāng)?shù)挠嬎銠C資源捞蹈，
(9)機械設(shè)計離不開圖形，因而專家系統(tǒng)必須具有繪圖的能力围杉，
(10)機械產(chǎn)品各種各樣钧鸳，使用的知識千差萬別，沒有統(tǒng)一的模式乖粘。
2.3 專家系統(tǒng)發(fā)展概況
國外專家系統(tǒng)的研制自六十年代末開始搓睦，發(fā)展十分迅速。專家系統(tǒng)較為廣泛地運用在診斷砌熬、規(guī)劃傍念、監(jiān)視、設(shè)計葛闷、咨詢憋槐、教學(xué)、預(yù)測及決策等方面淑趾。已開發(fā)并投入使用的專家系統(tǒng)阳仔，例如，化學(xué)分析專家DENDRAL扣泊，數(shù)學(xué)專家MACSYMA近范，醫(yī)學(xué)診斷專家MYCIN , 探礦專家PROSPECTOR，生物專家MOLGEN延蟹，材料結(jié)構(gòu)專家SACON评矩，機械設(shè)計專家R1叶堆，語音理解專家HEARSAY-I等卓有成效地工作在各自的領(lǐng)域，其中有些專家系統(tǒng)在某些方面已經(jīng)超過人類專家的水平斥杜。
國專家系統(tǒng)的研制起步較晚虱颗，但從八十年代初以來，也有不少專家系統(tǒng)問世蔗喂。例如墙滋，西安交通大學(xué)的“兒科常見病專家系統(tǒng)”機械加工工藝設(shè)計專家系統(tǒng)（XJOCAP），浙江大學(xué)的挖土機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計專家系統(tǒng)咖雀，沈陽自動化所的機械加工工藝設(shè)計專家系統(tǒng)和數(shù)控代碼生成專家系統(tǒng)以及獲國家科學(xué)技術(shù)進步獎的氣象預(yù)報專家系統(tǒng)IMFOS等擎势。
機械設(shè)計專家系統(tǒng)由于其復(fù)雜性，較通用的專家系統(tǒng)難于問世亮购，較成熟專家系統(tǒng)還比較少楚携。雖然研制了許多實驗型專家系統(tǒng)，如用于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)三角皮帶傳動的專家系統(tǒng)VEXPRT岔爹，彈簧設(shè)計專家系統(tǒng)AISPCAD等茅囱，但迄今為止，比較成功的機械設(shè)計專家系統(tǒng)是美國DEC公司乾地VAX計算機的外形及結(jié)構(gòu)的計算機總體配制專家系統(tǒng)R1（或XCOM),R1的知識庫包括CAX的部件特征及根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)確定何時移向一子任務(wù)的規(guī)則和完成各子任務(wù)的規(guī)則其控制結(jié)構(gòu)為無回溯的數(shù)據(jù)驅(qū)旧伺，該公司外銷的VAX機都是由該系統(tǒng)設(shè)計的浆英，每年可創(chuàng)幾千萬美元的經(jīng)濟效益。
2.4 專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
專家系統(tǒng)通常有知識庫君祸、上下文（context）——或稱動態(tài)（當(dāng)前）教據(jù)庫批型、推理機、知識獲取機制含滴、解釋機制诱渤、人機接口，對于機械設(shè)計系統(tǒng)來說谈况，還有相應(yīng)的繪圖系統(tǒng)勺美，以及實現(xiàn)調(diào)用產(chǎn)品性能分析、優(yōu)化設(shè)什軟件包的與其它高級語言的接口碑韵。專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2-l赡茸，其各自的功能分別為：
1.知識庫：用于存儲領(lǐng)域的專門知識。專家系統(tǒng)的問題求解是應(yīng)用專家提供的專門知識來模擬專家的思維方式進行的祝闻，知識是領(lǐng)域?qū)＜议L期經(jīng)驗的積累占卧，是特定的思維方式的反映，決定一個專家系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素治筒，故知識采集及其文本的形成是建造專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作屉栓。本文所采用的專象系統(tǒng)文本是在西重所王培便高級工程師（研究員級）領(lǐng)導(dǎo)下完成的，為圓柱齒輪減速器專家系統(tǒng)設(shè)計奠定了良好的基礎(chǔ)耸袜。在此友多，作者對王培便高級工程師表示衷心的感謝。知識庫的工作妨宪，基本上有兩個方面：一是知識的提煉锥约，形式化過程；另一方面是知識的計算機表達問題之灼。
2.上下文：反映具體問題在當(dāng)前求解狀態(tài)下的信息集合侮搭，它由問題的有關(guān)初始已知條件和系統(tǒng)求解期間所產(chǎn)生的所有事實所組成。
3.推理機：是一種知識人選擇和應(yīng)的控制策略比紫。它根據(jù)上下文的信息闭凡，識別選取知識庫中可用的知識進行推理，修改蕾捣、擴充上下文直至形成最終解秩菩。
4.解釋機制：回答用戶提出的問題，對系統(tǒng)結(jié)論的求解過程或系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)提供說明齐寻。
5.知識獲取機制：實現(xiàn)專家系統(tǒng)的學(xué)習(xí)功能粉簇。分兩種形式：人工傳授和機器自學(xué)習(xí)。
6.人機接口：完成計算機與專家或用戶的相互通訊過程刨吸。
7.繪圖機制（或稱繪圖子系統(tǒng)）：完成設(shè)計結(jié)果的圖形轉(zhuǎn)化過程蛀膊。
8.高級語言接口：同其它高級語言的連接，調(diào)用CAD軟件包底挫。
上一頁
下一頁
