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專家系統(tǒng)的推理方法不包括
專家系統(tǒng)的推理方法不包括消解推理。
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專家系統(tǒng)的推理機(jī)的最基本的方式是正向推理和反向推理。專家系統(tǒng)一般由知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、解釋器及知識(shí)獲取五個(gè)部分組成。
1、知識(shí)庫(kù)：用于存取和管理所獲取的專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，供推理機(jī)利用，具有存儲(chǔ)、檢索、編輯、增刪和修改等功能。
2、數(shù)據(jù)庫(kù)：用來(lái)存放系統(tǒng)推理過(guò)程中用到的控制信息、中間假設(shè)和中間結(jié)果。
3、推理機(jī)：用于利用知識(shí)進(jìn)行推理，求解專門(mén)問(wèn)題，具有啟發(fā)推理、算法推理；正向、反向或雙向推理等功能。
4、解釋器：解釋器用于作為專家系統(tǒng)與用戶之間的“人-機(jī)”接口，其功能是向用戶解釋系統(tǒng)的行為。
5、知識(shí)獲取：知識(shí)工程師采用“專題面談”、“記錄分析”等方式獲取知識(shí)，經(jīng)過(guò)整理以后，再輸入知識(shí)庫(kù)。專家系統(tǒng)通常由人機(jī)交互界面、知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)獲取等6個(gè)部分構(gòu)成。
專家系統(tǒng)：
專家系統(tǒng)是早期人工智能的一個(gè)重要分支，它可以看作是一類具有專門(mén)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)智能程序系統(tǒng)，一般采用人工智能中的知識(shí)表示和知識(shí)推理技術(shù)來(lái)模擬通常由領(lǐng)域?qū)＜也拍芙鉀Q的復(fù)雜問(wèn)題。
一般來(lái)說(shuō)，專家系統(tǒng)=知識(shí)庫(kù)+推理機(jī)，因此專家系統(tǒng)也被稱為基于知識(shí)的系統(tǒng)。是一個(gè)具有大量的專門(mén)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，一個(gè)專家系統(tǒng)必須具備三要素：領(lǐng)域?qū)＜壹?jí)知識(shí)，模擬專家思維，達(dá)到專家級(jí)的水平。
信息系統(tǒng)的應(yīng)用
5.3.1 企業(yè)資源規(guī)劃
企業(yè)資源規(guī)劃（Enterprise Resources Planning,ERP）是對(duì)企業(yè)所擁有的資源（人、財(cái)、物、信息等）進(jìn)行綜合管理的、高度集成的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)經(jīng)歷了基本MRP階段、閉環(huán) MRP階段、MRP－Ⅱ階段及 ERP階段。
5.3.1.1 物料需求計(jì)劃（Material Requirement Planning，基本 MRP）
物料需求計(jì)劃借助計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力及系統(tǒng)對(duì)客戶訂單、在庫(kù)物料、產(chǎn)品構(gòu)成的管理能力，實(shí)現(xiàn)依據(jù)客戶訂單，按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)清單展開(kāi)并計(jì)算物料需求計(jì)劃。實(shí)現(xiàn)減少庫(kù)存，以達(dá)到“既要降低庫(kù)存，又要不出現(xiàn)物料短缺”的目的。
MRP主要用于制造業(yè)，具有從供應(yīng)方買(mǎi)來(lái)原材料，經(jīng)過(guò)加工或裝配，制造出產(chǎn)品，銷售給需求方的管理功能。任何制造業(yè)的經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)活動(dòng)都是圍繞其產(chǎn)品開(kāi)展的，制造業(yè)的信息系統(tǒng)也體現(xiàn)了這種特點(diǎn)。MRP就是從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)或物料清單出發(fā)，實(shí)現(xiàn)了物料信息的集成。
物料的需求信息、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、采供提前期、庫(kù)存信息是運(yùn)行 MRP的四項(xiàng)主要數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，決定了MRP的有效性。
MRP一般包含以下模塊：主生產(chǎn)計(jì)劃（Master Production Schedule,MPS）模塊，是將生產(chǎn)計(jì)劃大綱規(guī)定的產(chǎn)品系列或大類轉(zhuǎn)換成特定的產(chǎn)品或特定部件的計(jì)劃，據(jù)此可以制定物料需求計(jì)劃、生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃與能力需求計(jì)劃；物料需求計(jì)劃（MRP）模塊，用來(lái)計(jì)算出物料需求的時(shí)間和數(shù)量，特別是相關(guān)需求物料的數(shù)量和時(shí)間；物料清單（Bill of Material,BOM）模塊，用來(lái)計(jì)算每一種產(chǎn)品的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和所有要使用到的物料；庫(kù)存控制（Inventory Control,IC）模塊，是按照存儲(chǔ)論的方法，計(jì)算企業(yè)所有產(chǎn)品、零部件、在制品、原材料等變化數(shù)據(jù)的模塊；采購(gòu)訂單（Purchasing Order,PO）模塊，是向供應(yīng)商訂貨的模塊；加工訂單（Manufacturing Order,MO）模塊，用來(lái)生成加工產(chǎn)品的訂單。
5.3.1.2 閉環(huán) MRP
由于基本MRP是建立在下面兩個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上：一是生產(chǎn)計(jì)劃是可行的，即假定有足夠的設(shè)備、人力和資金來(lái)保證生產(chǎn)計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)；二是假設(shè)采購(gòu)計(jì)劃是可行的，即有足夠的供貨能力和運(yùn)輸能力來(lái)保證完成物料供應(yīng)。但在實(shí)際生產(chǎn)中，能力資源和物料資源總是有限的，因而往往會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃無(wú)法完成的情況。MRP系統(tǒng)在20世紀(jì)70年代發(fā)展為閉環(huán) MRP系統(tǒng)。閉環(huán)MRP系統(tǒng)除了物料需求計(jì)劃外，還將生產(chǎn)能力需求計(jì)劃、車間作業(yè)計(jì)劃和采購(gòu)作業(yè)計(jì)劃也全部納入MRP，形成一個(gè)封閉的系統(tǒng)。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，閉環(huán) MRP的形成是在基本 MRP基礎(chǔ)上增加了能力需求計(jì)劃，形成了“計(jì)劃—執(zhí)行—反饋—計(jì)劃”的閉環(huán)系統(tǒng)。MRP系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要有一個(gè)現(xiàn)實(shí)可行的主生產(chǎn)計(jì)劃。它除了要反映市場(chǎng)需求和合同訂單以外，還必須滿足企業(yè)的生產(chǎn)能力約束條件。因此，除了要編制資源需求計(jì)劃外，我們還要制定能力需求計(jì)劃，同各個(gè)工作中心的能力進(jìn)行平衡。只有在采取了措施做到能力與資源均滿足負(fù)荷需求時(shí)，才能開(kāi)始執(zhí)行計(jì)劃。而要保證實(shí)現(xiàn)計(jì)劃就要控制計(jì)劃，執(zhí)行MRP時(shí)要用派工單來(lái)控制加工的優(yōu)先級(jí)，用采購(gòu)單來(lái)控制采購(gòu)的優(yōu)先級(jí)。這樣，基本MRP系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展，把能力需求計(jì)劃和執(zhí)行及控制計(jì)劃的功能也包括進(jìn)來(lái)，形成一個(gè)環(huán)形回路，稱為閉環(huán)MRP。
5.3.1.3 制造資源規(guī)劃（Manufacture Resource Planning,MRPⅡ）
閉環(huán) MRP系統(tǒng)的出現(xiàn)，使生產(chǎn)活動(dòng)方面的各種子系統(tǒng)得到了統(tǒng)一。但這還不夠，因?yàn)樵谄髽I(yè)的管理中，生產(chǎn)管理只是一個(gè)方面，它所涉及的僅僅是物流，而與物流密切相關(guān)的還有資金流。這在許多企業(yè)中是由財(cái)會(huì)人員另行管理的，這就造成了數(shù)據(jù)的重復(fù)錄入與存儲(chǔ)，甚至造成數(shù)據(jù)的不一致性。于是，20世紀(jì)80年代，人們把生產(chǎn)、財(cái)務(wù)、銷售、工程技術(shù)、采購(gòu)等各個(gè)子系統(tǒng)集成為一個(gè)一體化的系統(tǒng)，并稱為制造資源計(jì)劃（Manufacturing Resource Planning）系統(tǒng)，英文縮寫(xiě)還是 MRP，為了區(qū)別物流需求計(jì)劃（亦縮寫(xiě)為MRP）而記為MRPⅡ。
MRPⅡ與 MRP的主要區(qū)別就是它運(yùn)用管理會(huì)計(jì)實(shí)現(xiàn)物料信息同資金信息的集成，用貨幣形式管理執(zhí)行企業(yè)“物料計(jì)劃”帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。
在 MRPⅡ系統(tǒng)中，以MRP的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，從最底層采購(gòu)件的材料費(fèi)開(kāi)始，逐層向上將每一件物料的材料費(fèi)、人工費(fèi)和制造費(fèi)（間接成本）進(jìn)行累計(jì)，得出每一層零部件直至最終產(chǎn)品的成本。再進(jìn)一步結(jié)合市場(chǎng)營(yíng)銷，分析各類產(chǎn)品的贏利性。
MRPⅡ的基本思想就是把企業(yè)作為一個(gè)有機(jī)整體，從整體最優(yōu)的角度出發(fā)，通過(guò)運(yùn)用科學(xué)方法對(duì)企業(yè)各種制造資源和產(chǎn)、供、銷、財(cái)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效地計(jì)劃、組織和控制，使他們得以協(xié)調(diào)發(fā)展，并充分地發(fā)揮作用。MRPⅡ把傳統(tǒng)的賬務(wù)處理同發(fā)生賬務(wù)的事務(wù)結(jié)合起來(lái)，不僅管理賬務(wù)的資金現(xiàn)狀，而且追溯資金的來(lái)龍去脈。一般包括如下模塊：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理模塊、主生產(chǎn)計(jì)劃模塊、物料需求計(jì)劃模塊、庫(kù)存管理模塊、能力需求模塊、銷售管理模塊、采購(gòu)模塊、車間作業(yè)管理模塊、財(cái)務(wù)管理模塊、質(zhì)量管理模塊。這些模塊結(jié)構(gòu)上相互獨(dú)立，但功能上相互依存。
5.3.1.4 ERP
ERP的概念，是美國(guó)Gartner Group公司于1990年提出的，其確切定義是：MRPⅡ（企業(yè)制造資源計(jì)劃）下一代的制造業(yè)系統(tǒng)和資源計(jì)劃軟件。MRPⅡ主要側(cè)重對(duì)企業(yè)內(nèi)部人、財(cái)、物等資源的管理，ERP系統(tǒng)在 MRPⅡ的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了管理范圍，它把客戶需求和企業(yè)內(nèi)部的制造活動(dòng)，以及供應(yīng)商的制造資源整合在一起，形成企業(yè)一個(gè)完整的供應(yīng)鏈，并對(duì)供應(yīng)鏈上所有環(huán)節(jié)如訂單、采購(gòu)、庫(kù)存、計(jì)劃、生產(chǎn)制造、質(zhì)量控制、運(yùn)輸、分銷、服務(wù)與維護(hù)、財(cái)務(wù)管理、人事管理、實(shí)驗(yàn)室管理、項(xiàng)目管理、配方管理等進(jìn)行有效管理。隨著IT技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，ERP系統(tǒng)采用客戶/服務(wù)器（C/S）體系結(jié)構(gòu)和分布式數(shù)據(jù)處理技術(shù)，支持 Internet/Intranet/Extranet、電子商務(wù)（E-business、E-commerce）、電子數(shù)據(jù)交換（EDI）。此外，還能實(shí)現(xiàn)在不同平臺(tái)上的互操作。
ERP把客戶需求和企業(yè)內(nèi)部的制造活動(dòng)以及供應(yīng)商的制造資源整合在一起，形成企業(yè)一個(gè)完整的供應(yīng)鏈，其核心管理思想主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：①體現(xiàn)對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈資源進(jìn)行管理的思想；②體現(xiàn)精益生產(chǎn)、敏捷制造和同步工程的思想；③體現(xiàn)事先計(jì)劃與事前控制的思想。
ERP出現(xiàn)后不久，計(jì)算機(jī)技術(shù)就遇到了Internet/Intranet和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的熱潮、制造業(yè)的國(guó)際化傾向以及制造信息技術(shù)的深化。由于今后Intranet將成為許多大公司網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的選擇，使用 Web客戶機(jī)具有費(fèi)用低廉、安裝和維護(hù)方便、跨平臺(tái)運(yùn)行和具有統(tǒng)一、友好的用戶界面的優(yōu)點(diǎn)，加之所有的數(shù)據(jù)庫(kù)廠商對(duì) Web技術(shù)的支持，使得目前幾乎所有的客戶/服務(wù)器應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)廠商都計(jì)劃將 Web瀏覽器的前端安裝到其產(chǎn)品上去。幾個(gè)大的制造軟件公司Oracle、SALP和BAAN都在爭(zhēng)先恐后地把其 MRPⅡ/ERP客戶/服務(wù)器應(yīng)用程序的客戶機(jī)“Web化”。
5.3.2 決策支持系統(tǒng)
決策支持系統(tǒng)（Decision Support System,DSS）是一種以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)和工具，應(yīng)用決策科學(xué)及其有關(guān)的種理論和方法的人機(jī)交互系統(tǒng)，主要面向組織管理的戰(zhàn)略計(jì)劃中半結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化的決策問(wèn)題，提供用戶以獲取數(shù)據(jù)和構(gòu)造模型的便利，輔助決策者分析并做出正確的決策。DSS的概念是20世紀(jì)70年代提出的，并且在80年代獲得發(fā)展。它的產(chǎn)生基于以下原因：傳統(tǒng)的MIS沒(méi)有給企業(yè)帶來(lái)巨大的效益，人在管理中的積極作用要得到發(fā)揮；人們對(duì)信息處理規(guī)律認(rèn)識(shí)提高，面對(duì)不斷變化的環(huán)境需求，要求更高層次的系統(tǒng)來(lái)直接支持決策；計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展為DSS提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
5.3.2.1 DSS的特點(diǎn)
根據(jù)定義，決策支持系統(tǒng)的特點(diǎn)可歸納為：
（1)DSS具有交互性。表現(xiàn)在通過(guò)管理者同系統(tǒng)之間的多次對(duì)話，使決策得以完成，而且人的因素如偏好、主觀判斷、能力、經(jīng)驗(yàn)、價(jià)值觀等對(duì)系統(tǒng)的決策結(jié)果有重要的影響。
（2)DSS系統(tǒng)解決的問(wèn)題是針對(duì)半結(jié)構(gòu)化的決策問(wèn)題，模型和方法的使用是確定的，但是決策者對(duì)問(wèn)題的理解存在差異，系統(tǒng)的使用有特定的環(huán)境，問(wèn)題的條件也不確定和唯一，這使得決策結(jié)果具有不確定性。
（3）系統(tǒng)具有專門(mén)的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)和研究備用的模型及方法，提供模型的比較、聯(lián)結(jié)和合成的功能。系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自模型和用戶，人是系統(tǒng)運(yùn)行的發(fā)起者，模型是系統(tǒng)完成各環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換的核心。
（4)DSS只是起輔助決策的作用，DSS不應(yīng)當(dāng)取代管理者的判斷，而應(yīng)當(dāng)讓管理者處于主動(dòng)地位，提高決策者做出科學(xué)決策的能力。
（5)DSS應(yīng)當(dāng)便于學(xué)習(xí)、使用和修改，因而要對(duì)用戶的需求做動(dòng)態(tài)性的分析，做到及時(shí)完善DSS的各種功能。
5.3.2.2 DSS的模型庫(kù)、方法庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)
（1）模型庫(kù)。
在管理領(lǐng)域常見(jiàn)的是信息處理模型，它的表達(dá)式為數(shù)學(xué)表達(dá)式、計(jì)算機(jī)程序等，通過(guò)對(duì)模型的建立和使用，決策者可以獲得有用的輔助決策信息。建立模型是有關(guān)決策領(lǐng)域的專家學(xué)者在探索事物的變化規(guī)律中抽象出它們的數(shù)學(xué)模型，這項(xiàng)工作是創(chuàng)造性勞動(dòng)，需要花費(fèi)大量的精力來(lái)得到規(guī)律性或相近的數(shù)學(xué)模型。
數(shù)學(xué)模型建立之后的一個(gè)重要問(wèn)題就是該模型的求解算法，它可以是精確求解，也可以是近似求解，這種算法的提出由計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算學(xué)者來(lái)完成。有了模型算法，就可以用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言來(lái)編制成程序。實(shí)際的決策者就可以利用模型程序在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，計(jì)算出結(jié)果，得到輔助決策信息。模型是輔助決策的重要手段，模型庫(kù)是模型的集合，它按照一定的組織方法，將模型有機(jī)地匯集起來(lái)，由模型庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理。模型庫(kù)以及模型庫(kù)管理系統(tǒng)構(gòu)成模型庫(kù)系統(tǒng)。
（2）方法庫(kù)。
方法庫(kù)系統(tǒng)由方法庫(kù)和方法庫(kù)管理系統(tǒng)組成。它的基本功能是為各種模型的求解分析提供必要的算法以及為用戶的決策活動(dòng)提供所需的方法。方法庫(kù)中的方法通常可以包括各種優(yōu)化方法、預(yù)測(cè)方法、統(tǒng)計(jì)方法、對(duì)策方法、風(fēng)險(xiǎn)方法、矩陣方程求解等。
方法庫(kù)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)方法的描述、錄入、存儲(chǔ)、增加、修改、刪除等處理。通常采用的方法是選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，將有關(guān)算法變成一組可執(zhí)行的程序存入計(jì)算機(jī)內(nèi)。這些程序可以表示為附有描述說(shuō)明的函數(shù)或過(guò)程，而后按照求解問(wèn)題的需要調(diào)用對(duì)應(yīng)程序模型，從而達(dá)到求解問(wèn)題的目的。另外，方法庫(kù)管理系統(tǒng)還應(yīng)具有與數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)進(jìn)行交互的能力以及為用戶選擇算法提供靈活方便的交互揭示功能。
（3）數(shù)據(jù)庫(kù)。
數(shù)據(jù)庫(kù)是進(jìn)行信息的收集、加工、存貯和輸出的軟件系統(tǒng)，因此，模型庫(kù)和方法庫(kù)的研制和應(yīng)用應(yīng)以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)。只有有了完善的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，在信息有了根本保證的前提下，模型庫(kù)和方法庫(kù)才能發(fā)揮其作用。反過(guò)來(lái)，模型庫(kù)和方法庫(kù)的發(fā)展又給數(shù)據(jù)庫(kù)的研究和應(yīng)用提出了新課題，促進(jìn)它的研究如何提供更為適合模型和方法操作的數(shù)據(jù)模型。
模型庫(kù)和方法庫(kù)是不可分割的，無(wú)論是模型的參數(shù)估計(jì)、模型的求解還是模型的驗(yàn)證都是通過(guò)各種方法來(lái)具體實(shí)現(xiàn)的。方法庫(kù)中方法的豐富程度、方法的性能決定了模型使用的效果。總之，從輔助決策的角度看，“三庫(kù)”是進(jìn)行問(wèn)題求解的重要支持方面，一個(gè)強(qiáng)有力的輔助決策系統(tǒng)應(yīng)具備“三庫(kù)”，并以其為核心。
5.3.3 專家系統(tǒng)
近30年來(lái)人工智能（Artificial Intelligence,AI）獲得了迅速的發(fā)展，在很多學(xué)科領(lǐng)域都獲得了廣泛應(yīng)用，并取得了豐碩的成果。作為人工智能一個(gè)重要分支的專家系統(tǒng)（Expert System,ES）是在20世紀(jì)60年代初期產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興的應(yīng)用科學(xué)，而且正隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展而日臻完善和成熟。1982年美國(guó)斯坦福大學(xué)教授費(fèi)根鮑姆給出了專家系統(tǒng)的定義：“專家系統(tǒng)是一種智能的計(jì)算機(jī)程序，這種程序使用知識(shí)與推理過(guò)程，求解那些需要杰出人物的專門(mén)知識(shí)才能求解的復(fù)雜問(wèn)題。”
專家系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量的某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R(shí)與經(jīng)驗(yàn)，能夠利用人類專家的知識(shí)和解決問(wèn)題的方法來(lái)處理該領(lǐng)域問(wèn)題。也就是說(shuō)，專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量的專門(mén)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過(guò)程，以便解決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問(wèn)題。簡(jiǎn)而言之，專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。
5.3.3.1 專家系統(tǒng)的一般特點(diǎn)
總體上，專家系統(tǒng)具有一些共同的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
（1）啟發(fā)性。專家系統(tǒng)能運(yùn)用專家的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理、判斷和決策。世界上的大部分工作和知識(shí)都是非數(shù)學(xué)性的，只有一小部分人類活動(dòng)是以數(shù)學(xué)公式為核心的（約占8%）。即使是化學(xué)和物理學(xué)科，大部分也是靠推理進(jìn)行思考的；對(duì)于生物學(xué)、大部分醫(yī)學(xué)和全部法律，情況也是這樣。企業(yè)管理的思考幾乎全靠符號(hào)推理，而不是數(shù)值計(jì)算。
（2）透明性。專家系統(tǒng)能夠解釋本身的推理過(guò)程和回答用戶提出的問(wèn)題，以便讓用戶能夠了解推理過(guò)程，提高對(duì)專家系統(tǒng)的信賴感。例如，一個(gè)醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)診斷某病人患有病毒性感冒，而且必須采用某種治療方案，那么，這一專家系統(tǒng)將會(huì)向病人解釋為什么他患有病毒性感冒，以及為什么要采取這種治療方案。
（3）靈活性。專家系統(tǒng)能不斷地增長(zhǎng)知識(shí)，修改原有知識(shí)，不斷更新。由于這一特點(diǎn)，使得專家系統(tǒng)具有十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
5.3.3.2 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與類型
（1）專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
專家系統(tǒng)通常由人機(jī)交互接口、知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)獲取等6個(gè)部分構(gòu)成。
1）知識(shí)庫(kù)（Knowledge Base）。知識(shí)庫(kù)用來(lái)存放專家提供的知識(shí)。專家系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程是通過(guò)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)來(lái)模擬專家的思維方式的。因此，知識(shí)庫(kù)是專家系統(tǒng)質(zhì)量是否優(yōu)越的關(guān)鍵所在，即知識(shí)庫(kù)中知識(shí)的質(zhì)量和數(shù)量決定著專家系統(tǒng)的質(zhì)量水平。
2）綜合數(shù)據(jù)庫(kù)（Global Database）。綜合數(shù)據(jù)庫(kù)又稱全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)或總數(shù)據(jù)庫(kù)，它用于存儲(chǔ)領(lǐng)域或問(wèn)題的初始數(shù)據(jù)和推理過(guò)程中得到的中間數(shù)據(jù)（信息），即被處理對(duì)象的一些當(dāng)前事實(shí)。
3）推理機(jī)（Reasoning Machine）。推理機(jī)針對(duì)當(dāng)前問(wèn)題的條件或已知信息，反復(fù)匹配知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則，獲得新的結(jié)論，以得到問(wèn)題求解結(jié)果。在這里，推理方式可以有正向和反向推理兩種。正向推理是從前件匹配到結(jié)論，反向推理則先假設(shè)一個(gè)結(jié)論成立，看它的條件有沒(méi)有得到滿足。由此可見(jiàn)，推理機(jī)就如同專家解決問(wèn)題的思維方式，知識(shí)庫(kù)就是通過(guò)推理機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)其價(jià)值的。
4）解釋器（explanator）。解釋器能夠向用戶解釋專家系統(tǒng)的行為，包括解釋推理結(jié)論的正確性以及系統(tǒng)輸出其他候選解的原因。解釋器還能夠根據(jù)用戶的提問(wèn)，對(duì)結(jié)論、求解過(guò)程做出說(shuō)明，因而使專家系統(tǒng)更具有人情味。
5）人機(jī)交互接口（Interface）。接口又稱界面，它能夠使系統(tǒng)與用戶進(jìn)行對(duì)話，使用戶能夠輸入必要的數(shù)據(jù)、提出問(wèn)題和了解推理過(guò)程及推理結(jié)果等。系統(tǒng)則通過(guò)接口，要求用戶回答提問(wèn)，并回答用戶提出的問(wèn)題，進(jìn)行必要的解釋。
6）知識(shí)獲取（Knowledge Acquiring）。知識(shí)獲取是專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)是否優(yōu)越的關(guān)鍵，也是專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“瓶頸”問(wèn)題，通過(guò)知識(shí)獲取，可以擴(kuò)充和修改知識(shí)庫(kù)中的內(nèi)容，也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)學(xué)習(xí)功能。
專家系統(tǒng)的工作過(guò)程：知識(shí)被事先存儲(chǔ)在知識(shí)庫(kù)中（有些專家系統(tǒng)也可以通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)獲得知識(shí)），用戶通過(guò)人機(jī)交互接口輸入信息，專家系統(tǒng)則在原有知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)和所得信息的基礎(chǔ)上，運(yùn)用推理機(jī)和綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的協(xié)調(diào)工作，完成推理過(guò)程，得出結(jié)論，最后以多媒體的形式將結(jié)論呈現(xiàn)給用戶。
（2）專家系統(tǒng)的類型。
1）解釋專家系統(tǒng)。解釋專家系統(tǒng)的任務(wù)是通過(guò)對(duì)已知信息和數(shù)據(jù)的分析與解釋，確定它們的含義。例如，衛(wèi)星圖像（云圖等）分析、集成電路分析、DENDRAL化學(xué)結(jié)構(gòu)分析、ELAS石油測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)分析、染色體分類、PROSPECTOR地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)解釋和丘陵找水等實(shí)用系統(tǒng)。
2）預(yù)測(cè)專家系統(tǒng)。預(yù)測(cè)專家系統(tǒng)的任務(wù)是通過(guò)對(duì)過(guò)去和現(xiàn)在已知狀況的分析，推斷未來(lái)可能發(fā)生的情況。例如，惡劣氣候（包括暴雨、颶風(fēng)、冰雹等）預(yù)報(bào)、戰(zhàn)場(chǎng)前景預(yù)測(cè)、農(nóng)作物病蟲(chóng)害預(yù)報(bào)等專家系統(tǒng)。
3）診斷專家系統(tǒng)。診斷專家系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)觀察到的情況（數(shù)據(jù)）來(lái)推斷出某個(gè)對(duì)象機(jī)能失常（即故障）的原因。診斷專家系統(tǒng)的例子特別多，有醫(yī)療診斷、電子機(jī)械和軟件故障診斷、材料失效診斷等。
4）設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，求出滿足設(shè)計(jì)問(wèn)題約束的目標(biāo)配置。設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)涉及電路（如數(shù)字電路和集成電路）設(shè)計(jì)、土木建筑工程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)等。
5）規(guī)劃專家系統(tǒng)。規(guī)劃專家系統(tǒng)的任務(wù)在于尋找出某個(gè)能夠達(dá)到給定目標(biāo)的動(dòng)作序列或步驟。規(guī)劃專家系統(tǒng)可用于機(jī)器人規(guī)劃、交通運(yùn)輸調(diào)度、工程項(xiàng)目論證、通信與軍事指揮、農(nóng)作物施肥方案規(guī)劃等。
6）監(jiān)視專家系統(tǒng)。監(jiān)視專家系統(tǒng)的任務(wù)在于對(duì)系統(tǒng)、對(duì)象或過(guò)程的行為進(jìn)行不斷觀察，并把觀察到的行為與其應(yīng)當(dāng)具有的行為進(jìn)行比較，以發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出警報(bào)。監(jiān)視專家系統(tǒng)可用于核電站的安全監(jiān)視、防空監(jiān)視與警報(bào)、國(guó)家財(cái)政的監(jiān)控、傳染病疫情監(jiān)視、農(nóng)作物病蟲(chóng)害監(jiān)視與警報(bào)等。
7）控制專家系統(tǒng)。控制專家系統(tǒng)的任務(wù)是自適應(yīng)地管理一個(gè)受控對(duì)象或客體的全面行為，使之滿足預(yù)期要求。空中交通管制、商業(yè)管理、自主機(jī)器人控制、作戰(zhàn)管理、生產(chǎn)過(guò)程控制和生產(chǎn)質(zhì)量控制等都是控制專家系統(tǒng)的潛在應(yīng)用方面。
8）調(diào)試專家系統(tǒng)。調(diào)試專家系統(tǒng)的任務(wù)是對(duì)失靈的對(duì)象給出處理意見(jiàn)和方法。調(diào)試專家系統(tǒng)的特點(diǎn)是同時(shí)具有規(guī)劃、設(shè)計(jì)、預(yù)報(bào)和診斷等專家系統(tǒng)的功能。調(diào)試專家系統(tǒng)可用于新產(chǎn)品或新系統(tǒng)的調(diào)試，也可用于維修站進(jìn)行維修設(shè)備的調(diào)整、測(cè)量與試驗(yàn)。在這方面的實(shí)例還很少見(jiàn)。
此外，還有決策專家系統(tǒng)和咨詢專家系統(tǒng)等。
專家系統(tǒng)推理機(jī)設(shè)計(jì)
一、推理機(jī)的設(shè)計(jì)
推理機(jī)及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是根據(jù)知識(shí)表達(dá)、知識(shí)推理方法和推理控制策略，設(shè)計(jì)具有求解專門(mén)問(wèn)題，進(jìn)行推理、解釋等功能的自動(dòng)推理計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮：
1.控制策略和推理方向選擇
常用的控制策略有：
1)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制：即正向推理，也稱為由底向上控制、前向鏈控制。其主要優(yōu)點(diǎn)是，允許用戶主動(dòng)提供有用的事實(shí)信息，而不必等到系統(tǒng)需要時(shí)才提供。其主要缺點(diǎn)是，系統(tǒng)為達(dá)到某個(gè)目標(biāo)可能執(zhí)行許多無(wú)用動(dòng)作。
2)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)控制：即反向推理，也稱為由頂向下控制、反向鏈控制。其優(yōu)點(diǎn)是：不必使用與總目標(biāo)無(wú)關(guān)的規(guī)則，推理目的明確；同時(shí)還便于推理過(guò)程解釋，能告訴用戶所要達(dá)到的目標(biāo)及為此而使用的規(guī)則。主要缺點(diǎn)是目標(biāo)選擇盲目，不允許用戶主動(dòng)提供有用信息來(lái)指導(dǎo)系統(tǒng)的推理過(guò)程。
3)混合控制：即數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與目標(biāo)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合，由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)選擇目標(biāo)，而由目標(biāo)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行求解，也稱為雙向推理。其混合方式有：正反向同時(shí)推理；正反向非精確推理；單步正向、全局反向推理；生成與測(cè)試混合推理等。
4)元控制。利用“元知識(shí)”，建立“元知識(shí)庫(kù)”，設(shè)計(jì)“元推理機(jī)”。用于指導(dǎo)和控制一般推理機(jī)的工作，稱為“元控制”。
2.選擇與結(jié)合
知識(shí)推理方法選擇與知識(shí)表達(dá)方法有關(guān)，表達(dá)方法的結(jié)合也導(dǎo)致推理方法的結(jié)合。啟發(fā)推理和算法推理相結(jié)合可以取長(zhǎng)補(bǔ)短。如：
1)啟發(fā)推理：用于淺層知識(shí)、常識(shí)性知識(shí)、不確定性知識(shí)推理等。
2)算法推理：用于深層知識(shí)、數(shù)學(xué)模型、確定性邏輯推理等。
3.推理效果和推理效率(這是推理機(jī)設(shè)計(jì)的兩個(gè)指標(biāo))
1)推理效果：即推理機(jī)的正確性和有效性。對(duì)可解的問(wèn)題能求得解答，能正確利用和選取知識(shí)，控制和中止推理過(guò)程，避免“死循環(huán)”。
2)推理效率：即推理速度和求解的時(shí)間問(wèn)題。為了提高推理效率，要充分利用啟發(fā)信息，降低推理和控制的時(shí)間耗費(fèi)，實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)推理。
二、推理機(jī)的自動(dòng)推理方法
推理是指依據(jù)一定的原則從已有的事實(shí)推出結(jié)論的過(guò)程，這個(gè)原則就是推理的核心。專家系統(tǒng)中的自動(dòng)推理是知識(shí)推理。而知識(shí)推理是指在計(jì)算機(jī)或智能機(jī)器中，在知識(shí)表達(dá)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行機(jī)器思維，求解問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)知識(shí)推理的智能操作過(guò)程。
自動(dòng)推理是有效地、充分地利用專家知識(shí)的基礎(chǔ)。一個(gè)專家系統(tǒng)要以知識(shí)表示、知識(shí)推理、知識(shí)獲取為基礎(chǔ)。其中，知識(shí)表示和知識(shí)獲取是必要的前提條件，而推理則是專家系統(tǒng)中問(wèn)題求解的主要手段，是使問(wèn)題從初始狀態(tài)轉(zhuǎn)移到目標(biāo)狀態(tài)的方法和途徑，推理的過(guò)程就是問(wèn)題求解的過(guò)程。按照問(wèn)題求解推理過(guò)程的推理方向，有如下3種自動(dòng)推理方法：
1.正向推理
正向推理是由原始數(shù)據(jù)出發(fā)，按照一定策略，運(yùn)用知識(shí)庫(kù)中專家的知識(shí)，推斷出結(jié)論的方法。這種推理方式由于是由數(shù)據(jù)到結(jié)論，所以也叫數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)策略。
正向推理的步驟是：首先由用戶提供一批事實(shí)，存放到暫存器中去，然后：
1)用這批事實(shí)與知識(shí)庫(kù)中規(guī)則的前提事實(shí)進(jìn)行匹配。為此，首先將知識(shí)庫(kù)中一條規(guī)則的前提事實(shí)取出來(lái)，爾后看這些前提事實(shí)是否都在暫存器中。若不全在，進(jìn)行下一條規(guī)則的匹配；若全在，則這條規(guī)則匹配成功。
2)把匹配成功的規(guī)則的結(jié)論部分的事實(shí)作為新的事實(shí)加到暫存器中去(這時(shí)，暫存器中的事實(shí)增加了)。
3)再用更新后的暫存器中的所有事實(shí)。重復(fù)1)、2)兩步，如此反復(fù)進(jìn)行，直到結(jié)論(答案)或不再有新的事實(shí)加到暫存器中為止。
圖4-6是正向推理設(shè)計(jì)的示意圖，圖中K為規(guī)則的總數(shù)目。
2.反向推理
反向推理是先提出假設(shè)(結(jié)論)，然后去找支持這個(gè)結(jié)論的證據(jù)的方法，這種由結(jié)論到數(shù)據(jù)的策略稱為目標(biāo)驅(qū)動(dòng)策略。
圖4-6 專家系統(tǒng)正向推理示意圖
反向推理首先由用戶或系統(tǒng)提出一個(gè)(或一批)假設(shè)，然后系統(tǒng)逐一驗(yàn)證這些假設(shè)的真實(shí)性。其步驟是：
1)先驗(yàn)證所提假設(shè)是否在暫存器中，若這則假設(shè)成立，這時(shí)推理過(guò)程結(jié)束或進(jìn)行下一個(gè)假設(shè)的驗(yàn)證明，否則，進(jìn)行下一步。
2)判斷所驗(yàn)證的假設(shè)是否是證據(jù)結(jié)點(diǎn)，若是，系統(tǒng)就提問(wèn)用戶，讓用戶來(lái)回答。否則就進(jìn)行下一步；
3)找出結(jié)論部分包含這個(gè)假設(shè)的那些規(guī)則，把它們的所有前提部分的事實(shí)都作為新的假設(shè)；
圖4-7 專家系統(tǒng)反向推理示意圖
4)重復(fù)1)、2)、3)步直到某一個(gè)假設(shè)成立為止，或所有假設(shè)都不成立，系統(tǒng)回答失敗。
根據(jù)上述推理步驟，反向推理設(shè)計(jì)的示意圖如圖4-7所示。
3.正反向混合推理
一般是先根據(jù)暫存器中的原始數(shù)據(jù)，通過(guò)正向推理，幫助系統(tǒng)提出假設(shè)，再運(yùn)用反向推理，進(jìn)一步尋找支持假設(shè)的證據(jù)。如此反復(fù)，這個(gè)過(guò)程就是正反向混合推理。
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