專家系統工具

專家系統工具，即專家系統開發工具，是人們為高效率開發專家系統而設計的一種高級程式系統或高級程式設計語言環境。專家系統工具可分為骨架型、輔助型和通用型三類。

基本介紹

• 中文名：專家系統工具
• 外文名：expert system tool
• 又稱：專家系統開發工具
• 出現時間：70年代後期
• 類型：骨架型、輔助型和通用型
• 目的：提高專家系統開發效率

專家系統工具的必要性

要建造一個好的專家系統並非易事，通常需要領域專家和知識工程師的數人月乃至數人年的通力合作。領域專家負貴總結和建立應放在專家系統內的知識，確立專家系統應達到的目標.因而孺由有高深的專業知識和豐富的實踐經驗的待開發領域內的專家承擔。知識工程師負貴從領域專家總結的知識和經驗中抽取精華，設計知識結構，選用知識表達方法，根據不同的知識表達確立不同的知識存貯方式和推理機制，並選用LISP、PROLOG之類的人工智慧程式設計語言實現系統原型，幾經試用、修改後再提交最終用戶使用。因而認為，實用專家系統的研究如果僅限於用手工方式以LISP或PROLOG語言從頭開發每一個系統，則重複性工作多，效率低、成本高、滿足不了實際套用的需要。

為把專家系統的開發由手工作業方式轉變為半自動化的批量生產方式，使專家系統的開發速度提高、開發費用減少，70年代後期出現了專家系統開發工具系統，它可以幫助領域專家直接生成自己的專家系統，從而縮短建造實用專家系統的周期。

專家系統工具的結構

用專家系統工具開發專家系統的過程如圖1所示。其中，開發機通過自然語言方式獲取知識，製成知識庫；推理機藉助知識庫用自然語言方式向專家系統用戶作出專業諮詢；開發機和推理機共同構成了專家系統工具。

三種類型的專家系統工具

專家系統工具按其功能可分為骨架型、輔助型、通用型三類。

骨架型工具

骨架型工具是從被實踐證明了有實用價值的專家系統中，抽出了實際領域的知識背景，並保留了系統中推理機的結構所形成的一類工具。EMYCIN、EXPERT和PC等均屬於此類型。EMYCIN是在細菌感染疾病診斷專家系統MYCIN的基礎上，抽去了醫療專業知識，修改了不精確推理，增強了知識獲取和推理解釋功能之後構造而成的世上最早的專家系統工具之一。EXPERT是從石油勘探和計算機故障診斷專家系統中抽象並構造出來的，適用於開發診斷解釋型專家系統。

輔助型工具

輔助型工具是根據開發機、推理機和人一機界面三部分的邏輯功能所設計的能獨立完成某一部分邏輯功能的工具系統。ADVISE、AGE、EXPERT-EASE和RULEMASTER等就屬於這一類工具。輔助型工具的研究在一定範圍內帶有通用性。它不僅能廣泛地用於不同領域的實用專家系統的開發。而且也可單獨作為功能完善的實用軟體。

通用型工具

通用型工具是根據專家系統的不同套用領域和人類智慧型活動的特徵研製出來的適用於專家系統開發的開發工具系統。研製這類工具有一定的難度。ART、ESHELL、INSIGHT、KEE、LOOPS、REVEAL等就是這類工具的代表。

專家系統框架的局限性

一般說來，專家系統框架具有如下幾個局限性：

(1) 框架的結構具有一定的領域針對性。這是因為，原有的專家系統的內部結構，受到其套用領域的影響，具有一定的領域針對性。

(2) 推理機制不能表達新領域知識使用過程。當專家奈統框架使用的推理機制與一新領域的專家問題求解方式有很大差異時，專家系統框架的推理過程就不易為專家所理解，使專家不容易接受系統的推理思想。

(3) 知識表示方式不適於表達新領域的知識結構。在特定領域中，知識是圍繞著特定的環境、特定的對象組織的。例如，MYCIN是圍繞著上下文結點組織的；HEARSAY-II是圍繞著語音理解的不同階段組織的。把套用領域中各對象、概念、環境之間的關係用屬性繼承結構表示，並將知識表示方式+屬性繼承結構看成知識結構，則可以認為每個專家系統框架具有確定的知識結構。不同的領域可能適應於以不同的知識結構描述，給專家系統框架的套用帶來了困難。

EMYCIN系統

簡介

EMYCIN系統，也稱為基本的MYCIN系統，它是以MYCIN系統為基礎，抽去MYCIN固有的細菌感染病的知識，而得到的與領域無關的框架。系統通過和領域專家系統設計者的互動式對話，獲取該領域的知識，形成一個專家系統。藉助於EMYCIN系統產生的專家系統有：PUFF、AEADMED、SACON、CLOT等，其中除SACON外，都是醫療專家系統。

EMYCIN的系統採用了與MYCIN基本相同的知識表示方式以及推理方式，將MYCIN的推理機制套用於可用MYCIN規則語言表示知識的其他領域，並提供MYCIN帶有的全部輔助功能(如解釋系統諮詢結果的功能)，以及良好的系統構造環境，方便專家系統設計者編輯和調試知識庫。

評價

由於MYCIN系統是面向細菌感染領城的專家系統，因此EMYCIN系統也就最適合於構造與診斷類似的演繹問題的專家系統。

EMYCIN的知識獲取功能使EMYCIN系統能夠有效且簡便地從用戶處獲取知識，快速地構造知識庫。EMYCIN系統的諮詢程式使用從用戶處獲取的知識與用戶互動，並能解釋系統自身的行為。這些是EMYCIN系統的最大優點。

EMYCIN系統限定生成專家系統所具有的推理方式、控制結構、使EMYCIN不能方便地構造面向各類領域的專家系統，即EMYCIN本身不具有廣泛的領域適應性。

AGE系統

AGE系統提供幾種專家系統框架組件供專家系統設計者選用。這些框架組件包括體現MYCIN思想的逆向鏈框架和體現HEARSAY-II思想的黑板框架。AGE的每個框架組件由若干個經過仔細選擇、定義並編寫成模組化程式的模組組成。在每個框架組件內部，組合各程式模組的方式具有一定的靈活性。例如，AGE的逆向鏈框架要求用戶提供規則的謂詞，定義對確定性因子的計算。但不同的框架組件是互斥的，專家系統設計者每次只能選用其中一個。

AGE系統的主要優越性在於，利用AGE提供的各框架組件，可以快速地構造利用現有典型結構的專家系統，以供急需。另外，由於AGE提供了幾種系列結構，它的領域適應性相應增強；由於它提供了相應於每種系列結構的建立、輔助功能塊，使專家系統的建立有一定的靈活性和領域針對性。