專家系統(tǒng)-智能科學網(wǎng)站

1、專家系統(tǒng)開發(fā)工具OKPS,史忠植 肖春艷 胡斌 譚寧中國科學院計算所智能信息處理重點實驗室,系統(tǒng)的各功能模塊,獲取診斷知識 編寫方法腳本 在推理機中調 入故障對象 診斷推理 結論 系統(tǒng)學習,系統(tǒng)的總體結構,系統(tǒng)中的診斷知識庫系統(tǒng)中的診斷推理機推理控制語言ICL系統(tǒng)中的學習模塊遠程設備診斷,診斷知識庫的主要內容,知識表示知識獲取知識的管理和維護,診斷知識庫 ---- 知識表示,知識表示的定義:用機

2、器表示知識的可行的、有效的、通用的原則和方法知識的分類: 事實知識規(guī)則知識控制知識元知識,診斷知識庫 ---- 知識表示,AI中常用的知識表示法邏輯表示產生式表示法語義網(wǎng)絡框架理論 面向對象的知識表示狀態(tài)空間過程表示法,混合表示方法的適宜性,高度模塊化面向對象結構符合認知模式推理方法靈活易于知識的維護,知識對象的結構,Class(屬性類) Slot(槽) Facet(側面),診斷

3、知識庫的結構,獲取和管理工具ODBC接口關系型數(shù)據(jù)庫知識對象表,診斷知識庫,知識庫由多個子知識庫組成 每個子知識庫是一棵知識樹 知識對象通過對象類之間的語義聯(lián)系和約束關系，被組織成知識樹知識對象的邏輯結構由類（Class）、槽（Slot）、側面（Facet）組成 ,分別對應數(shù)據(jù)庫中的三個表:對象表(Class Base)、屬性表(Slot Base)和方法表(Facet Base)定義自身屬性和行為的方法來表達知識對象屬性

4、結構、相關領域知識、操作過程及知識使用方法,診斷知識庫的獲取和管理工具,可視化的知識獲取所見即所得方便添加、刪除和修改診斷知識,瀏覽各種對象和屬性等管理維護工作關系數(shù)據(jù)庫和通用接口的選擇有利于系統(tǒng)的移植和分布式知識庫的實現(xiàn),知識庫的內存訪問策略,對象樹導航技術 對象類的雙向鏈表存儲 建立知識對象索引表，存放知識對象的的屬性起始記錄指針（記錄號）和屬性總數(shù) 在內存中只對當前結點推理，對修改過的屬性槽和側面更新從知識對象索引表

5、中得到下一結點的屬性槽在槽庫中的首記錄指針，將其所有槽和側面調入內存繼續(xù),加快數(shù)據(jù)交換速度，節(jié)省內存空間，提高推理機的效率。,系統(tǒng)的總體結構,系統(tǒng)中的診斷知識庫系統(tǒng)中的診斷推理機推理控制語言ICL系統(tǒng)中的學習模塊遠程設備診斷,系統(tǒng)中的推理機,推理機是指基于知識的推理的計算機實現(xiàn),包括推理與控制兩方面在推理過程中解釋和執(zhí)行用某種語言表示的一系列推理規(guī)則 面向對象知識表達的診斷推理過程是一個面向知識庫系統(tǒng)的，基于假設產生--假設

6、證實機制的，由高層到底層逐步求精的遞推過程,推理機的系統(tǒng)結構,推理控制規(guī)則解釋控制黑板知識庫接口當前結點緩存用戶接口,面向對象的診斷推理,消息傳遞推理繼承推理方法推理,方法是一種屬性 方法操作知識對象中的數(shù)據(jù)和處理消息 可以調用，不能修改,面向對象的診斷推理,為增加推理靈活性，適應不同的推理控制,每個結點的對象都有三個特殊的方法： 先序（Preorder）方法 中序（Inorder）方法 后序（Postord

7、er）方法在推理過程中是按照不同的次序執(zhí)行,推理機的搜索策略,盲目搜索方法 深度優(yōu)先 廣度優(yōu)先 有限深度優(yōu)先 隨機深度優(yōu)先啟發(fā)式的搜索方法 爬山法 最近鄰居搜索,推理機的搜索策略,搜索結果：結點1: 先序方法結點6: 先序方法結點2: 先序方法……結點3: 先序方法結點3: 后序方法結點9: 先序方法結點2: 中序方法……結點4: 先序方法結點4: 后序方法

8、結點1: 后序方法結點2: 中序方法結點5: 先序方法結點5: 后序方法結點2: 后序方法結點1: 中序方法,,,單步控制的DFS實例:,系統(tǒng)的總體結構,系統(tǒng)中的診斷知識庫系統(tǒng)中的診斷推理機推理控制語言ICL系統(tǒng)中的學習模塊遠程設備診斷,推理控制語言ICL,描述知識對象的方法或監(jiān)控的過程式的語言 基本上是C語言的一個子集通過一個ICL語言編譯器將源代碼編譯成二進制代碼后被執(zhí)行,推理控制語言ICL

9、,ICL工作流程 詞法分析器 語法分析器,推理控制語言ICL,ICL 函數(shù)實現(xiàn)的功能包括控制臺輸入/輸出數(shù)據(jù)類型轉換 圖表/圖象演示 黑板存取 文件操作 數(shù)據(jù)庫存取 網(wǎng)絡通信 推理控制 知識庫存取,系統(tǒng)的總體結構,系統(tǒng)中的診斷知識庫系統(tǒng)中的診斷推理機推理控制語言ICL系統(tǒng)中的學習模塊遠程設備診斷,系統(tǒng)中的自學習模塊,智能水平的高低在于系統(tǒng)擁有知識的數(shù)量和質量 傳統(tǒng)的、通過知識工程師獲取知識的方法不能

10、完全滿足需求 自動獲取知識成為的新的研究目標 智能故障診斷與機器學習方法結合,診斷系統(tǒng)中學習策略,機械學習 診斷對象的結構、功能、運行約束條件 講授學習 領域專家的經(jīng)驗知識轉 化為系統(tǒng)知識 歸納學習 面向診斷對象、出現(xiàn)新 故障則用獨立學習模塊 獲取新知識,診斷系統(tǒng)中學習流程,采集信息，進行診斷推理。發(fā)現(xiàn)新故障且求解成功后， 通過學習機制獲取新知識已存在的故障,對模型作相 應

11、的修改求解失敗，將問題及求解 狀況存入問題庫,系統(tǒng)的總體結構,系統(tǒng)中的診斷知識庫系統(tǒng)中的診斷推理機推理控制語言ICL系統(tǒng)中的學習模塊遠程設備診斷,遠程設備診斷,傳統(tǒng)系統(tǒng)中,設備之間相互獨立,擴充性、靈活性、通用性差,不能有效地進行信息交換和資源共享 異地設備之間聯(lián)系日益密切網(wǎng)絡技術和Internet技術的發(fā)展對遠程設備的診斷成為可能,遠程設備診斷,Server 診斷部件Client 用戶使用輸入輸出

12、接口提供知識共享資源設備參數(shù)征兆事實獲取的各類知識,應用系統(tǒng)的實現(xiàn)及相關技術,設備故障診斷系統(tǒng)環(huán)境故障診斷系統(tǒng)的實現(xiàn)系統(tǒng)的嵌入系統(tǒng)的圖形顯示接口診斷推理的控制,設備故障診斷系統(tǒng)硬件環(huán)境,主測試機外圍設備 設備上部件,設備故障診斷系統(tǒng)軟件環(huán)境,獨立應用被自動化測試系統(tǒng)調用,應用系統(tǒng)的實現(xiàn)及相關技術,設備故障診斷系統(tǒng)環(huán)境故障診斷系統(tǒng)的實現(xiàn)系統(tǒng)的嵌入系統(tǒng)的圖形顯示接口診斷推理的控制,知識獲取和管

13、理系統(tǒng),實現(xiàn)的功能如下,知識獲取和管理系統(tǒng),實現(xiàn)的界面,,面向對象推理機,實現(xiàn)的功能如下,面向對象推理機,實現(xiàn)的界面,應用系統(tǒng)的實現(xiàn)及相關技術,設備故障診斷系統(tǒng)環(huán)境故障診斷系統(tǒng)的實現(xiàn)系統(tǒng)的嵌入系統(tǒng)的圖形顯示接口診斷推理的控制,系統(tǒng)的嵌入部分,診斷系統(tǒng)嵌入到自動化測試環(huán)境中以函數(shù)或模塊的形式 獨立的診斷系統(tǒng)對設備操作嵌入到診斷系統(tǒng)中,系統(tǒng)的嵌入部分的實現(xiàn),設置設備狀態(tài)條 系統(tǒng)操作菜單 直接調用 間接調用

14、 ICL中對設備的訪問函數(shù),應用系統(tǒng)的實現(xiàn)及相關技術,設備故障診斷系統(tǒng)環(huán)境故障診斷系統(tǒng)的實現(xiàn)系統(tǒng)的嵌入系統(tǒng)的圖形顯示接口診斷推理的控制,系統(tǒng)的圖形顯示接口,通過構造ActiveX控件Pchart和Pimage,實現(xiàn)對圖形的顯示 顯示的數(shù)據(jù)源可以是 一定格式的數(shù)據(jù)文件 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),系統(tǒng)的圖形顯示接口,對系統(tǒng)在診斷過程中得到的數(shù)據(jù)作直觀的圖形顯示，進行波形比較、分析和預測對故障設備部件顯示使求解

15、過程形象、直觀,應用系統(tǒng)的實現(xiàn)及相關技術,設備故障診斷系統(tǒng)環(huán)境故障診斷系統(tǒng)的實現(xiàn)系統(tǒng)的嵌入系統(tǒng)的圖形顯示接口診斷推理的控制,診斷中的推理控制,在對知識對象樹搜索時,通過添加一些推理控制標，從指定結點開始推理，增加推理的靈活控制： ICL中的控制函數(shù) 知識樹中結點的附加屬性,診斷中的推理控制,ICL推理控制函數(shù) Setflag(指定的結點） Getflat(）,附加屬性 指定結點路徑設置（Setpro