1、人工智能导论课程实验指导书廉师友编计算机工程实验室2007 年 3 月1目 录1. 小型专家系统设计与实现.22专家系统涉及人工智能导论课程的大部分内容，而且实践性和应用性都很强。因此，本课程将专家系统设计与实现作为一个上机实验项目。该实验是一个设计性实验，它对加深课程内容的理解和掌握，培养学生运用所学知识开发智能系统的能力有重要意义。一、实验名称小型专家系统设计与实现二、实验目的1. 加深理解专家系统的结构原理与实际应用。2. 初步掌握知识获取的基本方法。3. 掌握产生式规则知识表示方法及其编程实现方法。4. 初步掌握知识库的组建方法。5. 加深理解推理机的算法原理并初步掌握其编程实现方法。
2、三、实验内容运用所学知识，设计并编程实现一个小型专家系统（如分类、诊断、预测等类型） 。四、基本要求1. 具体应用领域自选，具体系统名称自定；但所做系统绝对不能雷同。2. 用产生式规则作为知识表示，用产生系统实现该专家系统。3. 可用 PROLOG 语言编程并参考下面示例程序；但也可用其他语言另行编程。4. 所实现的专家系统必须上机运行演示；程序运行时，应有人机对话过程。5. 系统完成后，要提交实验报告。五、实验步骤具体工作及步骤为：1. 选题。2. 系统分析。3. 知识获取与知识表示选择/设计。4. 知识库组建。5. 推理机选择/编制。6. 系统调试与测试：可先运行一两个简单的 PROLOG
3、 程序，以熟悉语言环境；接着运行示例程序；然后编辑、调试、测试自己的系统程序。37. 撰写实验报告。六、系统示例考虑到本实验有一定难度，下面给出一个“小型动物分类专家系统”示例，以供参考。1. 动物分类规则集（1）若某动物有奶，则它是哺乳动物。（2）若某动物有毛发，则它是哺乳动物。（3）若某动物有羽毛，则它是鸟。（4）若某动物会飞且生蛋，则它是鸟。（5）若某动物是哺乳动物且有爪且有犬齿且目盯前方，则它是食肉动物。（6）若某动物是哺乳动物且吃肉，则它是食肉动物。（7）若某动物是哺乳动物且有蹄，则它是有蹄动物。（8）若某动物是有蹄动物且反刍食物，则它是偶蹄动物。（9）若某动物是食肉动物且黄褐色且有
4、黑色条纹，则它是老虎。（10）若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色斑点，则它是金钱豹。（11）若某动物是有蹄动物且长腿且长脖子且黄褐色且有暗斑点，则它是长颈鹿。（12）若某动物是有蹄动物且白色且有黑色条纹，则它是斑马。（13）若某动物是鸟且不会飞且长腿且长脖子且黑白色，则它是驼鸟。（14）若某动物是鸟且不会飞且会游泳且黑白色，则它是企鹅。（15）若某动物是鸟且善飞且不怕风浪，则它是海燕。下面是该规则集所形成的（部分）推理网络：老虎黄褐色有黑色条纹 食肉动物哺乳动物有毛发有奶 吃肉有爪 有犬齿 目盯前方金钱豹有黑色斑点长颈鹿有蹄动物有蹄长腿 长脖子 有暗斑点42. 源程序/* An Animal
5、Classifying Expert System */databasexpositive(symbol，symbol)xnegative(symbol，symbol)predicatesrunanimal_is(symbol)it_is(symbol)positive(symbol, symbol)negative(symbol, symbol)clear_factsremember(symbol, symbol, symbol)ask(symbol, symbol)goalrun.clausesrun:-animal_is(X),!, write(“nYour animal may be
6、a(n) “, X), nl, nl, clear_facts.run:-write(“nUnable to determine what“), write(“your animal is. nn“), clear_facts.positive(X, Y):-xpositive(X, Y),!.positive(X, Y):-not(xnegative(X, Y), ask(X, Y).negative(X, Y):-xnegative(X，Y), !.negative(X, Y):-not(xpositive(X, Y), ask(X, Y).ask(X, Y):-write(X, “ it
7、 “, Y, “n“), readln(Reply), remember(X, Y, Reply).remember(X, Y, y):-asserta(xpositive(X, Y).remember(X, Y, n):-asserta(xnegative(X, Y), fail.clear_facts:-retract(xpositive(_, _), fail.clear_facts:-retract(xnegative(_, _), fail.clear_facts:-write(“nnPlease press the space bar to Exit“), readchar(_).
8、/* Knowledge Base */animal_is(cheetah):-it_is(carnivore)，positive(has, tawny_color),positive(has, black_spots).5animal_is(tiger):-it_is(carnivore),positive(has, tawny_color),positive(has, black_stripes).animal_is(giraffe):-it_is(ungulate),positive(has, long_neck), positive(has, long_legs), positive(
9、has, dark_spots).animal_is(zebra):-it_is(ungulate),positive(has, black_stripes).animal_is(ostrich):-it_is(bird),negative(does, fly),positive(has, long_neck),positive(has, long_legs),positive(has, black_and_white_color).animal_is(penguin):-it_is(bird), negative(does, fly), positive(does, swim), posit
10、ive(has, black_and_white_color).animal_is(albatross):-it_is(bird), positive(does, fly_well).it_is(mammal):-positive(has, hair).it_is(mammal):-positive(does, give_milk).it_is(bird):-positive(has, feathers).it_is(bird):-positive(does, fly),positive(does, lay_eggs).it_is(carnivore):-positive(does, eat_
11、meat).it_is(carnivore):-it_is(mammal),positive(has, pointed_teeth),positive(has, claws), positive(has，forward_eyes).it_is(ungulate):-it_is(mammal),6positive(has, hooves).it_is(ungulate):-it_is(mammal),positive(does, chew_cud).需要说明的是，严格来讲，该专家系统程序中并无显式的推理机，而是利用了 PROLOG 语言本身的推理机制实现推理的。这就是说，用 PROLOG 编写专
12、家系统程序，可以省去推理机部分。如果用其他语言编程，推理机则是必不可少的。当然，用 PROLOG 编写专家系统程序，也可以不用它自身的推理机作为所实现的专家系统的推理机，而用户自己重新编写一个显式的推理机，这可根据问题和需要而定。如果要重新编写推理机，一般说来，规则就要用 PROLOG 的事实来实现。知识库就要用 PROLOG 的动态数据库来实现。当然，以上实习也可用 C 或 C+编程，但工作量要大得多。七、实验报告实验报告用学校统一的实验报告纸书写，表头严格按其要求填写，其中“实验名称”后填：小型专家系统设计与实现。下面是实验报告的基本内容和书写格式。一、实验目的加深对专家系统的理解，初步掌握专家系统的设计与实现方法。二、实验内容运用所学知识，设计并编程实现一个小型专家系统。三、实验步骤1. 选题。2. 系统分析。3. 知识获取与知识表示选择/设计。4. 知识库组建。5. 推理机选择/编制。6. 系统调试与测试。四、实验结果1. 系统名称所做系统的名称2. 系统概述（包括所做系统的背景和主要功能等。 ）3. 产生式规则集文本4. 系统运行演示过程7(1) 输入的初始事实或数据：(2) 系统运行时产生的推理树（网）：(3) 输出的结果：5. 源程序清单
