文/陈根

自从1965 年世界上第一个专家系统 DENDRAL问世以来,专家系统的技术和应用,就在短短的30 年间获得了长足的进步和发展。尤其是在80年代中期以后,随着知识工程技术的日渐丰富和成熟,各种各样的实用专家系统推动着人工智能日益精进。

专家是指在学术、技艺等方面有专门技能或专业知识全面的人;特别精通某一学科或某项技艺的有较高造诣的专业人士。通常来说,专家拥有丰富的专业知识和实践经验,或者说专家们拥有丰富的理论知识和经验知识。专家还应该具有独特的思维方式,即独特的分析问题和解决问题的方法和策略。

专家系统,就是从“专家”而来,专家系统(Expert System)也称专家咨询系统,是一种智能计算机(软件)系统。顾名思义,专家系统就是能像人类专家一样解决困难、复杂的实际问题的计算机(软件)系统。可以说,专家系统是一类特殊的知识系统。

作为基于知识的系统,建造专家系统就需要知识获取,即从人类专家那里或从实际问题那里搜集、整理、归纳专家级知识;知识表示,即以某种结构形式表达所获取的知识,并将其存储于计算机之中;知识的组织与管理,即知识库;建立与维护等和知识的利用,即使用知识进行推理等一系列关于知识处理的技术和方法。

DENDRAL作为世界第一个专家系统,由美国斯坦福大学的费根鲍姆教授于 1965年开发的。DENDRAL是一个化学专家系统,能根据化合物的分子式和质谱数据推断化合物的分子结构。

20世纪 70 年代,专家系统趋于成熟,专家系统的观点也开始广泛的被人们接受。70年代中期先后出现了一批卓有成效的专家系统,在医疗领域尤为突出。MYCIN就是其中最具代表性的专家系统。

MYCIN 系统是由Edward H． Shortliffe等人于1972 年开始研制的用于诊断和治疗感染性疾病的医疗专家系统,其不仅能对传染性疾病作出专家水平的诊断和治疗选择,而且便于使用、理解、修改和扩充。此外,它可以使用自然语言同用户对话,并回答用户提出的问题,还可以在专家的指导下学习新的医疗知识。

MYCIN 第一次使用了知识库的概念,并使用了似然推理技术。可以说,MYCIN 是一个对专家系统的理论和实践都有较大贡献的专家系统,后来的许多专家系统都是在 MYCIN 的基础上研制的。

进入20世纪80年代,随着专家系统技术的逐渐成熟,其应用领域迅速扩大。20世纪70年代中期以前,专家系统多属于数据解释型(DENDRAL、PROSPECTOR、 HEARSAY 等)和故障诊断型( MYCIN、CASNET、INTERNIST 等)。它们所处理的问题基本上是可分解的问题。

20世纪70年代后期,专家系统开始出现其他的类型,包括超大规模集成电路设计系统KBVLSI、自动程序设计系统 PSI 等设计型专家系统;遗传学实验设计系统MOLGEN、安排机器人行动步骤的NOAH等规划型专家系统;感染病诊断治疗教学系统 GUIDON、蒸气动力设备操作教学系统 STEAMER 等教育型专家系统;军事冲突预测系统 IW 和暴雨预报系统 STEAMER 等预测型专家系统。

与此同时,这一时期专家系统在理论和方法上也进行了较深入的探讨。适于专家系统开发的程序语言和高级工具也相继问世。尤其是专家系统工具的出现又大大加快了专家系统的开发速度,进一步普及了专家系统的应用。

20世纪80年代,专家系统在生产制造领域中的应用已非常广泛,比如CAD/CAM和工程设计、机器故障诊断及维护、生产过程控制、调度和生产管理等。这些应用在提高产品质量和产生巨大经济效益方面带来了巨大成效,从而极大地推动了生产力的发展。