專家系統(tǒng)推理引擎(數(shù)據(jù)庫(kù))

時(shí)間：2022-12-10 12:30:01 | 來(lái)源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-12-10 12:30:01 來(lái)源：信息時(shí)代

    專家系統(tǒng)推理引擎 : 用來(lái)控制、協(xié)調(diào)整個(gè)專家系統(tǒng)的一種軟件。
專家系統(tǒng)推理引擎由調(diào)度和控制策略兩部分組成。調(diào)度程序依據(jù)輸入的數(shù)據(jù),按照一定的控制策略從知識(shí)庫(kù)中選擇所需知識(shí)。推理過(guò)程的控制策略主要解決整個(gè)問(wèn)題求解過(guò)程的知識(shí)選擇和應(yīng)用順序。
控制策略的重點(diǎn)是利用控制信息減少推理過(guò)程中的推理費(fèi)用(選擇知識(shí)和用于知識(shí)的費(fèi)用),這需要推理機(jī)具備有效的控制策略,同時(shí)需要花費(fèi)相應(yīng)的處理控制信息的控制費(fèi)用,以較少可用知識(shí)的匹配費(fèi)用和從可用知識(shí)中準(zhǔn)確識(shí)別啟用知識(shí)以降低知識(shí)的應(yīng)用費(fèi)用。
常用的控制策略(control strategy)有:
(1)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的控制策略(data-driven strategy):采用從當(dāng)前或初始條件推導(dǎo)結(jié)論的向前推理方式的問(wèn)題求解方法,也稱為前向鏈(forward chaining)、自底向上(bottom-up)、事件驅(qū)動(dòng)(event-driven)控制。
(2) 目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的控制策略(goal-driven strategy):采用從目標(biāo)推導(dǎo)其前提條件的推理方式,以達(dá)到適當(dāng)?shù)囊褲M足狀態(tài)的問(wèn)題求解方法。也稱為后向鏈(backward chaining)、自頂向下(top-down)控制。
(3)混合控制(hybrid control):綜合利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行推理的控制策略,稱雙向控制?；旌峡刂仆ㄟ^(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)選擇目標(biāo),通過(guò)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)求解目標(biāo),可以大大縮小搜索空間,提高推理效率。難點(diǎn)是如何把數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)有機(jī)的結(jié)合起來(lái),具有代表性的有三種混合控制: ①目的-手段分析(means-ends analysis): 在確信了只有存在某個(gè)應(yīng)用目的后,才試圖采用某個(gè)或某些操縱的技術(shù); ②生成-測(cè)試技術(shù)(generate-and-test): 產(chǎn)生解空間中的所有可能解,然后測(cè)試每一個(gè)可能解,直到找到滿足當(dāng)前問(wèn)題數(shù)據(jù)約束的一個(gè)解; ③雙向推理技術(shù)(bi-directional reasoning,forward and backward chain): 根據(jù)問(wèn)題已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行正向推理,并不期望這種推理一直達(dá)到總目標(biāo)為止; 同時(shí)從目標(biāo)出發(fā)進(jìn)行反向推理,不期望該推理一直進(jìn)行到每個(gè)子目標(biāo)能被上下文匹配或否定。而期望兩種推理在某些子目標(biāo)處接合起來(lái)。
(4)最小冒險(xiǎn)原則(least commitment principle):推理控制策略,在沒(méi)有得到足夠的信息之前,不作任何決策。
(5)元控制策略(meta-level control):利用元知識(shí)控制推理。將元知識(shí)顯式表示構(gòu)成元知識(shí)庫(kù),元推理機(jī)利用元知識(shí)引導(dǎo)目標(biāo)推理機(jī)對(duì)問(wèn)題的求解。采用元控制,可以根據(jù)不同的問(wèn)題選擇不同的推理策略。
(6)搜索策略(searching):搜索是推理的一部分,是一種求解過(guò)程,從初始狀態(tài)點(diǎn)起,不斷使用可能的操作,對(duì)所有新?tīng)顟B(tài)點(diǎn)測(cè)試,直到找到滿足目標(biāo)條件的節(jié)點(diǎn)。用于構(gòu)造一條代價(jià)較小的推理路線,等同于可用規(guī)則的選擇策略。
常用的推理策略有:
(1)盲目搜索(blind search): 不利用任何啟發(fā)式信息的搜索,稱為無(wú)信息搜索,深度優(yōu)先搜索、廣度優(yōu)先搜索都是盲目搜索的例子。
(2)等費(fèi)用搜索(uniform cost search): 每條連接弧具有不同費(fèi)用的圖的一種搜索的最小費(fèi)用路徑的方法,是寬度優(yōu)先搜索的推廣,每次擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)必定是未擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)中費(fèi)用最小的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)圖中每條弧具有相等費(fèi)用時(shí),等費(fèi)用搜索簡(jiǎn)化為寬度優(yōu)先搜索。
(3)爬山法(hill climbing):是深度優(yōu)先搜索法再加上對(duì)每一決策點(diǎn)的可能路徑進(jìn)行排序的一種方法,方法的每一步都通過(guò)使?fàn)顟B(tài)得到最佳改進(jìn)的路徑向前搜索。
(4)回朔策略(backtracking strategies):選擇一條規(guī)則,如果不能得出一個(gè)解,那么忘掉參與的各步,并選擇另一條規(guī)則代之。如果沒(méi)有有用的知識(shí),那么規(guī)則可根據(jù)任意的方法選取,最后控制將退回,以便去選擇合適的規(guī)則。
(5)圖搜索策略(graphic searching strategies):用圖來(lái)表示搜索過(guò)程或結(jié)果的算法。搜索過(guò)程中同時(shí)記錄許多已試探的規(guī)則序列,以便在應(yīng)用一條規(guī)則時(shí),為以后應(yīng)用另外一條規(guī)則做好準(zhǔn)備?，F(xiàn)已有很多圖搜索算法,包括無(wú)信息和啟發(fā)式的圖搜索算法。
(6)啟發(fā)式搜索(heuristic search strategies):利用背景知識(shí)及與具體問(wèn)題有關(guān)的領(lǐng)域知識(shí),指導(dǎo)問(wèn)題求解的搜索方法。啟發(fā)式搜索每一步都選擇最有希望、最好的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展,盡量減少未擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的數(shù)目,并且對(duì)搜索圖不斷地進(jìn)行剪枝。
(7)與/或樹(shù)搜索(and/or tree search): 問(wèn)題求解時(shí),節(jié)點(diǎn)的關(guān)系網(wǎng)已經(jīng)在機(jī)器內(nèi)展開(kāi)成與/或樹(shù),搜索技術(shù)保證對(duì)這種樹(shù)找出問(wèn)題求解的最優(yōu)途徑,以便迅速達(dá)到解的終結(jié)條件,與/或樹(shù)搜索采用一定策略而不是遍歷性搜索,效率較高。
(8) 啟發(fā)式與/或樹(shù)搜索(heuristic and/or tree search): 引入啟發(fā)規(guī)則的與/或樹(shù)搜索。啟發(fā)式樹(shù)的相當(dāng)一部分節(jié)點(diǎn)及其后繼節(jié)點(diǎn)非封閉,起大量刪枝的作用,可以較迅速地完成搜索。
(9)博弈樹(shù)搜索(game tree search):當(dāng)有α、β博弈雙方時(shí),信息樹(shù)α、β雙方任何一個(gè)行動(dòng)展開(kāi)成不同形式。這種信息樹(shù)的搜索叫做博弈樹(shù)搜索。
(10)最大最小搜索(mini max search):雙人博弈策略。A方以自己的標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)有最大值的位置,B方則以選擇對(duì)A來(lái)說(shuō)是最小值的位置作為反應(yīng)。
(11)有序搜索(ordering search): 一種利用啟發(fā)性信息來(lái)選擇最有希望且處于最佳路徑上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展的啟發(fā)式搜索,節(jié)點(diǎn)的選擇采用估價(jià)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn),也稱為最佳優(yōu)先搜索。
(12)雙向搜索(bidirectional search):從初始節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)集合同時(shí)向外進(jìn)行的搜索過(guò)程。當(dāng)兩個(gè)方向的搜索邊域以某種合適的形式會(huì)合時(shí),搜索過(guò)程就以成功而告結(jié)束。
(13)并行搜索(parallel search):同時(shí)從若干節(jié)點(diǎn)開(kāi)始的搜索過(guò)程。在研究人類長(zhǎng)期記憶的聯(lián)想理論方面的系統(tǒng)HAM中有這一過(guò)程。例如,它并行地搜索若干節(jié)點(diǎn)以決定連接它們的路徑是否與記憶中和研究中的一致。
(14)交叉搜索(intersection search): 利用語(yǔ)義網(wǎng)表達(dá)知識(shí)進(jìn)行問(wèn)題求解的一種早期方法。它從兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始搜索,觀察它們的交叉節(jié)點(diǎn),以尋找對(duì)象之間的關(guān)系。