人工智能第5章产生式系统ppt课件.ppt

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1、第5章产生式系统5.1产生式规则5.2产生式系统5.3产生式系统与图搜索5.4产生式系统的应用5.5产生式系统的程序实现5.1产生式规则5.1.1产生式规则产生式(Production)一词，首先是由美国数学家波斯特（E.Post）提出来的。波斯特根据替换规则提出了一种称为波斯特机的计算模型，模型中的每一条规则当时被称为一个产生式。后来，这一术语几经修改扩充，被用到许多领域。例如，形式语言中的文法规则就称为产生式。产生式也称为产生式规则，或简称规则。产生式的一般形式为前件→后件其中，前件就是前提，后件是结论或

2、动作，前件和后件可以是由逻辑运算符AND、OR、NOT组成的表达式。产生式规则的语义是:如果前提满足，则可得结论或者执行相应的动作,即后件由前件来触发。所以，前件是规则的执行条件，后件是规则体。例如，产生式规则：(1)如果银行存款利率下调，那么股票价格上涨。(2)如果炉温超过上限，则立即关闭风门。(3)如果键盘突然失灵，且屏幕上出现怪字符，则是病毒发作。(4)如果胶卷感光度为200，光线条件为晴天，目标距离不超过5米，则快门速度取250，光圈大小取f16。5.1.2基于产生式的推理模式由产生式的涵义可知，利用

3、产生式规则可以实现有前提条件的指令性操作，也可以实现逻辑推理。实现操作的方法是当测试到一条规则的前提条件满足时，就执行其后部的动作。这称为规则被触发或点燃。利用产生式规则实现逻辑推理的方法是当有事实能与某规则的前提匹配（即规则的前提成立）时，就得到该规则后部的结论（即结论也成立）。实际上，这种基于产生式规则的逻辑推理模式，就是逻辑上所说的假言推理（对常量规则而言）和三段论推理（对变量规则而言），即：A→BAB这里的大前提就是一个产生式规则，小前提就是证据事实。5.2产生式系统5.2.1产生式系统的组成产生式系

4、统由三部分组成：产生式规则库、推理机和动态数据库，其结构如图所示。产生式规则库亦称产生式规则集，由领域规则组成，在机器中以某种动态数据结构进行组织。推理机亦称控制执行机构，它是一个程序模块，负责产生式规则的前提条件测试或匹配，规则的调度与选取，规则体的解释和执行。即推理机实施推理，并对推理进行控制，它也就是规则的解释程序。产品式规则库推理机动态数据库5.2.2产生式系统的运行过程产生式系统运行时，除了需要规则库以外，还需要有初始事实(或数据)和目标条件。目标条件是系统正常结束的条件，也是系统的求解目标。产生式

5、系统启动后，推理机就开始推理，按所给的目标进行问题求解。推理机的一次推理过程，可如图所示。一个实际的产生式系统，其目标条件一般不会只经一步推理就可满足，往往要经过多步推理才能满足或者证明问题无解。从规则库中取一个条规则，将其前提同当前动态数据库中的事实/数据进行模式匹配匹配成功否把该规则的结论放入当前动态数据库：或执行规则所规定的动作NY5.2.3控制策略与常用算法产生式系统的推理可分为正向推理和反向推理两种基本方式。1.正向推理正向推理算法一：步1将初始事实/数据置入动态数据库；步2用动态数据库中的事实/数

6、据，匹配/测试目标条件，若目标条件满足，则推理成功，结束。步3用规则库中各规则的前提匹配动态数据库中的事实/数据，将匹配成功的规则组成待用规则集；步4若待用规则集为空，则运行失败，退出。步5将待用规则集中各规则的结论加入动态数据库，或者执行其动作，转步2；可以看出:随着推理的进行，动态数据库的内容或者状态在不断变化。动态数据库推理例5.1动物分类问题的产生式系统描述及其求解。设由动物识别规则组成规则库，推理机采用上述正向推理算法。该产生式系统就是一个小型动物分类知识库系统。规则：r1：若某动物有奶，则它是哺乳

7、动物。r2：若某动物有毛发，则它是哺乳动物。r3：若某动物有羽毛，则它是鸟。r4：若某动物会飞且生蛋，则它是鸟。r5：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。r6：若某动物是哺乳动物且吃肉，则它是食肉动物。r7：若某动物是哺乳动物且有蹄，则它是有蹄动物。r8：若某动物是有蹄动物且反刍食物，则它是偶蹄动物。r9：若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色条纹，则它是老虎。r10：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。r11：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

8、颈鹿。r12：若某动物是有蹄动物且白色且有黑色条纹，则它是斑马。r13：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。r14：若某动物是鸟且不会飞且会游泳且黑白色，则它是企鹅。r15：若某动物是鸟且善飞且不怕风浪，则它是海燕。再给出初始事实：f1：某动物有毛发。f2：吃肉。f3：黄褐色。f4：有黑色条纹。目标条件：该动物是什么？易见，该系统的运行结果为：该动物是老虎。其推理树如图所示。动物