万方数据分类专家咨询系统开发工具ＥＦＣＴＯＯＬ的设计与实现 苏畅陈怡孤蔡经球厦门大学计算机系（厦门３６１００５）Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｙｊ（ｉＰｘｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ摘要文章在对实际专家系统和现有的专家系统开发工具进行分析的基拙上，探讨了提高专家系统开发工具的适应性的途径；实现了弱逻样关系吸其组合算法ｏｔ．探讨了提高专家系统开发工具运行效率的途径。同时采用ＶＩＳＵＡＬ ＰＲＯ－ＬＯＧ ４．Ｏｍ实现了一个分类专家咨询系统开发工具ＥＦＣＴＯＯＬ，利用ＥＦＣＴＯＯＬ，可根据索要生成确定或不确定的专家咨询系统。关健词专家咨询系统开发工具弱逐样关系ＶＩＳＵＡＬ ＰＲＯＬＯＧ不确定推理Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ Ｅｘｐｅｒｔ ＣｏｎｓｕｌｔａｔｉｏｎＳｙｓ ｔｅｍ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｔｏｏｌ ＥＦＣＴＯＯＬ Ｓｕ Ｃｈａｎｇ Ｃｈｅｎ Ｙｉｊｉａｎｇ Ｃａｌ Ｉｉｎｇｇｉｕ（ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ， Ｘｉａｍｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉａｍｅｎ ３６１００５）Ａｂｓｔｒａｃｔ； Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ＥｘｐｅｒｔＳ ｙｓｔｅｍ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｏｏｌｓ ｉｎ ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔ ｄｏｅｓ ｓｏｍｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ：ｎ ｔｈｒｅｅａｓｐｅｃｔｓ ｔｈａｔ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｌｆｅｘｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｘｐｅｔｒ Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｏｏｌ，ｉｍｐｌｅｍｅｍｉｎｇ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆｔｈｅ ｆｅｅｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｒｕｎｎｉｎｇ ｔｈｅ Ｅｘｐｅｔｒ Ｓｙｓｔｅｍ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓ ａ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ＥｘｐｅｒｔＣｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｔｏｏｌ一一－ＥＦＣＴＯＯＬ． Ｔｈｅ￣ｃａｎ ｃｒｅａｔｅ ａ ｅｃｒｔａｉｎ ｏｒ ａｎ ｕｎｃｅｒｔａｉｎ Ｅｘｐｅｔｒ ＣｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅＳｙｓｔｅｍ场ｕｓｉｎｇ ＥＦＣＴＯＯＬ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ； Ｅｘｐｅｔｒ Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｏｏｌ，ｆｅｅｂｌｅ Ｉｏｇｉｃ，ＶＩＳＵＡＬ ＰＲＯＬＯＧ， ｕｎｃｅｒｔａｉｎ ｅｒａｓｏｎｉｎｇ１引宫识的逻辑性强的专家咨询系统的开发工具，针对上述提及的现自８０年代以来， 专家系统已经取得了飞速的发展，出现了有的专家系统开发工具的不足之处，作一些改进，这将具有广众多的实用系统，这些系统以其所具有的潜在的巨大的经济效泛的应用前景和实际意义。益和社会效益，已为世人所注目。但是，由于专家系统是一类复分类问题较广，预侧、决策、诊断（包括医疗诊断或其 杂的智能化程序系统，要开发一个专家系统，特别是开发他故障诊断）和人文社会科学领域的许多问题都可归为此类间一个Ｉ拥的确定知识与不确定知识相结合的专家咨询系统，绝题阎。基于此，笔者研制出了确定知识与不确定知识相结合的非易事。人们从大量的开发专家系统的实践中深深体会到工具分类专家咨询系统开发工具ＥＦＣＴＯＯＬ （Ｅｘａｃｔ ａｎｄ Ｆｕｚｚｙ和环境的重要性。Ｃｌａｓｓｉｉｆｅｄ ＥｘｐｅｔｒＳ ｙｓｔｅｍ． Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｔｏｏｌ），它能按照用户的现有的已投人市场的专家系统开发工具有如下几个不足 要求，生成确定或不确定的专家咨询系统。用ＥＦＣＴＯＯＬ建造之处：专家咨询系统，方法简单，只要附上一个具体领域的知识库， （Ｉ）在不确定推理方面的功能较弱，例如：役有显式地让用ＥＦＣＴＯＯＬ就成为一个相应的专家咨询系统。系统采用ｖｉｓｕａｌ户选择推理模型，用户不了解系统采用的不确定推理方法；复ｐｒｏｌｏｇ ４刀编写，图形化窗口界面使得工具对用户十分友好，可合模糊命题的子命题间的逻辑关系只有合取和析取两种。在ｗｉｎｄｏｗｓ ９５或ｗｉｎｄｏｗ． ＮＴ上运行。现已利用该工具实现了 （２）推理能力较弱，如某些农业专家系统开发工具，主要利动物分类专家系统、木材选择专家系统、糖尿病诊疗系统、营养用数据库查询来模拟逻辑推理，若用其来开发多层次的推理系分析专家系统、酒品顾问专家系统、故障诊断专家系统等。统，则难度较大，且效率较低。（３） 许多系统提出的间题是固定的，不能根据逻辑关系减２ ＥＦＣＴＯＯＬ的主要特点少问题数，效率较低。 （１）提高了专家系统开发工具的适应性。（ ４）领域专家建造知识库时，系统提供的生成工具不够直该系统同时支持确定知识和不确定知识的处理，从而能用 观方便。此开发工具开发出确定和不确定的专家咨询系统（ ５）系统的可移植性不够好。除了可处理合取和析取关系之外， 还可处理弱逻辑关系。因此， 笔者决定研制既能处理确定知识又能处理不确定知利用ＥＦＣＴＯＯＬ开发领域专家系统， 方法简单，无需编程，作者简介：苏杨，女，计算机应用专业硕士，主要研究方向为专家系统、机器翻译及智能检素等。陈怡班，男，计算机应用专业硕士，主要研究方向为机器翻译、 智能检索及多媒体网络等。蔡经球，男，教授，主要研究方向为人工智能、软件工程等。１０２ ２００１． ５计笠机丁祝与偷用从而提高领域专家开发专家系统的效率，便于推广。行增加、删除和更新。对于规则，用户可以修改其结论、前提和若用户需开发不确定专家咨询系统， 则ＥＦＣＴＯＯＬ可提供可信度。两种不确定推理模型；ＭＹＣＩＮ不确定推理模型ｔｏ和［１０，１１区间的 （５）不确定推理模型选择模块：可以选择适当的不确定推不确定推理模型气理模型。由于时间，该系统目前提供两种模型：ＭＹＣＩＮ不系统提供两种提问模式： 系统自动生成提问清单或由领域确定推理模型，１０，１］区间的不确定推理模型。今后可进一步扩专家给出提问清单。充，加入其他的不确定推理模型。系统还提供设定阀值的功能。推理能力强， 能处理任意层的推理。 ＥＦＣＴＯＯＩ的可移植性能好。（ ６）不确定推理模块：根据选定的不确定推理模型进行不确定推理。（ ２）提高专家系统开发工具的运行效率。 （７）询问模块：系统自动生成提间库，在提问过程中根据用采用Ｖｉ ｓｕａｌ Ｐｍｌｏｇ作为编程平台，由于它具有一个可以户输人的信息逐步修剪网络，减少问题数，提高运行效率。和ｐａｓｃａｌ和Ｃ编译器相媲美的高级优化的编译器，因此，用（ ８）解释模块：该模块根据用户需要，利用当前证明树对每Ｖｉｓｕａｌ Ｐｒｏｌｏｇ开发出的专家系统开发工具的运行效率比用Ｖｉ－ｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ，Ｖｉｓｕａｌ Ｆｏｘｐ、开发来得高。个询问进行解释。（９）帮助模块： 提供联机帮助，方便用户使用〔 系统自动生成提问库，在提问过程中根据用户输人的信息３．３ ＥＦＣＴＯＯＬ的知识处理逐步修剪网络，减少问题数，这种处理方式优于采用数据库查３．３．１规．Ｍ，获取询技术来生成提问清单的方法。 ＥＦＣＴＯＯＬ的知识的输人方法十分简单，领域专家只需在窗口中填人＜》内的部分，则可自动生成知识库内部表示－３开发环境概迷＜命题ｉ ＞３．１开发平台条件： ＜条件Ｉ＞ ＥＦＣＴＯＯＬ的开发平台采用了近年来丹麦Ｐｒｏｌｏｇ Ｄｅｖｅｌｏｐ－ｍｅｎｔ Ｃｅｎｔｅｒ推出了可视化的Ｐｒｏｌｏｇ— Ｖｉｓｕａｌ Ｐｒｏｌｏｇ，它既具＜条件ｉ＞有传统Ｐｒｏｌｏｇ的推理能力，又具备友好的图形用户界面。还有诸如很好的可移植性、方便的编程环境、强大的编程能力等特＜条件ｎ＞ 点。现在许多公司的倾向是用数据库技术解决任何问题，但是 ＜条件之间的逻辑关系＞用这种方法常常会导致开发周期长且开发出的最终系统性能＜规则可信度＞ 差。而用Ｖｉｓｕａｌ Ｐｒｏｌｏｇ开发的应用可以具有更好的性能、更友约定： 设某命题为Ａｉ，好的用户界面、较短的开发周期。因为现在的应用需求比计算 （１）ｎｏｔ Ａｉ也可作为前提。提问时询问“Ａｉ是否成立？”，若机硬件速度的提高要快，所以速度问题总是存在并且始终是一Ａｉ不成立，则ｎｏｔ Ａｉ成立。个评价标准，Ｖｉｓｕａｌ Ｐｍｌｏｇ具有高级优化的编译器，所以用它（２）条件之间的逻辑关系可以是逻辑“与”、逻辑“或”、或 编写的程序运行速度很快，几乎和基于Ｃ＋＋的应用程序一样。“弱逻辑关系”中的一种。由于Ｖｉｓｕａｌ Ｐｒｏｌｏｇ具有以上所述的优点，该系统采用Ｖｉｓｕａｌ（３） 可信度要么在［－１，１１内取值，要么在［［０，１１内取值Ｐｒｏｌｏｇ ４．０开发，保证系统的运行效率，并且便于系统的升级和如： 推荐采用低度洒移植。条件： 主菜口味浓度淡 ＥＦＣＴＯＯＬ的工作过程分为专家咨询系统生成和运行两个没放调味汁 阶段。只要建立具体领域的知识阵，ＥＦＣＴＯＯＬ就成为该领域的＜ａｎｄ＞ 专家咨询系统。知识库可由ＥＦＣＴＯＯＬ的规则获取模块自动产＜０． ９＞生，也可由知识库编辑程序人工建立，用户可根据需要选择。 则语义为：如果主菜口味浓度淡并且没放调味汁，则很可３．２主要功能模块能推荐采用低度酒。 （１）专家咨询系统类型选择模块：可以选择生成确定推３．３．２事实获取理的专家咨询系统，也可以选择生成不确定推理的专家咨询提问库的生成 系统。 （１）由ＥＦＣＴＯＯＬ的推理机根据知识库自动生成模糊推理 （２）规则获取模块二领域专家只需将领域知识分类，建立树树，系统采用深度优先的方法搜索出需要由用户回答的间题，状知识体系，无需编程，就可建立知识库。如果一个规则的前提是复合命题时，则根据一些启发性的原则（ ３）知识库加载与卸载模块：加载或卸载具体领域的知来决定间题个数，运用剪枝技术来减少问题数。识库。例如： 对逻辑“与”命题：若一个命题被完全否定，则其余间 （４）知识库维护模块：包括知识库浏览、知识库编辑、知识题不必再间，放弃向这一方向继续推理，结论一定推不出，库ｆｗ存、知识库删除等。（ ２）由领域专家给出需要用户回答的间题，并给出可供用知识库浏览：当领域专家已建立好知识库后， 用户就可以户选择的模糊答案，包括空答案（用户无法回答）。对知识库进行浏览，为增强可读性，该浏览工具用自然语言来事实获取 表示知识）钊的树状知识。这样，用户就能对知识库目前的状提问对话框的形式为： 况一目了然，有助于理解专家咨询系统的运行机制，也便于发问题ｉ是否成立？ 现知识库中的不完善之处。＜事实可信度》 知识库编辑： 提供方便的文本编辑工具，便于对知识库进［ 成立］［不成立］！无法回答了【请解释｝计算机工程与应用２００１．５ １０３－一一一一一，尸－－－一一－－－－劝Ｅ．．－－￣－ ｝． ．：－一一一一一一－一￣ 万方数据万方数据 用户根据实际情况填人＜》内的部分，选择曰内的内容。 （３）若采用ＭＹＣＩＮ不确定推理模型，则用ＭＹＣＩＮ的并行其中事实可信度的取值区间必须和规则可信度的取值区 组合算法算出结论的最终可信度。间一致。（ ４）若采用［［０，１１不确定推理模型．则用［０，１１模型的并行组３．３．３ ＥＦＣＴＯＯＬ中的知识库生成算法合算法算出结论的最终可信度。（帅启动用户接口， 用户从交互式模式输人待分类的对象（ ５）更新该结论的可信度。的属性。（ ６）检查并行规则集处理完否，处理完则结束，否则转（２）０ （２）对输人信息进行完整性检查。（ ３）产生新条件的序号。４结束语（ ４）产生新规则的序号，生成新一条规则。该系统可处理复合模糊命题中的子命题之间所具有的多 （ ５）用户输入完成否，若完成，结束；否则转（２）０种逻辑关系，诸如合取关系、析取关系、均值关系和弱逻辑关３．４ ＥＦＣＴＯＯＬ的推理机制系，其中弱逻辑关系是笔者开发模糊专家系统时根据实际情况ＥＦＣＴＯＯＬ采用向前推理和向后推理交替混合使用机制。 提出的一种新的逻辑关系。首先，ＥＦＣＴＯＯＬ对工作空间初始化，一般分类问题的知识可构笔者开发的分类专家咨询系统开发工具ＥＦＣＴＯＯＩ，规则 成类树状的层次结构，通常是一个森林。ＥＦＣＴＯＯＬ采用一个无的前件若是复合命题，则考虑子命题之间的逻辑关系，逻辑关条件满足的更抽象的概念，作为森林中每裸树根节点的父节系可以是“合取”、“析取”、“均值关系”以及“弱逻辑关系”。它可点，把森林转化成树。ＥＦＣＴＯＯＬ从决策树的任意节点开始处用于建造一般分类问题的确定或不确定的专家咨询系统，用理，看此节点是否仍然是一裸子树的很，若是，则去处理该子ＥＦＣＴＯＯＬ建造专家咨询系统，方法简单。系统采用ｖｉｓａｓ树，否则处理下一个节点。在提问过程中根据用户输人的信息ｐｍｌｏｇ东０编写，图形化窗口界面使得工具对用户十分友好，可逐步修剪网络，缩小搜索空间，提高系统的时空效率。获取用户在ｗｉｎｄｏｗｓ ９５或ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ上运行。信息后，确定出最后可推出的网络节点，若是不确定专家咨询同时笔者也在提高开发工具的适用性、 运行效率和可移植系统则还必须推出其可信度。性等方面作了一些探讨。现已利用该工具实现了动物分类专家３．５可信度的计算系统、木材选择专家系统、糖尿病诊疗系统、营养分析专家系 提供基于不同取值区间的不确定推理机制，以供用户选统、酒品顾问专家系统、故障诊晰专家系统等。用。这些不确定推理模型包括：〔收稿日期：２０００年２月）（１ ）在区间［－１，ｌ１上的ＭＹＣＩＮ不确定推理模型。（ ２）在区间［［０，１１上的不确定推理模型，这个模型实际上是参考文献将ＭＹＣＩＮ ＯＭ作适当的线性变换ｙ＝（ｘ＋ｌ）／２，形成的取值范１．苏肠，蔡经球，陈怕班．复合棋栩命题的弱逻辑关系及其运算方法．计围在［０，１１上的不确定推理的点估计模型，进而可推广到区间估算机学报，２０００．３计和语言值估计。２．苏畅，菜经球新一代智能语言Ｖｉｓｕａｌ Ｐｏｒｌｏｇ．计算机应用研究，１９９９．３．５．１ ＥＦＣＴＯＯＬ中不确定推理的主要算法８：１ ７－１９可信度顺序传播算法 ３．陆汝竹等．专家系统开发环境．科学出版社１９９４（１）对知识库中的规则进行处理 ４．Ｓｈｏｒｔｌｉｆｅ Ｅ Ｈ，ｅｔ ＆ＬＡ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｉｎｅｘａｅｔ Ｒｅａｓｏｎｉｎｇ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ．（ ２）调用可信度并行组合算法Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，１９７５；２３；３５１－３７９（ ３）取出每个规则的条件集合，按照条件之间的逻辑关系５．蔡经球在区间价，１让的不梢确推理棋醚．厦门大学学报，１９９５．１：１３１－１３３ （合取、析取或弱逻辑关系）进行逻辑组合。６浏有才，刘增良．棋栩专家系统原理与设计北京航空航天大学出版（ ４）取出组合后的可信度和规则的可信度，按照选定的不社，１ ９９５确定推理模型的顺序传播算法进行申行组合，算出该规则的结７．ｆ纪文，张成奇．专家系统中的不精确推理研究，计算机研究与发展，论的可信度。１９８９． １２ （５）更新该规则的结论的可信度。８．０１，ｓａｙｒ Ｄ Ｅ．Ｓｏｌｉｃｉｔｉｎｇ Ｗｅｉ沙．ｍ Ｐｒｏｂａｂｉｉｌｔｉｅｓ ｆｍｍ Ｅｘｐｅｒｔｓ ｆｏｒ（ ６）检查规则集处理完否，处理完则结束，否则转（１）。Ｒｕ ｌｅ－Ｂａｓｅｄ Ｅｘｐｅｔｒｓ ｙａｔｅｍａ．ＩｎＱ．Ｍａｎ－Ｍａｃｈｉｎｅ Ｓｔｕｄｉｅｓ，１９９００２： 可信度并行组合算法２９３－３０１ （１） 检查知识库中是否存在并行规则，若无，则结束，否则９．Ｌｉｎｇ Ｘ，ＲｕｄｄＷ ＧＣｏｍｂｉｎｉｎｇ Ｏｐｉｎｉｏｎｓ Ｐｒｏｍ Ｓｅｖｅａｒｌ Ｅｘｐｅｒｔｓ．Ａｐ－继续。ｐｌｉｄｅ人ｒｔｉｆｉｃｉｅｌＩｍｅｌｉｇｅｎｃｅ，１９８９．３：４３９－４５２（ ２）对并行规则集中的结论的可信度集合进行处理（上接６４页）３．Ｃｕｎｄｌｉａ Ｂｏｒｇｅｆｏｒｓ．Ａｎａｌｙｅｉｎｇ Ｎｏ－ ２Ｄ ａｎｄ ３Ｄ Ｐａ１ｆｅｍｓ．ＣＶＩＵ， 这个方法还可以推广到对多波段图像的处理。・具体地，可１ ９９６注：１４５－１５７以把聚类过程的对象变为以每个像素对应的多波段强度构成４．Ｓ Ｉｌｒｏｍｗｉｔｚ，Ｔ Ｐａｖｌｉｄａ．Ｐｉｃｔｕｍ ａｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｂｙ ａ ｔｒｅｅ ｔａｒｖｅｒｓａｌ ａｌｇｏ－的向盘。而合并时区域灰度的相似性使用向量距离和向量范数ｒｉｔｈｍ工Ａ－Ｃｅｍｐｕｔ．， Ｍａｃｈ．２３，１９７６：３６８－３８８卡计算。（收稿日期二２０００年２月）５．Ｒｏｌｆ Ａｄａｍａ，Ｉｃａｎｎｅ ＢｉｅｃｈｅｆＳｅｅｄ Ｒｅｇｉｏｎ Ｇｒｕｗｉｎｇ．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ－ＰＡＭ１ ，１９１，Ｍ６：６１闭曰Ｍ，参考文献６．Ｓｈｉｕｈ－ｙａｎｇ Ｃｈａｎ， Ｗｅｉ－Ｃｈｕｎｇ Ｌｉｎ，Ｃｈｉｎ－ｔｕ Ｃｈｅｎ．Ｓｐｌｉｔ｝ｄ－ＭｅｒｇｅＩｍａｇｅ Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｌ－Ａｉｓｅｄ Ｆｅａｔｒｕｅ Ａｎａ妙．ｉｓ ａｎｄ Ｓｔａｉｔｓ－１．图像理解国防科技大学出版杜，１９９５ｔ ｉｃａｌ Ｔｅａｔｓ．ＣＶＧＩＰ．ＧＭＩＰ，ｌ９９１．９；５３：４５７－４７５２．蔡元龙棋式识别一西安电子科技大学出版社，１９９０１０４ ２００１．５计算机工程与应用一一丁尸一一－－－－一一一一１跪
