人工智能产生式系统实验报告

实 验 报 告

【实验名称】______________产生式系统_______________________ 【实验目的】

1. 理解产生式系统的结构原理与实际应用。 2. 掌握产生式规则表示及规则库组建的实现方法。

3. 熟悉和掌握产生式系统的运行机制，掌握基于规则推理的基本方法。

【实验原理】

产生式系统用来描述若干个不同的以一个基本概念为基础的系统，这个基本概念就是产生式规则或产生式条件和操作对。在产生式系统中，论域的知识分为两部分：用事实表示静态知识；用产生式规则表示推理过程和行为。

【实验内容】

1.自己建造产生式系统（包括规则库和事实库），然后进行推理，即可以自己输入任何的事实，并基于原有的规则和输入的事实进行推理。

2.建造动物识别系统，能根据输入的动物特征判断是那种动物或给出相应的回答。 3.算法设计 ①首先建立事实库

事实库是在程序的开始直接输入的，用户根据需要选择，即要求用户先输入特征个数，然后输入动物的特征，进行识别。如果未识别出来，则可以重新选择，或者退出。

动物的特征如下：

1有奶 2有毛发 3有羽毛 4会飞 5生蛋 6有爪 7有犬齿 8目盯前方 9吃肉 10有蹄 11反刍食物 12黄褐色 13黑色条纹 14黑色斑点 15长腿 16长脖子 17暗斑点 18白色 19不会飞 20黑白色 21会游泳 22善飞 23不怕风浪

24哺乳动物 25鸟 26食肉动物 27有蹄动物 28偶蹄动物

1

29海燕 30老虎 31金钱豹 32长颈鹿 33斑马 34鸵鸟 35企鹅

②建立静态规则库

即建立产生式规则，本算法采用了产生中间事实的方法，便于建立和使用规则。为了便于设计，我们把要识别的动物限于7种，这样所需要的产生式规则就比较少。本算法共有15种规则，如下：

R1: 如果动物有奶，则它是哺乳动物 R2: 如果动物有毛发，则它是哺乳动物 R3: 如果动物有羽毛，则它是鸟 R4: 如果动物会飞且生蛋，则它是鸟 R5: 吃肉的哺乳动物是食肉动物

R6: 有爪有犬齿木钉前方的哺乳动物是食肉动物

R7: 有蹄的哺乳动物是有蹄动物 R8: 反刍食物的有蹄动物是偶蹄动物 R9: 黄褐色有黑条纹的食肉动物是老虎 R10:黄褐色有黑色斑点的食肉动物是金钱豹

R11:长腿长脖子有黄褐色暗斑点的有蹄动物是长颈鹿

R12:有黑白条纹的有蹄动物是斑马 R13:不会飞长腿长脖的鸟是鸵鸟 R14:不会飞会游泳黑白色的鸟是企鹅

③正向推理过程

从已知事实出发，通过规则库求得结论，或称数据驱动方式。推理过程是： ? 规则集中的规则前件与事实库中的事实进行匹配，得匹配的规则集合。 ? 从匹配规则集合中选择一条规则作为使用规则。

? 执行使用规则的后件，将该使用规则的后件送入事实库中。 ? 重复这个过程直至达到目标。

如有多条匹配规则需从中选一条作为使用规则，本算法是根据规则的顺序依次选择，且规则中不存在同一组事实对应多条匹配规则。

2

R15:善飞不怕风浪的鸟是海燕 具体表示如下： R1: 1->24 R2: 2->24 R3: 3->25 R4: 4*5->25 R5: 6*7*8*24->26 R6: 9*24->26 R7: 10*24->27 R8: 11*27->28 R9: 12*13*24->30 R10: 12*14*24->31 R11: 12*15*16*17*27->32 R12: 13*18*27->33 R13: 15*16*19*25->34 R14: 19*20*21*25->35 R15: 22*23*25->29

④实验流程图

开始初始化欲加入的事实的个数及事实令i=1取出规则i的前提条件部分Ni=i+1事实库中有相应的事实Y取出规则i结论部分结论为新事实Y将该规则加入到事实库中该事实是结论性事实Y将该规则的结论作为最终的结论结束NN ⑤实验结果及分析

如输入如下事实：有羽毛、善飞、不怕风浪。系统的推理过程如下：

先从规则库中取出第一条规则R1，检查其前提是否可与事实库中的已知事实相匹配。 R1的前提是“有奶”，但事实库中无此事实，故匹配失败；然后取R2，匹配失败；接着取R3，该前提与已知事实“有羽毛”相匹配，故R3被执行，并将其结论“鸟”作为新的事实加入到事实库中。此时，事实库的内容变为：有羽毛、善飞、不怕风浪、鸟；此后，R4~R14均匹配失败，接着取R15，该前提“善飞+不怕风浪+鸟”与已知事实相匹配，R15被执行，并推出“该动物是海燕”。由于“海燕”已是目标集合中的一个结论，即已推出最终结果，故问题求解过程结束。

下面是程序运行的结果：

3