高級專家系統：原理、設計及應用(第2版)（簡體書）

《高級專家系統：原理、設計及應用（第二版）》第二版介紹專家系統的理論基礎、設計技術及其應用，共11章。書中概述專家系統定義、發展歷史、類型、結構和特點以及專家系統構建的步驟；討論開發專家系統時可能采用的人工智能的知識表示方法和搜索推理技術；探討專家的解釋機制；研究基于規則專家系統、基于框架專家系統、基于模型專家系統、基于Web專家系統和實時專家系統的結構、推理技術、設計方法及應用示例；介紹人工智能和專家系統的編程語言和開發工具；展望專家系統的發展趨勢和研究課題，並簡介新型專家系統的特征與示例。
內容比第壹版有較大的更新，特別是補充了許多專家系統的設計方法、編程技術和應用實例。
《高級專家系統：原理、設計及應用（第二版）》作為專著和教材，可供高等學校計算機、智能科學與技術、自動化、自動控制、機電工程、電子信息和電子工程及其他專業本科高年級學生和研究生作為“專家系統”課程的教材或參考書，也可供從事專家系統、人工智能和智能系統研究、開發和應用的科技工作者使用。

約翰·德爾金（John Durkin）

1970年于美國賓州州立大學（Pennsylvania State University）獲得學士學位。1973年和1983年在匹茲堡大學（University of Pittsburgh）分別獲得碩士和博士學位。1980-1982年在卡耐基一梅隆大學（Camegie Mellon University）任助理研究員，1986-1987年任賓州州立大學助理教授。
現為美國阿克倫大學（University of Akron）電氣與計算機工程系副教授，美國智能計算機公司（Intelligent Computer Systems，Inc.）總裁，IEEE高級會員，國際機器人學制造工程師學會高級會員，美國人工智能學會會員。主要研究領域為專家系統和知識工程。出版關于專家系統的著作9部，已發表論文和技術報告90多篇。曾在美國和歐洲一些著名公司和政府機構（如IBM和NASA等）擔任高級技術職務，長期從事專家系統的開發和指導工作，取得許多重要成果。1979年獲得全美IR100獎（此獎授予當年美國*重要的100項技術性開發成果），1989年在第11屆國際人工智能聯合會議上獲論文獎，1990年被英國知識工程國際刊物授予杰出專家系統指導者獎。

蔡自興

教授，1962年畢業于西安交通大學電機工程系。1962年至今在中南大學從事教學和科研工作，現為信息科學與工程學院教授、博士生導師。1983-1985年為美國普渡大學和內華達大學訪問學者，1988-1990年任中國科學院自動化研究所和北京大學信息科學中心客座研究員，1992-1993年任美國倫塞勒工業大學客座教授。2004年4-7月為俄羅斯科學院圣彼得堡信息學與自動化研究所客座研究員。2007年5-8月任丹麥技術大學客座教授。是聯合國專家（UNIDO）、國際導航與運動控制科學院院士、紐約科學院院士，全國高等學校首屆教學名師獎、寶鋼教育基金優秀教師特等獎和徐特立教育獎獲得者。
曾任第八屆湖南省政協副主席，全國政協第九、十屆委員會委員。曾兼任中國人工智能學會副理事長及智能機器人專業委員會主任、中國自動化學會理事及智能自動化專業委員會委員、中國計算機學會模式識別與人工智能專業委員會委員等職。
主要從事人工智能、智能系統、智能控制、智能機器人等研究，是中國智能控制、人工智能、機器人學諸學科的學術帶頭人之一。已在國內外出版專著、教材40多部，發表學術論文近千篇。還出版散文選集、科普選集、政協提案選輯和科普中篇小說各1部。主持並完成包括國家自然科學基金重點項目在內的科教研究30多項，獲國際獎勵3項、省部級以上獎勵10多項。


龔濤

2003年、2007年在中南大學信息科學與工程學院分別獲得碩士、博士學位，2007年至今在東華大學從事教學科研工作。現為東華大學信息科學與技術學院副教授、碩士生導師。2011-2012年作為訪問學者留學美國普渡大學（West Lafayette）。2012-2013年擔任IEEE免疫計算研究組副主席，2012年牽頭創辦了免疫計算領域學術刊物Immune Computation，擔任主編。2007年為首屆上海市晨光學者，2010年為SigmaXi科學研究學會終身會員。曾獲首屆寶鋼教育基金獎優秀學生特等獎（2006年）、上海市優秀教學成果二等獎（2013年）。已發表論文近百篇，SCI、EI檢索48篇，獲得專利授權19項，出版專著10多本。主持完成上海市自然科學基金項目1項，正在主持上海市教委項目1項。

《高級專家系統:》可供高等學校計算機、智能科學與技術、自動化、自動控制、機電工程、電子信息和電子工程及其他專業本科高年級學生和研究生作為“專家系統”課程的教材或參考書,也可供從事專家系統、人工智能和智能係統研究、開發和應用的科技工作者使用.

專家系統是人工智能最重要和最廣泛的應用研究領域之一，在過去40多年中獲得很大發展，對國民經濟各個部門和科學技術各個領域以及人民文化生活與物質生活的方方面面做出不可磨滅的貢獻。
本書第一版於2005年出版後，受到廣大高校師生和其他讀者的熱烈歡迎。據書市調查顯示：本書第一版與中譯本《專家系統原理與編程》曾成為國內最受歡迎的兩部專家系統著作。本書第一版曾長期脫銷，讀者反映“一書難求”。這次第二版的問世，將為書籍市場提供一本面貌一新的專家系統著作，盡可能滿足讀者多年來的渴求。
本書第二版介紹專家系統的理論基礎、設計技術及其應用，共11章。書中概述專家系統定義、發展歷史、類型、結構和特點以及專家系統構建的步驟；討論開發專家系統時可能採用的人工智能的知識表示方法和搜索推理技術；探討專家的解釋機制；研究基於規則專家系統、基於框架專家系統、基於模型專家系統、基於Web專家系統和實時專家系統的結構、推理技術、設計方法及應用示例；介紹工智能專家系統的編程語言和開發工具；展望專家系統的發展趨勢和研究課題，並簡介新型專家系統的特徵與示例。本書內容比第一版有較大的更新，特別是補充了許多專家系統的設計方法、編程技術和應用實例，使本書整體水平得到進一步提升。新版增加內容的篇幅較大，主要包括專家系統的發展史、分類和人在專家系統中的作用；基於規則的反向推理專家系統、基於規則的正向推理專家系統、基於框架專家系統的設計；各種實時專家系統的案例；MATLAB等專家系統的新型編程工具等。
本書既是教材又是專著，可作為高等學校計算機、智能科學與技術、自動化、控制工程、機電工程、電子信息和電子工程及其他專業本科高年級學生和研究生的“專家系統”課程教材或參考書，也可供從事專家系統、人工智能和智能係統研究、開發和應用的科技工作者參考。
本書第一版和第二版都是由蔡自興、（美）約翰·德爾金（John Durkin）和龔濤三人合作編著的。約翰·德爾金博士是國際著名的專家系統專家、美國阿克倫大學（University of Akron）電氣與計算機系教授。他在麥克米蘭（Macmillan）出版公司發表的專著Expert Sys-tems：Design and Development至今仍不失為專家系統的國際經典之作。該書更多的精粹內容已被收入本書，以饗讀者。我們在本書修訂過程中的合作，使我們的友誼獲得持續發展，並希望為中美兩國學者和人民的友誼和合作做出微薄貢獻。借本書第二版問世之際，我衷心祝愿約翰·德爾金先生健康快樂，生活美滿、學術之樹常青。
龔濤為本書第一版的編著發揮過重要作用。當年他還是我指導的一位博士研究生，尚未畢業，處於學習階段。現在，他已取得長足進步，是東華大學信息科學與技術學院的一位比較有為的青年學者，在免疫計算等領域嶄露頭角。我希望他攻堅克難，繼續攀登，爭取新的突破，獲得更大的進步，做出更大貢獻。
本書第二版編寫過程中，我們從國內外許多專家系統著作中吸取了豐富的營養；在參考文獻中列出這些著作及其作者，謹向他們致以誠摯感謝。中南大學及其信息科學與工程學院、美國阿克倫大學及其電氣與計算機工程系、東華大學及其信息科學與技術學院的有關領導和老師，對本書修訂工作提供了有力支持和無私幫助；在此謹向他們表示由衷感謝。蔡競峰和蔡清波兩位博士為本書提供了大量的最新參考資料，並提出不少寶貴建議；<冶金自動化》雜誌沈黎穎主編也提供了許多資料。郭瑤、彭夢、文莎、吳冰璐等繪製了部分插圖。科學出版社的有關領導和編輯也為本書的編輯出版付出了智慧和辛勞。在此，一併向他們致以親切問候和謝意。
專家系統仍處於持續發展時期，尚有許多問題有待解決，我們也需要進一步深入研究與學習。因此，本書修訂本難免還存在一些問題與不足，敬請諸位批評指正。

第二版前言
第一版前言

第1章專家系統概述
1．1專家系統的定義
1．2專家系統的發展歷史
1．3專家系統的分類
1．3．1系統應用領域
1．3．2問題求解任務
1．3．3系統工作原理
1．4專家系統的結構
1．5專家系統的特點
1．6構建專家系統的步驟
1．7人在專家系統中的作用
1．8本章小結
習題1

第2章專家系統的知識表示和推理
2．1知識表示
2．1．1知識的類型
2．1．2對像一屬性一值三元組
2．1．3規則
2．1．4框架
2．1 ．5語義網絡
2．1．6謂詞邏輯
2．2知識獲取
2．2．1基本概念和知識類型
2．2．2知識提取任務
2．2．3知識獲取的時間需求和困難
2．3知識推理
2．3．1人類的推理
2．3．2機器的推理
2．4不確定推理
2．4．1關於證據的不確定性
2．4．2關於結論的不確定性
2．4．3多個規則支持同一事實的不確定性
2．5基於規則的推理系統
2．6模糊邏輯
2．6．1模糊集合、模糊邏輯及其運算
2．6．2模糊邏輯推理
2．6．3模糊判決方法
2．7人工神經網絡
2．7．1人工神經網絡研究的進展
2．7．2人工神經網絡的結構
2．7．3人工神經網絡的典型模型
2．7．4基於神經網絡的知識表示與推理
2．8進化計算
2．8．1遺傳算法基本原理
2 ．8．2遺傳算法求解步驟
2．9免疫計算
2．9．1自體和異體的知識表示
2．9．2異體特徵空間的表示
2．9．3異體特徵空間的搜索與推理
2．1 0本章小結
習題2

第3章專家系統的解釋機制
3．1解釋機制的行為
3．2解釋機制的要求
3．3解釋機制的結構
3．3．1預製文本法
3．3．2追踪解釋法
3 ．3．3策略解釋法
3．3．4自動程序員法
3．3．5基於事實的自動解釋機制
3．4解釋機制的實現
3．4．1預製文本法的實現
3．4．2基於事實的自動解釋機制的實現
3．5解釋機制的web可視化
3．5．1基於web的解釋界面設計
3．5．2解釋信息的可視化顯示
3．5．3解釋機制的web可視化案例
3．6本章小結
習題3

第4章基於規則的專家系統
4．1基於規則專家系統的發展
4．2基於規則專家系統的工作模型
4．2．1產生式系統
4．2．2基於規則專家系統的工作模型和結構
4．3基於規則專家系統的特點
4．3．1基於規則專家系統的優點
4．3 ．2基於規則專家系統的缺點
4．4基於規則專家系統的設計過程
4．4．1專家知識的描述
4．4．2知識的使用和決策解釋
4．5反向推理規則專家系統的設計
4 ．5．1基於規則專家系統的一般設計方法
4．5．2反向推理規則專家系統的設計任務
4．6正向推理規則專家系統的設計
4．6．1正向規則專家系統的一般設計方法
4．6．2正向推理規則專家系統的設計任務
4．7基於規則專家系統的設計示例
4．7．1 MYcIN概述
4．7．2諮詢子系統
4．7．3靜態數據庫
4．7 ．4動態數據庫
4．7．5非精確推理
4．7．6控制策略
4．8基於規則專家系統的應用實例
4．8．1機器人規劃專家系統
4．8．2基於模糊規則的飛機空氣動力學特徵預測專家系統
4．9本章小結
習題4

第5章基於框架的專家系統
5．1基於框架的專家系統概述
5．2框架的表示與推理
5 ．2．1框架的表示
5．2．2框架的推理
5．3基於框架專家系統的定義和結構
5．4基於框架專家系統的概念剖析
5．4．1框架的類剖析
5．4．2框架的於類剖析
5．4．3實例框架剖析
5．4．4框架的屬性剖析
5．5基於框架專家系統的繼承、槽和方法
5．5．1基於框架專家系統的繼承
5．5． 2基於框架專家系統的槽
5．5．3基於框架專家系統的方法
5．6基於框架專家系統的設計
5．6．1框架專家系統與規則專家系統的對比
5．6．2基於框架專家系統的一般設計任務
5．7基於框架專家系統的設計示例
5．7．1基於槽的對象間通信
5．7．2消息傳遞
5．8基於框架專家系統的應用實例
5．8．1基於框架的系統知識表示與獲取
5．8．2故障診斷推理與系統實現
5．9本章小結
習題5

第6章基於模型的專家系統
6．1基於模型專家系統的提出
6．2基於神經網絡的專家系統
6．2．1傳統專家系統與神經網絡的集成
6．2．2基於神經網絡專家系統的結構
6．2．3基於神經網絡的專家系統實例
6．3基於概率模型的專家系統
6．3．1主觀概率與M0nte carlo模擬
6．3．2概率模型
6．4基於模型專家系統的設計方法
6．4．1因果時間本體論
6．4．2推理系統設計
6．4．3可變系統的本體論
6．5基於模型專家系統的實例
6．5．1核電站應用實例
6．5．2電路和汽車啟動部分的實例
6．6本章小結
習題6

第7章基於web的專家系統
7．1基於web專家系統的結構
7．2基於web專家系統的應用實例
7．2．1基於web的飛機故障遠程診斷專家系統
7．2．2基於web的拖網絞機專家系統
7．2．3基於web的通用配套件選型專家系統
7．2．4基於web的苜蓿產品開發與利用專家系統
7．2．5基於web的好萊塢經理決策支持系統
7．3基於web專家系統的開發工具
7．4本章小結
習題7

第8章實時專家系統
8．1實時專家系統的定義和技術要求
8．1．1實時專家系統的定義
8．1．2實時專家系統的設計要求和技術要點
8．2基於單片機的實時專家系統
8．2．1基於單片機的實時專家系統結構
8．2．2基於單片機的實時專家系統案例分析
8． 3基於嵌入式系統的實時專家系統
8．3．1基於嵌入式系統的實時專家系統結構
8．3．2基於嵌入式系統的實時專家系統案例
8．3．3基於手機的實時專家系統案例
8 ．4實時控制與決策的專家系統RTXPs
8．5高爐監控專家系統
8．6實時專家系統研究的難點與生長點
8．7本章小結
習題8

第9章專家系統的評估
9．1評估專家系統的原因
9．1．1發展專家系統的需要
9．1．2專家系統評估的受益者
9．2評估專家系統的內容和時機
9．2．1評估專家系統的內容
9．2．2評估專家系統的時機
9．3專家系統的評估方法
9．4專家系統的評估工具
9．4．1一致性檢驗程序
9．4．2在數據庫中查找模式搜索程序
9．4．3比較計算機結論與專家結論
9．5專家系統的評估實例
9．5．1多面評估方法實例
9．5．2 R1專家系統的評估實例
9．6本章小結
習題9

第10章專家系統的編程語言和開發工具
10．1概述
10．2 LISP
10．2．1 LISP的特點和數據結構
10．2．2 LISP的基本函數
10．2．3遞歸和迭代
10．2 ．4 LISP編程舉例
10．3 PROLOG
10．3．1 PROLOG語法與數據結構
10．3．2 PROL0G程序設計原理
10．3．3 PRoLOG編程舉例
10．4基於web專家系統的編程語言
10．4． 1 Java語言
10．4．2 Javascript語言
10．4．3 JSP語言
10．4．4 PHP語言
10．4．5 ASP．NET語言
10．5其他語言
10．5．1關係數據模型
10．5．2關係模型的操作語言
10．6專家系統的開發工具
10．6．1骨架開發工具
10．6．2語言開發工具
10 ．6．3輔助構建工具
10．6．4支持環境
10．7專家系統的新型開發工具
10．7．1基於框架的開發工具
10．7．2基於模糊邏輯的開發工具
10．7．3基於神經網絡的開發工具
10．8專家系統的Matlab開發工具
10．9其他開發工具
10．1 0本章小結
習題10

第11章專家系統的展望
11．1專家系統的發展趨勢
11．1．1專家系統的發展要求
11．1．2專家系統的研究方向
11 ．2專家系統的研究課題
11．3新型專家系統
11．3．1新型專家系統的特徵
11．3．2分佈式專家系統
11．3．3協同式專家系統
11．3．4基於免疫計算的專家系統
11．3．5無處不在與隨時隨地的專家系統
11．4本章小結
習題11

參考文獻
索引