人工智能产生式系统实验报告资料.docx

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人工智能产生式系统实验报告资料

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

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

29海燕30老虎31金钱豹32长颈鹿33斑马34鸵鸟35企鹅

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

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

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：

Ø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。

Ø从匹配规则集合中选择一条规则作为使用规则。

Ø执行使用规则的后件，将该使用规则的后件送入事实库中。

Ø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。

实验流程图

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：

【实验程序】

#include

#defineN23

voidmain（）

{

inti,j,k,a,b,c;

intnum;

intfact[N],temp[N];

intflag=1;

while（flag==1）

{

printf（"动物的特征如下:

\n"）;

printf（"1有奶2有毛发3有羽毛4会飞5生蛋\n6有爪7有犬齿8目盯前方9吃肉10有蹄\n11反刍食物12黄褐色13黑色条纹14黑色斑点15长腿\n16长脖子17暗斑点18白色19不会飞20黑白色\n21会游泳22善飞23不怕风浪\n"）;

printf（"请输入描述该动物特征的个数:

"）;

scanf（"%d",&num）;

printf（"请输入对这只动物的特征描述的序号（按序号由小到大）:

\n"）;

for（i=0;i

{

scanf（"%d",&a）;

fact[i]=a;

}

//********************************for（i=0;i

{

if（fact[i]==1）

{

fact[num]=24;

num++;

printf（"使用规则1,新增加的事实为:

哺乳动物\n"）;

break;

}

}

//********************************for（i=0;i

{

if（fact[i]==2）

{

fact[num]=24;

num++;

printf（"使用规则2,新增加的事实为:

哺乳动物\n"）;

break;

}

}

//********************************for（i=0;i

{

if（fact[i]==3）

{

fact[num]=25;

num++;

printf（"使用规则3,新增加的事实为:

鸟\n"）;

break;

}

}

//********************************k=0;

for（i=0;i

{

if（fact[i]==4）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==5）

{

temp[k]=fact[i];

break;

}

}

if（temp[0]==4&&temp[1]==5）

{

fact[num]=25;

num++;

printf（"使用规则4,新增加的事实为:

鸟\n"）;

}

//********************************k=0;

for（i=0;i

{

if（fact[i]==6）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==7）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==8）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==24）

{

temp[k]=fact[i];

break;

}

}

if（temp[0]==6&&temp[1]==7&&temp[2]==8&&temp[3]==24）

{

fact[num]=26;

num++;

printf（"使用规则5,新增加的事实为:

食肉动物\n"）;

}

//********************************k=0;

for（i=0;i

{

if（fact[i]==9）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==24）

{

temp[k]=fact[i];

break;

}

}

if（temp[0]==9&&temp[1]==24）

{

fact[num]=26;

num++;

printf（"使用规则6,新增加的事实为:

食肉动物\n"）;

}

//********************************k=0;

for（i=0;i

{

if（fact[i]==10）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==24）

{

temp[k]=fact[i];

break;

}

}

if（temp[0]==10&&temp[1]==24）

{

fact[num]=27;

num++;

printf（"使用规则7,新增加的事实为:

有蹄动物\n"）;

}

//********************************k=0;

for（i=0;i

{

if（fact[i]==11）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==27）

{

temp[k]=fact[i];

break;

}

}

if（temp[0]==11&&temp[1]==27）

{

fact[num]=28;

num++;

printf（"使用规则8,新增加的事实为:

偶蹄动物\n"）;

}

//********************************k=0;

for（i=0;i

{

if（fact[i]==12）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==13）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==24）

{

temp[k]=fact[i];

break;

}

}

if（temp[0]==12&&temp[1]==13&&temp[2]==24）

{

fact[num]=30;

//num++;

printf（"使用规则9,新增加的事实为:

老虎\n该动物为老虎\n"）;

}

//********************************k=0;

for（i=0;i

{

if（fact[i]==12）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==14）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==24）

{

temp[k]=fact[i];

break;

}

}

if（temp[0]==12&&temp[1]==14&&temp[2]==24）

{

fact[num]=31;

//num++;

printf（"使用规则10,新增加的事实为:

金钱豹\n该动物为金钱豹\n"）;

}

//********************************k=0;

for（i=0;i

{

if（fact[i]==12）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==15）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==16）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==17）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==27）

{

temp[k]=fact[i];

break;

}

}

if（temp[0]==12&&temp[1]==15&&temp[2]==16&&temp[3]==17&&temp[4]==27）

{

fact[num]=32;

//num++;

printf（"使用规则11,新增加的事实为:

长颈鹿\n该动物为长颈鹿\n"）;

}

//********************************k=0;

for（i=0;i

{

if（fact[i]==13）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==18）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==27）

{

temp[k]=fact[i];

break;

}

}

if（temp[0]==13&&temp[1]==18&&temp[2]==27）

{

fact[num]=33;

//num++;

printf（"使用规则12,新增加的事实为:

斑马\n该动物为斑马\n"）;

}

//********************************k=0;

for（i=0;i

{

if（fact[i]==15）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==16）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==19）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==25）

{

temp[k]=fact[i];

break;

}

}

if（temp[0]==15&&temp[1]==16&&temp[2]==19&&temp[3]==25）

{

fact[num]=34;

//num++;

printf（"使用规则13,新增加的事实为:

鸵鸟\n该动物为鸵鸟\n"）;

}

//********************************k=0;

for（i=0;i

{

if（fact[i]==19）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==20）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==21）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==25）

{

temp[k]=fact[i];

break;

}

}

if（temp[0]==19&&temp[1]==20&&temp[2]==21&&temp[3]==25）

{

fact[num]=35;

//num++;

printf（"使用规则14,新增加的事实为:

企鹅\n该动物为企鹅\n"）;

}

//********************************k=0;

for（i=0;i

{

if（fact[i]==22）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==23）

{

temp[k]=fact[i];

k++;

continue;

}

if（fact[i]==25）

{

temp[k]=fact[i];

break;

}

}

if（temp[0]==22&&temp[1]==23&&temp[2]==25）

{

fact[num]=29;

//num++;

printf（"使用规则15,新增加的事实为:

海燕\n该动物为海燕\n"）;

}

//********************************if（fact[num]<29）

printf（"现有事实无法推断出结果!

\n"）;

printf（"\n"）;

printf（"继续请按1,退出按其它数字键:

"）;

scanf（"%d",&c）;

if（c==1）

flag=c;

elsebreak;

}

}

【小结或讨论】

本系统的规则库是静态的，不能动态增加新的规则。

这使得在规则变化的情况下不能及时改变，但是该系统已经能基本满足需要，对输入的事实能给出相应的回答，判断出是何种动物。