capp的決策推理和人工智能技術(shù)

1、1,計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)—— CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì),2,第六章 CAPP的決策推理和人工智能技術(shù),CAPP工藝決策分為：邏輯決策、計(jì)算決策和創(chuàng)造性決策。邏輯決策：對(duì)于長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中積累的工藝經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)，建立相應(yīng)的決策規(guī)則，根據(jù)邏輯推理進(jìn)行決策，廣泛應(yīng)用于加工方法選擇、機(jī)床選擇和刀具選擇等。 最常用的決策邏輯表達(dá)和實(shí)現(xiàn)方法是決策表和決策樹。,3,第六章 CAPP的決策推理和人工智能技術(shù),計(jì)算決策：主要用于能夠建立數(shù)學(xué)模型和已

2、具備較完善的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況，如工序尺寸計(jì)算、切削用量選擇及工時(shí)計(jì)算等。創(chuàng)造性決策:對(duì)于一些具有較大模糊性，需要十分靈活的推理策略，如基準(zhǔn)選擇、裝夾方案確定等，在很大程度上依賴于工藝人員的經(jīng)驗(yàn)及創(chuàng)造性思維，往往采用人工智能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)決策。,4,第六章 CAPP的決策推理和人工智能技術(shù),6.1 決策表和決策樹6.2 人工智能技術(shù)6.3 人工智能語言與專家系統(tǒng)工具6.4 CAPP專家系統(tǒng)設(shè)計(jì),5,6.1 決策表和決策樹,6.1.1 決

3、策表概念：一種描述設(shè)計(jì)活動(dòng)中條件與動(dòng)作之間復(fù)雜關(guān)系的表，為分析、決策、表達(dá)決策推理提供依據(jù)。 一個(gè)條件動(dòng)作對(duì)，是事務(wù)活動(dòng)的一條邏輯判斷，我們通常稱之為一條規(guī)則。,6,6.1 決策表和決策樹,7,6.1 決策表和決策樹,決策表的基本結(jié)構(gòu)：四部分組成 每一列中條件項(xiàng)包含一組對(duì)條件根所列的所有條件的回答。T表示條件“真”，F(xiàn)表示條件為“假”，而空則表示“無關(guān)”（即此條件不是影響條件）； 在動(dòng)作項(xiàng)中，“

4、15;”表示執(zhí)行該動(dòng)作，空表示不執(zhí)行。 決策表中，每一列表示一條決策規(guī)則。,8,6.1 決策表和決策樹,分類基本型決策表：條件根部分準(zhǔn)確地給出了條件是什么，而條件項(xiàng)只能是真、假或無關(guān)。擴(kuò)展型決策表：條件項(xiàng)不只是“T”、“F”或無關(guān)，而包含不確切的數(shù)值或結(jié)論。 通過改變條件根，可以將擴(kuò)展型決策表轉(zhuǎn)換成基本型決策表。,9,6.1 決策表和決策樹,,10,6.1 決策表和決策樹,規(guī)則的獨(dú)立性和一致性簡(jiǎn)單規(guī)則：條件項(xiàng)都是“

5、T”或“F”，并且不含無關(guān)的規(guī)則稱為簡(jiǎn)單規(guī)則，否則稱為復(fù)雜規(guī)則。一條復(fù)雜規(guī)則可以簡(jiǎn)化成兩個(gè)或更多的簡(jiǎn)單規(guī)則。,11,6.1 決策表和決策樹,冗余規(guī)則：如果有兩條規(guī)則，除了一個(gè)條件項(xiàng)兩者分別取了“T”和“F”之外，其余的條件項(xiàng)和動(dòng)作項(xiàng)都相同，這樣的兩條規(guī)則就是冗余規(guī)則，或重疊規(guī)則，對(duì)冗余規(guī)則，應(yīng)將其合并。,12,6.1 決策表和決策樹,建立決策表時(shí)，必須使表中的任意兩條規(guī)則都具有獨(dú)立性，使得惟一的一組條件對(duì)應(yīng)惟一的一組動(dòng)作，即任何兩條規(guī)則

6、，都不含有相同的簡(jiǎn)單規(guī)則。死循環(huán)：如果一種動(dòng)作被用來改變條件，并且重復(fù)調(diào)用該表時(shí)，就可能產(chǎn)生死循環(huán)。當(dāng)一個(gè)動(dòng)作的條件在這個(gè)動(dòng)作作完以后沒有改變，則這個(gè)[條件-動(dòng)作]對(duì)會(huì)反復(fù)被調(diào)用。,13,6.1 決策表和決策樹,,14,6.1 決策表和決策樹,決策表設(shè)計(jì)：對(duì)于復(fù)雜的實(shí)際問題，可以采用分級(jí)結(jié)構(gòu)，一級(jí)決策表可以調(diào)用一張或多張較低級(jí)的決策表，從而使決策表以嵌套式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。,15,6.1 決策表和決策樹,,16,6.1 決策表和決策樹,決策表

7、技術(shù)的特點(diǎn)：自然性：表格直觀，易于理解，適合于交流模塊性（易修改性）：規(guī)則結(jié)構(gòu)與內(nèi)容相互獨(dú)立，易實(shí)現(xiàn)規(guī)則的增加、刪除和修改一致性：易于檢測(cè)各規(guī)則之間的冗余和矛盾，易于維護(hù),17,6.1 決策表和決策樹,6.1.2 決策樹概念：一種帶有單個(gè)根，并從此根發(fā)出多個(gè)分支的圖，用于決策時(shí)，每個(gè)分支都傳送一個(gè)數(shù)值或表達(dá)式，表示一個(gè)“IF”語句，而一連串的分支則表示一個(gè)邏輯“AND”或“OR”。由根到終點(diǎn)的一條路徑可以表示一條類似決策表中的規(guī)

8、則，動(dòng)作則列于每個(gè)最終分支的末端。,18,6.1 決策表和決策樹,,19,6.1 決策表和決策樹,組成：一個(gè)根和一些節(jié)點(diǎn)、分支組成。 根是樹的源，且每個(gè)樹智能有一個(gè)根；節(jié)點(diǎn)可以有若干個(gè)，且節(jié)點(diǎn)的前面有分支。根和節(jié)點(diǎn)的分支只能有兩個(gè)邏輯值——真或假。 節(jié)點(diǎn)有兩類：互斥的和非互斥的?；コ獾墓?jié)點(diǎn)允許在其后繼的分支中至多有一個(gè)為真，而非互斥的節(jié)點(diǎn)則允許所有的后繼分支同時(shí)為真。,20,6.1 決策表和決策樹,,21,6.1 決策表

9、和決策樹,,22,6.2 人工智能技術(shù),6.2.1 人工智能簡(jiǎn)述 人工智能AI（Artificial Intelligence）是20世紀(jì)50年代在美國(guó)興起的一門綜合性邊緣學(xué)科，它和“能源技術(shù)”、“空間技術(shù)”一起被譽(yù)為20世紀(jì)三大科學(xué)技術(shù)成就。研究領(lǐng)域包括問題求解、定理證明、語音識(shí)別、圖像處理和專家系統(tǒng)等分支，其中專家系統(tǒng)的研究已經(jīng)走向?qū)嵱没?23,6.2 人工智能技術(shù),6.1.2 專家系統(tǒng)概念：是一種求解問題的智能軟件，在

10、某一專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，它把人類專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)表示成計(jì)算機(jī)能夠接受和處理的符號(hào)形式，采用專家的推理方法和控制策略，解決該領(lǐng)域內(nèi)問題，并達(dá)到專家級(jí)水平，也稱知識(shí)基系統(tǒng)（Knowledge Based System）。,24,6.2 人工智能技術(shù),專家系統(tǒng)用于處理現(xiàn)實(shí)世界中需要專家來分析、解決的問題；專家系統(tǒng)通過推理的方法來解決問題，且得到的結(jié)論與專家決策相同。 知識(shí)+推理=專家系統(tǒng) 數(shù)據(jù)+算法=一般軟件,一般的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只是

11、簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)答案，用戶可以在機(jī)器中檢索答案；而專家系統(tǒng)中存儲(chǔ)的是推理的能力和知識(shí)。,25,6.2 人工智能技術(shù),專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),26,6.2 人工智能技術(shù),專家系統(tǒng)的特點(diǎn)啟發(fā)性：能使用判別性知識(shí)及已確定理論的形式化知識(shí)進(jìn)行推理；透明性：能解釋其推理過程并對(duì)有關(guān)知識(shí)的詢問作出回答。靈活性：能夠把新知識(shí)不斷地加入到已有的知識(shí)庫中；能根據(jù)不精確的和經(jīng)驗(yàn)性的知識(shí)（數(shù)據(jù)）進(jìn)行推理；知識(shí)庫和推理機(jī)相分離，只需擴(kuò)充知識(shí)庫。,27,6.2 人工

12、智能技術(shù),6.2.2 知識(shí)的表達(dá)及推理概述知識(shí)的表達(dá)包括兩個(gè)方面的問題：一是用什么方法來組織、表示知識(shí)；二是如何利用表示成一定形式的知識(shí)進(jìn)行推理。常用的表達(dá)方法：規(guī)則表示法、框架表示法、邏輯表示法、語義網(wǎng)絡(luò)表示法,28,6.2 人工智能技術(shù),知識(shí)表達(dá)優(yōu)劣的評(píng)價(jià)：①是否能表示所要求解問題的全部知識(shí)；②能否精確的表示所要求解問題的全部知識(shí)；③通過適當(dāng)?shù)耐评矸绞剑芊窀咝У哪M專家的推理方式，并獲得和專家相同的推理結(jié)果；④是否方

13、便擴(kuò)充、刪除和修改；⑤是否接近于人類的自然表示方式，且易于被人理解。,29,6.2 人工智能技術(shù),規(guī)則表示法及其推理規(guī)則表示法規(guī)則表示法又叫產(chǎn)生式表示法，將人類專家的知識(shí)表示成“如果〈條件〉，則〈結(jié)論〉”的形式，一般形式如下： IF 〈條件1〉 AND/OR 〈條件2〉A(chǔ)ND/OR……AND/OR〈條件n〉 THEN〈結(jié)論1〉OR〈操作1〉 〈結(jié)論2〉OR〈操作2〉……〈結(jié)論n〉OR〈操作n〉,30,

14、6.2 人工智能技術(shù),,知識(shí)庫規(guī)則樹,31,6.2 人工智能技術(shù),產(chǎn)生式系統(tǒng) 產(chǎn)生式系統(tǒng)最早由Post提出，該系統(tǒng)不把計(jì)算視為預(yù)定順序的操作，而是將它看成由數(shù)據(jù)決定的、以某種順序使用產(chǎn)生式規(guī)則的過程。 產(chǎn)生式系統(tǒng)使用規(guī)則表示法表示知識(shí)，且這種方法廣泛的應(yīng)用于專家系統(tǒng)。,32,6.2 人工智能技術(shù),,33,6.2 人工智能技術(shù),推理方式 推理方式又稱為推理策略。每一種推理方法都是與知識(shí)表示的方法密切相關(guān)的，并且在很

15、多方面依賴于知識(shí)表示。⑴正向推理：由已知事實(shí)出發(fā)，按一定的策略運(yùn)用知識(shí)庫中的知識(shí)，推斷出所需的結(jié)論，也稱為 “數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)策略”。工作步驟如下：①掃描規(guī)則庫，找出與當(dāng)前事實(shí)匹配的規(guī)則；②利用產(chǎn)生式規(guī)則，執(zhí)行其操作部分，并將其結(jié)論作為新事實(shí)存入事實(shí)庫；③利用更新后的事實(shí)庫重復(fù)①、②兩步，直到不再有規(guī)則適用或問題得到解決為止。,34,6.2 人工智能技術(shù),用戶輸入事實(shí)：油箱有油、電源有電、熔體正常、主傳動(dòng)鏈接、進(jìn)給系統(tǒng)連接、有車刀。,,

16、,,,,,35,6.2 人工智能技術(shù),⑵反向推理：先提出假設(shè)，然后去尋找支持這個(gè)假設(shè)的證據(jù)，也稱為“目標(biāo)驅(qū)動(dòng)策略”。推理過程如下：①驗(yàn)證知識(shí)庫中是否有與假設(shè)一致的事實(shí)，若有，則假設(shè)成立；否則，進(jìn)行下一步。②將結(jié)論包含此假設(shè)的規(guī)則找出，若找不到，推理結(jié)束。③將該規(guī)則的條件不負(fù)設(shè)定為假設(shè)，重復(fù)①、②兩步，驗(yàn)證新的假設(shè)，直到不再有規(guī)則可用為止。,36,,需要驗(yàn)證：能否在車床上進(jìn)行鉆孔？,,,,,,37,6.2 人工智能技術(shù),⑶雙向推理：

17、混合式推理，把正向推理和反向推理技術(shù)混合運(yùn)用⑷不確定推理不確定性包括：證據(jù)不確定性結(jié)論不確定性。解決方法：模糊推理、基于概率論推理。,38,6.3 人工智能語言與專家系統(tǒng)工具,6.3.1 人工智能語言 Prolog和LISP是兩種最重要的人工智能程序設(shè)計(jì)語言。6.3.2專家系統(tǒng)開發(fā)工具類型骨架型：從被實(shí)踐證明了有價(jià)值的專家系統(tǒng)中抽出實(shí)際領(lǐng)域的知識(shí)，并保留系統(tǒng)中推理機(jī)的結(jié)構(gòu)而形成的工具。,39,6.3 人工智能語言與專

18、家系統(tǒng)工具,通用型：根據(jù)專家系統(tǒng)的不要應(yīng)用領(lǐng)域和人工智能活動(dòng)的特征研制出來的適用于開發(fā)多種類型專家系統(tǒng)的開發(fā)工具。輔助型：介于前兩類之間，根據(jù)專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)中的知識(shí)庫、推理機(jī)和人機(jī)界面這三部分的邏輯功能而設(shè)計(jì)的工具系統(tǒng)。工藝設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)開發(fā)工具的研究?jī)?nèi)容知識(shí)庫開發(fā)及管理工具推理機(jī)解釋機(jī),40,6.3 人工智能語言與專家系統(tǒng)工具,,41,6.3 人工智能語言與專家系統(tǒng)工具,,42,精品資料網(wǎng)（http://www.cnshu.

19、cn）成立于2004年，專注于企業(yè)管理培訓(xùn)。提供60萬企業(yè)管理資料下載，詳情查看：http://www.cnshu.cn/map.htm提供5萬集管理視頻課程下載，詳情查看：http://www.cnshu.cn/zz/提供2萬GB高清管理視頻課程硬盤拷貝，詳情查看：http://www.cnshu.cn/shop/2萬GB高清管理視頻課程目錄下載：http://www.cnshu.cn/12000GB.rar高清課程可提供免