警犬疾病专家系统的研制与开发设想

2015-02-05公安部警犬技术学校

电子世界 2015年13期

公安部警犬技术学校吕涛

警犬疾病专家系统的研制与开发设想

公安部警犬技术学校吕涛

专家系统【expert system】在人工智能应用的科学研究领域中应该说是最积极和最普遍的研究之一。专家系统是一个智能微机程序系统，其系统中含有数量巨大的各类专家的理论知识和实践经验，能够利用本学科专家的经验和处理实际问题的方法来化解该本领域中存留的各种问题。也就是说，专家系统是一个有很多的专业数据和经验的应用程序系统，它利用计算机技术和人工智能，根据不同领域的专家学者的理论和经验，进行判别，模拟人类专家进行思考和判断的一个过程。

专家系统；人工智能；警犬疾病

专家系统是基于利用专门领域的专业知识,通过验算和判断,来模拟应该由某领域人类专家来处理的问题,而让微型具有跟人类专家相同处理问题的能力。它具有学习的功能同时还可以体现分析决策的过程。专家系统是计算机学科和系统科学的结合产物。

这套专家系统的建立是基于广大的警犬疾病专家的理论研究和工作实践与计算机技术相连接,这套系统具有疾病确诊和专家在线咨询和诊断的功能。是警犬疾病专家的理论知识、经验和分析解决方案的扩展和继承,为犬疾病医务人员和广大养犬人士提供指导。

1 警犬疾病专家系统能够实现的功能

2 警犬疾病专家系统的数据获取及规则表示方法

2.1 数据获取

机器学习和人工获取是我们对该系统进行数据获取主要两种方式。通常情况下机器学习是被认定为获取系统所需数据的最为有效方法和途径,但是因为机器自身存在的有限性,基本无法得到较为完备的数据储备,那么人工获取就没有缺点了吗?不是的,该方法的最大缺点是在数据获取时工作量太大。经过对本系统分析,发现可用于实际使用的数据量,手工获取反而更为经济实惠,无论在时间上还是工作量上都是最为节省的,所以本系统对需数据的收集采用人工获取的方法。

人工获取的方法获取的数据和信息量主要通过以下四种途径:

(1)在工作一线长年从事警犬疾病研究的学者; (2)警犬疾病方面的专业教材;

(3)跟警犬疾病相关的论文及期刊杂志;

(4)从事网络、计算机等方面的专门技术人才。

通过以上方法获取所需数据后,首先分别对分散的数据进行汇集,接着对数据进行分析和整理,然后将有用的数据转变成规则的、系统的、可利用的数据。

2.2 规则的表示

数据的表示方法我们采用较为常见的产生式规则,此规则是专家系统最为广泛的表示数据的方法。其形式多半是:

If (q1)[,and(q2),and(q3),and(q4),……, and(qm)]

Then (h)

其中,q1,q2,q3,q4,……qm是表示前提条件;h表示动作或结论。

含义是:如果前提q(q1-qm)满足条件,则可以推导出结论h所规定的动作。我们在表示规则时是按所有符合的条件从上倒下顺序地执行的原则,这样就可以避免在后面的推理中出现多余重复的结果,这样的作法往往是人类专家处理问题的思考方式。

对于区分对象和类是面向对象方法的主要工作。数据获取的最基本思路是∶确定对象领域的数据,和类似的属性和操作的对象合并为一个类别,提取一层又一层,层层归类,直到没有共性,最终形成一个数据模型。因为犬的疾病类型复杂又广泛,该专家系统的数据表示,主要采用产生式规则的方法,将犬病的各类疾病数据梳理成一条一条的规则,分门别类地存放在系统数据库中,并通过推理判断最终寻找结果。

图1

2.3 本系统数据库的组成及实现

数据库是数据、法规的集合,本系统数据库基本架构拟采用SQLServer2000。通过基本架构将总结归纳的各条规则存放在系统的规则库中,然后对每条规则的命名采用与众不同的代码符号作为规则的身份标识号。

3 系统的构成及系统实现

3.1 本系统采用传统的面向对象的设计方式

(1)警犬疾病医疗专家系统基本架构如图1所示。(2)警犬疾病专家系统主题层定义。

①警犬疾病专家系统的最底层信息组成是:用户信息和网络数据,其中用户信息包括:系统维护员(system maintenance)、犬病专家(The dog disease experts)和养犬人士(dog keeper),网络数据包括:网络数据节点(node);网络数据边(edge);边和边的关联(relation)。

②本专家系统的最为重要的功能层是对病犬的诊疗。

③专家通过诊疗给出结论:如处置方案等。

3.2 系统的方案实现

警犬疾病专家系统采用的是分布式三层结构构建方案,分别是:应用程序层、用户层和数据库层。

我们在使用的时候,对这三层进行分开,使他们在逻辑上相互独立。原来的数据库层作为数据库管理系统已经单独分离出来,所以我们把应用层和用户层分隔成相互独立的程序将成为关键,同时还要想办法使这两层间的接口更为简单明了。

3.3 警犬疾病专家系统的软件环境

本系统主要采用微软公司的Windows2003和SQL Server2000数据库编写软件。前者优点在具有熟悉的Windows界面,非常易于使用,性能稳定,便于操作和管理,且可以对数据库管理进行事务操作,简单的向导使管理起来非常简单易于操作。后者优点在于:它本身是一款功能性很好的SQL Server数据库系统,能提供超大型系统所需的数据库服务,为这些环境提供了全面的保护,具有防止问题发生的安全措施。