警犬疾病專家系統的研制與開發設想

公安部警犬技術學校 呂 濤

警犬疾病專家系統的研制與開發設想

公安部警犬技術學校 呂 濤

專家系統【expert system】在人工智能應用的科學研究領域中應該說是最積極和最普遍的研究之一。專家系統是一個智能微機程序系統，其系統中含有數量巨大的各類專家的理論知識和實踐經驗，能夠利用本學科專家的經驗和處理實際問題的方法來化解該本領域中存留的各種問題。也就是說， 專家系統是一個有很多的專業數據和經驗的應用程序系統，它利用計算機技術和人工智能，根據不同領域的專家學者的理論和經驗，進行判別，模擬人類專家進行思考和判斷的一個過程。

專家系統；人工智能；警犬疾病

專家系統是基于利用專門領域的專業知識,通過驗算和判斷,來模擬應該由某領域人類專家來處理的問題,而讓微型具有跟人類專家相同處理問題的能力。它具有學習的功能同時還可以體現分析決策的過程。專家系統是計算機學科和系統科學的結合產物。

這套專家系統的建立是基于廣大的警犬疾病專家的理論研究和工作實踐與計算機技術相連接,這套系統具有疾病確診和專家在線咨詢和診斷的功能。是警犬疾病專家的理論知識、經驗和分析解決方案的擴展和繼承,為犬疾病醫務人員和廣大養犬人士提供指導。

1 警犬疾病專家系統能夠實現的功能

2 警犬疾病專家系統的數據獲取及規則表示方法

2.1 數據獲取

機器學習和人工獲取是我們對該系統進行數據獲取主要兩種方式。通常情況下機器學習是被認定為獲取系統所需數據的最為有效方法和途徑,但是因為機器自身存在的有限性,基本無法得到較為完備的數據儲備,那么人工獲取就沒有缺點了嗎?不是的,該方法的最大缺點是在數據獲取時工作量太大。經過對本系統分析,發現可用于實際使用的數據量,手工獲取反而更為經濟實惠,無論在時間上還是工作量上都是最為節省的,所以本系統對需數據的收集采用人工獲取的方法。

人工獲取的方法獲取的數據和信息量主要通過以下四種途徑:

(1)在工作一線長年從事警犬疾病研究的學者; (2)警犬疾病方面的專業教材;

(3)跟警犬疾病相關的論文及期刊雜志;

(4)從事網絡、計算機等方面的專門技術人才。

通過以上方法獲取所需數據后,首先分別對分散的數據進行匯集,接著對數據進行分析和整理,然后將有用的數據轉變成規則的、系統的、可利用的數據。

2.2 規則的表示

數據的表示方法我們采用較為常見的產生式規則,此規則是專家系統最為廣泛的表示數據的方法。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是表示前提條件;h表示動作或結論。

含義是:如果前提q(q1-qm)滿足條件,則可以推導出結論h所規定的動作。我們在表示規則時是按所有符合的條件從上倒下順序地執行的原則,這樣就可以避免在后面的推理中出現多余重復的結果,這樣的作法往往是人類專家處理問題的思考方式。

對于區分對象和類是面向對象方法的主要工作。數據獲取的最基本思路是∶確定對象領域的數據,和類似的屬性和操作的對象合并為一個類別,提取一層又一層,層層歸類,直到沒有共性,最終形成一個數據模型。因為犬的疾病類型復雜又廣泛,該專家系統的數據表示,主要采用產生式規則的方法,將犬病的各類疾病數據梳理成一條一條的規則,分門別類地存放在系統數據庫中,并通過推理判斷最終尋找結果。

圖1

2.3 本系統數據庫的組成及實現

數據庫是數據、法規的集合,本系統數據庫基本架構擬采用SQLServer2000。通過基本架構將總結歸納的各條規則存放在系統的規則庫中,然后對每條規則的命名采用與眾不同的代碼符號作為規則的身份標識號。

3 系統的構成及系統實現

3.1 本系統采用傳統的面向對象的設計方式

(1)警犬疾病醫療專家系統基本架構如圖1所示。(2)警犬疾病專家系統主題層定義。

①警犬疾病專家系統的最底層信息組成是:用戶信息和網絡數據,其中用戶信息包括:系統維護員(system maintenance)、犬病專家(The dog disease experts)和養犬人士(dog keeper),網絡數據包括:網絡數據節點(node);網絡數據邊(edge);邊和邊的關聯(relation)。

②本專家系統的最為重要的功能層是對病犬的診療。

③專家通過診療給出結論:如處置方案等。

3.2 系統的方案實現

警犬疾病專家系統采用的是分布式三層結構構建方案,分別是:應用程序層、用戶層和數據庫層。

我們在使用的時候,對這三層進行分開,使他們在邏輯上相互獨立。原來的數據庫層作為數據庫管理系統已經單獨分離出來,所以我們把應用層和用戶層分隔成相互獨立的程序將成為關鍵,同時還要想辦法使這兩層間的接口更為簡單明了。

3.3 警犬疾病專家系統的軟件環境

本系統主要采用微軟公司的Windows2003和SQL Server2000數據庫編寫軟件。前者優點在具有熟悉的Windows界面,非常易于使用,性能穩定,便于操作和管理,且可以對數據庫管理進行事務操作,簡單的向導使管理起來非常簡單易于操作。后者優點在于:它本身是一款功能性很好的SQL Server數據庫系統,能提供超大型系統所需的數據庫服務,為這些環境提供了全面的保護,具有防止問題發生的安全措施。

4 結論

本系統采用的是面向對象的方法和專家系統兩種先進技術開發警犬疾病診斷專家系統,目前該系統正處在研發設計階段。如果該系統能夠研發成功,那為犬疾病醫務人員的醫療技術水平,提供了科學的方法。

［1］李勇智.Windows XP+Office2003實用教程［M］.清華大學出版社.

［2］林成春.SQL Server2000數據庫實用技術［M］.中國鐵道出版社.