一、專(zhuān)家系統(tǒng)基本原理
一般認(rèn)為，專(zhuān)家系統(tǒng)是一個(gè)或一組能在某些特定領(lǐng)域內(nèi)，應(yīng)用大量的專(zhuān)家知識(shí)和推理方法求解復(fù)雜問(wèn)題的一種人工智能計(jì)算機(jī)程序。一般專(zhuān)家系統(tǒng)如圖8-2所示。
它主要包括兩大部分，即知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)。其中知識(shí)庫(kù)中存放著求解問(wèn)題所需的知識(shí)，推理機(jī)負(fù)責(zé)使用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題。知識(shí)庫(kù)的建造需要知識(shí)工程師和領(lǐng)域?qū)＜蚁嗷ズ献靼杨I(lǐng)域?qū)＜翌^腦中的知識(shí)整理出來(lái)，并用系統(tǒng)的知識(shí)方法存放在知識(shí)庫(kù)中。當(dāng)解決問(wèn)題時(shí)，用戶(hù)為系統(tǒng)提供一些已知數(shù)據(jù)，并可從系統(tǒng)處獲得專(zhuān)家水平的結(jié)論。
由此可見(jiàn)，專(zhuān)家系統(tǒng)具有相當(dāng)數(shù)量的權(quán)威性知識(shí)，能夠采取一定的策略，運(yùn)用專(zhuān)家知識(shí)進(jìn)行推理，解決人們?cè)谕ǔl件下難以解決的問(wèn)題。它克服了專(zhuān)家缺少，其知識(shí)昂貴，難于永久保存以及專(zhuān)家在解決問(wèn)題時(shí)易受心理、環(huán)境等因素影響而使臨場(chǎng)發(fā)揮不好等缺點(diǎn)。因此，專(zhuān)家系統(tǒng)自從問(wèn)世以來(lái)，發(fā)展非常迅速，目前專(zhuān)家系統(tǒng)已經(jīng)成為人工智能應(yīng)用最活躍和最成功的領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)多年的努力，其應(yīng)用范疇已遍及各個(gè)領(lǐng)域，如疾病診斷、探礦、設(shè)計(jì)、制造、自動(dòng)控制、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)視，取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益，并獲得了許多新的進(jìn)展。
二、 數(shù)控機(jī)床故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)
從數(shù)控機(jī)床故障診斷的內(nèi)容看，故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)具體可以用于以下三個(gè)方面：
(1) 故障監(jiān)測(cè)。
(2) 故障分析。
(3) 決策處理。
一個(gè)完整的故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)應(yīng)是圖8—3所示結(jié)構(gòu)。該圖中各功能模塊
(1)數(shù)據(jù)庫(kù)。用于存故監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)的、便于測(cè)量的也是必要的測(cè)量數(shù)據(jù)；用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作正常與否。對(duì)于離線分析，數(shù)據(jù)庫(kù)可根據(jù)推理需要，人為輸入。
(2) 知識(shí)庫(kù)?？梢远x為便于使用和管理的形式組織起來(lái)的用于問(wèn)題求解的知識(shí)的集合。通常知識(shí)庫(kù)具有兩方面的知識(shí)內(nèi)容：一方面是針對(duì)具體的系統(tǒng)而言，包括系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障現(xiàn)象，每個(gè)故障現(xiàn)象都是由哪些原因引起的，各種原因引起該故障現(xiàn)象可能性大小的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，判斷每一故障是否發(fā)生的一些充分及必要條件等；另一方面是針對(duì)系統(tǒng)中一般的設(shè)備儀器故障診斷的專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)容與前面相仿。基于這兩方面內(nèi)容，知識(shí)庫(kù)還包含有系統(tǒng)規(guī)則，這些規(guī)則大多是關(guān)于具體系統(tǒng)或通用設(shè)備有關(guān)因果關(guān)系的邏輯法則。所以真實(shí)反映對(duì)象系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)的建立是專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行快速有效的故障診斷的前提。知識(shí)庫(kù)是專(zhuān)家系統(tǒng)的核心內(nèi)容，知識(shí)庫(kù)內(nèi)容，如故障現(xiàn)象對(duì)應(yīng)關(guān)系規(guī)則的建立，有些在理論上是嚴(yán)格的，有些則取決于該領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)。
(3) 知識(shí)庫(kù)的管理。建立和維護(hù)知識(shí)庫(kù)，并能根據(jù)運(yùn)行的中間結(jié)果及知識(shí)獲取程序結(jié)果及時(shí)修改和增刪知識(shí)庫(kù)，對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。
(4) 人機(jī)接口系統(tǒng)。可將系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)出現(xiàn)故障后觀察到的現(xiàn)象或系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整或變化后的信息輸入到知識(shí)庫(kù)獲取模塊，或?qū)⑿碌慕?jīng)驗(yàn)輸入，以實(shí)時(shí)調(diào)整知識(shí)庫(kù)。還可通過(guò)人機(jī)接口啟動(dòng)解釋系統(tǒng)工作。
(5) 推理機(jī)制。在數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用各種規(guī)則，進(jìn)行一系列推理來(lái)盡快尋找故障源。
(6) 解釋系統(tǒng)。可以解釋各種診斷結(jié)果的推理實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并能解釋索取各種信息的必要性等。解釋系統(tǒng)是專(zhuān)家系統(tǒng)區(qū)別于系統(tǒng)方法的顯著特征，它能把程序設(shè)計(jì)者的思想及專(zhuān)家的推理思想顯示給用戶(hù)。
(7) 控制部分。使用各部分功能塊協(xié)調(diào)工作，在時(shí)序上進(jìn)行安排和控制。對(duì)于在線實(shí)時(shí)診斷系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容是實(shí)時(shí)檢測(cè)到的目前系統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)。對(duì)于離線診斷，則數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容可以是保存的故障發(fā)生時(shí)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，也可以是人為檢測(cè)的一些特征數(shù)據(jù)。人機(jī)接口系統(tǒng)可為知識(shí)庫(kù)提供系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)，或發(fā)生故障時(shí)觀察到的一些事實(shí)現(xiàn)象。專(zhuān)家系統(tǒng)診斷程序在知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)推理機(jī)制，綜合利用各種規(guī)則，必要時(shí)還可調(diào)用各種應(yīng)用程序，并在運(yùn)行時(shí)向用戶(hù)索取必要的信息，可盡快地直接找到最后故障，或最有可能的故障，再由人確定最后故障。