公安部警犬技術(shù)學(xué)校 呂 濤

警犬疾病專家系統(tǒng)的研制與開發(fā)設(shè)想

公安部警犬技術(shù)學(xué)校 呂 濤

專家系統(tǒng)【expert system】在人工智能應(yīng)用的科學(xué)研究領(lǐng)域中應(yīng)該說是最積極和最普遍的研究之一。專家系統(tǒng)是一個智能微機(jī)程序系統(tǒng)，其系統(tǒng)中含有數(shù)量巨大的各類專家的理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠利用本學(xué)科專家的經(jīng)驗(yàn)和處理實(shí)際問題的方法來化解該本領(lǐng)域中存留的各種問題。也就是說， 專家系統(tǒng)是一個有很多的專業(yè)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用程序系統(tǒng)，它利用計算機(jī)技術(shù)和人工智能，根據(jù)不同領(lǐng)域的專家學(xué)者的理論和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行判別，模擬人類專家進(jìn)行思考和判斷的一個過程。

專家系統(tǒng)；人工智能；警犬疾病

專家系統(tǒng)是基于利用專門領(lǐng)域的專業(yè)知識,通過驗(yàn)算和判斷,來模擬應(yīng)該由某領(lǐng)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(xué)習(xí)的功能同時還可以體現(xiàn)分析決策的過程。專家系統(tǒng)是計算機(jī)學(xué)科和系統(tǒng)科學(xué)的結(jié)合產(chǎn)物。

這套專家系統(tǒng)的建立是基于廣大的警犬疾病專家的理論研究和工作實(shí)踐與計算機(jī)技術(shù)相連接,這套系統(tǒng)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(jīng)驗(yàn)和分析解決方案的擴(kuò)展和繼承,為犬疾病醫(yī)務(wù)人員和廣大養(yǎng)犬人士提供指導(dǎo)。

1 警犬疾病專家系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能

2 警犬疾病專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取及規(guī)則表示方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取

機(jī)器學(xué)習(xí)和人工獲取是我們對該系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取主要兩種方式。通常情況下機(jī)器學(xué)習(xí)是被認(rèn)定為獲取系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)的最為有效方法和途徑,但是因?yàn)闄C(jī)器自身存在的有限性,基本無法得到較為完備的數(shù)據(jù)儲備,那么人工獲取就沒有缺點(diǎn)了嗎?不是的,該方法的最大缺點(diǎn)是在數(shù)據(jù)獲取時工作量太大。經(jīng)過對本系統(tǒng)分析,發(fā)現(xiàn)可用于實(shí)際使用的數(shù)據(jù)量,手工獲取反而更為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,無論在時間上還是工作量上都是最為節(jié)省的,所以本系統(tǒng)對需數(shù)據(jù)的收集采用人工獲取的方法。

人工獲取的方法獲取的數(shù)據(jù)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(xué)者; (2)警犬疾病方面的專業(yè)教材;

(3)跟警犬疾病相關(guān)的論文及期刊雜志;

(4)從事網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)等方面的專門技術(shù)人才。

通過以上方法獲取所需數(shù)據(jù)后,首先分別對分散的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集,接著對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理,然后將有用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成規(guī)則的、系統(tǒng)的、可利用的數(shù)據(jù)。

2.2 規(guī)則的表示

數(shù)據(jù)的表示方法我們采用較為常見的產(chǎn)生式規(guī)則,此規(guī)則是專家系統(tǒng)最為廣泛的表示數(shù)據(jù)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(jié)論。

含義是:如果前提q(q1-qm)滿足條件,則可以推導(dǎo)出結(jié)論h所規(guī)定的動作。我們在表示規(guī)則時是按所有符合的條件從上倒下順序地執(zhí)行的原則,這樣就可以避免在后面的推理中出現(xiàn)多余重復(fù)的結(jié)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(qū)分對象和類是面向?qū)ο蠓椒ǖ闹饕ぷ?。?shù)據(jù)獲取的最基本思路是∶確定對象領(lǐng)域的數(shù)據(jù),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?jīng)]有共性,最終形成一個數(shù)據(jù)模型。因?yàn)槿募膊☆愋蛷?fù)雜又廣泛,該專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表示,主要采用產(chǎn)生式規(guī)則的方法,將犬病的各類疾病數(shù)據(jù)梳理成一條一條的規(guī)則,分門別類地存放在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中,并通過推理判斷最終尋找結(jié)果。

圖1

2.3 本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的組成及實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)、法規(guī)的集合,本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基本架構(gòu)擬采用SQLServer2000。通過基本架構(gòu)將總結(jié)歸納的各條規(guī)則存放在系統(tǒng)的規(guī)則庫中,然后對每條規(guī)則的命名采用與眾不同的代碼符號作為規(guī)則的身份標(biāo)識號。

3 系統(tǒng)的構(gòu)成及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 本系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方式

(1)警犬疾病醫(yī)療專家系統(tǒng)基本架構(gòu)如圖1所示。(2)警犬疾病專家系統(tǒng)主題層定義。

①警犬疾病專家系統(tǒng)的最底層信息組成是:用戶信息和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),其中用戶信息包括:系統(tǒng)維護(hù)員(system maintenance)、犬病專家(The dog disease experts)和養(yǎng)犬人士(dog keeper),網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包括:網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)(node);網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)邊(edge);邊和邊的關(guān)聯(lián)(relation)。

②本專家系統(tǒng)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(jié)論:如處置方案等。

3.2 系統(tǒng)的方案實(shí)現(xiàn)

警犬疾病專家系統(tǒng)采用的是分布式三層結(jié)構(gòu)構(gòu)建方案,分別是:應(yīng)用程序?qū)?、用戶層和?shù)據(jù)庫層。

我們在使用的時候,對這三層進(jìn)行分開,使他們在邏輯上相互獨(dú)立。原來的數(shù)據(jù)庫層作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)單獨(dú)分離出來,所以我們把應(yīng)用層和用戶層分隔成相互獨(dú)立的程序?qū)⒊蔀殛P(guān)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(tǒng)的軟件環(huán)境

本系統(tǒng)主要采用微軟公司的Windows2003和SQL Server2000數(shù)據(jù)庫編寫軟件。前者優(yōu)點(diǎn)在具有熟悉的Windows界面,非常易于使用,性能穩(wěn)定,便于操作和管理,且可以對數(shù)據(jù)庫管理進(jìn)行事務(wù)操作,簡單的向?qū)构芾砥饋矸浅：唵我子诓僮?。后者?yōu)點(diǎn)在于:它本身是一款功能性很好的SQL Server數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),能提供超大型系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)庫服務(wù),為這些環(huán)境提供了全面的保護(hù),具有防止問題發(fā)生的安全措施。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)采用的是面向?qū)ο蟮姆椒ê蛯＜蚁到y(tǒng)兩種先進(jìn)技術(shù)開發(fā)警犬疾病診斷專家系統(tǒng),目前該系統(tǒng)正處在研發(fā)設(shè)計階段。如果該系統(tǒng)能夠研發(fā)成功,那為犬疾病醫(yī)務(wù)人員的醫(yī)療技術(shù)水平,提供了科學(xué)的方法。

［1］李勇智.Windows XP+Office2003實(shí)用教程［M］.清華大學(xué)出版社.

［2］林成春.SQL Server2000數(shù)據(jù)庫實(shí)用技術(shù)［M］.中國鐵道出版社.