机器专家：知识工程

现在不仅有机器人，还有机器专家。机器人不一定有智能，机器专家一定有智能，否则还能叫“专家”？什么是机器专家？这是对专家系统的俗称。

专家系统是用人工智能方法建造的一类智能系统，它是基于知识的系统，使之能像专家那样解决专门领域内的问题。建造专家系统是一项知识工程。

知识工程是人工智能研究的一个领域，它是在建造专家系统实践基础上形成的。从 1965 年费根鲍姆研制出根据质谱数据能识别化合物分子结构的第

一个专家系统（DENDRAL），到 1976 年肖特利菲研制出用于医治病菌感染的抗生素处方系统（MYCIN），经历了 11 年之久。1977 年，费根鲍姆终于把知识工程提出来。他在第五届国际人工智能会议上发表的一篇论文中指出，知识工程是人工智能的一种技艺。它运用人工智能的原理和方法，为那些需要专家知识才能解决的应用难题提供求解的手段。恰当运用专家知识的获取、表达和推理过程的构成与解释，是设计基于知识的系统的重要技术问题。

这类以知识为基础的系统，就是通过智能软件而建立的专家系统。近年来，在有关专家系统或知识工程方面，已经为人工智能技术的有效应用开辟了一条成功之路。

研制专家系统就是进行专家型模拟，让系统模拟专家掌握知识、进行思维和工作方式，使之具有专家“发现模式并作出决策”的风格，并达到专家的水平。这种系统的第一代已运用于实际，高效能的第二代“深层知识”系统，于 80 年代后期投入使用，现在进入第三代“广域知识”系统。实际上， 80 年代的专家系统开始向大型化发展。启发程序设计规划 HPP’80 便是一个综合专家系统，备有各种应用程序，能解决多种科学问题，使一个专家系统从狭窄的专业领域走向较为宽广的多科领域。这个系统的研制，充分说明知识工程具有方法学的性质。它把抽掉 MYCIN 系统的具体医学知识而构成的EMYCIN 作为框架，再往其中充实所需要的有关学科的具体知识，就构成多功能的专家系统。这样。EMYCIN 就成了“建造专家系统的系统”。用类似的方法，也可以构造应用于社会经济和法学方面的专家系统，而且人们已经研制了这方面的专家系统。我们设想，运用知识工程方法，还可以构造哲学家系统，这方面的工作便属于我们曾经谈到过的哲学工程。80 年代初，许多专家系统都没有突破 EMYCIN 模式，但毕竟不能长期局限于一种模式。因此，那时我们就提出，需要发展知识工程，使其从研制专家系统的知识技术上升为构造知识的方法学，或者说是设计知识、制造知识和创新知识的系统工程。它着重研究构造专家系统中的共同问题，进一步研究所有知识系统中的共同问题。这样扩展了的知识工程，为了与专家系统加以区别，也可以叫做广义知识工程。实际上，如果知识工程与专家系统毫无区别，也就没有必要再把知识工程提出来。

知识工程的迫切问题是研究知识获取和知识表达，特别是知识表达被认为是人工智能的关键。只有这个问题解决了，人工智能装置才能真正成为人类智能的放大器。人类智能的特点就在于获取知识、处理知识、使用知识和创造知识，由此而不断提高自己认识世界和改造世界的能力。知识工程的任务则在于使机器能模拟人的智能，提高获取知识和处理知识的效率，扩大使用知识的能力，从而增强人类认识世界和改造世界的力量。1976 年，美国布坎南等人研制的 Meta-DENDRAL 系统，利用有关质谱断裂和分子结构之间关系的大量资料进行归纳推理，形成新概念，提出了质谱断裂的新理论，在美国化学学会的期刊上发表，被作为化学研究成果得到化学家的承认。这是知识工程创新潜力的一个例证，说明计算机由信息处理到知识处理是质的飞跃。现在，机器能提出新理论，我们还能说机器没有创造性吗？不能。我们

老是强调知讽更新，在这种机器创新面前，不觉得惭愧吗？在运用知识工程，实现知识处理计算机化的年代，强调知识更新已经不够了，需要用含义明确的知识创新来代替，就是要强调创造新知识。知识创新，既需要充分发挥人的主观能动性，又需要把这种主观能动性物化到机器中去，以便再现人的创造性。这说明用知识工程武装起来的机器，是人类认识世界的有力工具。它给我们的启发，不仅是知识处理在人们认识过程中的作用，尤其是知识创新在人类认识深化过程中占有特殊重要的地位。也许这就是为什么日本人要提出“知识创新社会”的真实含义。

专家系统不局限于模拟某个专家解决问题的方法，它可以模拟某一专门领域众多专家解决问题的方法，是集专家智慧之大成，故能有效地解决实际问题，在应用方面获得好效果。斯坦福人工智能研究中心杜达（P.0.Duda）研制出地质勘探专家系统（PR0SPECTOR），运用于美国勘探局和能源部。它对华盛顿州的一个钼矿的预测，后来被实际钻探所证实。目前，建造专家系统的应用范围十分广泛，从化学、医学直到生物工程，从资源勘探、工程技术直到经济管理，从教育、法律直到军事，遍及各个领域。

“专家系统向 21 世纪全面推进”，是 1994 年在里斯本召开的第二届世界专家系统大会的主题。这次大会指明了专家系统的发展方向：

一是专家系统的功能集成——大型化，以便解决许多复杂的实际问题。诸如建造企业管理专家系统、经济计划专家系统、市场预测专家系统、军事指挥专家系统、环境保护专家系统，需要多学科、多专业的专家的知识与经验，要有分析、设计、诊断、规划、决策等多方面的综合功能，推动专家系统向功能集成的大型化系统发展。

二是专家系统的技术集成——集成化，以便设计、建造大型、多功能、高水平的专家系统。为此，不仅要用已有的知识表达方法和知识推理技术，还要运用人工神经网络、遗传算法、模糊数学等进行模型、方法、技术集成。

三是专家系统的智能集成——智能化，以便建造高水平、高智能的专家系统，使系统有丰富的知识库、高效能的推理机，具有自学习、自适应、自组织功能，利用多媒体智能接口，实现人机智能结合。