基于专家系统的计量学培训系统

　　“随着商业、政府和工业进入21世纪,我们面临着一个问题,即经过培训的计量学家供不应求,无法满足计量实验室的需求。”[1],这是一个全球性问题。“由于经济和技术方面的限制,满足培训需求这一任务是教育机构自己远不能完成的……”[1]。计量方面的专业人才比较缺乏。计量学的培训不是一个教育机构就能完成的,需要全社会的协作。国外已经考虑“利用网络资源在因特网上教授计量学”[2],甚至利用因特网给硕士学位的报考者传授计量学。我国的情况更需要如此。因此,利用专家系统,把计量学专家的知识、经验研制成为一套计量学培训系统,以便于在全社会推广,很有意义。

　　一、系统组织

　　以电学计量测试培训系统(简称“系统”)为例(下同)来说明这个问题。系统以对话的方式实现人机交互,主要包括:测试什么?测试目的,测试方法,测试步骤,数据处理方法和误差分析方法,目前国内外的测试水平,测试中所需的仪器设备,咨询专家的联系方法以及测试中所用到的数学知识和注意事项等内容。具体对话流程如图1。

　　系统根据测试者的要求和目的,利用推理机制,为测试者提供最优的测试方法,配置测试系统。推理的方法采用逆向推理流程,如图2所示[3]。

　　二、知识的获取

　　在该计量培训系统中,知识的获取占据重要地位。因为不能很好地解决知识的获取问题,提供计量培训就无从谈起。在基于知识的系统中,尤其是专家系统中,知识的获取是一个十分困难的问题,一直被认为是一个“瓶颈”。本系统中,知识获取过程中所涉及的知识源主要有:领域专家、资料、书本等。其中领域专家是知识获取的主要来源。本系统以人工获取知识为主要模式。在人工知识获取模式中,知识源通过知识工程师和知识库系统建立联系。知识工程师的任务主要有以下几个方面:

　　(1)组织调查:以反复提问的方式启发领域专家按知识处理的要求回答问题,并详细记录专家的答案。

　　(2)理解和整理材料:在充分理解的基础上,对从领域专家处或书本上得来的答案进行选择、整理、分类、汇集并形成用自然语言表达的条款。

　　(3)修改和完善知识:把整理分类好的知识条款反馈给领域专家,进行修改、完善和精华,最终的结果得到领域专家的认可。

　　(4)知识的编码:把最终由专家认可的知识条款按一定的表达模式或知识表示语言进行编码,得到知识编辑器所接受的知识条款。

　　人工的知识获取模式示意图如图3[3]。

　　三、知识的表达

　　专家系统是根据领域的知识及知识处理机制去解