铸造专家系统的技术讨论（一）

　　1．引 言    
　　专家系统（Expert System），又称基于知识的系统，是人工智能科学走向实用化研究中最引人注目的成就之一，专家系统产生于60年代中期，经过三十余年的科学研究，理论和技术日臻完善，应用领域也越来越宽阔，并取得了巨大的经济效益。    
　　专家系统实质上就是一个具有智能特点的计算机程序系统，能够在某特定领域内，模仿人类专家思维求解复杂问题的过程。它具有启发性、灵活性、透明性的特点，开发工具大致可分为程序设计语言（主要采用Lisp及Prolog语言）和专家系统外壳。在各种专家系统外壳中，尤以CLIPS和NEXPERT在铸造中的应用最为广泛。一般专家系统由知识库、推理机、数据库、知识获取机制、解释机制以及人机界面组成.    
　　知识库用以存放专家提供的专门知识。专家系统的问题求解是运用专家提供的专门知识来模拟专家的思维方式进行招兵买马以知识库是决定一个专家系统是否优越的关键因素，专家系统的性能水平取决于知识库中所拥有知识的数量和质量。知识表示采用产生式、框架和语意网络等几种形式，其中以产生式规则表示应用最普遍，其模式为：IF<条件/前提>THEN<动作/结论>。    
　　数据库用于存放系统运行过程中所需要和产生的所及信息。推理机是针对当前问题的信息，识别、选取、匹配知识库中规则，以得到问题求解结果的一种机制。目前应用较为广泛的两种推理方法分别为正向和反向推理。一般的铸造问题多为诊断性问题，较多采用反向推理。知识获取是专家系统的关键，也是专家系统设计的"瓶颈"问题，通过知识获取机制可以扩充和修改知识库，实现专家系统的自我学习。解释机制能够根据用户的提问，对结论、求解过程以及系统当前的求解状态提供说明。用户界面则为人机间相互交换信息提供了必要的手段。    
　　铸造生产中影响铸件质量的因素错综复杂，专家的丰富经验和具体指导对获得优质铸件起到重要的作用，因此专家系统技术在铸造中的应用非常必要，甚至有人指出专家系统将成为未来铸造业的一个重要决定因素。     
　　2．专家系统在铸造工艺设计中的应用     
　　铸造工艺历史悠久，长期以来一直是一种手工经验的积累。虽在近年来铸造工艺CAD取得了很大进展，但由于铸造工艺设计涉及多学科知识，各种影响因素众多且关系复杂，在实际生产中，即便较为成熟的工艺也可能出现问题，因此经验显得极为重要。这些经验和规律往往又是对多种影响因素综合作用的归纳，难以用一种理论或模型加以描述。而具有人工智能的专家系统能够模拟铸造专家的决策过程对复杂情况加以推理和判断，使工艺设计更为合理。    
　　2.1 铸造方法选择中的专家系统    
　　选择适当的铸造方法是铸造工艺设计的前提和基础。由于各种决定因素错综复杂，采用专家系统可将各种因素间的关系规范化，给出统一的思考顺序，全面、合理、迅速地选择铸方法。在铸方法选择的过程中，主要是对规则的管理和运算的匹配，所以铸造方法选择专家系统多基于产生式规则的知识表达。    
　　典型的有西北工业大学采用C语言构建的一个铸造工艺CAD产生式专家系统开发工具。它能提供近七种铸造方法，其中知识库与数据库采用两种耦合方式，实现了经验与标准相结合的设计模式。
　　（考试大注册安全工程师）