基于运算规则的采矿方法选择专家系统.pdf

基于运算规则的采矿方法选择专家系统 近几年来 , 以计算机为基础 的 “ 专家 系 统 ” 已在承担庞大而复杂的任务 , 这种任务 不能用计算法求得精确的解答 , 故过去一 直 是留给专家们 , 需要他 们 用其实际知识 、 判 断能力 、 丰富经验和巧妙 推理来得 出一个 “ 最佳答案 ” 。 采 矿方法的选择 需有广博而精湛的 知 识 , 以便对往 往是含糊不清 的地质 资料作 出 “最佳” 解释 , 因此这是 一个适于采用专家 系统的 领域 。 可以研 究专家们 曾采 用过的 方 法 来建立这样的系 统 , 然后 进行监测 , 看 其 是否能象专家们 一样凭经 验提高解释技术 , 或 看其 是否过于僵化以致不能处理 微妙 的变 化 。 文中介绍一种可帮助采矿 规划工程师选 择煤 矿 地下开采 方法 的计算机程序 , 并通过 实例研究以说明专家系统 采集与编 码的通 用 过程 。 运用知识和推理 方法来解决需 要高级专 家才能解决的复杂问题 , 这种计算机 程序即 为 “专家 系统 ” 。 知识的定 义是事实和直 接 推断 。 事实是指为同一 领域中的专家们广泛 分享 、 公开适 用并 普遍同意的 一 类知识 。 而 直接 推断 则相反 , 大多是 私人多谋善断的半 秘密规则和巧 妙推 理 , 标志 出这一领域中专 家决 策水平的 特征 。 因此 , 专家系 统 应 包 括 一个事实和 规则 的 知识库 、 一个提供巧 妙 推理 的推断器 、 一个新知识采集程 序块 、 一个为作 出推理的用户提供解释的接口和一 个为用户提供人 一 机 良好联系 的输入/输出 1 ,/0 装置 。 所需知 识作为运算规则存储在 专家系统之内 , 故知识库 也称为 “规则库”, 推断器也称为 “规 则解释器” 。 专家系 统程序 与常规 程序 的主 要区别是 前者的知 识库是与推理 程序及现行问题分开 的 。 、 专家靠的是知识 , 而知识本身包括事实 与推理规 则两个 部 分 。 如 专 家知识仅仅是事 实的储藏所 , 那不过 是数据 库而已 , 只有加 上 推理过程 才能 对新的事实作出推断 。 在专 家系统中 , 程 序本身只不 过是一种翻译器 , 通 过用户不可见的推 理过程 , 从数据 描述自 动得 出解答 。 这种 系统可以通江知识库中运 算规则 的加和减子以改 变 。 一门专门知识一般 有三 种类型 , 即事 实 、 正确判断直接推断的运算规则和评 价 。 知识库 内部许 多知 识可用运算规则即 “ 如 果 一 则 ” 关系式 。 一套标准化的 与知识无 关的谓语 、 一 系列专门知 识定语 、 宾 语和结 合数值形成 结构规则的词根词汇 。 规则 的 前 提常常是一个连接词从 句 , 其行动部分则是 当前提已得到满足时可以得 出的一 条或更多 条 的结论 , 从而使运算规则成为纯粹 推 理 。 专家系统可按功 能分类 , 如诊 断 、 分 析 和编 制规划 。 按 此 分类法来考察现有的专家 系 统 , 发现其详 细的系 统结 构式很少共同之 处 。 更为适 用的办 法似乎是 先分析问题的复 杂性和结构 , 然后 椎想什么数据和控制 结构 适于处理这些因素 。 因此 , 专家系统 的设计 中最根本的 问题 是 如何配各计算能力以传输 数据 。 由于人 的推理 大多不 很精确和含混不 清 , 因此 , 事实和运算规则 是既不完全确 切 、 也不 是完全 一致的 。 例 如 , 为可 用地下 法开采的煤层选 择采矿方法时 , 即使象 顶板 特性这 类小问 题 , 也存在 很大的不确切性 。 带有社会 一 经济性质的问题 , 其不确切性更 大 , 往 往必须和模糊 的术语 及 推理规则作 坚 决的斗争 。 譬如有这 种说法 “有 7 0 的把 握 可以认为良好的顶板对连续采 矿方 法的选 择有非常重要的影响 ” 。 这种说法 远不是确 切的 , 第一 , 命题不明确 ; 第二 , 其中一些 即 卜盯 价r . 拿 DOI 10. 13828 /j. cnki . ckjs. 1989. 11. 003 术 i 共定义不 洁楚 。 “ 良好 的顶板 ” 和t ’1卜 常 重要 ” 即两种 类型不 确切性的例证 。 这两种 类型 的不 确切性可单独 出现 , 但又 互 相影 响 ; 在 推理过 程中既要看 到二者的区别 , 也 要认识到 二者之间的相互作用 。 在这 样的 情 况 下得 出的 结论必然会反映出原命题 的不确 切性 , 而传播和 综合不确切的数据会招来很 多麻烦 。 因此 , 任 何结论都必须 由确切性因 数来评价而不 采 用标准的统计学方法 。 确切性因数是衡量每条规则的 前提 与行 动从 句 之间关联程度的 一个尺度 。 如前提 正 确 、 运算规则取得成功 , 何可将组戍从句的 确切性因数加上去 , 并 用得到 的确切性因数 来修正行动从句中的确切性因数 。 如前提 的 可信性差 , 从运算规则推出的结论的可信性 也会差 。 此外 , 由于一条 规则 的结论可能 是 另一规则的前提 , 通常都是根据确切比因数 不完全 的前提进 行推 理 。 在复 杂的专家系统 中 , 专家拥 有的 知识 被用运算规则 的形式纳入计算机程序 。 每条 推断规则规定了一组特 定数据在解决一特定 问题中所起的作 用 。 特 定领域的描述和如果 一 则形式 的语句可输入一 台装 有P R OL O G 解释器 的计算机中 , 以验市刃立种 基于运算规 则 的专家系统 。 在采矿方法选择的专家系统对话期间 , 选择了岩石强度 、 地 下水 、 底板条件等许多 地球工艺因素 。 根据专家意见 得 出的每条运 算规则 的确切性因素 , 其他因素如 经济效 果 、 熟练工人的 来源 、 产品质量和要求规格 等 , 必要时也可纳入运算规则库 。 文巾以一 实例为例 , 对话结果表明就一 特定 煤 层而 论 , 最 好采 用短壁法回采 。 规 则的运用基木 上遵照两种方 法 , 即正向 法和逆向链 法 。 按 第一种方法 , 如规则 的前项与冷定事实的部 分和 全部招符 , 则可 认为此 规则 成立 ; 按第 二种 办 法 , 可先假设结论是正确的 , 然后让 该系统试图证明给 厂的事实血吮 是要求达到 这一结论 的事实 。 虽然文 中所举 出的专家系统并非可供实 用的复杂 系统 , 但通过对其局 限性的讨论可 获知复杂系 统的 某些 重要特 性 。 所举例子中 的专家系统的最大局 限性是其知识库容量 小 。 其次是 用户要求的全部事实应为已知 , 这是因为该系 统没 有办法容纳 未知数据 。 此 外 , 由于所有的反应 都是 语 言性质的反应 , 因而无法 衡量各因素之间的相对重要性 。 总之 , 又中所述的专家系统使 用户可以 运 用专家的知识对煤 矿 地下 开采 方法 进行评 价 。 由于在这方面不能采 用解析模型 , 故这 套系 统还是很有 用的 。 知 识是一 种 稀缺 的资源 。 将知名专家的 知识 荟集起来 , 并 通过编 码 纳入计算机以备 在矿山规划中应 用 , ;宝 是 非 常有意 义的 。 专 家系 统还可以开发新知识 , 因该系统能 测 试 、 评价和修正知识库 , 以便 在 系统输出和 专家人为的 决定 之 间达到 更好的协同 , 还可 发展综合 逻 辑 , 用 新的 眼光来看厌见有的 问 题 。 专家系统还可以在那 些 至今尚无专家的 领域开拓新的专门知识 。 在某 些由于因 素太 多 , 专门人才的 知识无 能为力 的领 域 , 专家 系 统可以创立新 的模式 、 新 的决策规则和 新 的知 识 。 C IMBull e tin , 1 9 88 , 1 1 , 8 48 8 饶 敦朴 周光 溪 上接 第1 3页 中的水排往 永久性泵站 。 共有1 3 台l F yg t B 型水泵 , 其中 高扬程 240 oH T型叶轮式 潜水 泵3台 , 驱动功率 9 0千瓦 ; 凡 y攀2151型 2 0 千 瓦水泵7台 , Fly封 2 0 5 6型2 . 2千瓦水泵3台 。 劳动 力和 工作制度 矿山约 有 职 工 12。人 。 矿山和选矿厂炼周 工作 7天 , 每天2 班 , 每班1 2小时 。 维 诊 、矿 山和选 矿厂工 人 , 每工作一周休息一周 。 职员每周工作 4告 天 , 沐息2告天 。 W or ldMi n i n g Eq ,i P nlent , 1 988 , , 一 胡际平 j泰建刚 1 01 82 2l