知识工程学

出处:按学科分类—社会科学总论 中国青年出版社《社会科学学科辞典》第43页(1216字)

研究知识信息处理、提供开发智能系统的技术的一门新兴科学,是人工智能、数据库技术、数理逻辑、思维科学、心理学等学科交叉发展的结果。

“知识工程”一词是美国斯坦福大学的费根鲍姆教授在1977年的第五届国际人工智能会议上首次正式提出的。它是人工智能研究的一个新领域,其任务是把各个专门领域中的专家、学者的知识和思考、解决问题的方法教给计算机,让计算机能象专家一样地分析问题和解决问题,以造福于人类。

体现这种专家功能的软件叫专家系统。围绕着开发专家系统而形成的一整套理论、方法、技术,就是知识工程学的研究领域。研究专家系统是研究知识工程的起点和基础。早期的专家系统可追溯到20世纪60年代末,如美国登德拉尔系统能模仿化学家利用质谱仪的数据分析物质分子结构。

后来,出现了着名的沁系统,模仿内科医生诊治脑膜炎和血液病。勘探者系统则模仿地质学家根据地质资源预测地下的矿藏。

现在诸如医学诊断、石油勘探、遗传工程、化学合成、公司管理、法律断案,以至军事目标的捕捉与跟踪、战略计划制订等方面,无一不已有了自己的专家系统。至今,知识工程已经发展成为与机器人(包括计算机视觉)和自然语言理解并列的人工智能三大研究方向之一。专家系统的基本构成部分是知识库加上推理机。前者存放知识,后者进行推理。

要让计算机求解问题,必须建立知识库,将有关问题领域的知识以一定形式存储在知识库中,通过推理,得出结论。为此,就要解决以什么样的方式表达知识,如何进行知识的利用和获取等问题,这些有关知识信息处理的问题便构成知识工程研究的主要内容。主要有:(1)知识表示,即研究如何把知识形式化,并转移给机器。如何表示日常知识是知识工程中的一大难题。(2)知识利用,即研究如何用计算机来实现推理过程。根据前提和结论之间的联系特征,推理分成演绎推理和归纳推理两大类。

在演绎推理中,要研究归结和合一的有效算法,对于不完整知识的推理过程要研究似然推理的方法。如何让计算机实现归纳推理是一个难题。(3)知识获取,就是从人类专家头脑里获取知识,转化到软件工作者(常称知识工程师)头脑里,再组织成软件产品送到计算机里的过程。

这是开发专家系统中最关键的研究课题。

知识工程师把专家们的知识表示成事实和规则往往是一个枯燥而费时的过程。所以,人们常常希望这种人工智能系统具有自适应学习的功能,即能够自动地获取知识,这是知识工程研究中的一个重要领域。

知识工程学还是一门处于初创阶段的新兴学科。它涉及自然科学、社会科学、数学、系统科学、信息科学等各方面的问题,其内容还在不断探索之中。近年来,我国十分重视知识工程的研究,许多行业都进行了开发专家系统的研究工作,尤以医疗与气象方面取得的成果较多。

1985年,我国在广州大学创建了“模糊系统与知识工程研究所”。

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