第六章CAPP决策推理和人工智能技术

计算机辅助工艺设计
—— CAPP系统设计
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第六章 CAPP的决策推理和人工智能技术
CAPP工艺决策分为：逻辑决策、计算决策 和创造性决策。 ➢逻辑决策：对于长期生产实践中积累的工艺经 验进行系统的总结，建立相应的决策规则，根 据逻辑推理进行决策，广泛应用于加工方法选 择、机床选择和刀具选择等。
最常用的决策逻辑表达和实现方法是决策表 和决策树。
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6.2 人工智能技术
✓专家系统用于处理现实世界中需要专家来分析、解 决的问题； ✓专家系统通过推理的方法来解决问题，且得到的结 论与专家决策相同。
知识+推理=专家系统 数据+算法=一般软件
一般的数据库系统只是简单的存储答案，用户可以在 机器中检索答案；而专家系统中存储的是推理的能力和 知识。
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第六章 CAPP的决策推理和人工智能技术
6.1 决策表和决策树 6.2 人工智能技术 6.3 人工智能语言与专家系统工具 6.4 CAPP专家系统设计
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6.1 决策表和决策树
6.1.1 决策表
➢概念：一种描述设计活动中条件与动作之间复 杂关系的表，为分析、决策、表达决策推理提 供依据。
一个条件动作对，是事务活动的一条逻辑判 断，我们通常称之为一条规则。
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6.1 决策表和决策树
建立决策表时，必须使表中的任意两条规则都具有 独立性，使得惟一的一组条件对应惟一的一组动作， 即任何两条规则，都不含有相同的简单规则。
➢死循环：如果一种动作被用来改变条件，并且 重复调用该表时，就可能产生死循环。当一个 动作的条件在这个动作作完以后没有改变，则 这个[条件-动作]对会反复被调用。
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第六章 CAPP的决策推理和人工智能技术
➢计算决策：主要用于能够建立数学模型和已具 备较完善的经验数据的情况，如工序尺寸计算、 切削用量选择及工时计算等。 ➢创造性决策:对于一些具有较大模糊性，需要 十分灵活的推理策略，如基准选择、装夹方案 确定等，在很大程度上依赖于工艺人员的经验 及创造性思维，往往采用人工智能技术来实现 决策。
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6.1 决策表和决策树
6.1.2 决策树
➢概念：一种带有单个根，并从此根发出多个分 支的图，用于决策时，每个分支都传送一个数 值或表达式，表示一个“IF”语句，而一连串的 分支则表示一个逻辑“AND”或“OR”。由根 到终点的一条路径可以表示一条类似决策表中 的规则，动作则列于每个最终分支的末端。
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6.1 决策表和决策树
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6.1 决策表和决策树
➢决策表设计：对于复杂的实际问题，可以采用 分级结构，一级决策表可以调用一张或多张较 低级的决策表，从而使决策表以嵌套式结构实 现。
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6.1 决策表和决策树
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6.1 决策表和决策树
➢决策表技术的特点：
✓自然性：表格直观，易于理解，适合于交流 ✓模块性（易修改性）：规则结构与内容相互独立， 易实现规则的增加、删除和修改 ✓一致性：易于检测各规则之间的冗余和矛盾，易于 维护
的回答。T表示条件“真”，F表示条件为“假”，而空 则表
示“无关”（即此条件不是影响条件）；
在动作项中，“×”表示执行该动作，空表示不执行。
决策表中，每一列表示一条决策规则。
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6.1 决策表和决策树
➢分类
✓基本型决策表：条件根部分准确地给出了条件是什 么，而条件项只能是真、假或无关。 ✓扩展型决策表：条件项不只是“T”、“F”或无关， 而包含不确切的数值或结论。
通过改变条件根，可以将扩展型决策表转换成基本 型决策表。
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6.1 决策表和决策树
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6.1 决策表和决策树
➢规则的独立性和一致性
✓简单规则：条件项都是“T”或“F”，并且不含无关 的规则称为简单规则，否则称为复杂规则。一条复杂 规则可以简化成两个或更多的简单规则。
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6.1 决策表和决策树
✓冗余规则：如果有两条规则，除了一个条件项两者 分别取了“T”和“F”之外，其余的条件项和动作项都 相同，这样的两条规则就是冗余规则，或重叠规则， 对冗余规则，应将其合并。
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6.1 决策表和决策树
如果天下雨，去网吧上网 周末如果不下雨，并且天热，去公园
如果不下雨，但天凉，去野餐
下雨
TFF
天热
TF
去网吧
×
去公园
×
去野餐
×
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6.1 决策表和决策树
➢决策表的基本结构：四部分组成
条件根 条件项（T、F、空格无关）
动作根 动作项（×执行、空格不执行）
每一列中条件项包含一组对条件根所列的所有条件
6.2 人工智能技术
➢专家系统的结构
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6.2 人工智能技术
➢专家系统的特点
✓启发性：能使用判别性知识及已确定理论的形式化 知识进行推理； ✓透明性：能解释其推理过程并对有关知识的询问作 出回答。 ✓灵活性：能够把新知识不断地加入到已有的知识库 中； ✓能根据不精确的和经验性的知识（数据）进行推理； ✓知识库和推理机相分离，只需扩充知识库。
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6.1 决策表和决策树
➢组成：一个根和一些节点、分支组成。 根是树的源，且每个树智能有一个根；节点可
以有若干个，且节点的前面有分支。根和节点的 分支只能有两个逻辑值——真或假。
节点有两类：互斥的和非互斥的。互斥的节点 允许在其后继的分支中至多有一个为真，而非互 斥的节点则允许所有的后继分支同时为真。
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6.2 人工智能技术
6.1.2 专家系统
➢概念：是一种求解问题的智能软件，在某一专 业领域内，它把人类专家的经验和知识表示成 计算机能够接受和处理的符号形式，采用专家 的推理方法和控制策略，解决该领域内问题， 并达到专家级水平，也称知识基系统 （Knowledge Based System）。
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6.2 人工智能技术
6.2.2 知识的表达及推理
➢概述
✓知识的表达包括两个方面的问题：一是用什么方法 来组织、表示知识；二是如何利用表示成一定形式的 知识进行推理。 ✓常用的表达方法：规则表示法、框架表示法、逻辑 表示法、语义网络表示法
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6.1 决策表和决策树
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6.1 决策表和决策树
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6.2 人工智能技术
6.2.1 人工智能简述
人工智能AI（Artificial Intelligence）是 20世纪50年代在美国兴起的一门综合性边缘学 科，它和“能源技术”、“空间技术”一起被 誉为20世纪三大科学技术成就。研究领域包括 问题求解、定理证明、语音识别、图像处理和 专家系统等分支，其中专家系统的研究已经走 向实用化。