人工智能-动物识别专家系统Python实现

1.实验目的
理解和掌握产生式知识表示方法及产生式系统的基本过程，能够利用编程技术建立一个基于产生式知识表示的简单的智能系统。
2.实验要求
2.1运用任意一种编程语言实现动物专家识别系统并撰写实验报告
2.2功能要求： 建立一个动物识别系统的规则库，用以识别虎、豹、斑马、长颈鹿、企鹅、鸵鸟、信天翁等7种动物。为了识别这些动物，可以根据动物识别的特征，建立包含下述规则的规则库：
R1：if 动物有毛发 then 动物是哺乳动物
R2：if 动物有奶 then 动物是哺乳动物
R3：if 动物有羽毛 then 动物是鸟
R4：if 动物会飞 and 会生蛋 then 动物是鸟
R5：if 动物吃肉 then 动物是食肉动物
R6：if 动物有犀利牙齿 and 有爪 and 眼向前方 then 动物是食肉动物
R7：if 动物是哺乳动物and有蹄then动物是有蹄类动物
R8：if 动物是哺乳动物and反刍then动物是有蹄类动物
R9：if 动物是哺乳动物and是食肉动物and有黄褐色 and 有暗斑点 then 动物是豹
R10：if 动物是哺乳动物 and是食肉动物and有黄褐色 and 有黑色条纹 then 动物是虎
R11：if动物是有蹄类动物 and 有长脖子and有长腿and有暗斑点 then 动物是长颈鹿
R12：if 动物是有蹄类动物 and有黑色条纹 then 动物是斑马
R13：if 动物是鸟and不会飞 and有长脖子and有长腿 and有黑白二色 then 动物是鸵鸟
R14：if 动物是鸟 and不会飞 and会游泳 and有黑白二色 then 动物是企鹅
R15：if 动物是鸟 and善飞 then 动物是信天翁

测试用例：
动物有暗斑点，有长脖子，有长腿，有奶，有蹄
推理出是什么动物？（长颈鹿）

先上效果图：

实验原理
系统的推理过程：
(1) 先从规则库中取出第一条规则r1，检查其前提是否可与综合数据库中的已知事实相匹配。 r1的前提是“有毛发”，但事实库中无此事实，故匹配失败。然后取r2，该前提可与已知事实“有奶”相匹配，r2被执行，并将其结论“该动物是哺乳动物”作为新的事实加入到综合数据库中。此时，综合数据库的内容变为：动物有暗斑，有长脖子，有长腿，有奶，有蹄，是哺乳动物。
(2) 再从规则库中取r3，r4，r5，r6进行匹配，均失败。接着取r7，该前提与已知事实“是哺乳动物”相匹配，r7被执行，并将其结论“该动物是有蹄类动物” 作为新的事实加入到综合数据库中。此时，综合数据库的内容变为：动物有暗斑，有长脖子，有长腿，有奶，有蹄，是哺乳动物，是有蹄类动物。
(3) 此后，r8，r9，r10均匹配失败。接着取r11，该前提 “该动物是有蹄类动物 AND 有长脖子 AND 有长腿 AND 身上有暗斑” 与已知事实相匹配，r11被执行，并推出“该动物是长颈鹿”。由于“长颈鹿”已是目标集合中的一个结论，即已推出最终结果，故问题求解过程结束。

产生式系统的问题求解基本过程：
(1) 初始化综合数据库，即把欲解决问题的已知事实送入综合数据库中；//输入特征代码
(2) 检查规则库中是否有未使用过的规则，若无转 (7)；//但是并不是每个规则库都需要匹配，所以检查如果通过AND规则在9-15之间就转7
(3) 检查规则库的未使用规则中是否有其前提可与综合数据库中已知事实相匹配的规则，若有，形成当前可用规则集；否则转(6)；//如果有匹配的，形成新的综合数据库，检查过的规则不再检查。
(4) 按照冲突消解策略，从当前可用规则集中选择一个规则执行，并对该规则作上标记。把执行该规则后所得到的结论作为新的事实放入综合数据库；如果该规则的结论是一些操作，则执行这些操作；
(5) 检查综合数据库中是否包含了该问题的解，若已包含，说明解已求出，问题求解过程结束；否则，转(2)；//if(rule9到5)
(6) 当规则库中还有未使用规则，但均不能与综合数据库中的已有事实相匹配时，要求用户进一步提供关于该问题的已知事实，若能提供，则转(2)；否则，执行下一步；
(7) 若知识库中不再有未使用规则，也说明该问题无解，终止问题求解过程。
说明：从第(3)步到第(5)步的循环过程实际上就是一个搜索过程

代码

 # -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Fri Mar 19 08:57:22 2021

@author: Administrator
"""

import sys

features = ["", "有奶", "有毛发", "有羽毛", "会飞", "会下蛋",  \
            "吃肉", "有犬齿", "有爪","眼盯前方", "有蹄", "嚼反刍",\
            "黄褐色", "身上有暗斑点", "身上有黑色条纹", "有长脖子", \
            "有长腿", "不会飞", "会游泳", "有黑白二色"