MYCIN:一个经典的专家系统
在20世纪70年代出现的第一代专家系统中,最具代表性的可能就是MYCIN系统了(这个系统名称来源于抗生素的英文词后缀“mycin”)[32] 。MYCIN系统首次证明,人工智能在某些重要的领域表现可以优于人类专家,它为后来无数的专家系统提供了模板。
MYCIN本来是用于辅助医疗的系统,为人类血液疾病的诊断提供专业建议。它是由斯坦福大学的一个研究小组开发的,包括布鲁斯·布坎南(Bruce Buchanan)领导的人工智能实验室专家组和特德·肖特利夫(Ted Shortliffe)领导的斯坦福医学院专家组。事实上,这个项目成功的一大要素就在于,专家系统是由真正的人类专家参与建设的。后来有许多专家系统都宣告失败,因为它们缺乏了相关领域人类专家的必要支持。
跟我们在前文提到的动物分类规则相比,MYCIN关于血液疾病的知识则是用稍微丰富一些的规则来表示的。典型的MYCIN规则(用自然语言表述)如下:
如果:
· 该有机体不会被革兰氏染色法染色,并且· 该有机体的形态是杆状,并且
· 该有机体是厌氧的
那么:
有可能(60%)该有机体是类杆菌
这是用实际的人工智能语言表述的MYCIN规则:
RULE036:
PREMISE: ($AND (SAME CNTXT GRAM GRAMNEG)
(SAME CNTXTM MORPH ROD)
(SAME CNTXT AIR ANAEROBIC))
ACTION: (CONCLUDE CNTXT IDENTITY BACTEROIDES TALLY 0.6)
研究人员大概用了5年的时间对MYCIN的知识库进行编码和补充,在它的最终版本里,知识库已经包含了数百条规则。MYCIN之所以被称为最具代表性的专家系统,是因为它包含了后来的专家系统必不可少的所有关键特性。
首先,MYCIN的系统操作和人类专家进行交互类似——向用户提出一系列问题,并且记录用户的响应。这成为专家系统的标准模型,而MYCIN的主要功能——诊断——则成为专家系统的标准任务。
其次,MYCIN的推理是可以还原和解释的。推理透明度的问题在人工智能应用方面有时极其重要。如果一个人工智能系统被应用在一些生死攸关的决策中(以MYCIN而言,比如治疗方案事关病人的生死),要想让人们遵从它的建议,就需要人们信任这个系统。因此,解释和证明人工智能建议的合理性是非常有必要的。经验表明,作为“黑盒”运行的系统,如果没有能力证明其建议的合理性,就会受到用户的严重质疑。
MYCIN至关重要的能力是它可以明确给出得出这一结论的原因,它是通过一系列推理链来得出最终结论的,即那些被触发的规则和触发规则的信息,都是有迹可寻的。在实践中,大多数专家系统的解释能力最终都归结为类似的东西。虽然不是特别理想,但这样的解释很容易追根溯源,并且有助于理解系统运作的机制。
最后一点,MYCIN能够应对不确定性 :有些时候用户向系统提供的信息并不是完全真实和准确的。应对和处理不确定性是对专家系统及人工智能系统的一个普遍要求,在MYCIN这样的系统中,极少根据某个单一的特性就得出明确结论的规则。例如,用户的血液检测结果呈阳性,这就为系统判断提供了一个有力的证据。但是,总有出现检测错误的概率(比如“假阳性”或者“假阴性”之类);或者,患者表现出的某些症状可能是某种特定疾病的征兆,但是不能确定它一定就是某种特定疾病(例如咳嗽是拉沙热的典型症状之一,但病人有咳嗽的症状不能够直接判定他患了拉沙热)。为了能够做出准确的判断,专家系统需要以某种更保险的方式来考虑症状信息。
为了处理不确定性,MYCIN引入了确定性因素的技术——某种表示对某一特定信息的信任或者不信任程度的数值。确定性因素技术是处理不确定性问题的一个相当特别的解决方案,但也因此招来了大量的批评。不确定性处理问题和推理问题成为人工智能研究的一个重要课题,至今仍然如此。我们将在第四章深入讨论。
1979年,MYCIN参与了10个实际病例的评估实验,在血液疾病诊断方面,MYCIN的表现与人类专家相当,并且高于普通医生的平均水平。这是人工智能系统首次在具有实际意义的任务中展示出人类专家级或以上的能力。
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