利用專(zhuān)家系統構建智能家居的研究與設計

3.2 知識庫的設計

用戶(hù)通過(guò)友好的人機界面將大量規則存儲于知識庫中，例如，主人回家開(kāi)門(mén)時(shí)，客廳里的電燈會(huì )因室內的光線(xiàn)過(guò)暗自動(dòng)打開(kāi)；主人外出關(guān)門(mén)時(shí)，室內的監控系統會(huì )因家中無(wú)人而自動(dòng)開(kāi)啟。電燈的打開(kāi)這個(gè)操作會(huì )與門(mén)打開(kāi)、室內亮度過(guò)低這兩個(gè)事件聯(lián)系在一起，我們用產(chǎn)生式規則來(lái)表示描述這條知識：

IF 門(mén)打開(kāi)，室內光線(xiàn)過(guò)暗> THEN 燈亮 >

產(chǎn)生式描述了事物之間的一種對應關(guān)系（包括因果關(guān)系和蘊含關(guān)系），這種基于規則的符號化模型特別適于反應人們對家電設備的調度，由一臺設備的某一事件或狀態(tài)作為條件，引發(fā)對另一設備的使用。此系統中的知識庫實(shí)際上是一個(gè)能夠表達用戶(hù)主觀(guān)意愿的產(chǎn)生式規則庫，在系統中以動(dòng)態(tài)數據結構進(jìn)行組織。

知識的表示是描述客觀(guān)事物的一組規定，是知識的符號化過(guò)程。規則主要包含規則的前提和規則結論部分，前提部分說(shuō)明規則可以被引用的條件，而結論部分則說(shuō)明當前提成立時(shí)可進(jìn)行的操作或引起的領(lǐng)域行為。根據需要，一條規則可以有多個(gè)前提和多個(gè)結論。在具體用C語(yǔ)言實(shí)現時(shí)，直接以IF前提條件>THEN動(dòng)作>語(yǔ)句形式編程是行不通的，為了實(shí)現事件的驅動(dòng)，必須利用C語(yǔ)言強有力的字符串處理能力將抽象的符號變成一個(gè)個(gè)表單元。根據實(shí)際情況我們可以將智能家居監控下的設備看成一個(gè)對象，C語(yǔ)言定義為：

struct object{
char *name； /*設備的名稱(chēng)*/
float val； /*設備的特性值*/
enum events {high,middle,low,open,close}；USB2.0
/*事件類(lèi)型的抽象*/
}；

這些對象通過(guò)規則聯(lián)系起來(lái)，每定義一條規則，都要把它們存放到規則庫Rule_Base中，以方便推理機獲取有用的規則。在規則表達中，通過(guò)rule()函數把規則的外部語(yǔ)言形式轉換成內部的特性表的形式，它的Clause和Action特性分別存放了該規則的前提和結論。推理時(shí)若要用到某條規則rule_X（X＝1,2...n），就直接從它的特性表中取出相應的前提和結論，Clause和Action可以是一個(gè)函數調用、常量或變量，每條規則的特性表組織成如下形式：

（Clause（條件1 條件2…）Action (結論1 結論2…)）

3.3 推理機的設計

推理機設計采用事件驅動(dòng)正向推理方式，其基本思想是：推理機通過(guò)網(wǎng)關(guān)管理模塊讀取信息家電的當前狀態(tài)，從中獲取由設備產(chǎn)生的事件，這些事件構成了基本事實(shí)；從基本事實(shí)出發(fā)引用規則庫中的規則，若某些規則的前提被滿(mǎn)足，則執行這些規則的結論，若這些規則的結論部分形成新的事件，則用同樣的方法以這些邏輯結果為基礎再次進(jìn)行正向推理。推理過(guò)程中的沖突消解采用最先匹配策略，將所有符合當前求解條件的知識放在一張表中，在問(wèn)題求解過(guò)程中一旦找到匹配的規則即采用該規則。

事件驅動(dòng)是數據驅動(dòng)的發(fā)展形式，所謂事件驅動(dòng)是指當事件集合中所有的事件都已發(fā)生，才能引發(fā)另一種操作。在產(chǎn)生式規則中，IF后面的條件便可當作一個(gè)事件集合，當用戶(hù)所設定的條件都滿(mǎn)足時(shí)，即可得出THEN后的結論或觸發(fā)相應的操作，本系統通過(guò)Event_driven()函數實(shí)現了基于事件驅動(dòng)的正向推理。

Event_driven()算法：

Kbase-Load（） /*知識庫的裝載*/USB2.0
for(所有的事實(shí)fact)
{
event=fact中的事件；
for(所有在rulebase中的規則rule)
{
rule_event=出現在規則rule中的所有事件；
if(rule_event至少有一個(gè)變量沒(méi)有值)
continue； /*取規則庫中的下一條規則*/USB2.0
else
{
for（規則rule中每一前提clause）
match(clause)；/*匹配clause中的條件*/
if（match(clause)）
{
do(action)； /*執行規則rule中所有action結論*/
value（action）； /*用value保存每一個(gè)操作結果*/
if（rule(action)）/* action產(chǎn)生的事件構成一個(gè)新的事實(shí)*/USB2.0
Add_Kbase(action) /*將產(chǎn)生的事件加入到知識庫中*/
}
}
}
}

4 結束語(yǔ)

本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：從智能家居未來(lái)發(fā)展方向出發(fā)，分析了利用專(zhuān)家系統構建AI-IA智能控制模塊的必要性和合理性，建立了智能協(xié)作模型，并給出了設計專(zhuān)家系統的具體方法，為智能軟件的優(yōu)化以及在嵌入式開(kāi)發(fā)板上的移植奠定了基礎。

參考文獻：

[1]杜玉清,王新偉.信息家電中實(shí)時(shí)智能技術(shù)的應用研究[J].計算機工程，USB2.0-CY7C68013-128S開(kāi)發(fā)板2003.3:147-165.

[2]伍欣,劉自偉.提高基于規則專(zhuān)家系統效率的技術(shù)和方法[J].微計算機信息,2006.4-2:270-272.

[3]史濟建，俞瑞釗.專(zhuān)家系統實(shí)現技術(shù)[M].浙江:浙江大學(xué)出版社，USB2.0-CY7C68013-128S開(kāi)發(fā)板 1995

[4] Christos Douligeris,Intelligent Home Systems,IEEE Communications Magazine，1993.10