[发明专利]基于纯数字表达和四则运算的嵌入式专家系统的控制方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于纯数字表达知识、纯四则运算来实现专家推理并獲取推理依据的嵌入式专家系统方法，属于人工智能领域，尤其适合专家系统在嵌入式系统、便携式系统、系统芯片、手机设备、小型电脑设备上的运用。

背景技术

基于规则的专家系统因为其知识便于理解、其演绎推理过程接近人们思维逻辑、其结论便于解释，故在各领域得到了广泛的应用，例如医疗诊断领域、预测预报领域、工程控制领域等。与之相关的配套技术也发展得比较成熟，例如知识的自动获取、信号的前置处理、确定型和不确定型推理诊断、推理结论的自动解释等。

基于规则的专家系统的核心部分是知识库和推理机。知识存储在知识库里，一般采用产生式规则来表达。产生式规则可表示为：

IF Antecedent₁Antecedent₂…Antecedent_n THEN Consequent

其中Antecedent₁，…，Antecedent_n等为规则的条件部分，而Consequent则为规则的结论。在进行演绎推理时，依据所获得的事实，逐条搜索知识库里的规则，检查是否与每一条规则的条件部分相符合。若已知事实包含规则条件各子项，则执行该条规则，获得该规则的结论。否则放弃该条规则，匹配失败。反复循环执行以上过程，直至达到目标为止。

这里基于规则的专家系统采用容易阅读的文字或简洁的符号来表达知识，利用基于文字或符号的搜索匹配过程来实现推理诊断，这是一个比较繁琐而且相当耗时的过程。而且，当面对复杂问题的时候，需要有丰富的知识库来支持推理诊断，此时知识库便会占用大量的存储空间；复杂的算法就要占用大量的内存及CPU等计算机资源。这些缺点妨碍了基于规则的专家系统在资源有限的嵌入式、便携式平台上的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有基于文字规则的文字型专家系统或基于符号规则的符号型专家系统的知识库占用存储空间过大、推理诊断速度过慢、对计算机硬件资源要求过高而不适合在嵌入式、便携式平台上应用的不足，提供一种新型的基于纯数字表达和纯四则运算的数字型专家系统方法。该方法用纯数字来表达知识，用简单的四则运算来实现推理并获取推理依据，不但能节省大量的存储器资源，而且能加快系统推理诊断速度，适用于在资源有限的嵌入式、便携式平台上应用。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：提供一种基于纯数字表达和四则运算的嵌入式专家系统的控制方法，包括嵌入式专家系统，其特征是：所述嵌入式专家系统的知识库是全数字形式并可用纯四则运算和查表操作来实现专家推理过程并获取推理依据，包括以下步骤：

A、用不同的素数来对知识库中每条规则条件部分的各子项进行编码，用编码所得素数的乘积替代原有规则的条件部分；用不同的整数来编码各条规则的结论，从而将目前国内外广泛使用的文字型或符号型知识库转化为全数字型简单形式；

B、将已知事实根据同样的编码规则用相应的素数来替代，用它们的乘积在数字化知识库支持下通过简单的四则运算来进行推理；

C、用减法运算便可判断已知事实是否与知识库中规则的条件部分完全匹配，若两者相减结果为0，则完全匹配；

D、用求模运算来实现不确定性推理，若求模运算的余数为0，则已知事实包含规则条件，两者匹配；

E、对推理结论进行合/素数反分解即可获得推理依据，对推理结论作出清楚的解释。

所述嵌入式专家系统4还包括与其通讯连接并集成为一体的生物信号采集模块、用户界面、信号处理和特征提取模块、网络接口。

还进一步包括通过即插即触发的有线/无线方式与所述嵌入式专家系统通讯连接的远程中央服务器，使嵌入式专家系统链接到远程中央服务器，对嵌入式专家系统中的知识库进行更新。

本发明所述基于纯数字表达和四则运算的嵌入式专家系统的控制方法的有益效果是：采用“嵌入-链接”方案和基于纯数字表达、纯四则运算的数字型专家系统成功解决了在有限的硬件和计算资源的嵌入式、便携式平台上实现分布、实时、多任务控制和复杂的专家系统诊断的技术难点，为进一步设计医学专用集成芯片电路、实现真正可穿戴式测量和智能监护提供了技术实施方案，具有以下优点：