python - 动物识别产生式系统实验

一、实验目的：熟悉一阶谓词逻辑和产生式表示法，掌握产生式系统的运行机制，以及基于规则推理的基本方法。

二、实验内容

    设计并编程实现一个小型产生式系统（如：分类、诊断等类型）

    系统名称：动物识别系统

三、实验要求

    1. 具体应用领域自选，具体系统名称自定。

    2. 用一阶谓词逻辑和产生式规则作为知识表示，利用产生式系统实验程序，建立知识库，分别运行正、反向推理。

四、实验报告要求

1. 系统设置，包括系统名称和系统谓词，给出谓词名及其含义

** 系统名称：动物识别系统。**

    定义系统谓词：

谓词

含义

示例

F(“A”)

A是该动物具有的特征

F(“有毛”)：有毛是该动物的特征

Type(“B”)

该动物属于B（种类）

Type(“哺乳类”)：该动物属于哺乳类

Animal(“C”)

该动物是C

Animal(“斑马”)：该动物是斑马

表1. 系统谓词表

2. 编辑知识库，通过输入规则或修改规则等，建立规则库

    1. 知识库：知识库由id、feature组成。其中feature表示的是知识。

                                    ​​​​​​​        ​​​​​​​        ![](https://img-blog.csdnimg.cn/268324fcc57d426cbf39fae70e915ea3.png)

                     图1. 知识库

    ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ![](https://img-blog.csdnimg.cn/355b377b0bb34a38992756d28111c9c2.png) 

                                                            图2.知识库

    2. 规则库：规则库由id、f1、f2、f3、f4、console组成。其中f1、f2、f3、f4表示为规则的四个特征，为0时表示为无特征；console表示最终规则推出的结果。

图3.规则库

3.系统的功能

    该动物识别系统一共具有10个功能。其中包括查看知识、查看规则、添加知识、添加规则、修改知识、修改规则、删除知识、删除规则、正向推理、反向推理。

​​​​​​​图4.产生式系统总功能

    1. 查看知识：点击查看知识功能后，系统会根据知识库中的信息进行知识查看，再点击修改、添加或删除数据时，点击刷新数据按钮，系统将会重新刷新数据。

图5.查看知识页面

    2. 查看规则：点击查看规则功能后，会查询出数据库中规则信息。

​​​​​​​

图6.查看规则页面

    3. 添加知识：点击添加知识页面后，当输入相关内容后，点击添加，页面提醒添加成功，该功能完成。

图7.添加知识页面

    ​​​​​​​        ![](https://img-blog.csdnimg.cn/7a64fed9a4a14273ac92b1f2e450ade0.png)

图8.添加成功页面

    4. 添加规则：点击添加规则后，输入相关的信息，进行规则添加；注意：在输入相关信息时，如果没有四个特征，则需要给多余特征输入框输入0。

图9.添加规则页面

    5. 修改知识：在查看知识页面，查看找到需要修改的知识的id，进行修改。

图10.修改知识页面

    6. 修改规则：查看需要修改的规则id,进行修改。

图11.修改规则页面

    7. 删除知识：输入需要删除的知识id进行删除。

图12.删除知识页面

    8. 删除规则：输入需要删除的规则id进行删除。

图13.删除规则页面

     9. 正向推理：输入事实，系统进行正向推理得出正确答案和整个推理过程。

图14.正向推理页面

    该正向推理功能的逻辑是对输入的四个事实建立list（事实为0表示没有特征，不会被加入数组中）；以规则库建立二维数组list1,然后通过遍历事实数组list中的每一位事实，先在规则库list1行中找到与该事实相同的，再找list1中的列是否在list中存在，全部存在，则将该行规则的console加入list中，再遍历list中的下一条数据，直到遍历完成即可。

    在遍历过程中，一旦有console加入，则表明该条规则是满足推理的，所以对该条规则的每一位数据找到知识表中的具体对应，再找到与之对应的系统谓词进行修饰，最终给该规则建立id，放入字典，形成完整的推理过程。

图15.正向推理逻辑图

    10. 反向推理：输入事实，系统进行反向推理得出正确答案和整个推理过程。

图16.反向推理页面

    该反向推理功能的逻辑：对事实建立list，存入不为0的事实；建立list1存入所有规则，遍历list中的事实与list2中console进行匹配，找出对应规则，将该规则的所有不为0的特征存入list中，直到遍历完整个list，最终字典中的内容就是推理过程。

    在list与list1中console能对应上的规则，并遍历知识库，找到与该规则所有特征和结论对应的知识进行修饰，最终加入到key为id的字典dict中形成推理过程。

图17.反向推理逻辑图

4.关于系统

该系统一共分为四部分。

1. MySql部分：该部分文件名为AnimalSystem.sql，主要存储系统的sql代码。
2. due部分：该部分为系统后端部分，该部分主要内容为系统各个功能的具体实现。（在该部分的开头，修改数据库接口）
3. Main1和views部分：这两部分为系统的前端部分，主要使用tkinter；（在Main1页面上进行运行）
4. Gui部分：该部分为初版页面，存在很多问题。

5. 代码：

代码地址：GitHub - wooyeonicon/AnimalSystem: 动物识别产生式系统动物识别产生式系统. Contribute to wooyeonicon/AnimalSystem development by creating an account on GitHub.https://github.com/wooyeonicon/AnimalSystem.git