專家系統(tǒng)（Expert System)是一種在特定領(lǐng)域內(nèi)具有專家水平解決問題能力的程序系統(tǒng)。它能夠有效地運(yùn)用專家多年積累的有效經(jīng)驗(yàn)和專門知識(shí)，通過模擬專家的思維過程，解決需要專家才能解決的問題。

專家系統(tǒng)屬于人工智能的一個(gè)發(fā)展分支，自1968年費(fèi)根鮑姆等人研制成功第一個(gè)專家系統(tǒng)DENDEL以來，專家系統(tǒng)獲得了飛速的發(fā)展，并且運(yùn)用于醫(yī)療、軍事、地質(zhì)勘探、教學(xué)、化工等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?，F(xiàn)在，專家系統(tǒng)已成為人工智能領(lǐng)域中最活躍、最受重視的領(lǐng)域。

專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中箭頭方向?yàn)閿?shù)據(jù)流動(dòng)的方向。專家系統(tǒng)通常由人機(jī)交互界面、知識(shí)庫、推理機(jī)、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫、知識(shí)獲取等6個(gè)部分構(gòu)成。

知識(shí)庫用來存放專家提供的知識(shí)。專家系統(tǒng)的問題求解過程是通過知識(shí)庫中的知識(shí)來模擬專家的思維方式的，因此，知識(shí)庫是專家系統(tǒng)質(zhì)量是否優(yōu)越的關(guān)鍵所在，即知識(shí)庫中知識(shí)的質(zhì)量和數(shù)量決定著專家系統(tǒng)的質(zhì)量水平。一般來說，專家系統(tǒng)中的知識(shí)庫與專家系統(tǒng)程序是相互獨(dú)立的，用戶可以通過改變、完善知識(shí)庫中的知識(shí)內(nèi)容來提高專家系統(tǒng)的性能。

人工智能中的知識(shí)表示形式有產(chǎn)生式、框架、語義網(wǎng)絡(luò)等，而在專家系統(tǒng)中運(yùn)用得較為普遍的知識(shí)是產(chǎn)生式規(guī)則。產(chǎn)生式規(guī)則以IF…THEN…的形式出現(xiàn)，就像BASIC等編程語言里的條件語句一樣，IF后面跟的是條件（前件），THEN后面的是結(jié)論（后件），條件與結(jié)論均可以通過邏輯運(yùn)算AND、OR、NOT進(jìn)行復(fù)合。在這里，產(chǎn)生式規(guī)則的理解非常簡(jiǎn)單：如果前提條件得到滿足，就產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作或結(jié)論。

推理機(jī)針對(duì)當(dāng)前問題的條件或已知信息，反復(fù)匹配知識(shí)庫中的規(guī)則，獲得新的結(jié)論，以得到問題求解結(jié)果。在這里，推理方式可以有正向和反向推理兩種。正向推理是從前件匹配到結(jié)論，反向推理則先假設(shè)一個(gè)結(jié)論成立，看它的條件有沒有得到滿足。由此可見，推理機(jī)就如同專家解決問題的思維方式，知識(shí)庫就是通過推理機(jī)來實(shí)現(xiàn)其價(jià)值的。

人機(jī)界面是系統(tǒng)與用戶進(jìn)行交流時(shí)的界面。通過該界面，用戶輸入基本信息、回答系統(tǒng)提出的相關(guān)問題，并輸出推理結(jié)果及相關(guān)的解釋等。

綜合數(shù)據(jù)庫專門用于存儲(chǔ)推理過程中所需的原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終結(jié)論，往往是作為暫時(shí)的存儲(chǔ)區(qū)。解釋器能夠根據(jù)用戶的提問，對(duì)結(jié)論、求解過程做出說明，因而使專家系統(tǒng)更具有人情味。

知識(shí)獲取是專家系統(tǒng)知識(shí)庫是否優(yōu)越的關(guān)鍵，也是專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“瓶頸”問題，通過知識(shí)獲取，可以擴(kuò)充和修改知識(shí)庫中的內(nèi)容，也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)學(xué)習(xí)功能。

(1)為解決特定領(lǐng)域的具體問題，除需要一些公共的常識(shí)，還需要大量與所研究領(lǐng)域問題密切相關(guān)的知識(shí)；

(2)一般采用啟發(fā)式的解題方法；

(3)在解題過程中除了用演繹方法外，有時(shí)還要求助于歸納方法和抽象方法；

(4)需處理問題的模糊性、不確定性和不完全性；

(5)能對(duì)自身的工作過程進(jìn)行推理(自推理或解釋)；

(6)采用基于知識(shí)的問題求解方法；

(7)知識(shí)庫與推理機(jī)分離。

用于某一特定領(lǐng)域內(nèi)的專家系統(tǒng)，可以劃分為以下幾類：

1、 診斷型專家系統(tǒng)：根據(jù)對(duì)癥狀的觀察分析，推導(dǎo)出產(chǎn)生癥狀的原因以及排除故障方法的一類系統(tǒng)，如醫(yī)療、機(jī)械、經(jīng)濟(jì)等。

2、 解釋型專家系統(tǒng)：根據(jù)表層信息解釋深層結(jié)構(gòu)或內(nèi)部情況的一類系統(tǒng)，如地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析、物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)分析等。

3、 預(yù)測(cè)型專家系統(tǒng)：根據(jù)現(xiàn)狀預(yù)測(cè)未來情況的一類系統(tǒng)，如氣象預(yù)報(bào)、人口預(yù)測(cè)、水文預(yù)報(bào)、經(jīng)濟(jì)形勢(shì)預(yù)測(cè)等。

4、 設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)：根據(jù)給定的產(chǎn)品要求設(shè)計(jì)產(chǎn)品的一類系統(tǒng)，如建筑設(shè)計(jì)、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)等。

5、 決策型專家系統(tǒng)：對(duì)可行方案進(jìn)行綜合評(píng)判并優(yōu)選的一類專家系統(tǒng)。

6、規(guī)劃型專家系統(tǒng)：用于制定行動(dòng)規(guī)劃的一類專家系統(tǒng)，如自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、軍事計(jì)劃的制定等。

7、 教學(xué)型專家系統(tǒng)：能夠輔助教學(xué)的一類專家系統(tǒng)。

8、 數(shù)學(xué)專家系統(tǒng)：用于自動(dòng)求解某些數(shù)學(xué)問題的一類專家系統(tǒng)。

9、 監(jiān)視型專家系統(tǒng)：對(duì)某類行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)并在必要時(shí)候進(jìn)行干預(yù)的一類專家系統(tǒng)，如機(jī)場(chǎng)監(jiān)視、森林監(jiān)視等。

目前的專家系統(tǒng)發(fā)展確實(shí)存在著一些限制，在未來的年代中，許多今日專家系統(tǒng)缺失將會(huì)被改善，相信未來專家系統(tǒng)應(yīng)該繼續(xù)研究的項(xiàng)目有:具有處理常識(shí)的能力；發(fā)展深層的推論系統(tǒng)；不同層次解釋的能力；使專家系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)的能力；分布式專家系統(tǒng)；輕易獲取與更新知識(shí)的能力。

未來發(fā)展的專家系統(tǒng)，能經(jīng)由感應(yīng)器直接由外界接受資料，也可由系統(tǒng)外的知識(shí)庫獲得資料，在推理機(jī)中除推理外，上能擬定規(guī)劃，仿真問題狀況等。知識(shí)庫所存的不只是靜態(tài)的推論規(guī)則與事實(shí)，更有規(guī)劃、分類、結(jié)構(gòu)模式及行為模式等動(dòng)態(tài)知識(shí)。