开发维修专家系统的构想及问题与对策

　　目前有很多行业(包括设备维修)，运用专家系统已达到很高水平，并取得了较好的实际效果。据了解国外有些医疗设备厂商，在维修业务中已逐步采用了这一技术，而国内很少见到这一方面的报道。随着计算机技术的普及与提高，以及大型医疗设备的增多，笔者认为目前已有可能和必要建立一个面向区域性的医疗设备维修专家系统(以下简称系统)，以象维修专家那样求解维修领域中的复杂和非数值问题。本文试图从软件工程角度作一探讨。

　　系统应具有的功能　该系统具有诊断、调试、计划和执行等功能，对发生故障的医疗设备进行处理，使其恢复正常工作，这个系统既能对有经验的维修工程师提供维修设备帮助，也能训练初学者以提高他们的业务水平。其次，这个系统应具有开放性、支持远程连网功能，使专家的专长不受时间和空间的限制，实现区域性共享。

　　系统应具有的特点　(1)启发性：能充分利用知识库，对维修设备中的疑难问题进行推理、判断，作出决策。(2)透明性：让用户尽可能多地了解系统的工作过程，以提高他们的协作和信赖程度。(3)学习性：通过不断地修改和更新知识库，达到系统知识的增长和完善。(4)自我纠错：对系统运用过程中产生的错误有识别能力，并加以纠正。(5)智能化的交互界面：充分利用多媒体技术来实现人机交互，使用户方便、快捷地提出问题，得到结果。

　　系统的构成　专家系统与一般运用程序的区别在于：一般应用程序是把问题求解的知识隐涵地编码在程序中，而专家系统则将其应用领域的问题求解的知识，单独分开来组成一个叫知识库的实体。知识库的处理是通过与知识库分离的、易识别的控制策略来进行的。具体地说该系统由以下几部分组成：(1)知识库：用于存储维修专家的知识和经验，包括现实可行的操作与规则。(2)综合数据库：用于存储问题初始化数据和推理过程中的中间数据。(3)推理机：用于存储采用的规则和控制策略的程序，使系统按逻辑的方式对问题进行推理和判断，赋于系统以“智能”。(4)解释器：向用户说明专家系统的行为，包括结论的正确程度，以及系统输出其它候选解答的原因。(5)接口：系统与用户进行交互的界面，使用户能够输入必要的数据和其他信息，提出问题和了解推理过程，获得推理结果。

　　开发系统存在的问题　从管理上说，开发这样一个系统涉及到许多专家，因而需要有一个协调和牵头的部门。从技术角度说，(1)从事医疗仪器维修的技术人员，相对其他行业较年轻，成为专家的数量不多。(2)即使是这方面的专家，由于缺少对人工智能的必要了解，也很难系统、准确地表达他们的知识和经验。(3)维修中遇到的问题，有些带有“边缘性”，不是单靠维修专家的知识和经验能解决的。(4)医疗设备的种类繁杂，且更新周期极快。(5)开发此系统，还有赖于厂商的协助和支持，提供必要的技术资料。(6)由于是开创性工作，缺少“原型”。

　　解决问题的对策

　　1.　从开发的组织形式来说，可由本行业的维修协会来协调和统筹，将有经验的维修技术人员和计算机人员组成开发小组，这些人员不仅具备本行业的专业知识，而且互相信任，能紧密协作，有出色的沟通技巧。

　　2.　专家系统所能获得的知识数量的多少和优劣程度，是专家系统成功与否的关键，因而笔者建议系统应从以下几方面来获得知识：(1)从事维修和使用第一线的专家，其知识被同行所公认的，并拥有大量本行业既有代表性又是不寻常的案例，他们应具备计算机专业经验和知识，乐于此项工作，愿意将自己的经验和知识公诸出来，直至有成果。(2)从以往发表在权威杂志上的维修资料及其它方面的公共知识。(3)厂商的技术资料(包括厂商维修人员的经验)。

　　3.　解决一些特殊疑难问题时，应克服单个专家系统的局限性，与其他专家系统协同解决，其手段可以是任务分解，黑板技术(“讨论”方式)等。

　　4.　由于不可能在短时间内，建立庞大而完善的医疗仪器维修专家系统。因而我们应选取一些大型的、重点的设备，同时对解决问题所需的知识和经验，要易于定义易于获取，以便更容易地建立专家系统。

　　5.　选择一些通用的、高效的专家系统开发软件，作为设计开发专家系统的辅助手段和环境，以提高开发的效率、质量和水平。比如骨架型开发工具，我们可以借用已开发好的其他行业的维修专家系统，去掉其描述领域知识的规则，保留推理机部分，把精力放在创建规则上。

　　6.　培训和提高维修专家的计算机专业知识，特别是人工智能知识，以便他们尽可能多地了解知识工程师的开发过程，有利于维修专家将自己的知识和经验尽可能完整和准确地表达出来，有助于维修专家和知识工程师之间的协作和配合。

　　7.　鉴于目前医疗设备从业人员，对专家系统不是十分了解，因而不可能象常规开发应用软件那样，提出具体的需求。故可采用“原形法”，由设计者快速地开发出一个最小系统，或由其他行业维修专家系统抽取有关部分来作为原形，在此基础上提出要求和意见，再进行开发。

　　8.　更好地技术集成，包括从互连网上获取有关资料或通过互连网用远程仿真终端技术，对设备进行诊断等等。

　　开发专家系统是一项艰巨而繁重的工作，但随着计算机硬件技术的飞速发展，以及更通用而有效的开发方法出现，在我们医疗设备维修行业，又有众多热心这项公益事业的专家，相信在不长的时间内，我们的设想将成为现实，从而极大地提高医疗设备维修效率和水平。