RIMER中学生学习专家系统的开发与设计
摘要：RIMER中学生学习专家系统是采用证据推理方法的新型学习型专家系统，实现了中学生有效的自我学习与评估，促进了中学生学习效率与质量的提高。在介绍RIMER中学生学习专家系统的总体结构基础上，阐述了RIMER中学生学习专家系统中的输入输出、正向推理、学习训练等各个模块的详细设计，并用共轭梯度算法实现了对置信库规则的训练学习。实验结果证明该算法高效实用，克服了Yang等给出的置信规则库在速度、简易性、收敛性等方面的诸多局限性。
关键词：RIMER中学生学习专家系统、置信库规则、证据推理
中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：16727800（2012）008008403
作者简介： 余明艳(1975-),女,硕士,广东交通职业技术学院交通信息学院讲师,研究方向为软件设计与开发、计算机应用;刘海员（1972-），男，博士，南开大学信息技术科学学院副教授，研究方向为信息技术应用。
0引言
RIMER是一种新型专家系统，可对不同类型的不确定知识进行处理，用置信结构提出了一种知识的表达机制。RIMER中学生学习专家系统的开发能使中学生更有效地进行课程的自我学习与评估。在RIMER中学生学习专家系统的开发过程中使用了面向对象的方法(OOM)，明显提高了软件的开发效率和质量。在系统的开发中，先用面向对象的分析设计方法（OOAD）进行总体设计，建立程序的主体框架并划分模块，然后使用面向对象的程序设计方法(OOP)来具体实现编程。
RIMER中学生学习专家系统由6个部分组成：用户界面、知识库、推理机、全局数据库、知识获取机制和解释机制，其组成如图1所示。用户界面是专家系统和用户（即学生）之间进行相互通信和信息交换的媒介；知识库是问题求解知识的集合，包括基本事实、规则和其它有关信息，含有显式地表示的各种知识块; 全局数据库又叫工作存储器，是反映当前问题求解状态的集合，用于临时存放求解问题所需的各种初始数据或证据等; 推理机主要由调度程序与解释程序组成，是实施问题求解的核心执行机构; 知识获取机制是专家系统中把问题求解的各种专门知识，从人类专家的头脑中或其他知识源那里转换到知识库中来的一个重要机构，解释机制是专家系统中回答用户询问、对自己的问题求解过程或对自己当前的求解状态提供说明的一个重要机构。本文根椐RIMER中学生学习专家系统的结构框架和工作原理把系统划分为输入输出模块、正向推理模块、中学生学习训练模块等3个主要模块。
图1RIMER中学生学习专家系统的组成
1系统开发与设计中的关键技术
1.1STL vector动态容器简介
在RIMER中学生学习专家系统的设计与开发过程中，大量的数据是由用户自己设定的，系统事先不需知道数据的长度，即使是同一类型的数据其长度也有很大差异，用传统的静态数组来存储动态数据是不现实的。Vector是C++标准模板类和函数库，它能够增加和压缩数据，像容器一样存放任意类型的动态数组。基于以上因素，本文中使用STL vector动态容器来存储该系统的动态数据，在使用Vector时在头文件中加入代码std::vector＜vartype＞varname。
1.2ADO数据库开发技术
本文在系统开发中所采用的ADO(ActiveX Data Object)技术对OLE DB的接口进行了封装, 定义了ADO对象, 继承了OLE DB技术的优点。ADO数据库开发技术分为3个步骤：
步骤一：设置ADO数据库访问环境。
实现时需在头文件中加入以下语句：
#import “c:＼program files＼common files＼system＼ado＼msado15.dll”
no_namespace rename(“eof”,“adoEOF”)
步骤二：建立数据连接。
使用Connection 对象，设定一个_ConnectionPtr类型的指针，代码如下:
_Connectionptr connectionname
步骤三：连接数据库。
connectionname.createinstance(_refer1(Connection));
try
{ connectionname –＞Open(“Provide=Microsoft.Jet.OLEDB4.0;DataSource=tet.mdb”,“”,“”,admodeunknow);｝
catch(_com_error e)
{Afxmessagebox(“数据库连接失败，确认数据库db2.mdb是否在当前路径下！”);return FALSE;}
dewellRecordset.createInstance(_refer1(recordset);
try
{dewellRecordset->Open(“select * from testdata1”, connectionname.Getinterfaceptr(),adOpenDynamic, adlockOptimistic,adcmdtext);}
catch(_com_error * err1)
{AfxMesagebox(err1-＞errormessage()
2数据库设计
RIMER中学生学习专家系统的数据库主要分为置信库、采样库、正向推理库、中间推理库、结论库等。其中置信库存放专家根据中学生学习领域的知识建立的置信规则;采样库主要存放学习训练优化时的采样信息；而正向推理库存放正向推理工程中的输入信息;中间推理库和结论库则分别存放系统推理过程中产生的中间信息和系统的最终结论。其中置信规则库的置信规则由规则号、规则条件和规则结构构成。
3Rimer中学生学习专家系统的各模块设计