心理咨询专家系统的研究与实现-樊丽华.docx

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1、成都理工大学 硕士学位论文 心理咨询专家系统的研究与实现 姓名：樊丽华 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用技术 指导教师：洪志全 20080501 摘要 心理咨询专家系统的研究与实现 作者简介：樊丽华，女， 1982年 1月生，师从成都理工大学洪志全教授， 2008年06月毕业于成都理工大学计算机应用专业，获得工学硕士学位 摘要 心理问题已成为这个时代的重大社会问题之一，随之产生的心理咨询日益受 到人们的关注。在此社会背景下，计算机和互联网技术的发展促成了心理咨询形 式和方法的多样化，如电子邮件的咨询形式、 “ 网上聊天 ” 的咨询形式和网上会 议的咨询形式。尽管这些形式使心理咨询不受时间和

2、空间的限制，但咨询过程中 仍然需要咨询师的参与。因此，如何实现计算机代替心理咨询师，即心理咨询的 智能化已经成为计算机科学领域中人工智能所关注的焦点，从而使用专家系统技 术实现心理咨询也具有重要的实用价值和意义。 本文结合心理咨询相关知识和专家系统技术 P就如何设计和实现心理咨询专 家系统进行了深入的探讨和研究。心理咨询专 家系统采用人机对话的方式，由五 个部分构成：知识表示、知识库、知识获取、推理机和人机交互界面。 首先对心理咨询知识进行抽象，心理咨询知识主要是心理疾病的症状。由于 疾病症状的定义及其程度的定义存在很大的模糊性，心理咨询专家系统必须首先 处理这两种模糊性。在对疾病症状定义时，

3、我们参考 SCI-90 (90项症状清单） 量表，以心理疾病症状关键字为心理咨询知识，提出了关于咨询者病症的上下文 树。此树对心理疾病症状关键字采用层次结构分类，其层次分为咨询者一心理状 况分类一每类状况表现一病症类型。在对程度定义时，采用 模糊集理论中的语言 变量。在此基础上确定模糊集，模糊集使用隶属函数 :降半梯形分布、三角分布、 升半梯形分布表示。之后抽取并构造模糊规则，使用模糊产生式表示心理咨询症 状诊断的规则，建立心理咨询模糊系统。 在计算该系统的复杂度后，以焦虑症为例根据模糊集理论推出诊断焦虑症的 145条规则。并在此基础上，使用 SQL Server 2000数据库建立知识库。知

4、识库 包括数据和知识。其中，数据包括用户的数据和系统的数据，知识包括规则和元 知识。 在知识获取的实现部分，我们采用被动型知识获取，在 delphi 7平台下结 合 SQL Server 2000数据库技术，实现使用知识编译器将知识源拥有的知识传授 给系统的知识库中。知识工程师通过对知识编辑器的操作，如编辑、删除、录入、 修改规则，实现对知识库的管理。在知识库存在的前提下，用户可以通过人机交 互界面按照要求输入症状关键词。对于获得的关键词，我们设计了 一个基于模糊 规则的推理机，用来对咨询者提供的信息进行推理诊断。推理机采用模糊不精确 推理，推理策略采用正向推理。为了方便人机交互的需要，最终设

5、计了一个前台 界面将心理咨询专家的各部分连接成为一个整体，构成了一个实用的基于人机会 话技术的心理咨询专家系统，通过运行实例说明该系统可以进行有效的诊断，最 后我们对该系统进行了总结和展望，为今后该领域的进一步研究和实现奠定了相 当的基础。 关键词 ：心理咨询；专家系统；模糊集理论；知识获取；推理机 The Research and Realization on the Expert System of Psychological Consultation Introduction of the author: Fan Lihua, female, was bom in January, 19

6、82 whose tutor was Professor Hong Zhiquan . He graduated from Chengdu University of Technology in Technology of Computer Application major and was granted the Master Degree in June, 2008. Abstract Psychological problems have become one of the vital social issues in this age, and then the people incr

7、easingly pay attention to the psychological consultation accompanying by these problems. Under this social background, the development of computers and Internet have promoted the diversity of psychological consultation forms and methods, such as e-mail, on-line chatting and on-line meeting. However,

8、 although these forms are not limited by time and space, the consultative process still needs the participating of mental counselors .Thus, how to make the computer substituting_mental counselors come true, namely the intelligentizing of psychological consultation has become Artificial Intelligence

9、new focus in the realm of computer science. Thereby, using Expert System to realize psychological consultation has important applied value and significance. The thesis that integrates the knowledge of psychological consultation with the technology of Expert System is about the deep research on how t

10、o design and realize the Expert System of Psychological Consultation. This system uses the mode of man-machine conservation and has five parts, including knowledge express, repository, knowledge acquirement, inference machine and interactive interface. This thesis firstly abstracts the knowledge of

11、psychological consulting that mainly is the symptom of psychological disease. The system should deal with two kinds of vagueness-the definition of diseases symptom and its extent. In the definition of diseases symptom ， we reference Symptom Checklist90 and take the keywords of psychological diseased

12、 symptom as the knowledge of psychological consulting, and then put forward the context tree about the consultants symptom. We use hierarchical structure to classify the keywords of psychological diseases symptom; they are consultant， psychological conditions classifying , every conditions expressio

13、n and the sort of symptom. In the definition of the extent of diseased symptom, we use language variable in the theory of fuzzy. Based on it, we determine the fuzzy set theory, which use fall half echelon in distributing, triangle distributing and ascend half echelon distributing as membership funct

14、ion. After that, we generalize and construct the fuzzy rules and then use fuzzy expression to show the diagnosing rules of psychological consultation, symptom. In the end, we build the fuzzy system of psychological consultation. After calculating the complexity of this system, we infer 145 rules tha

15、t diagnosing anxiety. Based on these works, we use SQL Server 2000 database to establish repository, including the data and the knowledge. The data consist of users data and the systems data. The knowledge consists of rules and the meta knowledge. In the realization of the knowledge acquirement， we

16、use passive knowledge acquirement, and use the knowledge compiler to pass the knowledge provided by the knowledge source to the repository of the system. According to operate the knowledge compiler, such as editing, deleting, inputting and amending rules, the knowledge engineer administrates the rep

17、ository. On the premise of this repository, users can input the keywords of symptom in the term of the requirement according to man-machine interactive interface. Based the acquiring keywords, we design an inference machine based on fuzzy rules to infer and diagnose the sort of the psychological dis

18、ease. For the sake of the convenience of the interactive interface， we have designed a foreground interface to connect the parts of psychological consultation into the whole and constitute a practical expert system for psychological consultation based on the interface dialogue technology. By the pra

19、ctical example we can say the expert system can carry on the valid diagnosis. Finally we have lay an appropriate foundation for the further research and realization in this realm. Keywords: psychological consultation； expert system； fuzzy set theory； knowledge acquirement； inference machine 独创性声明 本人

20、声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 成都理工大学 或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 本学位论文作者完全了解 成都理工大学 有关保留、伸用学位论 t的棚宙 . 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权 成都理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关教 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学

21、位论文。 (保密的学位论文在解密后适用本授权书 ） 学位论文作者签名： 又 年 上 月 日 学位论文版权使用授权书 第 1 章绪论 心理咨询专家系统是在心理咨询这一背景下，结合专家系统技术发展起来的 应用系统。本章首先从中国社会心理学趋势和心理咨询现状两个方面对心理咨询 的意义和所存在的问题进行分析，然后对专家系统的知识和开发技术进行概要介 绍。 1.1中国社会心理学趋势 据中国卫生部公布的有关数字显示，中国近年精神疾病发病率已升至 13%。 左右（ 通常为 6%。 )，总数达到 1600万左右，我国目前己有 1600万重性精神疾 病患者、 3400万抑郁症患者、 600万癫痫患者、 3000

22、万 17岁以下有心理和行为 障碍的儿童，青少年“ 网瘾 综合症 ” 发病率接近 20%;尤其是，全国每年自杀人 数为 28. 7万，占死亡总人数的 3. 6%,在死亡原因中位列第五（在 15-34岁死亡 人群中位列第一 )； 此外，农村自杀率是城市自杀率的 3倍，女性自杀率高出男 性 25%“。 1.2心理咨询现状 心理咨询作为中国社会发展的过程中出现的一个新行业，其产生和发展都具 有时代的特点。本章从其发展和存在的问题两个方面论述心理咨询的现状，为心 理咨询专家系统的出现奠定基础。 1. 2. 1发展 从中国心理学趋势来看，心理咨询业作为相应对策，已逐步渗透到社会现实 生活的许多层面，各种心

23、理咨询服务人员都以各自不同的方式进行各种形式的心 理咨询或心理治疗。各个综合医院、精神病医院已普遍建立心理咨询门诊，许多 高校己建立了心理咨询中心，不少中、小学校特别是城市中、小学也已开展了心 理咨询活动，社会上也开办了婚姻、职业、儿童等各种心理咨询服务机构以及热 线电话、危机千预中心等。 由于行业社会化水平的提高，心理咨询工作在相当程度上已被社会接受，心 理健康、心理咨询等概念渐渐深入人心，从日常生活和大众传媒获得的信息来看， 全社会已比较重视这一学科。 1.2. 2存在问题 (1) 心理咨询服务市场或潜在市场巨大，但有效需求不足。原因既有心理 咨询对象方面的，也有心理咨询机构和从业人员方面

24、的。 就求助者而言，由于文化程度、知识水平、意识观念、经济承受能力等因素 的制约，它们在有求助必要的情况下并没有采取实际行动。就心理咨询机构和从 业人员方面来说，由于起步较晚，存在职业训练不够、操作不规范、职业道德不 完善、基础知识不全面、组织管理松懈等。 (2) 行业资源分布不均，地区分布不均 在全国范围内，北京的心理卫生工作的资源是最丰富的。除了有很多专业的 心理学和医学的科研和应用机构设有心理学院系外，不少高校都设有心理学专 业，培养专业的心理学人才；所有的三级甲等医院都有心理科；各类大中学校基 本都设有心理辅导机构；较为知名的社会民营心理咨询服务机构也很多。除北京 外，上海是我国另一个

25、心理卫生工作资源丰富的地区，特别在医疗系统方面的心 理健康资源优势明显。其他经济发达地区心理健康资源也很丰富。其次是中部经 济欠发达省份，资源最稀缺的西部经济不发达地区。 (3) 城乡分布不均 在中国，能谈得上具备心理 健康工作资源和市场的地方是城镇地区，尤其是 大中城市，包括部分经济发达的城镇地区，广大的农村地区则是一片空白。农村 是我国心理卫生事业的盲区 2。 从心理咨询的发展，针对以上问题，本文开发心理咨询专家系统可以在一定 程度上解决心理咨询行业存在的压力和问题。而将专家系统技术应用到心理咨询 行业中，可以为两个学科的知识融合与发展提供新的空间。 1.3专家系统介绍 专家系统是实现机器

26、智能化的一个重要分支。在心理咨询行业中，该系统的 应用具有重要的意义。本章从专家系统的定义、功能与结构、基本特征、分类和 产生和发 展几个方面对专家系统做概要介绍，为下文中使用专家系统提供知识准 备。 1.3. 1定义 专家系统 （ expert systems， ES)也称为基于知识的系统，是人工智能的一 个最为重要的应用领域。什么是专家系统？目前尚无统一的、精确的、公认的定 叉。产生这种状况的因素很多，主要原因是专家系统是一个新近的研究课题，其 严格的内涵和外延尚未形成；其次由于各个应用领域的特点不同，人们研究专家 系统的出发点不同，看待问题的观点不同，追求的目标不同，导致对专家系统的 定

27、义存在不一致的看法。此外，专家系统的发展史是各种系统不断进化的历史， 人们在不同时期对专家系统有不同的理解，也是造成了专家系统具有多种定义的 一个因素 鉴于上述原因，这里给出一种比较通用的定义。 所谓专家系统就是利用存储在计算机内的某一特定领域内人类专家的知识， 来解决过去需要人类专家才能解决的现实问题的计算机系统。 从结构组成的角度来看，专家系统是一个由存放专门领域知识的知识库，以 及一个能选择和运用知识的推理机制组成的计算机系统。 专家系统与传统程序的根本区别在于前者使知识库和运用知识的推理机制相 互独立。从程序设计方法学的角度来看，传统程序的设计方法可以写成： 数据 +算法 =程序 而专

28、家系统的设计方法为： 知识 +推理 =系统 与传统程序相比，专家系统似乎更专门、更特殊。传统程序通过算法对大量 的数据进行积累和处理，使繁琐的事务处理自动化。而专家系统通常是要完成那 些需要拥有专门知识的领域专家在几分钟或几小时内完成的量大而性质相对重 要的任务，如诊断、规划、决策等等。专家系统通常要考察大量的可能性，或者 说动态地解决问题的方法。 1.3. 2功能与结构 (1) 专家系统的功能 根据定义，专家系统应具备以下几个功能： 存储问题求解所需的知识。 存储具体问题求解的初始数据和推理过程中所涉及到的各种信息，如中间 结果、目标、子目标以及假设等等。 根据当前输入的数据，利用已有知识，

29、按照一定的推理策略，去解决当前 问题，并能控制和协调整个系统。 能够对推理过程、结论或系统自身的行为做出必要的解释，如解题步骤、 处理策略，选择处理方法的理由、系统求解某种问题的能力、系统如何组织和管 理自身知识等。这样既便于用户的理解和接受，同时也便于系统的维护。 提取知识获取，机器学习以及知识库的修改、扩充和完善等维护手段。只 有这样才能更有效地提高系统的问题求解能力及其准确性。 提供一种用户接口，即便于用户使用，又便于分析和理解用户的各种要求 和请求。 其中，存放知识和运用知识进行问题求解是专家系统得两个最基本功能。 (2) 专家系统的结构 图 1-1是专家系统的一般结构。以 MYCIN

30、为代表的基于规则的专家系统 (Rule-Based Expert Systems)采用了这种结构，是由所谓的产生式系统发展 起来的，在目前的专家系统建造中比较流行。这种结构包括六个部分：知识库、 推理机、综合数据库、人机接口、解释程序以及知识获取程序。其中知识库、推 理机和综合数据库是目前大多数专家系统的主要内容，而知识获取程序、解释程 序和专门的人机接口是所有专家系统都期望具有的三个模块，但它们并不是都得 到了实现。 图 1-1专家系统的一般结构 一般 结构中各模块的功能和作用简述如下： 知识库。用于存放领域专家提供的专门知识。这些专门知识包含与领域相关 的书本知识、常识性知识以及专家凭经验得到的试探性知识。专家系统的问题求 解是运用专家提供的专门知识来模拟专家的思维方式进行的，这样知识库中拥有 知识的数量和质量就成为一个专家系统中系统性能和问题求解能力的关键因素。 因此，知识库的建立是构造专家系统的中心任务。 综合数据库。用于存放关于问题求解的初始数据、求解状态、中间结果、假 设、目标以及最终求解结果。 推理机。在一定的控制策略下针对综合数据库中的当前信 息，识别和选取知 识库中对当前问题求解有用的知识进行推理。在专家系统中，由于知识库中的知 识往往是不完全的和不精确的，因而其推理过程一般采用不精确推理。