6.4 产生式系统

纽厄尔和西蒙（Newell and Simon，1972；Newell，1973）提出的产生式系统（product Systems，简称pSs）沿用了波斯特（post，1943）系统相同的名字。产生式系统在心理学中广泛应用于模拟各种认知功能，在人工智能领域常常用于构建专家系统。

纽厄尔和西蒙（1972）明确说明，pSs用来模拟认知现象，与行为主义关注刺激和反应关系有很大区别（见第2章），同样区别于那个时期神经科学家所关注的神经硬件问题（见第3章）。他们写道：“本书讨论的信息加工理论，代表一种处于行为主义和神经科学之间的一种特殊解释层次”（1972：876）。纽厄尔这样描述pSs的特征：“产生式系统是一种具体的信息加工系统程式。它包含一组产生式集合，每个产生式都具有一个条件和一个动作。它还具有数据结构库：140编码产生式系统运行信息的表达式集——是动作的操作对象，并决定条件为真或假。当给定初始结构数据后，产生式系统进行如下操作：如果当前数据条件为真（假设当下只存在一条数据），产生式则被执行。这会使动作对当前的数据结构产生修改。修改后的数据结构会紧接着引起另一个（可能会是与上一个产生式相同的）产生式被执行，数据结构进一步修改。每个动作操作均由当前结构数据库的条件为真引发。一个动作操作紧接着另一个动作操作运行，这样持续进行，也就执行了整个加工程序。如果整个加工停止，则只有两种可能：要么没有条件为真（因此什么都不会引发），要么结论本身就包含一个停止操作指令”（1973：463）。纽厄尔所述的产生式系统结构。

pSs包括三个组成部分。产生式规则集（a set of production rules），它的形式是：如果A（条件），则B（动作）；储存工作空间（memory work space）（有时称“语境”）；规则解释器（rule interpreter），它将相关的规则应用于工作空间的结果。pSs的典型操作循环：

1.把生产式的条件（A）与工作空间的结果相匹配。

2.从产生式间的冲突进行消解，并将正确的产生式写入工作空间。

3.在工作空间中执行B。

产生式系统循环

总结产生式系统（pS）的操作循环为匹配、消解以及运行。

当不再有产生式适合工作空间时，系统就会停止（或者遇到特殊的停止符）。产生式通达工作空间的竞争是并行的——只有激活了的产生式才是序列的。

可以通过编写产生式规则集对产生式系统进行编程，产生式规则在工作空间输入初始数据后开始运行，当工作空间产生目标输出结果后停止。通过变换不同的工作空间和使用时间，可以得到各种特殊的产生式系统（参见Newell，1973：516）。

产生式规则集：

p1.IF （On-CL绿色） ThEN （put-On-CL农产品）

p2.IF （On-CL装进一个小容器内） ThEN （put-On-CL美味）

p3.IF （On-CL冷冻OR On-CL农产品） ThEN （put-On-CL易坏）

p4.IF （On-CL重15磅AND On-CL便宜的AND并非On-CL易坏）

ThEN （put-On-CL常用的）

p5.IF （On-CL易坏 AND On-CL重15磅） ThEN （pub-On-CL火鸡）

p6.IF （On-CL重15磅AND On-CL农产品） ThEN （put-On-CL西瓜）

规则解释器：

1.查找所有条件部分为真的，可用产生式。

2.如果可用产生式多于一个，那么执行所有的产生式，复制其动作符号加入CL。

3.执行最低限数的（或者只有一个的）可用产生式的动作。如果无产生式可用，停止。

4.重置所有产生式的可用性，并返回S1。

将产生式应用工作空间（这里称为“CL”）中的数据，得到如下计算：

1.ON-CL=绿，重15磅

{在工作空间中输入数据：绿，重15磅}

p1 激活

2.ON-CL=农产品，绿，重15磅；

{p1将“农产品”加入工作空间}

p3 激活

3.On-CL=易坏，农产品，绿色，重15磅

{p1将“易坏”加入工作空间}

p5 激活

4.On-CL=火鸡，易坏，农产品，绿色，重15磅

{p5将“火鸡”加入工作空间。不清楚为什么p5不被禁止——将“非农产品”加入它的条件}

p6 激活

5.On-CL=西瓜，火鸡，易坏，农产品，绿色，重15磅

{p6将“西瓜”加入工作空间。不清楚西瓜和火鸡是什么}