MYCIN 专家系统

它是什么

MYCIN 是一个早期的专家系统，用来判断造成菌血症（bacteremia）、脑膜炎（meningitis）等严重感染的细菌，并推荐按照患者体重调整剂量的抗生素治疗方案^[1]。它是一套独立运行的系统，装在 DEC KI10 PDP-10 上，那时个人电脑还不存在，使用者必须把病人的全部信息逐项键入^[1]。

由来

这套系统从 20 世纪 70 年代早期起在斯坦福大学前后开发了五六年，没有一个单一的发布日期^[1]。它用 Lisp 写成，是 Edward Shortliffe 的博士论文工作，由 Bruce G. Buchanan、Stanley Cohen 等人指导，出自斯坦福的启发式程序设计项目（Stanford Heuristic Programming Project）^[1]。斯坦福的一篇文章则把它描述为 20 世纪 70 年代中期由医生兼计算机科学家 Edward H. Shortliffe 在斯坦福医学院完成，是医学院与启发式程序设计项目合作的成果^[3]。该项目一份标注日期为 1976 年 10 月 26 日的报告，把 Buchanan 列为 ARPA 合同和 MYCIN 资助项目的共同首席研究员，把 Cohen 列为 MYCIN 的共同首席研究员^[2]。

怎么工作

MYCIN 采用反向链（backward chaining）推理：它从想回答的问题出发，倒推回去找需要的证据。它的结构有意分成两半——一个相当简单的推理机和一个约 600 条规则的知识库，领域知识与推理过程清楚分开^[1]。斯坦福的另一篇文章给出的数字是知识库含 500 条 IF-THEN 形式的规则，程序会考察支持与反对约 100 种诊断的证据^[3]。为了取得这些证据，它通过一长串简单的「是/否」问题或文字问题向医生询问^[1]。

输出是一份按可能性排序的致病菌名单，附上系统对每一种判断的把握程度、每个诊断背后的推理，以及建议的用药方案^[1]。不确定性用确信度（certainty factor）模型处理：把各项证据的权重组合起来，规定 −1 表示假、+1 表示真、0 表示不确定^[1]。1976 年的报告补充说，诊断与治疗策略被表示为一套元规则（meta-rule）^[2]。

解释自己

这个系统有一个很特别的地方：它能回答医生的追问，包括为什么问某一个问题、自己是怎么得出结论的、又为什么不考虑某些因素^[1]。键入 RULE 可以得到上一条被执行的规则的自然语言解释，WHY 则触发对推理过程的反向追溯^[3]。1976 年的项目报告把 MYCIN 描述为用英语同医生就病人的感染情况进行「会诊」，给出诊断和治疗建议，并能用英语回答关于自身推理线路的问题^[2]。

评测

在斯坦福医学院的一次评测中，MYCIN 的可接受度评分为 65%，与五位教员的 42.5% 到 62.5% 相当^[1]。

为什么没有进入临床

MYCIN 从未在实际诊疗中使用^[1]。原因并不是它的表现有什么缺陷，而是当时的系统集成技术条件所限^[1]。它始终是运行在大机器上的独立程序，靠人工键入病人数据，而不是医院信息系统里的一个部件^[1]。

在专家系统发展中的位置

MYCIN 展示的是一种组织专业知识的方式：把几百条条件规则与一个通用的推理程序分开存放，这样知识在原则上可以被单独检视和解释，而不必重写推理机构^[1][3]。同样重要的是它对「讲清理由」的重视。一个只打印结论的系统很难让临床医生放心；而一个能说出自己用过哪些规则、排除过哪些可能性的系统，它的判断就可以被检验^[1][3]。规则库与推理机分离、具备解释能力，这两点正是后来专家系统研究反复回到的地方，尽管这套程序本身从未走到病人床边。