XCON（R1）配置专家系统

是什么

R1（在 DEC 内部称 XCON，即「专家配置器」，Expert Configurer）是一个基于产生式规则（production rule）的专家系统，1978 年由卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）的 John P. McDermott 用 OPS5 编写^[1]。它的任务很具体：在为 DEC（Digital Equipment Corporation）的 VAX 计算机系统下订单时提供帮助，按客户需求自动挑选部件^[1]。

为什么需要它

一台计算机系统的订单不是一件商品，而是一长串彼此牵连的部件。在 XCON 之前，订购一台 VAX 时，每一根电缆、每一个连接和每一份软件都要单独下单^[1]。这意味着销售人员必须自己弄清哪些部件能装在一起，而随着产品线变长，这件事越来越难靠人脑完成。

怎么工作

XCON 与销售人员交互，在打印出一份前后一致、可以实施的系统规格说明或订单之前，先提出关键问题^[1]。McDermott 在 AAAI-80 的论文《R1: An Expert in the Computer Systems Domain》中把 R1 描述为一个基于规则的系统，与过去几年里开发的其他领域专用系统有许多共同之处^[2]；论文说，它主要的区别在于把「匹配」（Match）而不是「生成并测试」（Generate-and-Test）作为核心求解方法，利用自己对任务领域的知识直接生成一个可接受的解^[2]。换成直白的说法：系统不是先枚举出许多候选配置再逐一检验，而是让规则去匹配订单当前的描述，一步一步把描述补全成一台可行的机器。

知识库是围绕部件本身组织的。论文说，OPS4 的两个内存（memory）为这个应用增加了第三个——一个数据库，装着当时 VAX 所支持的 420 个部件各自的描述^[2]；每条记录由一个部件名称和大约八组属性—值对组成，用来说明与配置任务相关的性质^[2]。有些被编码进去的知识是关于机器架构本身的：论文提到，VAX-11/780 是 DEC 的 VAX-11 体系结构的第一个实现，用高速同步总线 sbi 作为主要互连^[2]。正是这类事实让规则能够判断哪些板卡和电缆可以共存。

建造与投产

McDermott 借助了 DEC 的 PDP/11 和 VAX 两个系统组的专家，而这两组人有时对什么是最优配置意见并不一致^[1]。XCON 于 1980 年首次投入使用，地点是 DEC 在新罕布什尔州塞勒姆（Salem, New Hampshire）的工厂^[1]。

规模与维护难题

它最终拥有约 2500 条规则，到 1986 年已处理 8 万份订单，准确率 95%–98%^[1]。据估计，它通过减少免费更换的部件、加快装配和提高客户满意度，每年为 DEC 节省 2500 万美元^[1]。系统还在继续变大：到 1987 年，XCON 已增至 6200 条规则，变得难以维护，因为每年约有 50% 的规则要改动^[1]。1989 年，仅 DEC 的 XCON 就包含 10129 条规则，被形容为每年节省数千万美元^[1]。

后来的系统

XCON 的成功促使 DEC 把它改写为供销售人员使用的 XSEL，另有一个 XSITE 系统处理场地位置方面的问题^[1]。

为什么值得记住

对学习知识系统的人来说，XCON 是一个标准案例，因为故事的两面都有记录。一面是：一个基于规则的程序接管了确实繁琐的订货工作，到 1986 年以 95%–98% 的准确率处理了 8 万份订单，并被认为每年带来数千万美元量级的节省^[1]。另一面是：规则库从约 2500 条长到 10129 条，而每年约一半规则需要改动，维护本身成了瓶颈^[1]。这个系统也说明了领域知识是怎么被采集进来的——来自 DEC 两个并不总是一致意见的专家群体，以及一个存放部件属性、可供规则匹配的结构化数据库^[1][2]。