8387

Экспертная система (ЭС) - система, предназначенная для решения плохо формализуемых задач;

•для задач, у которых отсутствует алгоритм решения;

•для задач, алгоритм решения которых не известен; или обладает достаточно большой размерностью и используемых для работы в агрессивных средах.

Это система, в которой заложен опыт специалистов в

заданной предметной области, представленный знаниями, которые сформулированы на естественном языке или легко взаимодействуют с естественным языком и реализованы с помощью правил.

Экспертная система разрабатывается в том случае, если ее разработка,

-необходима,

-оправдана и неоценима.

Назначение экспертных систем

•1) Интерпретация – процесс определения смысла данных, результаты которого должны быть согласованными и корректными.

•2) Планирование – заранее намеченный порядок, последовательность осуществления какой либо программы, работы, проведения мероприятий.

•3) Прогнозирование – обоснованное описание последовательности событий, с возможностью обнаружения новых факторов.

•4) Мониторинг - непрерывное оповещение о состоянии системы, приложения или процесса.

•5) Проектирование – процесс создания новой информации об объекте, системе (имеется возможность исключения профессионала из процесса проектирования).

•6) Диагностика – процесс распознавания состояния на основе имеющихся факторов

•7) Обучение - обучение пользователя, а так же самообучение системы, как на этапе приобретения знаний, так и в процессе работы ЭС (пополнение базы знаний (БЗ) ЭС новыми цепочками вывода).

Архитектура экспертной системы

•1- Рабочая область памяти – виртуальный блок

•2- Блок логического вывода - осуществляется сопоставление данных и знаний, но только тех, которые требуются в заданном промежутке времени

•3- База знаний - правила логического вывода, не меняющиеся в заданном промежутке времени (для статических систем), представлены в установленных для системы формализмах (фреймах, семантических сетях, предикатах первого порядка).

!!!БЕЗ ДАННЫХ ЗНАНИЙ НЕ БЫВАЕТ!

•4- База данных - содержит постоянные, не меняющиеся в заданном промежутке времени данные системы для активизации знаний из базы знаний;

•5- Блок приобретения знаний - предназначен для работы с экспертом (когнитологом) при пополнении и приобретении знаний;

•6- Блок рекомендаций и комментариев;

•7- Интерфейс пользователя - для взаимодействия с пользователем, отображает состояние рабочей памяти;

•8- Блок проверки знаний на корректность и противоречивость.

•9- Автоматизированный (А) и интерактивный (И) режим работы информационного приложения (ИП);

•10Прикладное информационное приложение (ИП) системы

•Для динамических ЭС характерно наличие датчиков взаимодействия с внешней

средой

Представление знаний в ЭС

Разработка ЭС считается скорее искусством, чем наукой.

В общем виде процесс разработки ЭС можно разделить на шесть этапов:

•Выбор проблемы.

•Разработка прототипа ЭС.

•Доработка до промышленной ЭС.

•Оценка ЭС.

•Стыковка ЭС.

•Поддержка ЭС.

Последовательность этапов не является фиксированной.

Каждый последующий этап может принести новые идеи, которые повлияют на предыдущие этапы и приведут к их переработке.

Поэтому:

•1. Что представлять в ЭС?

•2 Как представлять знания?

Что представлять в экспертной системе

Современные экспертные системы широко используются для тиражирования опыта ведущих специалистов Традиционно знания существуют в двух видах - коллективный опыт и личный опыт.

-Если большая часть знаний в предметной области представлена в виде коллективного опыта (например, высшая математика), эта предметная область не нуждается в экспертных системах (рис.1)

-Если в предметной области большая часть знаний является личным опытом специалистов высокого уровня (экспертов), если эти знания по каким-либо причинам слабо структурированы, такая предметная область скорее всего нуждается в экспертной системе (рис. 2)

Разновидности ЭС

•Для специалистов, чей профессиональный уровень не слишком высок.

В базах знаний таких ЭС хранятся знания, полученные от экспертов, используемые всякий раз, когда в этом возникнет необходимость

•Для специалистов высокой квалификации,

выполняя для них значительную часть рутинных операций и просмотр больших массивов информации. Особенностью является наличие в них системы объяснений, повышающей консультационную силу ЭС.

Режимы работы ЭС

1. Режим приобретения знаний.

Общение с ЭС осуществляет (через посредничество инженера по знаниям).

В этом режиме эксперт, используя компонент приобретения знаний, наполняет систему знаниями, которые позволяют ЭС в режиме решения самостоятельно (без эксперта) решать задачи из проблемной области.

Эксперт описывает проблемную область в виде совокупности

данных и правил.

Данные определяют объекты, их характеристики и значения, существующие в области экспертизы.

Правила определяют способы манипулирования с данными, характерные для рассматриваемой области

Таким образом, в случае ЭС разработку программ осуществляет не программист, а эксперт (с помощью ЭС), не владеющий программированием.

Режимы работы ЭС

2. Режим консультации.

Общение с ЭС осуществляет конечный пользователь, которого интересует результат и (или) способ его получения.

Пользователь может не быть специалистом в данной проблемной области

(в этом случае он обращается к ЭС за результатом, не умея получить его сам), или

Пользователь может быть специалистом (в этом случае он может сам получить результат, но обращается к ЭС с целью ускорить процесс получения результата, либо возложить на ЭС рутинную работу).

В режиме консультации данные о задаче пользователя после обработки их диалоговым компонентом поступают в рабочую память. Решатель на основе входных данных из рабочей памяти, общих данных о проблемной области и правил из БЗ формирует решение задачи.

ЭИС при решении задачи не только исполняет предписанную последовательность операции, но и предварительно формирует ее

. Если реакция системы не понятна пользователю, то он может потребовать объяснения: "Почему система задает тот или иной вопрос?", "Как ответ, собираемый системой, получен?".