43608 (Искуственный интеллект)

Содержание.

Введение

Часть 1. Характеристика задачи

1.1. Современные экспертные системы как ча-

сть искусственного интеллекта

1.2. Характеристика экспертных систем и их

недостатки

1.3. Постановка задачи

Часть 2. Выбор средств для решения задачи

2.1. Выбор аппаратных средств для проекти-

рования ЭС

2.2. Выбор программных средств для построе-

ния ЭС

2.3. Выбор дополнительных средств для раз-

работки

2.4. Выводы

Часть 3. Состав системы "Консультант", разра-

ботка ее компонентов

3.1. Структура и назначение системы

3.1.1. Назначение, логическая структура

и технические характеристики системы "Консультант"

3.1.2. Физическая (файловая) структура

системы "Консультант"

3.2. Информация, обрабатываемая в системе

3.2.1. Математическая модель информации в

в ЭС

3.2.2. Программная модель информации в

"Консультации"

3.3. Программная реализация составных час-

тей системы

3.3.1. Реализация интерфейса системы и

СУБЗ

3.3.2. Реализация редактора знаний

3.3.3. Реализация машины вывода

3.3.4. Реализация связи с другими програм-

мами

3.4. Программы, не входящие в комплект пос-

тавки

3.4.1. Создание и использование библиотек

(модулей)

3.4.2. Подготовка ресурсов

3.4.3. Организация поддержки длинных имен

баз знаний

3.5. Выводы

Часть 4. Методика работы в системе "Консуль-

тант"

4.1. Общие операции в системе

4.1.1. Установка и запуск системы

4.1.2. Выход из системы

4.1.3. Перемещение в системе, работа с ок-

нами

4.2. Консультация

4.3. Создание собственной базы знаний

4.4. Редактор баз знаний и управление ими

4.5. Утилиты

4.5.1. Утилита VIEWER.EXE

4.5.2. Утилита IMPORT.EXE

4.6. Выводы

Часть 5. Оценка затрат и эффективность исполь-

зования экспертной системы

5.1. Оценка затрат при создании системы

5.1.1. Затраты на аппаратную часть

5.1.2. Затраты на программное обеспечение

5.2. Эффективность системы "Консультант"

5.3. Оценка скорости создания базы знаний на

примере демонстрационной базы "Оценка продолжи-

тельности службы военнослужащего"

5.4. Выводы

Заключение

Приложения

Приложение 1. Тексты программ системы

1.1. Файл EXPERT.PAS

1.2. Файл MAIN.PAS

1.3. Файл SERVE.PAS

1.4. Файл M_VISUAL.PAS

1.5. Файл M_LIST.PAS

1.6. Файл утилиты VIEWER.PAS

1.7. Файл утилиты IMPORT.PAS

Приложение 2. Алгоритмы составных частей ЭС

2.1. Алгоритм работы машины вывода

2.2. Алгоритм работы редактора знаний

2.3. Алгоритм формирования целей

Приложение 3. Отображение экрана на различ-

ных этапах работы

3.1. Общий вид

3.2. Меню БАЗА

3.3. Меню СИСТЕМА подменю АРМ КОМАНДИРА

3.4. Окно создания новой базы

3.5. Окно установок редактора

3.6. Редактор объектов

3.7. Редактор значений

3.8. Редактор правил

3.9. Диспетчер редактора

3.10. Окно консультации

3.11. Окно вывода решения

3.12. Диспетчер вывода

3.13. Окно удаления базы

3.14. Окно переименования базы

3.15. Окно подтверждения выхода

Приложение 4. Демонстрационная база знаний

4.1. Листинг базы знаний

4.2. Протокол сеанса консультации

Литература

Введение

В настоящее время наблюдается бурный процесс информатизации наше-

го общества, то есть переход его от индустриального к информацион-

ному. Это значит, что в обществе решающую роль теперь играет информа-

ция. В нашей стране этот процесс весьма болезненный в силу сложивших-

ся обстоятельств: отставания в области информационных технологий, нес-

табильности экономики и засилья западной информационной техники на

отечественном рынке.

В Вооруженных Силах все проблемы информатизации особенно заметны.

Если большинство гражданских государственных учреждений имеют хорошо

оборудованные вычислительной техникой кабинеты, то в ВС это практичес-

ки невозможно из-за низкого их финансирования и отсутствия подготов-

ленного для работы на ВТ личного состава. Однако информатизация ВС не-

обходима; в военное время для проведения маневров и операций необходи-

мо обрабатывать гиганские объемы информации, в мирное количество ин-

формации практически такое же. Особенно острая проблема - информатиза-

ция труда командира. В современной армии командиру приходится иметь

дело с большим количеством документов и решать задачи, требующие поис-

ка решения из огромного количества вариантов, что отнимает большое ко-

личество времени. Поэтому необходимо автоматизировать труд не только

штабов и вычислительных центров, но и командиров.

Для обработки информации универсальным и недорогим средством явля-

ется персональный компьютер. Конечно, при решении некоторых задач

(расчет операций в современной войне, расчет прочности защитных соору-

жений и т. д.) персонального компьютера будет недостаточно из-за его

относительно малой скорости и малой емкости запоминающих устройств,

однако для нужд командира его характеристик вполне достаточно. ПК поз-

волит благодаря своей модульной архитектуре расширять его параметры в

случае необходимости, с помощью периферийных устройств обрабатывать

самую различную информацию.

Чаще всего командир не имеет навыков работы с персональным компью-

тером, поэтому для полноценной работы необходимо на базе ПК организо-

вывать так называемые автоматизированные рабочие места (АРМ) команди-

ров. В состав АРМ следует включить нужную для работы периферию, необ-

ходимое системное и прикладное по возможности простое в использовании

программное обеспечение (ПО). АРМ обеспечат быстрое обучение и успеш-

ную работу на них командного состава ВС.

─────────────

Часто во многих сферах человеческой деятельности возникают такие

задачи, для решения которых не существует строгих алгоритмов или мето-

дов. Их могут решить лишь эксперты в этих областях знаний. Как прави-

ло, такие задачи возникают в таких областях как диагностика, планиро-

вание, прогнозирование, обучение, моделирование и в таких сферах как

медицина, юриспруденция, различные отрасли науки и техники, экономи-

ка, экология и во многих других. Возникают такие задачи и военном де-

ле (диагностика аппаратуры, планирование рабочей недели, прогнозирова-

ние операции, обучение работе на аппаратуре и другие).

Для решения такого рода задач существуют специальные комплексы

программ - так называемые экспертные системы (ЭС). Они позволяют полу-

чать решения задач с нечеткой постановкой благодаря обрашению к специ-

альным базам знаний (БЗ), в которых содержатся сведения той области,

к которой принадлежит решаемая задача. Решения ЭС находят сами. Также

ЭС обычно позволяют экспертам создавать собственные БЗ, изменять или

дополнять уже существующие и управлять ими.

Как правило все ЭС, существующие на рынке ПО очень дороги. Следо-

вательно, в настоящее время Вс не смогут распространить в своей среде

ЭС, тем более, что наиболее эффективные ЭС требуют к тому же и доро-

гостоящего аппаратного обеспечения.

─────────────

В данном дипломном проекте сделана попытка разработать ЭС для ко-

мандира подразделения, входящую в состав пакета прикладного ПО АРМ ко-

мандира. Заодно, разрабатываемая ЭС должна разрешить такие проблемы,

как стоимость аппаратного и программного обеспечения (то есть, она

должна требовать минимум аппаратуры и специального ПО), быстродейст-

вия (должна быть полнофункциональной, но в то же время и быстрой) и

надежности (не должна давать сбоев в ходе работы). ЭС разрабатывается

в целях оказания помощи командиру в решении задач диагностики и обуче-

ния.

Разрабатываемая ЭС должна быть простой в обучении и проводить кон-

сультации в таких областях диагностики, как, например:

- диагностика аппаратуры;

- консультация по юридическим вопросам;

- проверка психологических и моральных качеств личного состава;

- оценка состояния боевой подготовки подчиненного подразделения;

- рекомендации в вопросах обучения личного состава;

- консультация в наиболее сложных ситуациях при эксплуатации

вооружения и военной техники;

и многих других.

Проектируемая ЭС не ставит цель заменить командира, а должна

стать его помощником в разрешении сложных задач, возникающих в его

повседневной деятельности.

Часть 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАДАЧИ

1.1. Современные экспертные системы как часть искуственного интел-

лекта.

Искуственный интеллект - наука о воссоздании с помощью искусствен-

ных устройств (в основном ЭВМ) человеческих способов рассуждения и ре-

шения задач. В наше время в ИИ выделилось множество самостоятельных

течений (схема N ). Однако следует сделать оговорку, что эта классифи-

кация в достаточной мере условна, поскольку возникают и такие пробле-

мы, решения которых возможны лишь на стыке нескольких направлений ИИ.

Сейчас на рынке программного обеспечения имеется достаточное коли-

чество систем ИИ. Среди них есть системы, обладающие достаточно разви-

той структурой. Наиболее развитой отраслью развития ИИ считаются экс-

пертные системы.

Таблица 1.

Примеры систем искусственного интеллекта

┌──────────────┬─────────────────┬───────────────────────────────────┐

│ Система │ Область ИИ │ Назначение │

├──────────────┼─────────────────┼───────────────────────────────────┤

│ROBIN │Стратегические │ Интеллектуальная программа для игр│

│ │игры │типа шахмат. │

│ALICE │Информационно- │ Прооводит поиск в базах данных по │

│ │поисковая систе- │аналогии или дедукции. │

│ │ма │ │

│PEACE │Решение задач │ Решает задачи по синтезу и анали- │

│ │ │зу электросхем. │

│RITA │Представление │ Моделируетспособ выработки концеп-│

│ │знаний │ций. │

│MUSCADET │Доказательство │ Доказывает теоремы из области │

│ │теорем │"чистой" математики. │

│MYCIN │Экспертная систе-│ Диагностика и лечение инфекцион- │

│ │ма │ных заболеваний. │

│ARGOS-II │Роботехника │ Имитация принятия решений роботом.│

└──────────────┴─────────────────┴───────────────────────────────────┘

Экспертная система представляет собой совокупность программ, пред-

назначенных для оказания помощи специалистам в одной конкретной пред-

метной области.

Любая ЭС структурно состоит из базы знаний и оболочки, в которую

входят интерфейс пользователя, машина вывода, иногда подсистема приоб-

ретения знаний, подсистема объяснений. Подсистема приобретения знаний

представляет собой как просто редактор знаний (это может быть либо

текстовый редактор либо специализированный редактор для заполнения ба-

зы знаний), так и сложная система автоматической генерации знаний

(например, в известной системе EURISCO).

Современные ЭС, как уже упоминалось ранее, часто решают проблемы

из других областей ИИ. Как правило, это задачи смежных областей - рас-

познавание образов, решение прикладных задач, роботехника, доказате-

льство теорем и других. Словом, ЭС представляют собой класс достаточ-

но развитых программ и решают задачи различных областей знаний.

1.2. Характеристика экспертных систем и их недостатки.

В настоящее время на рынке профессионального программного обеспе-

чения экспертные системы пользуются высоким спросом. Особенно популяр-

ны системы технической и медицинской диагностики, планирования и моде-

лирования.

Таблица 2.

Наиболее известные оболочки экспертных систем.

┌───────────────┬──────────────────┬─────────────────────────────────┐

│ Система │ Разработчик │ Назначение │

├───────────────┼──────────────────┼─────────────────────────────────┤

│Advisor │Ultimate Media Inc│ Обучение. │

│Duck │Smart System Tech-│ Организационное управление. │

│ │nology │ │

│Expert-Ease │Jeffrey Perrone │ Разработка небольших ЭС. │

│INSIGHT-2 │Level 5 Research │ Обучение. │

│Knowledge │Carnegie Group Inc│ Управление производством. │

│Craft │ │ │

│Rule-Master │Radian Corporation│ Диагностика, управление, страхо-│

│ │ │вание, военное дело. │

│TIMM │General Research │ Помощь пилоту вертолета во время│

│ │ │боя. │

│DEM │ВИНТИ им. Финна │ Фармакология, экология, техниче-│

│ │ │ская диагностика. │

│АРИАДНА │НИИ системных ис- │ Разработка больших ЭС. │