Диссертация (Методы и программные средства ускорения поиска решения в базах знаний нечетких экспертных систем), страница 14

4.6. Главное меню программы "DSS Fuzzy Rete"Для редактирования базы правил, используемых для поиска решения,пользователь выбирает пункт меню: "Редактирование правил нечёткой базыправил" (рис. 4.7.).Впоявившемсяокнеотображаетсясодержащихся в нечёткой базе правил.95полныйсписоквсехправил,Рис. 4.7. Окно "Редактирование правил нечёткой базы правил"При выборе пользователем одного из правил, программа выполняет егорасшифровку и отображает содержание правила в трёх таблицах. В первойтаблице отображаются элементы выбранного правила.

На примере показаны триусловия и одно следствие выбранного правила. Далее в таблице "Условия правил"отображаются расшифрованные условия правил со всеми их идентификаторами,содержащимися в базе правил. Если пользователь уже осуществил ввод исходныхданных, то программа также отображает текущие значения условий.

В последней96таблице"Следствияправил"отображаютсяследствия,извлечённыеизвыбранного правила.Пользователь может создать новое правило или удалить выбранное правило,а также добавить или удалить элемент из выбранного правила.Дополнительнопрограммапозволяетпользователюредактироватьвыбранную лингвистическую переменную. При нажатии на данную кнопкуотображается окно "Редактирование лингвистической переменной" (рис. 4.8.).Рис. 4.8. Окно "Редактирование лингвистической переменной"В данном окне отображается список всех лингвистических переменных.Пользователь может создавать, редактировать и удалять лингвистическиепеременные. При удалении переменной программа запросит подтверждениеудаления переменной, и, в случае получения положительного ответа отпользователя, удалит данную переменную из базы правил, а также удалит её извсех правил базы, в которых она присутствует.97Для редактирования определённой переменной пользователь может выбратьеё из указанного списка. При этом в таблице отображается терм-множестводаннойлингвистическойпеременной.Длясоздания,удаленияилиредактирования нечёткой переменной, являющейся элементом терм-множества,пользователь нажимает соответствующую кнопку.При редактировании нечёткой переменной появляется окно, представленноена рисункеРис.

4.9. Окно "Редактирование нечёткой переменной"В левой части окна отображается список всех нечётких переменных суказанием лингвистических переменных, в терм-множестве которых они состоят.Пользователь может создавать, удалять и редактировать выбранную нечёткуюпеременную. Предполагается, что все нечёткие переменные описываютсяфункциями принадлежности вида:(4.16)98В данной функции: μn - функция принадлежности переменной x нечёткомумножеству n, A, B, C - коэффициенты. Коэффициент A задаёт экстремумфункции.

Коэффициенты B и C позволяют регулировать изгиб данной функции.При этом пользователь должен определить левую и правую границы областиопределения указанной функции.В том случае, если пользователь определит коэффициент B = 0, программараспознает данную ситуацию и определит функцию принадлежности какконстанту, равную A. Данный элемент определения функции был добавлен, вчастности, для удобства задания постоянных значений функции принадлежностина границах всей области определения функции.После нажатия кнопки "Визуализировать", будет выполнено построениеграфика выбранной функции принадлежности.

На примере показана функцияпринадлежности для значения "Температура пациента нормальная".4.2.3. Пример работы: поиск решения и формирование результатаДля осуществления поиска решения следует выполнить ввод исходныхданных, выбрав соответствующий пункт главного меню программы. В этомслучае отображается окно, представленное на рисунке 4.10.99Рис.

4.10. Окно ввода исходных данныхС помощью данной формы пользователь может определить значениявходных лингвистических переменных. Затем пользователь должен нажатькнопку "Завершить ввод данных".Для выполнения поиска решения пользователь должен нажать кнопку "Поискрешения" в главном меню программы. Экспертная система осуществляетпостроение дерева решений согласно алгоритму Fuzzy Rete и осуществляет поискрешения с помощью сформированного дерева.

В результате отображается форма,представленная на рисунке 4.11.100Рис. 4.11. Окно результатов поиска решенияВ верхней части данного окна представлены выходные лингвистическиепеременные, их найденные значения, а также сформированная их степеньуверенности.Далее представлен результат работы экспертной системы: перечисленывходные лингвистические переменные и точные исходные значения, и выходныелингвистические переменные и их найденные нечёткие значения со степенямиуверенности."Для пациента со следующими симптомами:1) Температура пациента = 37.5ºC,2) Количество лейкоцитов в крови = 9.5•109/л,3) Уровень сахара в крови = 5.1/л;Назначить:1011) Дозировка лекарства M высокая с уверенностью 0.714,2) Дозировка лекарства N низкая с уверенностью 0.671."В нижней части окна представлен результат дефаззификации найденныхзначений выходных лингвистических переменных."Дозировка лекарства M = 3 таблетки,Дозировка лекарства N = 1 таблетка."Такимобразом,разработанноепрограммноеприложениепозволяетвыполнять редактирование нечёткой базы правил, выполнять ввод исходныхданных, осуществлять поиск решения, и формирование результатов работы наограниченном естественном языке.4.3.Применениенечёткойэкспертнойсистемысалгоритмомускорения поиска решения Fuzzy ReteОдной из отраслей, в которой находят своё применение алгоритмы ускоренияпоиска решения, является область создания экспертных систем реального временив условиях ограниченных вычислительных ресурсов.

В современном мире наука итехника сделали большой рывок, и вычислительные мощности уже, как правило,не являются узким местом при разработке программного обеспечения. Длярешенияпоставленныхбыстродействующиевычислительнойзадачможнокомпьютеры,мощностииспользоватьоднако,являетсяоченьестественнымэкономическаямощныеиограничителемобоснованностьиспользуемого аппаратного обеспечения. Одним из примеров таких задачявляется задача создания нефте-водо-газового расходомера в системе с обратнойсвязью, функционирующего на основе принципов нечёткой логики.4.3.1.

Постановка задачи создания нечёткой экспертной системынефте-водо-газового расходомераНефтяное месторождение состоит из набора кустов скважин. Каждый кустскважин содержит порядка десяти нефтедобывающих скважин, имеющих свои102физическиехарактеристики(плотностьнефти,средниезначениядебитапродукции, количество примесей и другие). На нефтяных скважинах установленынасосы различных типов и производительности.При добыче нефти происходит одновременная добыча нефти, воды,содержащейся в пласте, и попутного нефтяного газа.

При этом необходимопостоянно контролировать расходы каждой фракции для динамическогоизменения режима работы насоса скважины.Например, если своевременно не обнаружить, что большую долю объёмадобываемой продукции составляет газ, то может произойти "завоздушивание"насоса, что приведёт к его холостой работе, и остановке скважины.Также, при существенном увеличении доли воды в добываемой смеси,необходимо снизить частоту оборотов насоса, или даже выключить его нанекоторое время. В этом случае следует дать нефтяному пласту время навыделение нефти из слоя почвы, и продолжать добычу спустя некоторое время.Для оценки указанных контролируемых параметров удобно использовать методынечёткой логики.На рисунке 4.12.

показана схема добычи нефти из скважины с обратнойсвязью с использованием расходомера, оснащённого нечёткой продукционнойэкспертной системой. Насос нефтяной скважины формирует нефте-водо-газовыйпоток в нефтепроводе. Далее на нефтепроводе установлены датчики расходомера(1). На основе показаний датчиков вычислительный модуль расходомера (2)формирует заключение о расходах каждой фракции потока и о необходимостиотключения насоса или снижения, стабилизации или повышения частоты работынасоса. Указанная информация передаётся в систему АСУ ТП (3). Система АСУТП при необходимости осуществляет изменение частоты работы насоса (4).103Рис.

4.12. Схема установки расходомера с нечёткой экспертной системой нанефтяной скважине: 1 – датчики расходомера, 2 - вычислительный блокрасходомера, 3 - система АСУ ТП, насос нефтяной скважины, 5 - устьескважиныПри управлении технологическим процессом добычи нефти с обратнойсвязью, нет острой потребности в точных числовых значениях расходныхпараметров потока, но необходима их качественная оценка. В связи с этим дляформирования таких оценок вычислительным модулем используются методынечёткой логики.Следует отметить, что стоимость оборудования зависит от стоимости егоаппаратного обеспечения, и для снижения стоимости следует снижать стоимостьаппаратуры.