Lectures_8-9 (1040447), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Структураэкспертной системыВзаимодействие пользователя с экспертной системой осуществляется через интерфейс с пользователем. В программах, реализующих интерфейс с пользователем, происходитпреобразование(трансляция)предложен ийестественногоязыка(или другогопроблемно-ориентированно го языка непроцедурного типа) на внутренний язык представления знанийданной экспертной системы .Описание задачи nользователя на выбранном языке представления знаний поступает вподсистеltl)' логического вывода, которая использует информацию из базы знаний, генерирует рекомендации по решению искомой задачи. Основу базы знаний соста вляют факты иправила. В подсистеме логичесхого вывода реализуется некоторая стратегия выбора соответствующего факта из базы знаний, которая зависит от способа представления знаний в ЭС ихарактера решаемых задач .Модульотображения и объяснения решения демонстрирует промежуточные иокончательные решения задачи и объясняет пользователю действия системы.
Считается , чтоесли метод рассуждений не может быть объяснен пользователю, то он должен бытьпризнан неудовлетворител ьным.Функция модуля приобретения знаний состоит в поддержке nроцесса извлечениязнаний о соответствую щей уз коспециализированной предметной области.Рабо чая память (РП)-область nамяти, в которой хранится множество фактов, оnисывающих текущую ситуацию , и все пары атрибут-значение , которые установлены к оnределен-ному момеюу. РП-это динамичесхая часть базы знаний , содержимое которой зависит отокружения решаемой задачи . В простейших ЭС факты РП не изменяются в процессе решениязадачи, но существуют системы, в которых допускается изменение фактов в РП .2.Классифмкацмя экспертных системПредлагается следующая классификация экспертных систем по тмпу решаемых задач:1.Интерпретирующие системы предназначены для формирования описанияситуаций по результатам наблюдений ; эти системы позволяют решать задачи распознаванияобразов и определения химической структуры вещества .2.Прогнозирующие системы предназначены для логического анализа возможныхпоследствий заданных ситуаций или событий.
Типичные задачи для экспертных систем этоготипа- пред0<азание погоды3.и проrноз ситуаций на финансовых рынках.Диагностичесиие системы предназначены для обнаружения источников неис-правностей по результатам наблюдений за поведением контролирующей системы (техническойили биологической) . В эту категорию входят задачи в различных областях-медицине, механике, электронике и т. д.4.Системы проектирования предназначены для структурного синтеза конфигу-раций объектов при заданных ограничениях. Типичными задачами для таких систем являютсясинтез электронных схем , компоновка архитектурных планов, оптимальное размещение объектов в ограниченном пространстве .5.Системы планирования предназначены для подготовки последовательностиопераций, приводящих к заданной цели .
К этой категории относятся задачи планирования поведения роботов и составление маршрутов передвижения транспорта .6.Системы мониторинга анализируют поведение контролируемой системы и ,сравнивая полученные данные с критическими точками заранее составленного плана , прогнозируют вероятность достижения поставленной цели. Области применения таких систем-контроль движения воздушного транспорта и наблюдение за состоянием энергетических объектов.7.Наладочные системы предназначены для выработки рекомендаций по устра-нению неисправностей в контролируемой системе .
Этот класс составляют консультирующиесистемы , помогающие программистам в отладке программного обеспечения.8.Системы оказания помощи при ремонте оборудования выполняют планирова-ние процесса устранения неисправностей в сложных объектах , например, в сетях инженерныхкоммуникаций .9.Обучающие системы проводят анализ знаний студентов по определенномупредмету, отыскивают пробелы в знаниях и предлагают средства для их ликвидации .10.Системы контроля обеспечивают адаптивное управление поведением сложныхчеловеко-машинных систем , прогнозируя появление сбоев и планируя действия , необходимыедля их предупреждения .
К области применения таких систем относятся уnравление воздушнымтранспортом , военными действиями и деловой активностью в сфере бизнеса.В зависимости от способа и учета временмоrо признака выделяют следующие тиnыЭС:1.Статические ЭС разрабатываются в предметных областях, в которых база зна-ний и интерnретируемые данные не меняются во времени . К области nрименения таких системотносится диагностика неисправностей в автомобиле.2.Квазидинамические ЭС описывают ситуацию , которая меняется с некоторыминтервалом времени. Микробиологические системы, выполняющие лабораторные измеренияодин раз в сутхи и q>авнивающие их с предыдущими показателями , являются nримера ми такихсистем .3.Динамические системы работают с датчиками объектов в реальном времени иприменяются , например, при автоматизации и контроле выращивания парниковых растений .По способу формирования решения ЭС можно разделить на анализирующие и синтезирующие.
В первых системах осуществляется выбор решения из множества известныхрешений на основе анализа данных, во вторых системах решение синтезируется из отдельныхфрагментов знаний .По степени интеrрации системы бывают автономные и гибридные.Автономные ЭС работают непосредственно в режиме консул ьтаций с пользователем . Гибридные ЭС представляют собой программные комгmексы, агреrирующие стандартные nакетыприкладных программ и q>еДСТВа маниnулирования данными .
В таких системах nроисходитстыковка не только разных пакетов , но и разных технологи й .3.Отличие ЭС от друrмх программных продуктовЭксnертные системы отличаются от nрочих прикладных программ по следующим признакам:1.Экспертные системы моделируют механизм мышления человека применительнок решению задач в некоторой проблемной области . Это существенно отличает ЭС от системматематичеасого моделирования или компьютерной ани мации .2.Экспертная система формирует определенные соображения и выводы, ос-новываясь на тех знаниях, которыми она расгюлагает.
Знания , как правило, хранятся в базезнаний отдельно от программного кода, который формирует выводы и соображения .3.При решении задач основными являются эвристические и "риближенные ме-тоды, которые не всегда гарантируютycnex.Такие методы не требуют исчерпывающей ис-ходной информации , и существует оnределенная стеnень уверенности (или неуверенности) втом , что предлагаемое решение является верным.Экспертные системы отличаются от друrюс систем из области искусственного интеллекта:1.Экспертные системы имеют дело с nредметами реального мира, оnерации с ко-торыми требуют наличия большого оnыта, накоnленного человеком. Многие программы изобласти искусственного интеллекта имеют своей цел ью « nовышение уровня интуиции», ониносят исследовательский характер .2.Одной из основных характеристик ЭС является ее производительность, т.
е.скорость nолучения результата , его достоверность и надежность. ЭС должна найти решение заnриемлемое время не хуже специалиста-эксперта в этой проблемной области. Программы ИИмогут быть очень медленно работающими, в них часто случаются отказы в отдельных ситуациях, и они являются инструментом исследования.3.Эксnертная система долЖJ-iа обладать способностью объяснить nолученное ре-шение, доказать его обоснованность. ЭС может взаимодействовать с разными nользователями, в то время как nрограмма для ИИ взаимодействует только со своим создателем.4.Цикл работы экспертных системЭкспертная система работает в двух режимах: приобретения знаний и решения задач(режим консультации , или режим использования).Приобретение знаний-это nередача потенциального оnыта решения nроблемы отнекоторого источника знаний и nреобразование его в вид , который nозволяет исnользовать этизнания в nрограмме .
В этом режиме общение с ЭС осуществляет эксnерт nроблемной областичерез nосредничество инженераno знаниям .Проблемная область описывается в виде фактов и nравил. Факты оnределяют объекты, их характеристики и значения , существующие в области экспертизы. Правила определяют способы маниnулирования фактами, характерные для данной проблемной области.Эксперт, исnользуя компонент nриобретения знаний, наnолняет систему знаниями , которыеnозволяют ЭС в режиме решения самостоятельно (без эксперта) решать задачи из проблемнойобласти.8аЖJ-iую роль в режиме приобретения знаний играет объяснительный компонент.
Именноблагодаря этому комnоненту эксперт на этапе тестирования локализует nричины неудачнойработы ЭС. Термин (<ПОльзователы• является многозначным, так как кроме конечного nользователя применять ЭС может и эксперт, и инженерno знаниям ,и nрограммист.В режиме консультации общение с ЭС осуществляет конечный пользователь , которогоинтересует результат и (или) способ nолучения решения .
В режиме консультации данные озадаче пользователя обрабатываются диалоговой комnонентой, которая распределяет ролиучастников (пол ьзователя и ЭС), организует их взаимодействие в процессе кооперативногорешения задачи, преобразует данные пользователя о задаче во внутренний язык системы ,преобразует сообщения системы , nредставленные на внутреннем языке, в язык пользователя.Таким образом , процесс работы ЭС в режиме консультации может быть представлен в видесхемы (рис .2).
После работы данныепоступают в РП . На основе входных данных из РП , общихданных о проблемной области и правил из БЗ решатель (интерпретатор) формирует решениезадачи. В отличие от традиционных программ ЭС в режиме решения задачи не только исполняет предписанную последовательность действий , но предварительно ее формирует. Еслиответ не понятен пользователю , он может потребовать объяснения, как ответ получен .Реэул ьтаты attзn1ooвW ll>XJ))IЫE' ДЗЖЬIЕ'Поnьзr.вател.<Прэвмла3зкл1ОЧеtt.1яРис.2.
Схемаработы ЭСТа кой процесс продолжается до тех пор , пока не поступит информация , достаточная дляокончательного заключения .В любой момент времени в системе существуют следующие типы знаний :1.Структурированные статические знания - знания о предметной области. После тогок ак эти знания выявлены , они уже не изменяются.2.Структурированные динамические знания-изменяемые знания о предметной области.Они обновляются по мере выявления новой информации .5. Технологияпроектирования и разработки экспертных системРазработка ЭС существенно отличается от разработки обычного программного продукта.Неформализованность задач , решаемых ЭС, отсутствие завершенной теории ЭС и методологии их разработки приводит к необходимости модифицировать принципы и способы построенияЭС в ходе процесса разработки по мере увеличения знаний разрабоl'-lиков о проблемной области .П ромышленная технология создания ЭС включает следующие этапы:исследование выполнимости проекта ;разработку общей концепции системы ;разработку и тестирование серии прототипов ;разработку и испытание головного образца;разработку и проверку расширенных версий системы;привязку системы к реальной рабочей среде.П роектирование ЭС основано на трех главных принципах :1)мощность ЭС обусловле на мощностью БЗ и возможностями ее пополнения ;2)знания, позволяющие эксперту {или экспертной системе) получать эффективныерешения , являются правдоподобными, эвристическими , эмnиричесжими , неопределенными;3)неформальный харакrер решаемых задач и используемых знаний делает необ-ходимым обеспечение активного диалога пользователя с ЭС при ее работе.Перед тем как приступить к разработке ЭС , инженер по знаниям должен рассмотре тьвопрос, следует ли разрабатывать ЭС для данного приложения .
Использовать ЭС следует тогда, когда разработка ЭС1)возможна ;2)оправдана и3)методы ЭС соответствуют решаемойзадаче.П ри разработке ЭС используется концепция «быстрого прототипа» . Разрабоl'-lики наначальном этапе создают прототип ЭС {возможно не единственный), который должен удовлетворять двум противоречив ым требованиям:1) ондолжен уметь решать типов ые задачи конкретного приложения ,2) трудоемкостьи время его разработки должны быть незначительны .В случае успеха эксперт расширяет знания прототипа о проблемной области. При неудаче разрабатывается новый прототип.Технология реализации ЭС включает шесть основных этапов : идентификацию, кон цептуализацию, формализацию, выполнение, тестирование , опытную эксплуатацию (рис.3).Рис.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
