EXPSIST (664977), страница 3
Текст из файла (страница 3)
6. Системы AM (Artifical Mathematician- искусственный математик) и EURISCO были разработаны в Станфордском университете доктором Д. Ленатом для исследовательских и учебных целей. Ленат считает, что эффективность любой ЭС определяется закладываемыми в нее знаниями. По его мнению, чтобы система была способна к обучению, в нее должно быть введено около миллиона сведений общего характера. Это примерно соответствует объему информации, каким располагает четырехлетний ребенок со средними способностями. Ленат также считает, что путь создания узкоспециализированных ЭС с уменьшенным объемом знаний ведет к тупику.
В систему AM первоначально было заложено около 100 правил вывода и более 200 эвристических алгоритмов обучения, позволяющих строить произвольные математические теории и представления. Сначала результаты работы системы были весьма многообещающими. Она могла сформулировать понятия натурального ряда и простых чисел. Кроме того, она синтезировала вариант гипотезы Гольдбаха о том, что каждое четное число, большее двух, можно представить в виде суммы двух простых чисел. До сих пор не удалось ни найти доказательства данной гипотезы, ни опровергнуть ее. Дальнейшее развитие системы замедлилось и было отмечено, что несмотря на проявленные на первых порах “математические способности”, система не может синтезировать новых эвристических правил, т.е. ее возможности определяются только теми эвристиками, что были в нее изначально заложены.
При разработке системы EURISCO была предпринята попытка преодолеть указанные недостатки системы AM. Как и в начале эксплуатации AM, первые результаты, полученные с помощью EURISCO, были эффективными. Сообщалось, что система EURISCO может успешно участвовать в очень сложных играх. С ее помощью в военно-стратегической игре, проводимой ВМФ США, была разработана стратегия, содержащая ряд оригинальных тактических ходов. Согласно одному из них, например предлагалось взрывать свои корабли, получившие повреждения. При этом корабли, оставшиеся неповрежденными, получает необходимое пространство для выполнения маневра.
Однако через некоторое время обнаружилось, что система не всегда корректно переопределяет первоначально заложенные в нее правила. Так, например, она стала нарушать строгое предписание обращаться к программистам с вопросами только в определенное время суток. Т.о., система EURISCO, так же как и ее предшественница, остановилась в своем развитии, достигнув предела, определенного в конечном счете ее разработчиком.
С 1990 года доктор Ленат во главе исследовательской группы занят кодированием и вводом нескольких сот тысяч элементов знаний, необходимых, по его мнению, для создания “интеллекту-
альной” системы. Этот проект назван Cyc (“Цик”, от английского слова enciklopaedia).
1.8.2. Проблемы, возникающие при созданииЭС. Перспективы разработки.
С 70-х годов ЭС стали ведущим направлением в области искусственного интеллекта. При их разработке нашли применение методы ИИ, разработанные ранее: методы представления знаний, логического вывода, эвристического поиска, распознавания предложений на естественном языке и др. Можно утверждать, что именно ЭС позволили получить очень большой коммерческий эффект от примения таких мощных методов. В этом - их особая роль.
Каталог ЭС и инструментальных программных средств для их разработки, опубликованный в США в 1987 году, содержит более 1000 систем (сейчас их уже значительно больше). В развитых зарубежных странах сотни фирм занимаются их разработкой и внедрением. Имеются и отечественные разработки ЭС, в том числе - нашедший промышленное применение.
Однако уже на начальных этапах выявились серьезные принципиальные трудности, препятствующие более широкому распространению ЭС и серьезно замедляющие и осложняющие их разработку. Они вполне естественных и вытекают из самих принципов разработки ЭС.
Первая трудность возникает в связи с постановкой задач. Большинство заказчиков, планируя разработку ЭС, в следствие недостаточной компетентности в вопросах применения методов ИИ, склонна значительно преувеличивать ожидаемые возможности системы. Заказчик желает увидеть в ней самостоятельно мыслящего эксперта в исследуемой области, способного решать широкий круг задач. Отсюда и типичные первоначальные постановки задачи по созданию ЭС: “Разработать ЭС по обработке изображения”; “Создать медицинские ЭС по лечению заболеваний опорно-двигательного аппарата у детей”. Однако, как уже отмечалось, мощность эвристических методов решения задач при увеличении общности их постановки резко уменьшается. Поэтому наиболее целесообразно (особенно при попытке создания ЭС в области, для которой у разработчиков еще нет опыта создания подобных систем) ограничиться для начала не слишком сложной обозримой задачей в рассматриваемой области, для решения которой нет простого алгоритмического способа (то есть неочевидно, как написать программу для решения этой задачи, не используя методы обработки знаний). Кроме того, важно, чтобы уже существовала сложившаяся методика решения этой задачи “вручную” или какими-либо расчетными методами. Для успешной разработки ЭС необходимы не только четкая и конкретная постановка задач, но и разработка подробного (хотя бы словесного) описания “ручного” (или расчетного) метода ее решения. Если это сделать затруднительно, дальнейшая работа по построению ЭС теряет смысл.
Вторая и основная трудность - проблема приобретения (усвоения) знаний. Эта проблема возникает при “передаче” знаний, которыми обладают эксперты-люди, ЭС. Разумеется для того, чтобы “обучить” им компьютерную систему, прежде всего требуется сформулировать, систематизировать и формализовать эти знания “на бумаге”. Это может показаться парадоксальным, но большинство экспертов (за исключением, может быть, математиков), успешно используя в повседневной деятельности свои обширные знания, испытывают большие затруднения при попытке сформулировать и представить в системном виде хотя бы основную часть этих знаний: иерархию используемых понятий, эвристики, алгоритмы, связи между ними. Оказывается, что для подобной формализации знаний необходим определенный систематический стиль мышления, более близкий математикам и программистам, чем, например, юристам и медикам. Кроме того, необходимы, с одной стороны, знания в области математической логики и методов представления знаний, с другой - знания возможности ЭВМ, из программного обеспечения, в частности, языков и систем программирования.
Таким образом, выясняется, что для разработки ЭС необходимо участие в ней особого рода специалистов, обладающих указанной совокупностью знаний и выполняющих функции “посредников” между экспертами в предметной области и компьютерными (экспертными) системами. Они получили название инженеры знаний (в оригинале - knowledge engineers), а сам процесс разработки ЭС и других интеллектуальных программ, основанных на представлении и обработке знаний - инженерией знаний (knowledge engineering).  ðàçâèòûõ çàðóáåæíûõ ñòðàíàõ ñïåöèàëüíîñòü “èíæåíåð çíàíèé” ââåäåíà âî ìíîãèõ âóçàõ, â íàøåé ñòðàíå îñíîâû èíæåíåðèè çíàíèé èçó÷àþòñÿ ïîêà â ðàìêàõ ñïåöèàëèçàöèé ïî ñèñòåìíîìó ïðîãðàììèðîâàíèþ. Ôóíêöèè ýêñïåðòà è èíæåíåðà çíàíèé ðåäêî ñîâìåùàþòñÿ â îäíîì ëèöå. ×àùå ôóíêöèè èíæåíåðà çíàíèé âûïîëíÿåò ðàçðàáîò÷èê ÝÑ. Êàê ïîêàçàë îïûò ìíîãèõ ðàçðàáîòîê, äëÿ ïåðâîíà÷àëüíîãî ïðèîáðåòåíèÿ çíàíèé, â êîòîðûõ ó÷àñòâóþò ýêñïåðòû, èíæåíåðû çíàíèé è ðàçðàáîò÷èêè ÝÑ, òðåáóåòñÿ àêòèâíàÿ ðàáîòà âñåõ òðåõ êàòåãîðèé ñïåöèàëèñòîâ. Îíà ìîæåò äëèòüñÿ îò íåñêîëüêèõ íåäåëü äî íåñêîëüêèõ ìåñÿöåâ.
Íà ýòàïå ïðèîáðåòåíèÿ çíàíèé ìîãóò âîçíèêíóòü òðóäíîñòè è ïñèõîëîãè÷åñêîãî ïîðÿäêà: ýêñïåðò ìîæåò ïðåïÿòñòâîâàòü ïåðåäà÷å ñâîèõ çíàíèé ÝÑ, ïîëàãàÿ, ÷òî ýòî ñíèçèò åãî ïðåñòèæ êàê ñïåöèàëèñòà è ñîçäàñò ïðåäïîñûëêè äëÿ çàìåíû åãî “ìàøèíîé”. Îäíàêî ýòè îïàñåíèÿ ëèøåíû îñíîâàíèé: ÝÑ “óâåðåííî” ðàáîòàåò ëèøü â òèïîâûõ ñèòóàöèÿõ, à òàêæå óäîáíà â ñëó÷àÿõ, êîãäà ÷åëîâåê íàõîäèòñÿ â ñîñòîÿíèè ñòðåññà, â íàèáîëåå ñëîæíûõ ñèòóàöèÿõ, òðåáóþùèõ íåñòàíäàðòíûõ ðàññóæäåíèé è îöåíîê, ýêñïåðò- ÷åëîâåê íåçàìåíèì.
Òðåòüÿ ñåðüåçíàÿ òðóäíîñòü- â î÷åíü áîëüøîé òðóäîåìêîñòè ñîçäàíèÿ ÝÑ : òðåáóåòñÿ ðàçðàáîòàòü ñðåäñòâà óïðàâëåíèÿ áàçîé çíàíèé, ëîãè÷åñêîãî âûâîäà, äèàëîãîâîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ïîëüçîâàòåëåì è ò.ä. Îáúåì ïîãðàììèðîâàíèÿ ñòîëü âåëèê, à ïðîãðàììû ñòîëü ñëîæíû è íåòðàäèöèîííû, ÷òî èìååò ñìûñë, êàê ýòî ïðèíÿòî ñåé÷àñ ïðè ðàçðàáîòêå áîëüøèõ ïðîãðàìì, íà ïåðâîì ýòàïå ñîçäàòü äåìîíñòðàöèîííûé ïðîòîòèï ñèñòåìû - ïðåäâàðèòåëüíûé âàðèàíò, â êîòîðîì â óïðîùåííîì âèäå ðåàëèçîâàíû ëèøü åå îñíîâíûå ïëàíèðóåìûå âîçìîæíîñòè è êîòîðàÿ áóäåò ñëóæèòü äëÿ çàêàç÷èêà ïîäòâåðæäíèåíèåì òîãî, ÷òî ðàçðàáîòêà ÝÑ äëÿ ðåøåíèÿ äàííîé çàäà÷è ïðèíöèïèàëüíî âîçìîæíà, à äëÿ ðàçðàáîò÷èêîâ- îñíîâîé äëÿ ïîñëåäóþùåãî óëó÷øåíèÿ è ðàçâèòèÿ ñèñòåìû.
Îäíîé èç ïðè÷èí íåóäà÷ â ñîçäàíèè ÝÑ ñòàëà íåäîîöåíêà àâòîðàìè ÝÑ îáúåìîâ è ðîëè íåÿâíûõ çíàíèé. Ñèñòåìû, áàçû çíàíèé êîòîðûõ ñîçäàâàëèñü íà îñíîâå ñïðàâî÷íèêîâ, â ëó÷øåì ñëó÷àå òàê ñïðàâî÷íèêàìè è îñòàëèñü. Áîëüøèíñòâî æå òàêèõ ñèñòåì îêàçûâàëèñü äàæå õóæå ñïðàâî÷íèêîâ, òàê êàê ñêîâûâàëè èññëåäîâàòåëüñêóþ ìûñëü ïîëüçîâàòåëÿ. Âòîðûì “óçêèì ìåñòîì” ÝÑ îêàçàëàñü ìîäåëü, íà êîòîðîé áûëè îñíîâàíû èõ ïåðâûå ýêçåìïëÿðû, è ëèøü ìîäåëü çíàíèé, ïðèíèìàþùàÿ âèä ïîðîãîâîé íàïðàâëåííîé èåðàðõè÷åñêîé ñåòè ñ âîçìîæíîñòüþ âûáîðà â êîíå÷íîì èç ëîãè÷åñêèõ óçëîâ (ãäå êàæäàÿ îòäåëüíàÿ ñèòóàöèÿ ïîõîæà íà äåðåâî ñ ëèñòüÿìè), ìîæåò ñòàòü áàçîé äëÿ ïîñòðîåíèÿ ÝÑ.
Êîãäà ñòàëà î÷åâèäíîé ïîëíàÿ íåïðèãîäíîñòü ýòèõ ñèñòåì è ñîçäàííîãî äëÿ íèõ ñïåöèàëëèçèðîâàííîãî àïïàðàòíîãî îáîðóäîâàíèÿ, ìíîãèå îáîçðåâàòåëè ïðèøëè ê âûâîäó, ÷òî ñóùåñòâóþùàÿ òåõíîëîãèÿ ñîçäàíèÿ ÝÑ áûëà òóïèêîâûì íàïðàâëåíèåì â ðàçâèòèè èíôîðìàöèîííûõ òåõíîëîãèé.  ïîñëåäíåå äåñÿòèëåòèå ÝÑ âîçðîäèëèñü â âèäå ñèñòåì ñ áàçîé çíàíèé, êîòîðûå òåñíî ïåðåïëåòàëèñü ñ ñóùåñòâóþùèìè äåëîâûìè ñèñòåìàìè. Èõ èñïîëüçóþò â çäðàâîîõðàíåíèè, ñòðàõîâàíèè, áàíêîâñêîì äåëå è äðóãèõ îáëàñòÿõ, ÷òîáû ñ ïîìîùüþ ïðàâèë è îáúåêòîâíàêàïëèâàòü îïûò,ïîâûñèòü êà÷åñòâî ïðèíèìàåìûõ ðåøåíèé. Áàçû çíàíèé âñòðîåíûñåãîäíÿ â íàèáîëåå ñîâðåìåííûå êðóïíûå ñèñòåìû. Îíè íàõîäÿòñÿ â ñàìîé ñåðäöåâèíå ïðîãðàìì- àãåíòîâ, îñóùåñòâëÿþùèõ ïîèñê â ñåòè Internet, è ïîìîãàþò êîëëåêòèâàì ïîëüçîâàòåëåé ñïðàâèòüñÿ ñ ïîèòîêàìè èíôîðìàöèè.
Ðàññìîòðèì ôàêòîðû, ñòèìóëèðîâàâøèå ðàçâèòèå ñèñòåì ñ áàçàìè çíàíèé:
- êîìïàíèè, äîáèâøèåñÿ çíà÷èòåëüíîé ýêîíîìèè äåíåæíûõ ñðåäñòâ áëàãîäàðÿ òåõíîëîãèè áàç çíàíèé, ðàçâèâàþò è âûñòðàèâàþò åå â ñïåöèàëüíûå áèçíåñ- ïðîöåññû, êîòîðûå áûëè áû ïðîñòî íåâîçìîæíû áåç êîìïüþòåðíîé ýêñïåðòèçû;
- ðàçðàáîòàíû íîâûå òåõíîëîãèè ñîçäàíèÿ áàç çíàíèé, ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûì ñðåäñòâîì, êîòîðîå ìîæåò èçìåíèòü áèçíåñ- ïîöåññ;
- ñîâðåìåííûå ñèñòåìû ðåàëèçîâàíû íå íàñïåöèàëèçèðîâàí-íîì, à íà ñòàíäàðòíîì îáîðóäîâàíèè.
Îáúåäèíåíèå âñåõ âèäîâ ïðîãðàììíûõ ïðîäóêòîâ è èõ îòäåëüíûõ êîìïîíåíòîâ â åäèíóþ ÝÑ ïðèçíàíî ýêîíîìè÷åñêè âûãîäíûì, òàê êàê ïðìåíåíèå ÝÑ ïîçâîëÿåò ñóùåñòâåííî ñîêðàòèòü ðàñõîäû íà ïîäãîòîâêó êâàëèôèöèðîâàííîãî ïåðñîíàëà, äàëüíåéøóþ ïðîâåðêó ðàáîòîñïîñîáíîñòè è íàäåæíîñòè ðàçðàáàòûâàåìûõ è èññëåäîâàòåëüñêèõ ñèñòåì, à òàêæå óìåíüøèòü âðåìÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ è(èëè) èññëåäîâàíèÿ.
Îáúåêòíàÿ òåõíîëîãèÿ, íà îñíîâå êîòîðîé ìîãóò ñîçäàâàòüñÿ è ðàçâèâàòüñÿ ñîâðåìåííûå ÝÑ,- çíà÷èòåëüíûé øàã âïåðåä ïî ñðàâíåíèþ ñ CASE- ñðåäñòâàìè, ò.ê. îíà ïîõîæà íà íàøå âîñïðèÿòèå îêðóæàþùåé äåéñòâèòåëüíîñòè. Íàøå ïðåäñòàâ- ëåíèå î ìîäåëèðîâàíèè ìåíÿåòñÿ, òî æå ñàìîå ïðîèñõîäèò è ñ îáúåêòàìè, ïîýòîìó ñîïðîâîæäåíèå ïðîãðàììèðóåìûõ îáúåêòîâ ìîæåò âûïîëíÿòñÿ àíàëîãè÷íî ïðèñïîñîáëåíèþ íàøèõ óìîçðèòåëüíûõ îáðàçîâ ê èçìåíåíèþ îêðóæàþùèõ óñëîâèé. Äàííàÿ òåõíîëîãèÿ ïðåêðàñíî ïîäõîäèò àíàëèòèêàì è ïðîãðàììèñòàì. ò.ê. î÷åíü íàïîìèíàåò ñòðàòåãèþ ðåøåíèÿ ïðîáëåì è ñîîòâåòñòâóåò ìûñëèòåëüíûì ïðîöåññàì ëþäåé, ñ÷èòàþùèõñÿ ýêñïåðòàìè â ñâîåé îáëàñòè.
×òîáû ñòàòü ýêñïåðòîì, ñïåöèàëèñòó íóæåí èíñòðóìåíòàðèé, èìèòèðóþùèé ìûøëåíèå ýêñïåðòà. Ðàçðàáîòêà ïàðàäèãìû ïðåâðàùàåòñÿ èç çàäà÷è, ÷óæäîé ìûøëåíèþ ÷åëîâåêà, â çíàêîìîå, ïðèâû÷íîå è ëåãêî âûïîëíÿåìîå çàäàíèå.
Êàê ðàáîòàþò ýêñïåðòû? Ñëåäóÿ ïðèíöèïàì, çàëîæåííûì â îáúåêòíî- îðèåíòèðîâàííûå òåõíîëîãèè, îíè ïîäðàçóìåâàþò ïðîáëåìû íà îáúåêòû èëè êëàññû îáúåêòîâ. Ïî ìåðå íàêîïëåíèÿ çíàíèé â îïðåäåëåííîé îáëàñòè îíè äåëàþò îáîáùåíèÿ, îðèåíòèðóÿñü íà âûäåëåííûå îáúåêòû èëè êëàññû îáúåêòîâ. Íåêîòîðûå îáîáùåíèÿ èìåþò èåðàðõè÷åñêóþ ñòðóêòóðó, ãäå ñâîéñòâà âûñøèõ îáúåêòîâ íàñëåäóþòñÿ îáúåêòà-
ìè íèçøåãî óðîâíÿ. Ñóùíîñòü ìîæåò ñîîòâåòñòâîâàòü íåñêîëüêèì êëàññàì îáúåêòîâ è âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ ðàçëè÷íûìè îáúåêòàìè èëè êëàññàìè. Ïî ìåðå òîãî êàê çíàíèÿ ýêñïåðòà óãëóáëÿþòñÿ, íà èõ îñíîâå ôîðìèðóþòñÿ íîâûå àññîöèàöèè, à îòäåëüíûå óðîâíè èåðàðõèè ïðîïàäàþò èëè ðàñøèðÿþòñÿ.
Ìåòîäèêà îáúåêòíî- îðèåíòèðîâàííîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ îñíîâàíà íà ìîäåëè, íàïîìèíàþùåé îáðàçû, âîçíèêàþùèå â ìîçãó àíàëèòèêà, êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿåò ïðåäìåòû è ïðîöåññû â âèäå îáúåêòîâ è ñâÿçåé ìåæäó íèìè. Íàáëþäàÿ ñîáûòèå, ýêñïåðò ëåãêî âûäåëÿåò çíàêîìûå îáðàçû. Äëÿ ðåøåíèÿ ïðîáëåì îí èñïûòûâàåò êîíêðåòíûå ïðàâèëà, ðàññìàòðèâàÿ ïðè ýòîì èññëåäóåìóþ ïðîáëåìó ïîä îïðåäåëåííûì ðàêóðñîì.
Ïðè ðàçðàáîòêå ñèñòåì àâòîìàòèçèðîâàííîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ (ÑÀÏÐ) óæå íåëüçÿ îáîéòèñü áåç ÝÑ; èõ èñïîëüçîâàíèå ïðèçíàíî ýêîíîìè÷åñêè âûãîäíûì.
Ñ ñåðåäèíû 80-õ ãîäîâ íàèáîëåå ïîïóëÿðíûå ñèñòåìû ñ áàçàìè çíàíèé ñîçäàâàëèñü ñ îðèåíòàöèåé íà ñòàíäàðòíîå îáîðóäîâàíèå.  ýòîì êëþ÷ ê ïîíèìàíèþ ïðè÷èí óñïåõà ñîâðåìåííîé òåõíîëîãèè áàç çíàíèé. Îïûò ïîêàçûâàåò, ÷òî ñèñòåìû ñ áàçàìè çíàíèé íåîáõîäèìî âñòðàèâàòü â ñàìûå âàæíûå áèçíåññ- ïðîöåññû è îðãàíèçîâûâàòü ðàáîòó ïåðñîíàëà òàê, ÷òîáû îí ìîã ìàêñèìàëüíî èñïîëüçîâàòü èõ ïðåèìóùåñòâà äëÿ äîñòèæåíèÿ íàèëó÷øèõ ðåçóëüòàòîâ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
