1626434760-4c9f92f9ed5188f8fc024fed893742bb (844133), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Ихвычислительные возможности определяются в 1-ю очередьнаращиваемой базой знаний и только во 2-ю очередьиспользуемыми методами.1Особенности и назначение экспертных системЭС предназначены для решения неформализованных задач иобладают следующими особенностями:– Алгоритм решения задач не известен заранее, а строится самойЭС с помощью символических рассуждений, базирующихся наэвристических приемах;– «Прозрачность» (ясность) полученных решений. Т.е. система«осознает» в терминах пользователя, как она получиларешение, и может проанализировать и объяснить свои действияи знания;– Способность приобретения новых знаний от пользователяэксперта и изменения в соответствии с ними своего поведения;– Обеспечение «дружественного» интерфейса.2Структура типовой экспертной системы3Структура типовой экспертной системыРабочая память (РП) предназначена для хранения исходныхи промежуточных данных решаемой в текущий моментзадачи.База знаний (БЗ) включает универсальные данные (факты),описывающие рассматриваемую область знаний, и множествоправил, описывающих целесообразные преобразованияданных в этой области.Решатель, используя исходные данные из РП и знания из БЗ,формирует такую последовательность правил, которые,будучи примененными к исходным данным, приводят крешению задачи.4Структура типовой экспертной системыПодсистема приобретения знаний автоматизирует процесснаполнения ЭС знаниями, осуществляемый, как правило,пользователем-экспертом.Подсистема объяснений объясняет, как система получиларешение задачи (или почему она не получила решение) икакие знания она при этом использовала, что облегчаетэксперту тестирование системы и повышает довериепользователя к полученному результату.Интерфейс обеспечивает дружественное общение спользователем как в ходе решения задач, так и в процессеприобретения знаний и объяснения результатов работы.5В разработке ЭС участвуют1) эксперт – носитель знаний в проблемной области, задачикоторой будет решать ЭС;2) инженер знаний - специалист по представлению знаний;3) программист – специалист по программированию.Следует заметить, что отсутствие среди участников разработкиинженеров знаний (т.
е. их замена программистами) либоприводит к неудаче процесс создания ЭС, либо значительноудлиняет его.6Режимы работы ЭСЭкспертная система работает в двух режимах:1) режиме приобретения знаний и2) в режиме решения задачи (называемом также режимом консультацииили режимом использования ЭС).В режиме приобретения знаний общение с ЭС осуществляет (черезпосредничество инженера знаний) эксперт.
В этом режиме эксперт,используя компонент приобретения знаний, наполняет систему знаниями,которые позволяют ЭС в режиме решения решать задачи из проблемнойобласти.Эксперт описывает проблемную область в виде совокупности данных иправил. Данные определяют объекты, их характеристики и значения,существующие в области экспертизы. Правила определяют способыманипулирования с данными, характерные для рассматриваемой области.В режиме консультации общение с ЭС осуществляет конечныйпользователь, которого интересует результат решения задачи и, какправило, способ его получения.7Примеры известных ЭС1.
Система MYCIN (Мицин).Самая известная система, прототип многих последующих ЭС.Назначение: постановка диагноза и определение методов леченияинфекционных заболеваний крови. Она «диагностирует» и «лечит»100 известных ей заболеваний.По качеству решений задач MYCIN не уступает человеку-эксперту.Знания в MYCIN представлены в виде фактов и 400 правил вида«Условие → Действие».«Условие» - это булево выражение из предикатных функций,применяемых к фактам.«Действие» - выведенный факт или операция над фактом.Выведенный факт имеет коэффициент определенности (КО), которыйвычисляется по КО фактов, входящих в «Условие».Если КО < Порогового значения, то его значение приравнивается нулю.В системе есть метаправила, которые могут «включать» и/или«выключать» другие правила.8Примеры известных ЭСПроцедура вывода реализуется в виде исчерпывающего поиска,направляемого целями.Диалог с пользователем системы MYCIN ведется на ограниченноместественном языке (на основе шаблонов).В системе MYCIN имеется подсистема объяснений, которая отвечает навопросы ПОЧЕМУ и КАК:ПОЧЕМУ был использован тот или иной факт.КАК был получен данный факт.Система обладает способностями приобретать новые и модифицироватьимеющиеся правила.На основе MYCIN была создана инструментальная система EMYCIN(Empty MYCIN), т.е пустая MYCIN – с пустой базой знаний.Такие системы называются оболочками ЭС.EMYCIN является предметно-независимой и так же, как и MYCINориентирована на решение задач диагностики.
Заполняя ее БЗ новымизнаниями можно получать новые ЭС,Система MYCIN реализована на языке ЛИСП.9Примеры известных ЭС2. Система PROSPECTOR.Промышленная ЭС.Область знаний – геология.Назначение: помочь геологу определить наличие месторождения рудызаданного вида на основе анализа геологических данных.По качеству решений задач PROSPECTOR не уступает эксперту.Используется нечеткая математика (нечеткие множества, которые даютмеру оценки истинности данного утверждения)При поиске решений используется как стратегия, направляемая целями,так и стратегия, направляемая данными.PROSPECTOR обладает всеми свойствами классических ЭСС помощью было данной ЭС найдено месторождение молибдена,стоимость которого оценивалось в 100 млн $.На основе PROSPECTOR разработана система KAS – инструментальная10система (ИС), независимая от ПО.Примеры известных ЭС3.
Система R1.Коммерческая ЭС. Область знаний – вычислительная техника.Назначение:На основании заказа пользователя, приобретающего требуемую емуконфигурацию выч. системы VAX-11/780 фирмы DEC выполняет функции:- Проверяет заказ на совместимость компонент и выявляет недостающиекомпоненты;- Выдает в виде диаграммы конечную конфигурацию VAX, котораяиспользуется техническими службами при установке системы заказчику;- Учитывает при построении диаграммы ограничения, накладываемыезаказчиком (порядок расположения компонент, тип и длина кабелей и т.п)Сложность решаемых R1 задач обусловлена сложностью VAX (420компонент и множество правил их взаимодействия)По качеству работы превосходит эксперта – человека (2,5 минуты противнескольких часов и допущения ошибок)11Система R1 разработана средствами ИС OPS 5.Примеры известных ЭС4.
Система DENDRAL.Промышленная ЭС. Область знаний – химия.Назначение:Определяет возможные структуры молекулы на основе химическойформулы и масс-спектрограммы.Намного превосходит способности человека.Создана средствами INTERLISP.5. Система MACSYMA.Область знаний – математика.Назначение:Символьные математические преобразования. Выполняет символьноедифференцирование и интегрирование и упрощает выражения.Создана средствами LISP.12Классификация экспертных системПо назначению:– Решение задач– Обучение специалистов– Тиражирование знаний экспертов– Автоматизация рутинных работ.По типам задач:– Интерпретация (символов или сигналов)– Прогнозирование (предсказание)– Диагностика– Конструирование– Планирование– Мониторинг (слежение)– УправлениеПо изменяемости/неизменяемости данных в ходе решения задачи:– Статические– Динамические13Классификация экспертных системПо степени проработанности и отлаженности:– Демонстрационный прототип(решает часть требуемых задач, демонстрируя применимость методаЭС)– Исследовательский прототип(решает все задачи, но неустойчив в работе и не полностьюоттестирован)– Действующий прототип(надежно решает все задачи, но для решения сложных задач можетпотребоваться слишком много времени или памяти)– Промышленная ЭС(обеспечивает высокое качество решений всех задач при минимумезатрат времени и памяти; получен из действующего прототипа путемрасширения БЗ и/или перепрограммирования на более эффективныхязыках)– Коммерческая ЭС(хорошо отлажена и документирована и может быть переданасторонним пользователям)14Технология разработки ЭСПеред тем, как приступить к разработке ЭС необходимо убедиться, чторазработка ЭС возможна, оправдана и методы инженерии знанийсоответствуют решаемой задаче.При разработке ЭС, как правило, используется концепция «быстрогопрототипа»".Суть этой концепции состоит в том, что разработчики не пытаются сразупостроить конечный продукт, а сначала создается прототип(прототипы) ЭС.Прототипы должны удовлетворять двум противоречивым требованиям: содной стороны, они должны решать типичные задачи конкретногоприложения, а с другой - время и трудоемкость их разработки должныбыть незначительны, чтобы можно было максимально запараллелитьпроцесс накопления и отладки знаний с процессом выбора(разработки) программных средств.Для удовлетворения указанным требованиям, как правило, при созданиипрототипа используются разнообразные средства, ускоряющиепроцесс проектирования.15Технология разработки ЭСПрототип должен продемонстрировать пригодность методов инженериизнаний для данного приложения.В случае успеха эксперт с помощью инженера знаний расширяет знанияпрототипа о проблемной области.
При неудаче может потребоватьсяразработка нового прототипа или разработчики могут прийти квыводу о непригодности методов ЭС для данного приложения.По мере увеличения знаний прототип может достигнуть такого состояния,когда он успешно решает все задачи данного приложения.Преобразование прототипа ЭС в конечный продукт обычно приводит кперепрограммированию ЭС на языках низкого уровня,обеспечивающих как увеличение быстродействия ЭС, так иуменьшение требуемой памяти. Трудоемкость и время создания ЭС взначительной степени зависят от типа используемого инструментария.16Этапы разработки экспертных системРазработка ЭС включает шесть этапов: идентификацию,концептуализацию, формализацию, выполнение (реализацию),тестирование, опытную эксплуатацию.На этапе идентификации определяются задачи, которые подлежатрешению, выявляются цели разработки, определяются ресурсы, экспертыи типы пользователей.На этапе концептуализации проводится содержательный анализпроблемной области, выявляются используемые понятия и ихвзаимосвязи, определяются методы решения задач.На этапе формализации выбираются инструментальные средства иопределяются способы представления всех видов знаний, формализуютсяосновные понятия, определяются способы интерпретации знаний,моделируется работа системы, оценивается адекватность целям системызафиксированных понятий, методов решений, средств представления иманипулирования знаниями.17Этапы разработки экспертных системНа этапе выполнения разрабатывается один или несколько прототипов ЭС,решающих поставленные задачи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
