1626434760-4c9f92f9ed5188f8fc024fed893742bb (844133), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Затем на основе прототипов после ихтестирования и опытной отладки будет создаваться конечный продукт –промышленная или коммерческая ЭС.На этапе выполнения осуществляется наполнение базы знаний, поэтомуэтот этап является наиболее важным и наиболее трудоемким этапомразработки ЭС.На этапе тестирования в режиме диалога и с использованием подсистемыобъяснений проверяется компетентность ЭС.
При этом очень важно выбратьхороший набор тестовых примеров. Тестирование продолжается до тех пор,пока эксперт не решит что ЭС достигла требуемого уровня компетентности.На этапе опытной эксплуатации проверяется пригодность ЭС дляконечных пользователей. Пригодность ЭС определяется ее удобством дляпользователя и полезностью.По результатам опытной эксплуатации может потребоваться не толькомодификация программ и базы знаний, но и пользовательского интерфейса.Здесь же принимается решение о переносе ЭС на другие инструментальные18средства и типы ЭВМ.Этапы разработки экспертных системПроцесс создания ЭС не сводится к строгой последовательностирассмотренных выше этапов.В ходе разработки приходится возвращаться на более ранние этапыи пересматривать принятые там решения.19Этапы разработки экспертных систем20Инструментальные средства построения ЭСИнструментальные средства (ИС) делятся на 4 категории:1) Языки программирования- традиционные языки (С, Pascal, и т.п)- языки символьной обработки (LISP, INTERLISP, SMALLTALK)2) Языки инженерии знаний (OPS-5, LOOPS, PROLOG, Semp-TAO)3) Программные обстановки, автоматизирующие разработку ЭС и системыИИ (KEE, ART, AGE, Semp-TAO )4) Оболочки ЭС – пустые ЭС, не содержащие никаких знаний опредметной области (EMYCIN, KAS, ЭКСПЕРТИЗА, ЭКО, ЭКСПЕРТ,DI*GEN)От 1-->4 убывает трудоемкость создания ЭС.Средства 3 категории позволяют разработчику не программировать частьили все компоненты ЭС, а выбирать из заранее составленного набора.Или настраивать их.При использовании 4) разработчик полностью освобождается отпрограммирования, т.к.
берет типовую пустую ЭС211. Объяснительные способности экспертныхсистемКак правило, в ЭС поддерживается три вида объяснений:1) Объяснение действий (рассуждений) системы в ходерешения задачи;2) Ответы на вопросы о динамических знаниях системы;3) Ответы на вопросы о статических знаниях системы.1Объяснение действий (рассуждений)В связи с тем, что ЭС решает задачи с помощью поиска в дереве целей,Ц1пц1Д1Ц3Ц2пц2пц3Д2Д3пц4пц5Д4Д5возможны две разновидности вопросов:1. Вопросы ПОЧЕМУ, т.е. какую текущую цель преследоваласистема, совершая данное действие.2. Вопросы КАК Х, (где Х – ссылка на некоторую цель или подцель),т.е. с помощью каких действий система достигла цели Х.2Объяснение действий (рассуждений)Ц1Ц3Ц2пц1?КАК?ККАПОЧпц3Д2Д3У?пц4пц5ПОпц2ЕМУ?КАК?МЧЕД1Д4Д5При ответе на вопрос ПОЧЕМУ движение по дереву целейосуществляется вверх от текущей цели к цели, объясняющей, зачемдостигается текущая цель (например, ПОЧЕМУ Вас интересуетзначение температуры?)При ответе на вопрос КАК Х движение идет вниз от указаннойцели – для рассмотрения того, как (каким способом) быладостигнута цель Х.3Объяснение действий (рассуждений)Вопросы ПОЧЕМУ и КАК могут рассматриваться как средство дляпросмотра дерева целей.
Комбинируя последовательность извопросов ПОЧЕМУ и КАК , пользователь может получитьобъяснение на различных уровнях конкретности.Вопрос ПОЧЕМУ также может иметь параметр, указывающий насколько шагов осуществляется перемещение по дереву (поумолчанию – на 1 шаг).4Ответы на вопросы о динамическихзнаниях системыОтветы на такие вопросы сводятся к поиску соответствующейинформации в рабочей памяти ЭС.5Ответы на вопросы о статических знанияхсистемыОтветы на вопросы о статических знаниях ЭС требуют поиска всехправил, посылки и действия которых соответствуютобрабатываемому вопросу.Для этого анализируются списки, связанные с каждым параметром:в одном списке – перечень правил, использующих данный параметр впосылке,в другом – перечень правил, использующих параметр в заключении.Также возможны вопросы о предметной области, о свойствах тех илииных объектов (например, болезнях).6Основные достоинства систем объяснений вЭС1) Объяснения помогают пользователю использовать систему длярешения своих задач,2) Т.к.
ЭС используются в слабоформализованных областях, где нетчетких алгоритмов, то объяснения позволяют пользователюубедится в правильности полученных результатов, повышают егостепень доверия к ЭС,3) Служат для обучения пользователя,4) Служат для отладки базы знаний ЭС7Основные недостатки систем объяснений вЭС1) Запросы на объяснение интерпретируются только в одном узкомсмысле (вопросы ПОЧЕМУ и КАК интерпретируются только втерминах целей и правил),2) Не все действия системы могут быть объяснены (например,почему сначала проверялась одна гипотеза, а потом другая),3) Объяснения, основываются фактически на треке выполненияпрограммы, поэтому при смене интерпретатора необходимоменять и систему объяснений.82. Приобретение знанийОпределение.
Процесс получения знаний от эксперта (или другогоисточника знаний) и передача их ЭС называется приобретениемзнаний.Источники знаний:1) человек-эксперт.2) тексты, в которых содержаться сведения о предметной области3) эмпирические данные (таблицы, базы данных ..)Важность процесса приобретения знаний обусловлена тем, чтокачество и эффективность решения задач ЭС определяетсякачеством и количеством используемых ею знаний.Сложность процесса приобретения знаний – объем необходимыхдля ЭС знаний велик и при этом знаний не полностью осознаютсяпользователем.92.1 Фазы приобретения знанийЭ.В. Попов различает 3 фазы приобретения знаний, отражающиеизменение функций участников разработки ЭС (эксперта (Э),инженера знаний (ИЗ)) и/или самой ЭС:1) Предварительная;2) Начальная;3) Накопления.Предварительная фаза характеризуется тем, что ЭС еще несуществует.
На этой фазе инженер знаний должен получитьосновные знания от эксперта (основные понятия, отношения, задачии т.п.) и на этой основе сформировать общее представление оструктуре знаний и данных и принципах построения ЭС.Эта фаза соответствует этапам идентификации, концептуализации иформализации.10Фазы приобретения знанийНа начальной фазе осуществляется наполнение системы знаниямио представлении, т.е.
определяются и задаются соответствующиеструктуры для организации и представления знаний в базе знанийЭС. Эти знания может вводить только инженер знаний.Эта фаза соответствует первой стадии этапа выполнения(реализации).В ходе фазы накопления осуществляется приобретение основныхзнаний о предметной области (ПО). Это делается совместно ИЗ и Э,но возможно и без участия ИЗ.На этой фазе решаются такие задачи:1) Обнаружение неправильности, неполноты или противоречивостизнаний,2) Извлечение новых знаний, устраняющих недостатки из п.1.,3) Преобразование новых знаний в вид, понятный ЭС,114) Объединение «новых» знаний со «старыми».2.2 Модели приобретения знанийСложность приобретения знаний состоит в том, что ИЗ плохоразбирается в ПО, а эксперт не знает инженерии знаний ипрограммирования.
Здесь нужна совместная работа ИЗ и Э.Одной из сложных задач для ИЗ является помочь Эструктурировать свои знания о предметной области.Выделяются 5 исторически сложившихся моделей приобретениязнаний. Они различаются разной степенью вовлеченностиэкспертов в процесс приобретения знаний для ЭС, а иногда и в сампроцесс создания ЭС.12Модель приобретения знаний раннимисистемами ИИВ ранних системах ИИ взаимодействие с системой осуществлялтолько программист (вспомните рассказы Айзека Азимова!):ЭКСПЕРТ → ПРОГРАММИСТ →СИСТЕМАВ ранних системах ИИ знания не отделялись от механизмоввывода.В задачу программиста входило: освоить с помощью эксперта ПО изатем при разработке системы он сам выступал в роли «эксперта».Недостаточность знаний о ПО не позволяла программистугарантировать полноту и непротиворечивость приобретенныхзнаний.
Кроме того неизбежные модификации системы приводили кневозможности сохранения уже достигнутой непротиворечивости13знаний.Модель приобретения знаний ЭС спомощью инженера знанийВ этой и последующих моделях знания отделены от механизмоввывода и оформлены в виде базы знаний.14Модель приобретения знаний ЭС спомощью инженера знанийВ этой модели эксперт взаимодействует с ЭС либонепосредственно, либо через инженера знаний.Преимущество этого подхода – в разделении БЗ и механизмавывода, что упрощает модификацию знаний.Важным недостатком этой модели является его большаятрудоемкость – из-за его низкой автоматизированности – почти вседелается вручную.15Модель приобретения знаний ЭС спомощью интеллектуального редактора16Модель приобретения знаний ЭС спомощью интеллектуального редактораВ этой модели интеллектуальный редактор (И-редактор) долженобладать развитыми диалоговыми способностями изначительными знаниями о структуре базы знаний (метазнаниями).И-редактор сам преобразует знания в форму, понятную ЭС, имодифицирует БЗ (объединяет новые знания со старыми.И-редактор может быть включен в состав ЭС.
А может бытьотдельным приложением.17Модель приобретения знаний ЭС спомощью индуктивной программы18Модель приобретения знаний ЭС спомощью индуктивной программыВ этой модели ЭС приобретает знания аналогично человекуэксперту.Индуктивная программа анализирует данные, содержащие сведенияо некоторой предметной области, автоматически формируетзначимые отношения и правила, описывающие ПО.Основное достоинство этого подхода – автоматизация основных фазприобретения знаний.19Модель приобретения знаний ЭС спомощью программы понимания текста20Модель приобретения знаний ЭС спомощью программы понимания текстаВ этой модели специальная программа «читает» и «понимает»тексты (книги, статьи и т.п.), извлекая из них знания.Сложность задачи понимания текста состоит не только в обработкеестественного языка, но и в необходимости воссоздать по текстумодель некоторой ПО.21Методы извлечения знаний11.
Классификация методов извлечения знанийОсновной принцип деления методов извлечения знаний (МИЗ)связан с источником знаний.Коммуникативные методы охватывают все виды контактов сживым источником знаний – экспертом.Текстологические методы предполагают извлечение знаний издокументов (методик, пособий, руководств) и специальнойлитературы (статьи, монографии, учебники).Разделение этих групп методов не означает их антагонистичности –обычно ИЗ комбинирует различные методы: сначала изучаетлитературу, а затем идет беседовать с экспертом и наоборот.2Классификация методов извлечения знанийКоммуникативные методы делятся на активные и пассивные.В пассивных методах ведущую роль играет эксперт, а инженерзнаний только протоколирует рассуждения эксперта во время егореальной работы по принятию решений или записывает то, чтоэксперт считает нужным сказать во время беседы или лекции.Пассивные методы на 1-й взгляд просты, но они требует от ИЗумения четко анализировать «поток сознания Э и выявлять в немзначимые фрагменты знаний.В активных методах ведущая роль, инициатива принадлежит ИЗ,который активно контактирует с Экспертом различными способами– в играх, диалогах и т.п.Активные и пассивные методы могут чередоваться даже в рамкаходного сеанса извлечения знаний.3Классификация методов извлечения знанийАктивные методы делятся на две группы в зависимости от числаучаствующих экспертов – индивидуальные и групповые.Групповые методы служат для активация мышления участниковдискуссий и позволяют выявлять весьма нетривиальные аспекты ихзнанийИндивидуальные методы все же остаются ведущими, посколькустолько деликатная процедура, как «отъём знаний» не терпитсвидетелей.42.
Выбор метода извлечения знанийНа выбор метода извлечения знаний влияют 3 фактора:- личностные особенности инженера знаний,- личностные особенности эксперта,- характер предметной области.По психологическим характеристикам люди делятся на 3 типа:1. Мыслитель (познавательный тип).2. Собеседник (эмоционально-познавательный тип).3. Практик (практический тип).Мыслители ориентированы на интеллектуальную работу, учебу,теоретические обобщения.Собеседники – это общительные, открытые люди, готовые ксотрудничеству.Практики предпочитают разговорам действие, хорошо реализуют5замыслы других, нацелены на результативную работу.Выбор метода извлечения знанийДля характеристики предметной области используют такое еекачество как структурированность, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
