7.3Приобретение и формализация знаний
Ключевой проблемой при построении СИИ является приобретение знаний, т.е. создание базы знаний (БЗ). От качества и полноты знаний, введенных в БЗ, в решающей степени зависят эффективность работы СИИ и качество решения задач. В теории ЭС принята методология постепенно нарастающей разработки, которая базируется на концепции быстрого прототипа. Прототип ЭС представляет собой один или несколько вариантов усеченной версии ЭС, демонстрирующих жизнеспособность выбранного подхода и правильность принятых решений. В условиях отсутствия формальных методов работы со знаниями технология быстрого прототипа позволяет эмпирически проверить правильность принятых проектных решений на каждом этапе создания ЭС и считается эффективной. Технология разработки ЭС включает шесть этапов: выбор проблемы, разработку прототипа, доработку прототипа до промышленной ЭС, оценку ЭС, стыковку ЭС, поддержку ЭС. Второй этап состоит из следующих шести шагов: идентификации проблемы, приобретения знаний, структурирования и формализации знаний, реализации прототипа и тестирования. При проектировании экспертной системы разрабатывают демонстрационный, исследовательский и действующий прототипы, в ходе которых производятся их модификация и (или) последовательное расширение. Особую важность имеет процедура приобретения знаний (рис. 15), так как мощность ЭС зависит в первую очередь от количества и качества знаний, хранимых в ней. Процессу приобретения знаний присущи проблемы психологического, гносеологического и лингвистического свойства.
Рисунок 15 Процедура приобретения знаний
Указанные проблемы рассматриваются в плане облегчения и повышения эффективности взаимодействия эксперта и инженера по знаниям, повышения степени адекватности модели знаний предметной области (ПрО) реальной ПрО, построения языка структуризации и формализации относительно синтаксиса, семантики и прагматики семиотических МПЗ. Под предметной областью понимают совокупности элементов, объектов, явлений, процессов, их количественных и качественных характеристик, а также связей между ними, объединенных общей идеей, определенным смыслом или понятием более высокого уровня. В осуществлении данного процесса принимают участие инженеры по знаниям, программисты и источники знаний, в качестве которых могут выступать эксперты, материализованные источники (учебники, монографии, статьи, инструкции и т.п.) и (или) эмпирические факты, примеры и данные ПрО. Инженеры по знаниям и эксперты в процессе приобретения знаний могут выполнять различные функции в зависимости от применяемых методов извлечения, получения и формирования знаний, а также наличия и степени развитости средств автоматизации. В общем случае инженер по знаниям в процессе получения знаний выполняет следующие основные функции: управления процессом коммуникации в форме последовательности содержательных сообщений; переработки, включающей все возможные способы, процедуры анализа и синтеза информации, идентификации и конструирования понятий, выяснения и фиксации их смысла, а также хранения информации путем запоминания, выборки и документирования.
Процесс приобретения знаний и разработки прототипа ЭС стремятся максимально автоматизировать. Основная задача автоматизации приобретения знаний состоит в облегчении труда эксперта и инженеров по знаниям – разработчиков СИИ. Эта задача может быть решена двумя путями:
передача части функций, выполняемых инженерами познаниям в процессе приобретения знаний, автоматизированной системе;
полное исключение экспертов и инженеров по знаниям из процесса путем создания автоматизированных систем приобретения знаний.
Применение автоматизированных систем приобретения знаний позволяет реализовать три стратегии получения знаний:
Основные функции по актуализации и формированию знаний выполняет эксперт, обращаясь при этом за помощью к СИИ. Благодаря этой помощи эксперт структурирует, систематизирует и формализует свои знания, используя некоторый формализм. В результате получаются готовые формы знания для непосредственного кодирования и ввода в БЗ. Такая стратегия позволяет исключить инженеров по знаниям из технологической цепочки приобретения знаний и все его функции возложить на автоматизированную систему.
Ведущей стороной в диалоге является автоматизированная система. По ответам эксперта СИИ конструирует готовые формы знания и затем передает их в другие компоненты СИИ для включения в состав БЗ. Инженер по знаниям полностью исключается из рассмотренной технологической цепочки получения знаний.
Cвязана с исключением из классической технологии и инженера по знаниям, и программиста. Заполнение знаниями таких СИИ может быть осуществлено без изменения механизма логического вывода с помощью редактора знаний. Основная функция редактора знаний – заполнение БЗ нужными знаниями самим экспертом.