3. Представление знаний и работа с ними. Обзор языков представления знаний.

Первым этапом разработки смысловой модели является выбор метода представления инженерных знаний, который определяет форму описания фактов и закономерностей предметной области. По способам организации знаний и их обработки различают следующие основные группы методов представления: логические, продукционные, сетевые, фреймовые.

Принцип работы продукционных систем основан на поиске путей пе­ревода исходного состояния задачи в целевое с использованием правил про­дукций [1], И]. Каждое такое правило имеет вид «ЕСЛИ - условие, ТО - дей­ствие». Пример правила: «ЕСЛИ двигатель не заводится и фары не горят, ТО проблема в аккумуляторе или проводах». Анализируя текущее состояние за­дачи, система определяет множество продукций, «условия» которых удовле­творяют рассматриваемому состоянию, и выбирает из них одну, реализуя оп­ределяемое продукцией «действие». Затем анализируется состояние, в кото­рое перешла система, и выполняется следующее действие, т. е. процесс по­вторяется до тех пор, пока либо не найдется продукция, «условие» которой соответствует текущему состоянию, либо не будет достигнуто целевое со­стояние. ‘;

Наряду с такими положительными чертами, как простота создания и понимания отдельных правил, процедуры их пополнения и модификации, а также естественность организации логического вывода (см. раздел «Логиче­ский вывод»), продукционные системы обладают небольшим быстродейст­вием вследствие необходимости периодического сопоставления реальной си­туации с образцом - «условием». В настоящее время разработано большое число алгоритмов поиска: прямой и обратный вывод с применением поиска в ширину и глубину, поиск с ограничением глубины, поиск с итеративным уг­лублением, двунаправленный поиск [4], [5]. Алгоритм поиска оценивается на основе полноты, оптимальности, временной и пространственной сложности. Сложность зависит от коэффициента ветвления в пространстве состояний и глубины самого поверхностного решения.

Языки делятся на искусственные и естественные.

Естественные языки формировались и формируются национальными или профессиональными сообществами людей. Знания передаются от одного человека к другому, после их перевода на язык, который понимают человек источник знания и человек приемник знания.

Искусственные языки создавались и создаются для связи человека с машинами.

4. Знания экспертов. Экспертные системы (области применения). Архитектура эс.

Экспертная система (ЭС) – компьютерная система, использующая знания эксперта для высокоэффективного решения задач в проблемной области, для которой традиционные формальные методы решения неизвестны или неприменимы вследствие имеющихся ограничений.

В настоящее время ЭС широко используется в самых различных областях.

Отличительной чертой данного класса систем является использование для решения задач знаний опытного эксперта.

Кассы задач, в которых используются ЭС:

• интерпретация – составление смыслового описания ситуации по наблюдаемым данным – распознавание образов, понимание речи и т. п. (SPE - определение концентрации гамма-глобулина в крови);

• медицинская и техническая диагностика – определение причин неисправностей по результатам наблюдений (MYCIN - диагностика бактериальных инфекций);

• прогнозирование – определение вероятных последствий наблюдаемых ситуаций – предсказание погоды, урожая, курса валют и т.п. (PLANT/cd - определения потерь урожая от черной совки);

• планирование – определение последовательности действий, приводящих к желаемой цели – планирование действий робота, маршрута движения (TATR - планирование авиаударов по аэродромам противника);

• управление – целенаправленное воздействие на объект (применяется в задачах, где традиционные модели автоматического управления неприменимы или неэффективны: управление деловой активностью, боем, воздушным движением и т.п.);

• мониторинг – сравнение результатов наблюдений с ожидаемыми или желаемыми (медицинский и экологический мониторинг, атомные электростанции);

• обучение – диагностика, формирование и коррекция знания и навыков обучаемого GUIDON - обучение студентов-медиков (антибактериальная терапия);.

• отладка - составление рецептов исправления неправильного функционирования системы. ONCOCIN - планирование химиотерапевтического лечения;

• ремонт - выполнение последовательности предписанных исправлений. TQMSTUNE - настройка масс-спектрометра.

• проектирование - построение конфигурации объектов при заданных ограничениях. XCON (R1) - выбор оптимальной конфигурации аппаратных средств (VAX).