1. Определение ЭС

Экспертная система – это программа или программный комплекс, который заменяет или дополняет эксперт при решении задач в определенной предметной области.

Предметная область – это область знаний об объектах, их свойствах и связях, которые ограничиваются законами, опытом, нормами и т д.

Достоинства экспертных систем (в сравнении с человеком)::

1. возможность хранения, обработки, приобретения знаний в большем объеме в более длительное время;

2. отсутствие субъективного подхода

Классификация ЭС:

1. по способу формирования решения:

А) аналитические. Система из множества альтернатив выбирает гипотезу на основании входных данных, характеристик объекта и текущей ситуации;

Б) синтетические. Происходит генерация неизвестных ранее решений.

2. по способу учета временного признака:

А) статические. Решение задач при неизменных во времени данных.

Б) динамические. Решение задач предусматривает изменение ранее полученных результатов.

3. по виду используемых данных:

А) детерминированные данные. Четко определенные данные.

Б) недетерминированные данные (неполнота, отсутствие, многозначность…).

4. по числу источников знаний:

А) один источник знаний;

Б) несколько источников знаний.

Классы ЭС:

1. классифицирующие ЭС. К аналитическим задачам этих систем, прежде всего, относятся задачи распознавания различных ситуаций, когда по набору фактов определяется класс ситуации, и решение ищется в рамках этого класса. Основной метод формирования решения – дедуктивный выбор (от общего к частному).

2. доопределяющие ЭС. Здесь решаются задачи на основе неопределенных исходных данных. Система должна их сама доопределить и предложить несколько решений

3. трансформирующие ЭС. Эти системы в процессе решения непрерывно трансформируют знания, т к конечный вариант можно предположить.

4. многоагентные ЭС. Эти системы используют знания из нескольких источников.

Вспомогательные классы

5. самообучающиеся ЭС. В основе работы этих систем лежит принцип использования ситуаций из реальной практики. 2 подкласса:

а) с учителем. Эксперт определяет принадлежность классу;

б) без учителя. Система сама определяет принадлежность.

6. индуктивные ЭС. Эти системы работают от частного к общему, определяют множество примеров и характерных для них признаков.

Определение класса эс

	Анализ	Синтез
Детермин.	Классифиц. ЭС	Трансформ. ЭС	Один ист.
Недетермин.	Доопред. ЭС	Многоагент. ЭС	Несколько ист.
	Статич.	Динамич.

2. Архитектура ЭС

ЭС состоит из базы знаний и трех механизмов:

- механизма приобретения знаний,

- механизм объяснения,

- механизм логического вывода.

Этапы создания ЭС

1. На этом этапе определяются границы предметной области;

2. На этом этапе происходит определение объектов и их связей, совокупности их характеристик и всех других знаний в рамках предметной области. Важную роль играет человек-эксперт, который наполняет систему знаниями;

3. Определение фактов, правил и следствий для формальных рассуждений системы

4. На данном этапе происходит выбор средств разработки, зависимость от выбора формального вывода и непосредственно реализация;

5. На этапе тестирования экспертная система оценивается с точки зрения двух основных групп критериев:

А) критерий точности – оценивается правильность выводов, адекватность базы знаний и соответствие применяемых методов решения эксперта;

Б) критерий полезности – полезность характеризуется степенью удовлетворенности требований пользователя, легкости и естественности получения решения, а также надежности, производительности и степени эксплуатации.

6. На данном этапе программа работает с конечным пользователем, который предупрежден о возможных ошибках использования;

7. При некорректной работе ЭС прежде всего необходимо произвести уточнение работы ПрогОб;

8. Перепроектирование базы знаний;

9. Рассматриваем связи объектов и совокупности их свойств;

10. Переформирование самой предметной области, ее границ (по причине старения данных, размытия границ и т д.).

3. ЭС 1-ого и 2-ого поколения

Существуют ЭС 1 и 2 поколения. Для 1 поколения характерно:

1. используется 1 база знаний

2. БЗ и механизмы – отдельные элементы системы.

3. выходные результаты качественные, а не количественные.

Для ЭС 2 поколения характерно:

1. система получает знания не только от экспертов, но и те знания, которые получает сама

2. знания в них представлены так, что позволяет работать в динамически изменяющихся предметных областях.

4. Область применения ЭС

Области применения ЭС:

1. прогнозирование – предсказание возможных результатов на основе данных о текущем состоянии объектов;

2. диагностирование – системы используются для установки связи между нарушениями деятельности объекта и их возможными причинами.

3. планирование – системы предназначены для достижения конкретных целей.

4. интерпретация – системы обладают способностью выводить заключение на основе результатов наблюдений.

5. контроль и управление – система работает с каким-то процессом, осуществляет контроль данных его работы и принимает управляющее решение.

6. обучение.

5. Критерии применимости ЭС

1. не могут быть построены строгие алгоритмы или процедуры, но существуют эвристические методы решения

2. существуют эксперты в предметной области

3. задачи по своему роду относятся к областям применения экспертных систем

4. доступные данные «зашумлены»

5. знания статичны или поддаются быстрой обработке

6. задачи решаются с помощью формальных рассуждений

6. Критерии не применимости ЭС

1. существует строгий алгоритм

2. не существует экспертов в предметной области

3. задачи носят вычислительный характер

4. существуют известные точные факты и строгие процедуры

5. знания динамичны

6. задачи, которые решаются интуитивно

7. Ограничения в применении ЭС

Даже самые продвинутые ЭС имеют ограничения по сравнению с человеком-экспертом.

Недостатки ЭС:

1. интуиция;

2. после работы с пользователем после вывода решения навыки системы не изменяются;

3. здравый смысл;

4. сложности организации диалога;

5. перевод знаний экспертов в машинный язык;

6. вопросно-ответный режим;

7. экспертные системы не применимы в больших экспертных областях.

Достоинства ЭС:

1. у ЭС нет предубеждений;

2. ЭС не делают поспешных выводов;

3. неограничен объем базы знаний;

4. ЭС устойчивы к помехам;

8. База знаний. Основные элементы данных в БЗ

База знаний ЭС является важным компонентом ЭС, который определяет ее интеллектуальные возможности. В отличие от остальных элементов ЭС база знаний может трансформироваться, модифицироваться, дополняться как инженерами знаний на основе опыта экспертов, так и самой системой. Существует много способов представления информации в базе знаний. Основным из них является символьный вид, элементами которого являются тексты, списки, другие символьные структуры. Во многих ЭС реализуется принцип символьной природы рассуждений, т е рассуждения – процесс с символьным преобразованием.

Факты могут представляться в виде «троек»: атрибут, объект, значение. Эта запись означает, что определенный объект имеет определенный атрибут с определенным значением. В простых случаях факт выражается конкретным значением атрибута либо простым символьным утверждением, которое может быть истинным или ложным.

Правила. В базе знаний правила имеют вид «если А то S», где А – условие, S – действие. Действие S выполняется в том случае, если А = ИСТИНА. В качестве условия может выступать как один, так и совокупность факторов, объединенных каким-либо оператором. Правила в базе знаний служат для построения лингвистических цепочек, т е формируется порядок неформальных рассуждений. Действия, входящие в состав правил, могут содержать новые факты. Эти факты вносятся в систему и составляют рабочее множество фактов. Если система не может выяснить какой-то факт либо определить его истинность или ложность, то система спрашивает у пользователя. Только после этого факт уносится в рабочее множество.