
- •Б.С. Падун
- •«Искусственные подсистемы сапр»
- •Содержание
- •Глава 1. Развитие и понятия систем искусственного интеллекта, экспертных 7
- •Глава 2. Основные понятия инженерного проектирования 29
- •Глава 3. Построение машин логического вывода 33
- •Глава 4. Представление знаний в системе автоматизации проектирования 51
- •Введение в1. Необходимость создания экспертных систем в технологии
- •В2. Цель и задачи курса
- •В3. Связь курса с другими дисциплинами
- •Глава 1. Развитие и понятия систем искусственного интеллекта, экспертных систем и сапр тпп
- •1.1. Искусственный разум
- •1.2. Система искусственного интеллекта
- •1.3. Определение и основные свойства экспертной системы
- •Системы ии
- •Системы, основанные на знаниях;
- •Экспертные системы
- •1.4. Основные характеристики экспертной системы
- •1.5. Структура экспертной системы
- •Пользователь
- •Экспертная система
- •Механизм вывода (общие знания о решении задачи)
- •1.6. Развитие сапр тпп
- •Средства организации диалога с технологом
- •1.7. Классификация экспертных систем
- •1.7.1. Классификация по решаемым задачам
- •Программные средства проектирования алгоритмов и программ решения задач тпп (преподавание и усвоение знаний)
- •Экспертные системы
- •По задачам
- •По типу вм
- •1.7.2. Классификация по связи с реальным временем
- •1.7.3. Классификация по типу эвм
- •1.7.4. Классификация по степени интеграции с другими программами
- •Глава 2. Основные понятия инженерного проектирования
- •2.1. Базовые понятия проектирования
- •2.2. Особенности инженерного проектирования
- •Решить, что делать на I-ой операции Выполнить o (I)
- •2.3. Замечания к процессу инженерного проектирования
- •Глава 3. Построение машин логического вывода
- •3.1. Типология систем проектирования
- •3.1.1. Простые системы проектирования
- •3.1.2. Системы с адаптацией
- •3.1.3. Модельные системы проектирования
- •3.1.4. Семиотические системы
- •3.2 Примеры построения структур систем, решающих технологические задачи
- •Сфера функционирования Производственная среда Изделие Технологическая система
- •Система проектирования оснащения
- •Производственная среда
- •Технологическая система
- •Система проектирования производственных подразделений
- •Производственная среда
- •Технологическая система
- •3.3. Классификация теорий решения задач
- •Теория решений
- •3.4. Формальные и семиотические системы
- •Множество ппс
- •Множество вс
- •Множество а
- •3.5 Теория проектирования технологических процессов (школа н.Г. Бруевича)
- •Глава 4. Представление знаний в системе автоматизации проектирования
- •4.1. Реляционные языки
- •4.1.2. Функциональные классы в естественных языках
- •4.1.3. Шкалирование квантификаторов
- •4.1.4. Семантические сети
- •4.1.3. Фреймовые представления
- •4.2. Предикатные языки
- •4.2.1. Продукционные модели
- •4.2.2. Формальные логические модели
- •4.1. Логико-лингвистические модели
- •Организация процесса принятия решений в экспертных системах
- •Экспертная система
- •Пользователь
- •Данные и знания
- •Модели представления знаний
- •Продукционные модели
- •Семантические сети
- •Формальные логические модели
1.2. Система искусственного интеллекта
Теперь обратимся к другим понятиям. В первую очередь - это понятие искусственного интеллекта (ИИ). Нет никакого сомнения, что это философское понятие. Мы дадим упрощенное определение этого понятия, которое вводится специалистами в области больших программных систем.
Определение 2: Искусственный интеллект - это программная система, имитирующая на компьютере мышление человека.
Следовательно, ИИ придает компьютеру черты разума. Для систем ИИ характерны три свойства.
Первое свойство. Методы ИИ предполагают высокую степень независимости отдельных частей программы, каждая из которых реализует определенный шаг решения одной или нескольких задач. Человек может накапливать знания, не изменяя способ мышления и не забывая уже известных фактов. ИИ должен работать почти также. Поэтому применение методов ИИ позволяет существенно упростить и ускорить разработку программ. Методы ИИ должны закладывать в систему ИИ способность к самообучению и накоплению новой, полезной в дальнейшем информации. Исходя из этого программы ИИ обладают особым свойством, похожим на характерное свойство человеческого интеллекта, - изменение любой части информации не влияет на структуру всей программы. Такая гибкость придает процессу программирования большую эффективность, дает возможность создавать программы, умеющие "понимать", т.е. обладающие чертами разума.
Второе свойство. Чтобы спроектировать программную систему (ПС) интеллектуальной, ее нужно снабдить множеством высококачественных знаний.
Третье свойство. Современные системы ИИ следует рассматривать как помощников при решении задач. Для подтверждения этого факта проведем сравнительный анализ естественный и искусственного интеллектов (результаты сравнения показаны в табл.1).
Таблица 1. Сравнение естественного и искусственного интеллектов
Естественный интеллект |
Искусственный интеллект |
Преимущества искусственного интеллекта |
|
Непостоянный Трудно передаваемый Трудно документированный Непредсказуемый |
Постоянный Легко передаваемый Легко документированный Устойчивый |
Недостатки искусственного интеллекта |
|
Творческий Приспосабливающийся Широкий по охвату Использует общедоступные знания Использует чувственное восприятие |
Запрограммированный Необходимы подсказки Узконаправленный Использует специализированные знания Использует символьный ввод |
Естественный интеллект имеет особенность, которая состоит в том, что компетентность специалиста ослабевает, если он постоянно не практикуется в своей предметной области, и это отражается на его профессиональных качествах. ИИ не теряет однажды приобретенных знаний, если не происходит разрушение памяти вычислительной машины. Сохранность компетентности ИИ не связана с использованием знаний.
ИИ отличает способность быстрого, дешевого и простого тиражирования знаний, которое заключается в простом копировании программных средств и/или файлов. Передача знаний от одного человека другому связано с большими трудностями, которые объясняются не тривиальностью формулирования знаний и способностью восприятия знаний человеком.
Как следствие трудностей формулирования знаний человеком, даже если он эти знания однажды уже формулировал, является трудность документирования человеческих знаний. Знания ИИ, сформулированные один раз, легко документируются.
ИИ имеет более устойчивые и воспроизводимые результаты. Человек в критической ситуации может забыть какие-то правила, или в разное время в одних ситуациях принимать разное решение, что объясняется его эмоциональным состоянием.
Но с другой стороны, естественный интеллект имеет больший творческий потенциал, чем ИИ. Человек способен реорганизовать информацию и использовать ее для синтеза новых знаний, найти новый подход к решению задачи, пользуясь аналогиями из других предметных областей, и, наконец, принять новое правильное решение, которое логически никак необъяснимо, а ИИ практически лишен такого творческого начала.
Далее, естественный интеллект адаптируется к изменяющимся условиям и приспосабливает свои стратегии к новым ситуациям, т.е. все время обучается, а ИИ сегодня этого делать практически не умеет.
Специалист конкретной предметной области охватывает задачу со всеми внутренними и внешними связями, т.е. целиком, а ИИ сейчас игнорирует многие аспекты, которые с его точки зрения несущественны. Происходит это потому, что ИИ не хватает объема знаний, и приобретать эти новые знания слишком долго и дорого.
Человек обладает так называемым здравым смыслом, т.е. широким спектром общих знаний о мире. Такие знания часто называют общедоступными. Встроить такие знания в ИИ и найти механизм их применения пока не удалось, поэтому некоторые задачи, решаются ИИ долго и некорректно.
И наконец, человек способен обрабатывать весь комплекс сенсорной информации (визуальную, звуковую, осязаемую, обонятельную) без ее преобразования, а ИИ требуется эту информацию представить в символьном виде. А любые преобразования связаны с потерей информации независимо от того, кто выполняет эти преобразования, что отрицательно влияет на качество ее решения.
Определение 3: Система ИИ, в которых знания отделены от остальной части системы (и в первую очередь от программ), называется системой, основанной на знаниях.