3.11. Экспертные системы

Экспертными системами (ЭС) называют сложные программные комплексы, аккумулирующие знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующие этот эмпирический опыт для консультаций менее квалифицированных пользователей.

Технология создания ИИС существенно отличается от разработки традиционных программ с использованием традиционных языков программирования.

К разработке ЭС привлекаются специалисты из разных предметных областей, а именно:

• эксперты той проблемной области, к которой относятся задачи, решаемые системой;

• инженер по знаниям (когнитолог), являющийся специалистом по разработке ИИС;

• программисты, осуществляющие реализацию ЭС.

Эксперты поставляют знания в систему и оценивают правильность получаемых результатов.

Инженер по знаниям помогает экспертам выявить и структурировать знания, необходимые для работы ЭС, выполняет работу по представлению знаний, выбирает методы обработки знаний, проводит выбор инструментальных средств для реализации системы, наиболее пригодных для решения поставленных задач.

Программисты разрабатывают программное обеспечение ЭС и осуществляют его сопряжение со средой, в которой оно будет использоваться.

Следует отметить, что любая экспертная система должна иметь, по крайней мере, два режима работы: приобретения знаний и консультации.

В режиме приобретения знаний ЭС наполняется знаниями, полученными от эксперта, которые впоследствии позволят системе самостоятельно решать определённые задачи из конкретной проблемной области.

В первых ЭС не учитывалось изменение знаний, используемых в процессе решения конкретной задачи. Их называют статическими ЭС. Существует широкий класс приложений, в которых требуется учитывать изменения, происходящие в окружающем мире за время исполнения приложения. Для решения таких задач необходимо применять динамические ЭС, которые имеют средства связи с внешним окружением. Изменения окружения решаемой задачи требуют изменения хранимых в ЭС знаний, для того чтобы отразить временную логику происходящих в реальном мире событий.

Современные ЭС к знаниям, которыми располагает эксперт, предъявляют требования надёжности, важности, чёткости, для чего они снабжаются весовыми коэффициентами, которые называют коэффициентами доверия. В процессе эксплуатации ЭС обучаются, т.е. коэффициенты доверия подвергаются корректировке. Процесс обучения ЭС может производиться автоматически с помощью обучающего алгоритма либо путём вмешательства когнитолога, выполняющего роль учителя.

В режиме консультации пользователь ЭС сообщает системе конкретные данные о решаемой задаче и стремится получить с её помощью результат. Пользователи-неспециалисты обращаются к ЭС за результатом, не умея получить его самостоятельно, пользователи-специалисты используют её для ускорения и облегчения процесса получения результата.

ЭС содержит следующие основные компоненты:

• база знаний (БЗ);

• база данных (БД) со своей СУБД;

• решатель (интерпретатор);

• подсистема настройки и управления;

• подсистема объяснения;

• диалоговая подсистема (интерфейс с пользователем).

В некоторых источниках совокупность средств, обеспечивающих работу со знаниями, называют системой управления базой знаний (СУБЗ) по аналогии с СУБД.

В целом процесс функционирования ЭС можно представить следующим образом:

• пользователь, желающий получить информацию, через пользовательский интерфейс посылает запрос к системе;

• решатель, используя БЗ, формирует и выдаёт пользователю информацию, объясняя ход своих рассуждений при помощи системы объяснения.