Э. В.Попов, И.Б. Фоминых, Е.В. Кисель, М.Д. Шапот
СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ
Рекомендовано
Министерством общего и профессионального
образования Российской Федерации
в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по специальностям
"Прикладная математика",
"Автоматизированные системы
обработки информации и управления"
Москва
"Финансы и статистика" 1996
УДК 007:681.51
ББК32.817.я73
С 78
Рецензенты: кафедра прикладной математики Московского энергетического института, кафедра "Проектирование и организация систем" Московского физико-технического института и президент Ассоциации искусственного интеллекта Российской Федерации академик РАЕН, профессор, доктор технических наук Д.А. Поспелов
С78 Статические и динамические экспертные системы: Учеб. пособие/Э.В. Попов, И.Б. Фоминых, Е.Б. Кисель, М.Д. Шапот. - М.: Финансы и статистика, 1996. - 320с.: ил.
ISBN 5-279-01598-9.
Учебное пособие посвящено одной из центральных проблем искусственного интеллекта - проблеме построения экспертных систем (ЭС), или систем, основанных на знаниях. Рассмотрено современное состояние исследований в области искусственного интеллекта. Обоснована важность ЭС как подхода к разработке интегрированных прикладных систем, объединяющих технологии инженерии знаний и традиционного программирования. Приведена классификация ЭС и инструментальных средств. Описаны принципы, методы и средства построения ЭС. Особое внимание уделено новому классу экспертных систем - динамическим системам реального времени.
Для студентов и преподавателей вузов, аспирантов и научных работников.
2404000000-100
С ———————— 73-96 ББК32.817.я73 010(01)-96
ISBN 5-279-01598-9
© Э.В.Попов, И.Б Фоминых, Е.Б. Кисель, М.Д. Шапот, 1996
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 5
Глава 1 Введение в экспертные системы 7
1.1. Назначение экспертных систем 7
1.2. Формальные основы экспертных систем 9
1.3 Архитектура статических и динамических экспертных систем 11
1.4 Этапы разработки экспертных систем 15
ЛИТЕРАТУРА 17
Вопросы для самопроверки 18
Глава 2. Состояние работ в области искусственного интеллекта. Роль экспертных систем в исследованиях по искусственному интеллекту 19
2.1 Основные направления искусственного интеллекта 19
2.2 Состояние работ в области экспертных систем 19
2.3 Состояние работ в области естественно - языковых систем 22
2.4 Состояние работ в области нейронных сетей 24
2.5 Состояние работ по новым направлениям искусственного интеллекта 25
ЛИТЕРАТУРА 26
Вопросы для самопроверки 26
Глава 3. Классификация экспертных систем и инструментальных средств 27
3.1 Классификация экспертных систем 27
3.1.1 Тип приложения 27
3.1.2 Стадия существования 28
3.1.3 Масштаб ЭС (тип ЭВМ ) 28
3.1.4 Тип проблемной среды 29
3.2 Классификация инструментальных средств 31
3.2.1 Уровень используемого языка 32
3.2.2 Парадигмы программирования (механизмы реализации исполняемых утверждений) 33
3.2.3 Способ представления знаний 34
3.2.4 Механизмы вывода и моделирования 34
3.2.5 Средства приобретения знаний 35
3.2.6 Технология разработки ЭС 35
3.3 Сопоставление инструментальных средств с типами проблемных сред 36
ЛИТЕРАТУРА 37
Вопросы для самопроверки 38
Глава 4. Анализ состояния экспертных систем и инструментальных средств 39
4.1 Анализ состояния статических экспертных систем 39
4.2 Анализ состояния динамических экспертных систем 43
4.2.1 Основные производители ИС для ЭС РВ 45
4.2.2 Сравнение ИС для создания ЭС РВ 48
ЛИТЕРАТУРА 52
Вопросы для самопроверки 52
Глава 5. Представление знаний в системах, основанных на знаниях 53
5.1 Состав и организация знаний в экспертных системах 53
5.1.1 Уровни представления и уровни детальности 55
5.1.2 Организация знаний в рабочей памяти 55
5.1.3 Организация знаний в базе знаний 56
5.2 Модели представления знаний 57
5.2.1 Логические модели представления знаний 58
5.2.2 Семантические модели 60
5.2.3 Фреймы 62
5.2.4 Объектно-ориентированный подход 63
5.2.5 Продукционные модели и модули, управляемые образцами 64
5.3 Практика использования моделей представления знаний в экспертных системах 66
5.3.1. Применение продукционных правил 66
5.3.2 Использование семантических сетей 67
5.3.3 Использование фреймов 67
5.3.4 Использование управляемых образцами модулей 68
5.3.5 Смешанные представления (объекты и правила) 69
ЛИТЕРАТУРА 69
Вопросы для самопроверки 70
Глава 6. Методы и стратегии поиска решений в системах, основанных на знаниях 71
6.1 Механизмы вывода экспертных систем 71
6.2 Стратегии как механизмы управления 76
6.3 Методы поиска решений в экспертных системах 78
6.3.1 Поиск решений в одном пространстве 79
6.3.2 Поиск в иерархии пространств 84
6.3.3. Поиск в альтернативных пространствах 88
6.3.4 Поиск с использованием нескольких моделей 91
6.3.5 Выбор метода решения задач 92
ЛИТЕРАТУРА 93
Вопросы для самопроверки 93
Глава 7. Основы методологии разработки экспертных систем 94
7.1 Идентификация 95
7.2 Концептуализация 96
7.3 Формализация 98
7.3.1 Структуризация исходной задачи 98
7.3.2 Структуризация предметной области на основе иерархии классов 99
7.3.3 Структуризация выполняемых утверждений базы знаний приложений 100
7.3.4 Структуризация приложения на основе иерархии "часть/целое" 101
7.4 Выполнение 102
7.5 Отладка и тестирование 104
7.5.1 Методы тестирования экспертных систем 105
7.5.2 Механизм инспекции экспертной системы 106
7.5.3 Применение архивных данных для формирования сценариев отладки и тестирования динамических экспертных систем (ДЭС) 106
7.6 Опытная эксплуатация и внедрение 107
ЛИТЕРАТУРА 109
Вопросы для самопроверки 109