Основные этапы и технология разработки эс
Разработка (проектирование) ЭС существенно отличается от разработки обычного программного продукта. Перед тем кА приступить к разработке ЭС, инженер по знаниям должен рассмотреть вопрос о том, следует ли разрабатывать ЭС для данного приложения. В обобщённом виде ответ может быть таким: использовать ЭС следует тогда, когда разработка ЭС:
возможна;
оправдана;
методы инженерии знаний соответствуют решаемой задаче.
Разработка ЭС возможна, если:
существуют эксперты в данной области;
эксперты должны сходиться в оценке предлагаемого решения, иначе нельзя будет оценить качество разработанной ЭС;
эксперты должны уметь выразить на естественном языке (вербализовать) и объяснить используемые ими методы;
задача, возложенная на ЭС, требует только рассуждений, а не действий, иначе необходимо объединять ЭС с роботами;
задача не должна быть слишком трудной, её решение должно занимать у эксперта несколько часов, а не дней или недель;
задача должна относиться к достаточно «понятной» и структурируемой области, т.е. должны быть выделены основные понятия , отношения и известные (хотя бы эксперту) способы получения решения задачи;
решение задачи не должно в значительной степени использовать «здравый смысл», т.е. широкий спектр общих сведений о мире и о способе его функционирования, так как подобные знания пока не удаётся вложить в СИИ.
Применение ЭС может быть оправдано одним из следующих факторов:
решение задачи принесёт значительный эффект, например, при использовании ЭС для поиска полезных ископаемых;
использование человека- эксперта невозможно либо из-за недостаточного количества экспертов, либо из-за необходимости выполнять экспертизу в различных местах;
при передаче информации эксперту происходит недопустимая потеря времени или информации;
при необходимости решать задачу во враждебном человеку окружении.
Методы инженерии знаний соответствуют решаемой задаче, если решаемая задача:
может быть естественным образом решена посредством манипуляции символами (т.е. с помощью символьных рассуждений), а не числами, как принято в математических методах и традиционных программах;
должна иметь эвристическую, а не алгоритмическую природу, т.е. её решение должно сводиться к применению эвристических правил;
должна быть достаточно сложной, чтобы оправдать затраты на разработку ЭС, однако не должна быть чрезмерно сложной с тем, чтобы ЭС могла её решить;
должна быть достаточно узкой, чтобы решаться методами инженерии знаний;
должна быть практически значимой [1].
В настоящее время уже сложилась определённая технология разработки ЭС, которая состоит из следующих этапов.
Идентификация (постановка задачи), На этом этапе устанавливаются задачи, которые подлежат решению, выявляются цели разработки, требования к ЭС, ресурсы, определяются участники процесса проектирования и их роли. Цель этапа – сформулировать задачу, охарактеризовать поддерживающую её БЗ и обеспечить начальный импульс для развития БЗ.
Идентификация задачи заключается в составлении неформального (вербального) описания решаемой задачи. В этом описании указываются: общие характеристики задачи; подзадачи, выделяемые внутри данной задачи; ключевые понятия (объекты), характеристики и отношения; входные (выходные) данные; предположительный вид решения; примеры (тесты) решения задачи.
Определение участников и их ролей сводится к определению количества экспертов и инженеров по знаниям, а также форм их взаимоотношений. Обычно в основном цикле разработки ЭС участвуют не менее трёх, четырёх человек – один эксперт, один или два инженера по знаниям и один программист, привлекаемый для модификации и согласования инструментальных средств. К процессу разработки могут привлекаться и другие участники. Чаще применяется следующая форма взаимоотношений экспертов и инженеров: эксперт выполняет роль информирующего или учителя, а инженер - роль ученика. В процессе идентификации задачи инженер и эксперт работают в тесном контакте.
При проектировании ЭС типичными ресурсами являются: источники знаний, время разработки, вычислительные средства и объём финансирования.
Концептуализация. Проводится содержательный анализ проблемной области, выявляются используемые ключевые понятия и их взаимосвязи (упомянутые на этапе идентификации), характеристики, необходимые для описания решения задачи, определяются методы решения задач.
На этом этапе определяются следующие особенности задачи:
типы доступных данных;
исходные и выводимые данные;
подзадачи общей задачи;
используемые стратегии и гипотезы; виды взаимосвязей между объектами проблемной области;
типы используемых отношений (иерархия, причина-следствие, часть-целое и т.п.);
процессы, используемые в ходе решения задачи; типы ограничений, накладываемых на процессы;
состав знаний, используемых для решения задачи;
состав знаний, используемых для объяснения решения задачи.