6.2.3. Технологія швидкого прототипування

Прототипна система є спрощеною версією експертної системи, яка спроектована для перевірки правильності кодування фактів, зв'язків і стратегій міркування експерта. Вона також дає можливість інженеру по знаннях залучити експерта до активної участі в процесі розробки експертної системи, і, отже, до прийняття ним зобов'язання прикласти всі зусилля до створення системи в повному обсязі.

Обсяг прототипу — кілька десятків правил, фреймів чи прикладів. На рис.2.4 зображено шість стадій розробки прототипу і мінімальний колектив розробників, зайнятих на кожній зі стадій (п'ять стадій запозичено з роботи [ Кейес-Рот і ін., 1987]). Приведемо коротку характеристику кожної зі стадій, хоча ця схема являє собою грубе наближення до складного, ітеративного процесу.

Рис. 6.3. Стадії розробки прототипу ЕС

Хоча будь-який теоретичний поділ буває часто умовним, усвідомлення колективом розроблювачів чітких задач кожної стадії представляється доцільним. Ролі розробників (експерт, програміст, користувач і аналітик) є постійними протягом усієї розробки. Суміщення ролей небажано.

Терміни приведені умовно, тому що залежать від кваліфікації фахівців і особливостей задачі.

Ідентифікація проблеми

Уточнюється задача, планується хід розробки прототипу експертної системи, визначаються:

• необхідні ресурси (час, люди, ЕОМ і т.д.);

• джерела знань (книги, додаткові експерти, методики);

• наявні аналогічні експертні системи;

• мета (поширення досвіду, автоматизація рутинних дій і ін.);

• класи розв'язуваних задач і т.д.

Ідентифікація проблеми — знайомство і навчання членів колективу розроблювачів, а також створення неформального формулювання проблеми.

Середня тривалість 1-2 тижні.

Витяжка знань

На цій стадії відбувається перенесення компетентності від експерта до інженера по знаннях, з використанням різних методів (див. розділ 4):

• аналіз текстів;

• діалоги;

• експертні ігри;

• лекції;

• дискусії;

• інтерв'ю;

• спостереження й інші.

Витяжка знань — одержання інженером по знаннях найбільш повного з можливих представлень про предметну область і способи прийняття рішення в ній.

Середня тривалість 1-3 місяці.

Структуризація чи концептуалізація знань

Виявляється структура отриманих знань про предметну область, тобто визначаються:

• термінологія;

• список основних понять і їхніх атрибутів;

• відносини між поняттями;

• структура вхідної і вихідної інформації;

• стратегія прийняття рішень;

• обмеження стратегій і т.д.

Структуризація (чи концептуалізація) знань — розробка неформального опису знань про предметну область у виді графа, таблиці, чи діаграми тексту, що відбиває основні концепції і взаємозв'язки між поняттями предметної області.

Такий опис називається полем знань. Середня тривалість етапу 2-4 тижні. Більш детально стадія структурування описана в розділі 3.

Формалізація

Будується формалізоване представлення концепцій предметної області на основі обраної мови представлення знань (МПЗ). Традиційно на цьому етапі використовуються;

• логічні методи (числення предикатів 1-го порядку й ін.);

• продукційні моделі (із прямим і зворотним висновком);

• семантичні мережі;

• фрейми;

• об’єктно-орієнтовані мови, що базуються на ієрархії класів, об'єктів.

Формалізація знань — розробка бази знань мовою представлення знань, що, з одного боку, відповідає структурі поля знань, а з іншого боку - дозволяє реалізувати прототип системи на наступній стадії програмної реалізації.

Все частіше на цій стадії використовується симбіоз, мов представлення знань, наприклад, у системі ОМЕГА [Довідник по ИИ, 1990] — фрейми + семантичні мережі + повний набір можливостей мови числення предикатів. Середня тривалість 1-2 місяці. Більш детальніше див. у розділах 3, 4.

Реалізація

Створюється прототип експертної системи, що включає базу знань і інші блоки, за допомогою одного з наступних способів:

• програмування на традиційних мовах типу Pascal, C++ і ін.;

• програмування на спеціалізованих мовах, що застосовуються у задачах штучного інтелекту: LISP [Хювянен, Сеппянен, 1991], FRL [Байдун, Бунін, 1990], SMALLTALK [Довідник по ИИ, 1990] і ін.;

• використання інструментальних засобів розробки ЕС типу СПЕІС [Ковригин, Перфильев, 1988], ПІЕС [Хорошевский, 1993], G2 [Попов, Фомін, Кисіль, 1996];

• використання «порожніх» ЕС чи «оболонок» типу ЕКСПЕРТ [Кірсанов, Попов, 1990], ФІАКР [Соловйов, Соловйова, 1989] і ін.

Реалізація — розробка програмного комплексу, що демонструє життєздатність підходу в цілому. Найчастіше перший прототип відкидається на етапі реалізації діючої ЕС.

Середня тривалість 1-2 місяці. Більш детально ці питання розглядаються в розділі 6.

Тестування

Оцінюється і перевіряється робота програм прототипу з метою приведення у відповідність з реальними запитами користувачів. Прототип перевіряється на:

• зручність і адекватність інтерфейсів введення/виведення (характер питань у діалозі, зв'язність виведеного тексту результату й ін.);

• ефективність стратегії керування (порядок перебору, використання нечіткого висновку й ін.);

• якість перевірочних прикладів;

• коректність бази знань (повнота і несуперечність правил).

Тестування — виявлення помилок у підході і реалізації прототипу і вироблення рекомендацій з доведення системи до-промислового варіанта.

Середня тривалість 1-2 тижні.