1.3. Обобщенная структура интеллектуальной системы
Развитие символистского и коннективистского направлений в искусственном интеллекте привело к разработке и созданию практически действующих интеллектуальных систем. Структура таких систем является многокомпонентной и многосвязной. Обязательными компонентами системы должны быть основная база знаний (БЗ) и ряд подсистем, таких как Извлечение знаний, Формирование цели, Вывод на знаниях, Диалоговое общение, Обработка внешней и внутренней информации, Обучение и самообучение, Контроль и диагностика. Взаимодействие компонентов системы отображено на рис. 1.2.
В общем случае система управления получает задание от оператора, однако возможны варианты автономно работающих систем, обеспечивающих управление без вмешательства оператора по заложенному при настройке критерию цели.
14
П
ри
работе с оператором задание в естественной
форме (речь, текст, графика) в интерактивном
режиме вводится и предварительно
обрабатывается подсистемой Диалогового
общения. Интерактивный режим предполагает
не только ввод задания, но и обратную
выдачу подтверждений о понимании
задания или запросов на уточнение
непонятных моментов. Оператор, как
правило, может также изначально
формировать или корректировать основную
и вспомогательные БЗ системы (см. рис.
1.2 информационный поток МD)
изменением содержимого БЗ. Подсистема
Диалогового общения для своей работы
использует собственную БЗ, содержащую
правила анализа и синтеза естественно-языковой
или графической информации в ограниченной
15
проблемной области, а также интерпретатор, использующий эту БЗ для преобразования неформализованного задания Z в формализованное Т в рамках внутреннего языка системы.
Анализ возможности выполнения задания при существующих на данный момент ресурсах системы и состоянии ее компонентов выполняется подсистемой Формирования цели, имеющей свою БЗ и интерпретатор, обрабатывающий формализованное задание Т и контрольно-диагностическую информацию К для построения на языке представления знаний о проблеме (cреде) некоторого желаемого варианта решения проблемы (изменения среды) G. При решении о невозможности выполнения задания формируется ответ R с объяснениями отказа и предложением коррекции задания.
Основная БЗ, позволяющая решать проблему, т.е. некоторый заранее определенный набор задач управления, должна содержать формализованное в рамках метода и языка представления знаний системы описание среды М, которую должна изменить система, чтобы выполнить задание. Знания о среде формируются подсистемой Извлечения знаний в виде компоненты МID, объединяющей корректирующую информацию от оператора ΔМD и интегрированную внешнюю информацию I . Дополнительные знания о проблеме МL формируются подсистемой Обучения и самообучения. Эти подсистемы имеют собственные БЗ и интерпретаторы для организации процесса формирования знаний и обучения (самообучения) соответственно . Для работы подсистемы Обучения и самообучения требуются знания о среде МID и информация I, содержащая примеры решения отдельных задач управления, если система находится в режиме обучения. Таким образом, в основной БЗ формируется полная модель среды M = МID + МL.
Обработка цели G и знаний о среде и проблеме М ведется подсистемой Вывода на знаниях для прогнозирования и формирования управлений. Эта подсистема, называемая также Машиной Вывода, проводит унификацию (сопоставление) G и М и поиск действий для решения проблемы, для чего использует собственную БЗ, содержащую правила интерпретаций знаний, т.е. унификации и поиска. Получаемая на каждом шаге интерпретации компонента прогнозирования управлений Рpi, приводящая к изменению среды МP , используется для коррекции модели среды М с целью проверки правильности управлений по критерию сближения Е = G - M . При уменьшении Е за счет такой обратной связи шаг фиксируется как правильный и формируется
16
соответствующий компонент плана проведения на i-м шаге Рci. Если же Е увеличивается, коррекция модели М на этом шаге отменяется и ищется новый вариант решения. Полный план поведения, приводящий к нулевому Е, составляется из пошаговых компонент Рc = Рci, траекторно сводящих Е к нулю. Далее он используется для формирования программы действия P, которая должна обрабатываться исполнительными системами, воздействующими на объекты взаимодействия.
Подсистемы Обработки внешней и внутренней информации производят выявления текущих изменений видов информации с помощью собственных БЗ и интерпретаторов. Получаемая интегрированная информация I используется в подсистеме Извлечения знаний, а S - в подсистеме Контроля и диагностики. Для получения внешней (С) и внутренней (D) информации могут быть использованы различные устройства, связывающие систему со средой (внешние источники информации), а также определяющие ее состояние (датчики состояний). Их набор определяется проблемной ориентацией системы.
Рассмотренная обобщенная структура интеллектуальной системы является универсальной и предназначена для решения разных проблем. Реализация перечисленных подсистем зависит от методов представления знаний в БЗ и проблемной ориентации системы.
Характерным примером проблемной ориентации является система интеллектуального управления. В такой системе внешняя информация I получается от комплекса сенсоров, определяющих параметры среды с объектами управления, а внутренняя D - от датчиков состояния объектов управления и системы. Подсистема Контроля и диагностики также характерна для интеллектуальных систем управления. Она обрабатывает интегрированную информацию S об изменениях состояния объектов управления и системы по правилам, заложенным в ее БЗ с целью выработки контрольной информации К, позволяющей анализировать возможность выполнения задания Т в подсистеме Формирования цели. В результате вывода формируется план последовательных управлений P, приводящих к достижению цели управления по критерию минимума рассогласования целевого и желаемого состояния среды. Для интеллектуальной системы управления специфичной является исполнительная подсистема, которая должна включать множество регуляторов исполнительных устройств. Последние могут быть также выполнены с применением интеллектуальных методов.
17