6. Программный инструментарий разработки систем, основанных на знаниях............................................................................................................................194

6.1. Технологии разработки программного обеспечения - цели,

принципы, парадигмы....................................................................................................194

6.2. Методологии создания и модели жизненного цикла интеллектуальных систем..............................................................................................................................205

6.3. Языки программирования для ИИ и языки представления знаний..................209

6.4. Инструментальные пакеты для ИИ......................................................................214

6.5. WorkBench-системы...............................................................................................221

7. Пример разработки системы, основанной на знаниях ................................….226

7.1. Продукционно-фреймовый ЯПЗ PILOT/2............................................................226

7.2. Психодиагностика - пример предметной области для построения

экспертных систем .........................................................................................................240

7.3. Разработка и реализация психодиагностической ЭС «Cattell»..........................244

8. Представление данных и знаний в Интернете...................................................257

8.1. Язык HTML и представление знаний...................................................................257

8.2. Онтологии и онтологические системы.................................................................270

8.3. Системы и средства представления онтологических знаний.............................286

9. Интеллектуальные Интернет-технологии..........................................................300

9.1. Программные агенты и мультиагентные системы..............................................300

9.2. Проектирование и реализация агентов и мультиагентных систем....................307

9.3. Информационный поиск в среде Интернет..........................................................319

Заключение....................................................................................................................338

Литература…………………………………………………………………………….339

Предисловие

Вы открываете необычный учебник — учебник, предназначенный для студентов технических университетов и их преподавателей, для аспирантов, магистров, ба­калавров и практиков-разработчиков. Этот учебник написан для тех, кто хочет вступить в мир науки с интригующим названием — ИСКУССТВЕННЫЙ ИН­ТЕЛЛЕКТ.

Несмотря на обилие книг с аналогичным названием (см. список основной лите­ратуры), на сегодняшний день нет вузовского учебника по предметам «Интеллек­туальные системы», «Экспертные системы», «Базы знаний» и т. д. Тем не менее, практически все технические университеты совершенно справедливо включили такого рода дисциплины в свои программы. Поскольку бум в этой науке при­шелся на конец 70-х и 80-е, большинство книг на русском языке издано в эти годы. И авторы приносят благодарность создателям первых отечественных мо­нографий и справочников, а также переводчикам классических книг в этой обла­сти - Д. А. Поспелову, Э. В. Попову, В. Л. Стефанюку, Г. С. Осипову и другим пионерам, без работ которых создание этого учебника было бы невозможно.

Необычность этого учебника связана также с подчеркнутой междисциплинарностью выбранного подхода, отказом от «клановости» отдельных научных школ и направлений. Этот учебник могут читать инженеры и математики, экономисты и биологи, программисты и медики. Он практически не требует предварительной подготовки в данной области знаний и рассчитан на широкий круг читателей, заинтересованных разработкой интеллектуальных систем, основанных на зна­ниях.

Мы отказались от излишней специализации в пользу широты изложения, нам хотелось представить горизонты этой науки, а не прокопать в ней глубокий, но узкий туннель.

Другой особенностью учебника является его практическая направленность. Ос­воив изложенный материал, студент или другой заинтересованный читатель смо­жет самостоятельно приступить к разработке интеллектуальной системы в роли инженера по знаниям. Акцент в учебнике сделан именно на работу со знаниями. Фактически он ориентирован на подготовку уникальных специалистов, спрос на которых на современном рынке высоких информационных технологий много­кратно превышает спрос на программистов. Этих специалистов называют по-раз­ному - системные аналитики, постановщики задач, инженеры по знаниям, инженеры-когнитологи. По английски это — knowledge engineers.

Рассмотренные в учебнике вопросы представляют лишь вершину айсберга срав­нительно молодой науки — ИНЖЕНЕРИИ ЗНАНИЙ. И, надеемся, показывают ее новые горизонты в мире информационных технологий.

Учитывая значительное число достижений и публикаций в этой области за рубе­жом, авторы сознательно будут приводить терминологию, используемую в ориги­налах, что существенно облегчит изучение проблемы желающим повысить свою квалификацию через Интернет и другие источники англоязычной информации.

Материал учебника основан на курсах лекций, прочитанных авторами для сту­дентов Санкт-Петербургского государственного технического университета (быв­ший Политех) и Московского физико-технического института (Технического университета). Объем курса от 32 до 64 лекционных часов плюс столько же практических занятий. По сути дела здесь в одном учебнике собрано несколько курсов лекций, ориентированных на разные специализации и разную базовую подготовку. В целом же данный учебник, по опыту авторов, содержит материал для двухгодовых курсов с общим названием «Искусственный интеллект».

Разные категории читателей могут читать учебник по различным «сценариям».

• Сценарий 1 — для студентов-«сачков» технических вузов перед сессией. По­метить в оглавлении параграфы, вошедшие в список вопросов для экзамена, и читать на максимальной скорости.

• Сценарий 2 — для студентов-отличников. Внимательно прочесть весь учебник последовательно, затем перейти к сценарию 1.

• Сценарий 3 — для студентов-непрограммистов и всех, кто просто интересует­ся проблемой для расширения кругозора. Главы 1, 2, 4, 9.

• Сценарий 4 — для преподавателей вузов и тех, кто хочет овладеть инженерией знаний. Использовать учебник как готовый конспект, расширив или сократив материал по своему усмотрению. Варианты:

♦ минимальный курс: параграфы 1.1-1.4, 2.1-2.4, 3.2, 3.4, 4.1-4.3, 4.4, 6.3, 8.2, 9.1;

♦ главы 1-2 могут составить основу вводного курса в проблематику искус­ственного интеллекта и систем, основанных на знаниях;

♦ аналогичный вводный курс по тематике программных средств искусствен­ного интеллекта может дать материал главы 6, параграфа 7.1 и, при нали­чии времени, 9.1, 9.2;

♦ семестровый курс по базам знаний экспертных систем может быть прочи­тан на основе глав 2-4, 7;

♦ базовый курс по инженерии знаний составляют главы 3,4;

♦ наконец, главы 8, 9 дают основу для курса по тематике интеллектуальных Интернет-технологий.

• Сценарий 5 — для системных аналитиков. Главы 3-6.

• Сценарий 6 — для программистов и разработчиков. Главы 2-4, 6-9.

Материал, набранный более мелким шрифтом, носит иллюстративный характер.

В заключение авторы благодарят заведующую редакцией технической литера­туры издательства «Питер» Екатерину Строганову за энергию и энтузиазм при убеждении авторов принять решение о начале работы над учебником и поддерж­ку в ее завершении.

В параграфе 4.6 четвертой главы использованы материалы монографии «При­обретение знаний интеллектуальными системами», любезно предоставленные ее автором Г. С. Осиповым.

Глубокую признательность авторы выражают Александру Волкову. Он является разработчиком программных систем, описанных в пятой главе. Параграф 5.1 на­писан совместно с А. В. Волковым, работа с которым существенно повлияла на формирование взглядов одного из авторов.

На подготовку материалов, представленных в параграфах 8.2 и 8.3 восьмой гла­вы, а также в параграфах 9.1 и 9.3 девятой главы, в значительной мере повлияла работа по мультиагентным системам и интеллектуальным Интернет-ориентиро­ванным системам поиска информации, проведенная Н. В. Майкевич. По сути дела именно ей один из авторов данной книги обязан своей «миграцией» в эту новую область интеллектуальных информационных технологий из проблемати­ки программного обеспечения систем искусственного интеллекта. Отдельная благодарность должна быть высказана Е. Васильевой, Н. Нумеровой и Н. Сташ, сотрудницам Института высокопроизводительных вычислений и баз данных Миннауки РФ, за техническую помощь при работе над рукописью, без которой книга могла бы так и не дойти до читателей.

Главы 1-5 написаны д. т. н., проф. Т. А. Гавриловой, главы 6-9 - д. т. н., проф. В. Ф. Хорошевским. Предисловие и заключение - результат совместной работы авторов, которые с надеждой на дальнейшее сотрудничество выражают глубо­кую признательность всем, кто помог выходу этой книги.

Об авторах

Т. А. Гаврилова - д. т. н., профессор кафедры компьютерных интеллектуальных технологий Санкт-Петербургского государственного технического университета, председатель Петербургского отделения Ассоциации искусственного интеллекта.

В. Ф. Хорошевский - д. т. н., профессор МФТИ, заведующий сектором вычис­лительного центра РАН, член Научного Совета Российской Ассоциации искусст­венного интеллекта.

От издательства

Ваши замечания, предложения, вопросы отправляйте по адресу электронной по­чты comp@piter.com (издательство «Питер», компьютерная редакция). Мы будем рады узнать ваше мнение!

Подробную информацию о наших книгах вы найдете на Web-сайте издательства http://www.piter.com.