Архітектура експертних систем
Архітектура типової експертної системи наведена на рис. 6.1. Основу будь-якої ЕС складають база знань (БЗ), у який зберігаються знання системи про предметну область і про способи рішення задач, і розв’язувач, або машина логічного виведення.
За визначенням ДСТУ 2481-94. «Системи оброблення інформації. Інтелектуальні інформаційні технології», база знань – це упорядкована сукупність правил, фактів, механізмів виведення та програмних засобів, що описує деяку предметну галузь та призначена для подання нагромаджених у ній знань; логічне виведення – послідовність міркувань, яка веде від фіксованого набору посилок до висновку з використанням аксіом та правил виведення.
База даних (БД), яка також називається робочою пам’яттю, призначена для зберігання вхідної інформації і виконання всіх операцій за допомогою розв’язувача, що реалізує функції логічного виведення, використовуючи дані з БД і знання з БЗ. Результатом кожного кроку роботи машини виведення є нові дані, що поміщаються в БД. Процес виведення триває доти, поки в БД не з’явиться інформація, яку ЕС пред’являє як рішення задачі.
Процес розв’язання задачі ЕС, під час якого користувач веде діалог з комп’ютером, називається консультацією. Взаємодія користувача з системою здійснюється через користувацький інтерфейс. Користувач вводить вхідні дані й додаткові відомості, що можуть знадобитися ЕС у процесі виведення відповіді і пред’явлення отриманого рішення. Для інтерпретації запитів і відповідей користувача, синтезу вихідних повідомлень підсистема використовує лінгвістичні знання про предметну область і способи ведення діалогу. Підсистема пояснень призначена для верифікації знань на етапі тестування ЕС і для підвищення довіри до рішень ЕС під час консультацій.
Підсистема накопичення знань необхідна для поповнення БЗ у процесі роботи з експертами або консультацій із кінцевими користувачами при рішенні реальних задач. Ця підсистема може не обслуговувати кінцевих користувачів, якщо вони не навчені засобам розширення БЗ, і взагалі може бути відсутньою в архітектурі ЕС.
Ядро БЗ складається із статичних і динамічних знань.
Статичні знання включають логічні правила рішення задач, правила побудови моделей, правила реалізації процедур опитування експертів і користувачів і відповідні програмні модулі, а також факти і дані про предметну область ЕС.
Динамічні знання являють собою сукупність фактів і даних, що повідомляються системі користувачем в ході рішення задачі, а також виведень (логічних виведень і строгих аналітичних рішень), вироблених самою системою.
Для реалізації процесу інтерпретації знань і планування виводу база знань містить метазнання – спеціальним чином організовані знання про знання, які виконують ряд функцій:
описують склад знань ЕС (правила, процедури, моделі, факти і дані), їх організацію і призначення;
описують, у який спосіб ЕС керує процесом своєї роботи, організує виведення на кожному з етапів рішення задачі і чому одержує саме такий результат, а не інший;
генерують дерево пояснень для етапів рішення і кінцевих результатів, пристосовують пояснення до інтересів або рівня знань користувача, ранжують пояснення зі рівнем правдоподібності одержуваних рішень, якщо вхідним даним відповідає більш ніж одне рішення;
дозволяють ЕС виправляти або доповнювати знання в процесі навчання під час рішення конкретних задач.