4. Экспертные системы

Экспертная система - вычислительная система, умеющая принимать решения, схожие с решениями экспертов в заданной предметной области (заменять эксперта).

Экспертная система обычно представляет следующие возможности:

1. Отслеживать свои процессы рассуждения, выводя промежуточные результаты и отвечая на вопросы о процессе решения;

2. Позволяет несколько модифицировать базу знаний, т.е. удалять и добавлять информацию;

3. Рассуждает эвристически, т.е. использует для получения полезных решений во многом не совершенные знания.

Общие задачи ЭС:

1. Интерпретация (формулирование высокоуровневых выводов из наборов строк данных);

2. Прогнозирование возможных последствий данной ситуации;

3. Диагностика (определение причин неисправностей в сложных ситуациях на основе наблюдаемых симптомов);

4. Проектирование (нахождение конфигурации компонентов системы, которая удовлетворяет некоторому набору ограничений);

5. Планирование (разработка послед. действий для достижения множества целей, при заданных начальных условиях и временных ограничениях);

6. Мониторинг (сравнивание наблюдаемого поведения системы с её ожидаемым поведением);

7. Структурирование (помощь в образовательном процессе, при изучении некоторой предметной области);

8. Управление (управление поведением сложной среды);

Эс на основе правил.

Знания представляются в виде набора правил “если, … то …”.

На каждом этапе система узнает у пользователя необходимую информацию, чтобы на основе ответов пользователя и известных системе правил сделать вывод.

ЭС на основе правил просто реализовать, но если заложенных в систему правил не хватает для поиска решения, то система не сможет сделать вывод.

Данный вид ЭС как правило может ответить на 2 вопроса “почему?” и “как?”.

То есть, можно узнать какое правило система применяет на текущем шаге, а также узнать всю последовательность применённых правил.

Эс на основе моделей.

Механизм рассуждений, основывающийся на спецификации и функциональности физ. модели называется ЭС на основе модели. В системе рассуждения на основе модели осуществляется программное моделирование тех функций, которые необходимо понять и зафиксировать.

Рассуждение на основе модели включает следующие аспекты:

1. Описание каждого компонента устройства, позволяющее моделировать их поведение.

2. Описание внутренней структуры устройства

3. Диагностика частной проблемы. Измерение входов и выходов устройства

Задача заключается в определении неисправных компонентов, с учетом наблюдаемого поведения. Это требует дополнительных правил, которые описывают известные виды неисправностей и их комбинаций. Данные системы рассматривают устройства на причинном и функциональном уровне, а не пытаются объяснить их поведение на основе наблюдаемых явлений. Такие модели часто более надежны, чем на основе правил, однако, реализация такой модели более сложная.

Эс на основе опыта.

Рассуждения на основе опыта обеспечивают ряд преимуществ: процесс извлечения знаний может быть упрощен, если механизм рассуждения будет использовать знания эксперта для автоматического формирования новых правил. Таким образом, ЭС учится на своем опыте. Информация о результатах её работы сохраняется в базе знаний для дальнейшего использования.

Краткий алгоритм функционирования такой ЭС:

1. Поиск подходящих случаев в памяти

2. Модификация найденной ситуации

3. Применение преобразованного решения

4. Сохранение решения

После создания базы знаний обслуживание системы заметно упрощается, т.к. она начинает самообучаться. Одним из наиболее сложных моментов является определение степени подобия ситуаций.