3. Ориентированный на человека диалог

Экспертные системы, как правило, работают в интер­активном (диалоговом) режиме, т.е. обмениваются ин­формацией и выводами с пользователем в форме диалога. Интеллектуальная программа может принимать вводи­мые данные в свободной форме - в виде простых пред­ложений на английском языке. Считается, что такая программа ведет диалог на естественном языке: она осу­ществляет общение, подобное коммуникации на естест­венном языке.

В исследованиях по ИИ системы на естественном языке подвергались интенсивному изучению. Это сложная про­блема. Очень трудно заставить машину понимать не огра­ниченную никакими условиями речь на естественном языке. Фактически в настоящее время никто не знает ее практического решения. Однако подобная технология на­ходит некоторое применение. Если мы определим темы, на которые будем разговаривать с компьютером, условим­ся обмениваться данными только в форме простых пред­ложений и ограничим структуру таких предложений до нескольких несложных конструкций, задача окажется выполнимой.

Способность восприятия на естественном языке не яв­ляется необходимой для процессов рассуждения, состав­ляющих ядро большинства ЭС. Но экспертные системы столь часто имеют это свойство, что оно почти всегда вхо­дит как составная часть в определение ЭС.

Чтобы машинный диалог был интеллектуальным, он должен обладать некоторыми другими свойствами. На­пример, когда ЭС вовлекает пользователя в диалог для получения базовой информации, задаваемые ему вопросы должны соответствовать скорее ситуации, чем одному из вариантов вопроса из проверочного списка. Пролог пред­лагает ряд несложных методов программирования, ко­торые гарантируют соответствие задаваемых вопросов реальной ситуации.

Отметим еще один необходимый атрибут диалога. Ког­да выдается какое-то заключение или задается вопрос, пользователь имеет право спросить: "Как получено такое решение?" или "Зачем это нужно знать?". Система долж­на быть способна ответить на подобные вопросы таким об­разом, чтобы создавалось впечатление интеллектуального характера рассуждений. В зависимости от того, насколько хорошо справится система со своей задачей, пользователь поверит или не поверит тому, что говорит компьютер.

Итак, характерные черты ориентированного на пользо­вателя диалога:

1) способность программы понимать предложения на естественном (английском, русском и т.п.) языке, заданные в свободной форме;

2) способность программы задавать вопросы, соответст­вующие ситуации;

3) способность программы по запросу объяснять свои заключения.

4. Структура экспертных систем

Чтобы проводить эспертизу, компьютерная программа, претендующая на роль эксперта, должна быть способной решать задачи посредством логическо­го вывода и получать при этом достаточно надежные результаты. Программа должна иметь доступ к системе фактов, называемой базой знаний. Во время консультации программа должна выводить заключения из информации, имеющейся в базе знаний. Ряд экспертных систем обязан уметь использовать ту информацию, которая возникает уже в ходе консультации. Таким обра­зом, экспертную систему можно представить состоящей из трех частей:

1. База знаний (БЗ).

2. Механизм вывода (MB).

3. Система пользовательского интерфейса (СПИ). Взаимное расположение этих трех частей показано на рис. 2.

Рис. 2. Общая структура экспертной системы.

База знаний - центральная часть экспертной системы. Она содержит правила, описывающие явления и взаимосвязи между ними, методы и зна­ния для решения задач из области применения системы. Базу знаний можно представлять состоящей из фактических знаний и знаний, которые исполь­зуются для вывода других знаний. Утверждение "Джон Ф. Кеннеди был 35-м президентом Соединенных Штатов" - пример фактических знаний. "Если у вас болит голова, то примите две таблетки цитрамона" - пример знания для вывода. Сама база знаний обычно располагается на диске или другом носителе.

Механизм вывода содержит принципы и правила работы. Механизм вывода "знает", как использовать базу знаний так, чтобы можно было полу­чать разумно согласующиеся заключения (выводы) из информации, находя­щейся в ней.

Когда экспертной системе задан вопрос, механизм вывода выбирает спо­соб применения правил базы знаний для решения задачи, поставленной в вопросе. Фактически механизм вывода запускает экспертную систему в работу, определяя, какие правила базы знаний нужно вызвать и организовать к ним доступ. Механизм вывода выполняет правила, определяет, когда найдено приемлемое решение, и передает результаты программе интерфейса с пользо­вателем. Если вопрос требует предварительной обработки, то доступ к базе знаний осуществляется через интерфейс с пользователем. Интерфейс - это часть экспертной системы, которая взаимодействует с пользователем.

Как правило, пользователи имеют смутное представление об организа­ции базы знаний, и поэтому интерфейс призван помочь им в работе с экс­пертной системой, даже если они не знают, как она организована. Интер­фейс может также дать объяснение пользователю, каким образом экспертная система выводит результат.

Система интерфейса с пользователем принимает информацию от пользо­вателя и передает ему информацию. Другими словами, система интерфейса должна убедиться, что после того как пользователь описал задачу, вся не­обходимая информация получена. Интерфейс, основываясь на виде и природе информации, введенной пользователем, передает необходимую информацию механизму вывода. Когда механизм вывода возвращает знания, выведенные из базы знаний, интерфейс передает их обратно пользователю в удобной форме. Интерфейс с пользователем и механизм вывода могут рассматриваться как "приложение" к базе знаний. Они совместно составляют оболочку экс­пертной системы (см. рис. 2). Для базы знаний, которая содержит обшир­ную и разнообразную информацию, могут быть разработаны и реализованы несколько разных оболочек. Хорошо разработанные оболочки экспертных сис­тем обычно содержат механизм для добавления и обновления информации в базе знаний.

Как видим, экспертная система состоит из трех основных частей. Взаи­мосвязь между частями может быть сложной, зависящей от природы и орга­низации знаний, а также от методов и целей вывода. Следующие разделы описывают эти аспекты экспертных систем. Сначала описывается представле­ние знаний вместе с некоторыми простыми примерами. Затем рассматриваются методы вывода. Далее следует опи­сание систем интерфейса с пользователем вместе с примерами обработки вво­да и вывода. После этого предполагается, что читатель готов к рассмотрению конкретных методик проектирования экспертных систем: систем, базиру­ющихся на правилах.