26. Экспертные системы. Средства разработки. Примеры эс медицинского назначения.

Специализированные языки. Среды программирования. Пустые ЭС. Примеры медицинских ЭС.

Процесс разработки ЭС можно разделить на следующие этапы:

1. Выбор подходящей проблемы. На этом этапе:

• ·определяется проблемная область;

• ·подбираются специалисты-эксперты;

• ·подбирается коллектив разработчиков;

• ·определяется предварительный подход к решению проблемы;

• ·готовится подробный план разработки.

2. Разработка прототипа эс.

Прототипная система является сокращенной версией ЭС, спроектированной для проверки правильности представления фактов, связей и стратегий рассуждения эксперта. Объем прототипа – несколько десятков правил, фреймов или примеров. Разработка прототипа ЭС делится на шесть стадий: идентификация проблемы, извлечение знаний, концептуализация (структурирование) знаний, формализация, реализация прототипа, тестирование. На этапе реализации прототипа создается прототип ЭС (включающий базу знаний, остальные программные модули) при помощи: языков программирования (традиционных, специализированных), инструментальных средств разработки ЭС, «пустых» оболочек ЭС.

3. Развитие прототипа до промышленной ЭС. Основная работа на этом этапе заключается в расширении базы знаний (добавление правил, фреймов, узлов семантической сети или других элементов знаний). Система должна предоставлять пользователю возможность уточнять непонятные моменты, приостанавливать работу и т.д.

4. Оценка системы необходима для того, чтобы проверить точность работы программы и ее полезность.

5. На этапе стыковки системы осуществляется соединение ЭС с другими программными средствами в среде, в которой она будет работать, и обучение людей, которых она будет обслуживать.

6. Поддержка системы. Готовые системы для повышения ее быстродействия и увеличения переносимости можно перекодировать на другой язык (например, С), но при этом уменьшится ее гибкость.

Рассмотрим подробнее этап разработки, а конкретно этап реализации ЭС. Благодаря появлению в последние годы специальных инструментальных средств (ИС) построения ЭС сократились сроки разработки, значительно снизилась трудоемкость. В частности, ИС можно разбить на три основных типа:

1) языки программирования;

2) среды программирования;

3) пустые ЭС (оболочки).

1. К числу специализированных языков программирования относятся языки обработки символьной информации, наиболее известными из которых являются Пролог и Лисп. Пролог — язык высокого уровня, имеющий строгое теоретической обоснование и ориентированный на использование концепций и методов математической логики. Как следует из его названия, Пролог предназначен для программирования в терминах логики. Основной особенностью Пролога, отличающей его от всех других языков, является декларативный характер написанных на нем программ. Язык Лисп изобретен в Массачусетском технологическом институте и обладает способностью обрабатывать списковые структуры. Языки программирования Лисп и Пролог имеют встроенные механизмы для манипулирования знаниями.

Помимо Лиспа и Пролога создано множество других языков, ориентированных на обработку символьной информации и разработку ЭС: Smalltalk, FRL, Interlisp. Кроме этих специализированных языков для разработки экспертных систем используются и обычные языки программирования общего назначения: Си, Ассемблер, Паскаль, Фортран, Бейсик и др.

2. Инструментальные средства второго типа — среды программирования — позволяют разработчику не программировать некоторые или все компоненты ЭС, а выбирать их из заранее составленного набора.

3. При применении последнего типа инструментария — пустых ЭС, или «оболочек» — разработчик ЭС полностью освобождается от работ по созданию программ и занимается лишь наполнением базы знаний. Однако при использовании этого способа могут возникнуть следующие проблемы: управляющие стратегии, вложенные в процедуры вывода базовой системы, а также принятый язык представления знаний могут не подходить для данного приложения. Все это затрудняет выбор подходящей пустой ЭС и их применение. Кроме того, уже в процессе создания прикладной системы может выясниться, что возможности, заложенные в используемом инструментальном средстве, не позволяют реализовать необходимые процедуры вывода и представление предметных знаний, требующиеся для успешной работы системы. В то же время в ряде случаев применение пустых ЭС оказывалось вполне оправданным и удобным — за короткие сроки разработчик имел возможность производить вполне добротные системы.

Типичным представителем второй и третьей групп инструментальных средств является пакет EXSYS Professional 5.0 for Windows (оболочка — по определению разработчика - компании Exsys Inc., США), предназначенный для создания прикладных экспертных систем в различных предметных областях. Система построена на использовании сложных правил вида ЕСЛИ-ТО-ИНАЧЕ. Для выбора стратегии получения заключения в системе по умолчании используется обратная цепочка вывода. Прямая цепочка может быть задана при настройке системы. Система обладает развитым графическим интерфейсом, способна обращаться к внешним базам данных, проверять правила на непротиворечивость. При определенной настройке может работать с русскоязычными текстами.

Примеры медицинских ЭС