Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Lektsii_TOL.doc
Скачиваний:
17
Добавлен:
13.02.2015
Размер:
15.73 Mб
Скачать

12.6. Архитектура гибридных экспертных систем в логистике.

Архитектура гибридных ЭС — это функционально-информационная структура программно-аппаратурных средств ЭС, обеспечивающих накопление и переработку знаний для поиска решений НФЗ в процессе интеллектуального общения ЛПР и ЭС. Архитектура типичной идеальной ЭС поиска логистических решений, блок-схема которой представлена на рис., включает следующие основные компоненты: база знаний (БЗ); база данных (БД); база целей (БЦ); рабочая память, или рабочая база знаний (РБЗ); подсистема вывода решений (ПВР); подсистема интеллектуального интерфейса (ПИИ); подсистема поддержки и отладки (ППО); подсистема цифрового моделирования (ПЦМ); подсистема объяснения решений (ПОР); подсистема координации и управления (ПКУ).

Кратко рассмотрим характеристику и назначение каждого компонента архитектуры ЭС. База знаний — это основа интеллектуального обеспечения ЭС, представляющая собой совокупность программных средств, которые обеспечивают хранение, накопление, удаление, поиск, переработку и запись в память ЭВМ разнообразных компьютерно реализованных МПЗ в различных сложно структурированных формах. Для ЭС в логистике БЗ содержат МПЗ трех типов знаний: предметные знания, управляющие знания и метазнания. Предметные знания — это совокупность декларативных и процедурных знаний ПО. Управляющие знания — совокупность знаний о различных стратегиях принятия решений в ПО.

Метазнания — это знания о знаниях, которые в компьютерной форме хранятся в БЗ, и о процедурах, которые можно совершать со знаниями, хранящимися в БЗ. Метазнания применяются: для адекватного выбора ПрП при текущем состоянии базы фактов; для обеспечения информации архивного типа о ПрП и фактах, такой, как, например, насколько быстро работает то или иное ПрП, кто ввел некоторую совокупность фактов и т. д.; для оказания помощи в обнаружении ошибок; для усиления возможности ЭС давать объяснения; для облегчения выявления и приобретения (накопления) новых знаний (фактов, ЭП) с использованием демонстрации основных моделей представления знаний аналогичного типа.

БД — это совокупность программных средств, обеспечивающих накопление, поиск, хранение и запись информационных единиц заданной структуры данных (массивы, файлы, списки и т.д.), используемых под управлением системой управления базами данных (СУБД). При создании ЭС используют различного рода БД: иерархические, реляционные и сетевые.

БЦ — это совокупность программных средств, обеспечивающих накопление, хранение, поиск и запись в память ЭВМ семантической, фактографической и количественной информации о назначении и о возможном целевом функционировании рассматриваемых стереотипных объектов в ПО, а также о возможном побуждении ЭС к некоторому целенаправленному действию.

РБЗ (рабочая память) — это совокупность программно реализованных средств, которые обеспечивают накопление, хранение, поиск и запись в память ЭВМ знаний и данных, полученных ЭС в процессе генерации семантического решения НФЗ и отображающих «текущее состояние» решения НФЗ.

ПВР — это совокупность программных средств, которые реализуют операции извлечения и применения необходимых знаний из БЗ и РБЗ, а также данных из БД для автоматизированной генерации семантического решения НФЗ. Разработка процедур вывода решений НФЗ может осуществляться с использованием различных формализмов искусственного интеллекта: логики высказываний, псевдофизических логик, исчисления предикатов 1-го порядка и др. ПВР может включать два блока: логического вывода и естественного вывода по здравому смыслу. При использовании в ЭС нечетких знаний в состав ПВР входит блок правдоподобного вывода (вероятностного, индуктивного или нечеткого вывода).

ПИИ — это совокупность программно-аппаратурных средств, которые обеспечивают дружественное интеллектуальное общение непрограммирующих пользователей — ЛПР с ЭС на ОЕЯ при накоплении знаний, при поиске и объяснении решений НФЗ. В состав ПИИ входят три основных блока: лингвистический процессор (ЛП), блок регламентированного общения (БРО) и блок когнитивной графики.

ЛП обеспечивает реализацию всех операций интеллектуального диалога ЛПР и ЭС на ограниченном естественном языке при генерации и объяснении семантического решения НФЗ. Важнейшими операциями интеллектуального диалога являются понимание ЭС смысла знаний, выраженных ЛПР на ограниченном ЕЯ, путем перевода этих знаний на некоторый внутренний язык ЭВМ, использующий модели представления знаний, а также формирование и представление ЛПР сгенерированного ЭС семантического решения на ОЕЯ.

БРО — это совокупность программных средств, реализующих жесткий, заранее запланированный, сценарий общения ЛПР и ЭС. Этот сценарий может быть и многовариантным. Выбор той или иной его реализации зависит от ответов, даваемых ЛПР на запросы ЭС. Для создания БРО используют различные регламентированные языки: «меню», «анкеты» и «приказы-инструкции», а также блок управления «окнами».

«Меню» — это язык общения, при котором в изображаемом на экранах дисплея списке команд или вариантов ответов, т.е. в «меню» ЛПР выбирает необходимый вариант, вводя номер или букву или указывая курсором на желаемый пункт «меню».

«Анкета» — это язык общения, при котором ЛПР на каждом шаге общения с ЭС заполняет интересующими его данными соответствующие графы «анкеты», высвеченной на дисплее. Каждая графа «анкеты» предназначена для строго определенной информации. После считывания частично или полностью заполненной «анкеты» ЭС либо высвечивает другую «анкету», либо передает промаркированные данные ЭС. В свою очередь ЭС, проанализировав введенную ЛПР информацию, выдает результаты работы.

В языках «приказов-инструкций» инициатива и сценарий общения полностью принадлежат ЛПР. Примеры «инструкций-приказов»: «Ввести в память», «Напечатать», «Отсортировать информацию по образцу» и т.д.

Регламентированные языки дают небольшие возможности для общения: инициатива жестко закрепляется за одним из участников общения; от ЛПР требуется задание полной и непротиворечивой информации, не допускаются ошибки в форматах задаваемой информации; требуется специальное обучение ЛПР языку общения; разработанная система общения для одной ЭС чаще всего требует коренной переделки применительно к другой ЭС и т.д. Для более гибкого и дружественного общения ЛПР и ЭС необходим только ОЕЯ.

Блок управления «окнами» (БУО) — это совокупность программно-аппаратурных средств, обеспечивающих выделение на экране дисплея «окон», т.е. локальных частей экрана, с каждой из которых программы и ЛПР могут работать как с независимым экраном. БУО может поддерживать пересекающиеся окна, средства перемещения, изменения размера и переключения «окон».

Блок когнитивной графики — это совокупность программно-аппаратурных средств, которые позволяют ЛПР визуально воспринимать процесс и результаты поиска решений благодаря установлению взаимосвязей между изображениями, возникающими на экране дисплея с когнитивными процессами образного мышления, протекающими при решении НФЗ.

ПОР — это совокупность программных средств, которые позволяют объяснить ЛПР, каким образом и на основе каких предпосылок ЭС получено конкретное заключение, что облегчает эксперту тестирование ЭС и повышает доверие ЛПР к полученному результату.

Наиболее распространенный тип механизма объяснения реализуется по принципу ретроспективного рассуждения; он объясняет, как ЭС достигла конкретного результата. Например, ЛПР может пожелать узнать, почему ЭС нуждается в ответе на вопрос, только что заданный, или как ЭС пришла к определенному заключению. ЭС может описать правило, которое привело к вопросу, или предъявить часть цепочки вывода или всю последовательность ПП, приведших к этому заключению.

Механизм объяснения может также применять гипотетические рассуждения, когда ЭС объясняет, почему ожидаемое заключение не получено.

ППО — это совокупность программных средств, которые облегчают программирование при создании ЭС, отладку ЭС и увеличивают эксплуатационные возможности созданной ЭС.

В состав ППО входят средства отладки, средства трассировки, пакеты прерывания, редактор БЗ и блок статистики.

Средства трассировки позволяют ЛПР следить за действиями ЭС; обычно они перечисляют имена (или номера) всех выполненных ПП или всех задействованных подпрограмм. Пакет прерываний позволяет ЛПР заранее сообщить программе, где она должна остановиться, чтобы ЛПР мог остановить выполнение программы перед некоторой повторяющейся ошибкой и проверить текущие значения переменных в БД. Все средства построения ЭС должны иметь эти основные отладочные средства. Весьма немногие средства построения ЭС включают также автоматическое тестирование, несколько более сложное средство отладки по сравнению с трассировкой и прерыванием. Это средство позволяет ЛПР автоматически тестировать программы на большом числе пробных задач, чтобы обнаружить ошибки несовместимости в их решениях.

Редактор БЗ в простейшем случае — это стандартный текстовый редактор для модификации ПрП и данных «вручную». Редактор БЗ следит за изменениями, сделанными ЛПР, и записывает соответствующую информацию. Если ЛПР добавляет или изменяет ПрП, то редактор автоматически запоминает модифицированное ПрП вместе с именем пользователя для дальнейших справок. Это особенно полезно в тех случаях, когда разные специалисты модифицируют, или уточняют, БЗ.

Другим распространенным свойством редакторов БЗ является синтаксический контроль; такой редактор использует знания о грамматической структуре языка ЭС, чтобы помочь пользователю ввести правила в нужном формате и без грамматических ошибок. Когда пользователь вводит правило или команду с грамматической ошибкой, то редактор обнаруживает их и объясняет, что неправильно. Исправление таких ошибок во время редактирования, а не в процессе тестирования ЭС, значительно уменьшает время ее разработки.

Особенно полезное, но, как правило, трудно реализуемое свойство редактора БЗ — семантический контроль знаний, благодаря которому ЭС контролирует семантику, или содержание фактов, правил и данных при их вводе, чтобы установить, не противоречат ли они существующим знаниям ЭС. Если обнаруживается противоречие, редактор БЗ помогает ЛПР разрешить конфликт, объясняя причины противоречий и описывая способы их устранения. Чтобы выполнить глубокий, а не поверхностный семантический контроль, редактор БЗ должен понять, что на самом деле означают разнообразные формы фактов, правил и данных.

Другое полезное, но, как правило, недоступное свойство редактора БЗ — извлечение знаний, с помощью которого редактор помогает ЛПР ввести новые знания в ЭС. Это свойство сочетает синтаксический и семантический контроль знаний с умелыми подсказками и объяснениями, чтобы даже неопытные ЛПР могли понять, как добавить или изменить правила. Свойство извлечения знаний в редакторе сокращает время разработки ЭС и обучает новых пользователей ЭС.

Блок статистики используется для накопления и хранения данных по работе ЭС. Использование этих данных многогранно. Например, данные могут потребоваться для проведения очередного сеанса с ЭС, если ЭС предназначена для периодической работы.

Анализ информации, накопленной в результате практического использования ЭС в блоке статистики, используется для оценки удачных и неудачных заключений, полученных ЭС, с целью выявления недостатков работы ЭС и определения процента правильных решений.

ПЦМ представляет собой специальную программу компьютерного моделирования сгенерированного смыслового, или семантического решения НФЗ логистики, в которую отдельные вычислительные модули различных логистических операций или логистических функций подключаются по вызову фреймов или семантических графов, входящих в рабочую БЗ и отображающих сгенерированное семантическое решение НФЗ.

ПКУ обеспечивает взаимодействие всех подсистем и блоков ЭС на этапах разработки, отладки и эксплуатации ЭС.

Разработку, отладку и эксплуатацию ЭС осуществляют три класса специалистов: инженер знаний, инженер-программист и эксперт. Инженер знаний — это специалист, создающий интеллектуальное обеспечение ЭС, владеющий теорией ИИ, теорией ЭС, умеющий проводить концептуальный анализ знаний ПО и создавать МПЗ, владеющий языками интеллектуального программирования, знающий разнообразные источники знаний для данной ПО и имеющий опыт решения НФЗ в конкретных ПО. Основными компонентами интеллектуального обеспечения ЭС являются: модели представления знаний, БЗ, ПВР, ПИИ.

Инженер-программист — это специалист по языкам интеллектуального, функционального, проблемно-ориентированного и объектно-ориентированного программирования, создающий программное и информационное обеспечение ЭС.

Эксперт — это высококвалифицированный специалист в данной ПО логистики, который владеет разнообразными знаниями ПО, знает огромное число источников знаний (книг, справочников и т.д.), а также за годы обучения, теоретической и экспериментальной работы в конкретной ПО приобрел навыки и опыт высокоэффективного решения определенного класса НФЗ, относящихся к данной ПО. Эксперт владеет знаниями, необходимыми для создания МПЗ и заполнения БЗ данной ЭС.

Эксплуатацию ЭС осуществляет ЛПР — непрограммирующий пользователь, являющийся специалистом в данной ПО логистики в некоторой ПХО и применяющий ЭС для решения конкретной НФЗ в этой ПО.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]