4.3. Экспертные системы

Экспертными системами называются программные средства, которые при решении задач имитируют или методы человеческого мышления, или деятельность его нервной системы.

Вторым отличием экспертных систем от обычных программных средств является однозначная интерпретация результата обработки информации в словесной форме, тогда как обычные программные средства выдают число, таблицу, график, рисунок и т.д., но оставляют истолкование полученных результатов пользователю. По запросу пользователя экспертная система выдает ход рассуждений, приведший к полученному результату (эту возможность не предоставляет система с имитацией нервной деятельности).

Важным элементом экспертной системы является база знаний, которая хранит информацию о названиях параметров исследуемого объекта, их возможных значениях, комбинациях значений параметров, соответствующих заранее определенным состояниям исследуемого объекта, алгоритмы и правила обработки информации и многое другое. Отличительной особенностью экспертной системы является механизм реализации алгоритмов обработки информации, хранящихся в базе знаний.

Экспертные системы классифицируются по ряду признаков (рис. 4.4). Понятия систем, имитирующих методы мышления человека или его нервную деятельность особенных комментариев не требуют. Системы, имитирующие нервную деятельность человека, называются нейронными сетями.

Рис. 4.4. Классификация экспертных систем

(Пояснить классификацию экспертных систем)

4.3.1. Структурная схема экспертной системы

Обобщенная структурная схема экспертной системы показана на рис. 4.5. На ней прямоугольниками показаны элементы экспертной системы, разработчики и пользователь. Тонкими стрелками показаны сигналы управления, толстыми стрелками – информационные потоки.

В состав экспертной системы входят интерфейсы пользователя и разработчика, электронная доска объявлений (ЭДО), машина вывода и база знаний. Разработчикиипользователиобщаются с системой посредствоминтерфейсов пользователя и разработчика, а между собой через электронную доску объявлений.

Разработчики могут вносить коррективы в машину вывода и в базу знаний (корректирующие воздействия показаны темными толстыми стрелками).

Рим. 4.5. Структурная схема экспертной системы

(Прокомментировать рисунок, объяснить роль каждого элемента системы)

Работа машины вывода в описываемых экспертных системах включает в себя планирование процесса обработки информации и саму обработку. Планирование процесса обработки означает отсечение ветвей реализации алгоритма экспертизы, заведомо не приводящих к полезному результату. Планирование использует как формальные алгоритмы (например, обработка бинарных деревьев), так и эвристические методы, несущие личный опыт эксперта-разработчика.

4.3.2. Экспертные системы, имитирующие методы мышления человека

Структурная схема указанных экспертных систем соответствует рис. 4.5. Назначение элементов и принципы их работы также соответствуют описанию, приведенному выше. В комментариях нуждается только машина вывода.

Работа машины вывода при поиске результатов сводится к последовательному перебору правил и определению неизвестных значений параметров объекта экспертизы по известным значениям параметров (фактов). Состояние, при котором перебор правил не дает новых значений ранее неопределенных параметров соответствует окончанию поиска. Возможна работа машины вывода по прямому алгоритму и обратному алгоритмам.

Прямой алгоритм предусматривает предварительный сбор всей возможной информации, определение значений всех необходимых для решения параметров объекта экспертизы и опознания решения по совокупности полученной информации. Прямой алгоритм не предполагает выдвижение каких-либо прогнозов результата.

Обратный алгоритм предусматривает запрос минимально необходимой информации, предварительный прогноз результата, запрос информации подтверждающей прогноз и, если прогноз не подтвержден, выдвижение нового прогноза с повторением запросов дополнительной информации.