Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системы искусственного интеллекта. Инструменты разработки. Экспертные системы. Учебное пособие
.pdf
31
Отличительной стороной такой оценки является ее комплексность, поскольку
она включает определение и собственно возможного ущерба, и вероятность его
получения. Для решения такого рода задач необходима специальная
информационная система, в состав которой должны быть включены: подсистема
мониторинга обстановки на рынке, модели прогнозирования развития
экономических ситуаций, имитационные модели, описывающие поведение фирм
на рынке, методики для проведения соответствующих аналитических расчетов.
Видное место также должно быть отведено экспертной системе, которая
позволит оперативно получить ответить на вопрос: "Опасна ли для нас данная
фирма-конкурент?" – и, если "Да", то "В какой степени?"
3.2.2. Концептуализация
На стадии концептуализации выявляются ключевые понятия в данной
предметной области, отношения между понятиями и характеристики понятий.
Понятия и установленные между ними взаимосвязи служат основой для
построения концептуальной модели.
Осуществим построение модели по схеме “Сверху – вниз” (рис. 3.2). В
поставленной задаче требуется получить оценку опасности, которую может
представлять в сложившейся (прогнозируемой) ситуации фирма-конкурент.
Предположим, что опасность конкурента может быть оценена одной из
следующих оценок: “очень опасен”, “опасен”, “не очень опасен”, “не опасен”.
Будем считать, что опасность конкурента может быть обусловлена его
возможностями по увеличению выпуска товара и / или уровня внешнего
конкурентного преимущества фирмы-конкурента. Знание значений оценок этих
двух компонентов и позволит сформировать искомую результирующую оценку.
32
Опасность конкурента
Увеличение выпуска
товара
Увеличение уровня
внешнего конкурентного
преимущества
Увеличение
производительности
фирмы-конкурента
Увеличение
производственных
мощностей
Повышение
эффективности
управления
Изменение
выгодности
коммерческих
условий
Снижение
цены товара
Повышение
имиджа
фирмы
Привлекательность
товара
Условия
кредитования
Срок
поставки
Рис. 3.2. Концептуальная схема оценивания опасности конкурента
Таким образом, на стадии концептуализации задача оценивания опасности
конкурента разделяется на две подзадачи: оценивание увеличения выпуска
товара и уровня внешнего конкурентного преимущества.
Увеличение выпуска товара может принимать значения: “ожидается очень
большое”; “ожидается большое”; “ожидается небольшое”; “не ожидается”.
Суждение об увеличении выпуска товара выносится на основании значений
ответов на вопросы об увеличении производительности фирмы-конкурента,
увеличении производственных мощностей, повышении эффективности
управления. [При разработке более полной версии экспертной системы объекты
с вопросами следовало заменить на соответсвующие подзадачи. Например,
увеличение производительности фирмы-конкурента может быть следствием
применения новых технологий, совершенствования управления
производственными процессами и т.д. Для каждой из этих составляющих
необходимо сформулировать соответствующий набор возможных значений].
Увеличение уровня внешнего конкурентного преимущества, оцениваемое
как “очень значительное”, “значительное”, “небольшое” или “не ожидается”,
может быть следствием учета изменения выгодности коммерческих условий,
повышения имиджа фирмы и повышения привлекательности товара.
Оценка факта изменения выгодности коммерческих условий
осуществляется из ответов на вопросы о снижении цены товара, условиях
кредитования и цены поставки. Оценки фактов повышения имиджа фирмы и
повышения привлекательности товара формируются в результате прямого
выбора значений данных объектов.
33
3.2.3. Лабораторная работа. Идентификация и выбор предметной
области ЭС. Определение целевого показателя ЭС
Выбрать предметную область для применения ЭС. Идентифицировать
задачу: ответить, подходит ли данная предметная область для применения ЭС?
Определить целевой показатель ЭС.
Выполнить концептуализацию предметной области. Пр и этом
концептуальная схема должна описывать 10–15 понятий. Представить
графически ключевые понятия в данной предметной области, отношения между
понятиями и характеристики понятий. Построение модели осуществить по схеме
“Сверху – вниз”. Описать возможные значения целевого показателя и оценок на
уровне подзадач.
3.2.4. Формализация знаний
Формализация заключается в представлении знаний о предметной области
с использованием специализированных языков.
На концептуальной схеме указаны только имена объектов, связи между
ними, но не указываются их значения. Чтобы в явном виде зафиксировать, как
комбинации значений объектов влияют на решение об опасности фирмы –
конкурента, используем язык продукционных правил «если…, то…».
Поскольку при реализации базы знаний на основании задаваемых
пользователю вопросов сначала заполняются слоты для фреймов, описывающих
концепты нижнего уровня, представим систему правил по схеме “Снизу – вверх”
в виде совокупности табл. 3.1–3.4.
Решения для правил объекта “Увеличение выпуска товара” принимаются
после оценивания комбинации значений трех показателей, формирующих
условную часть продукционных правил: “Увеличение производительности
фирмы-конкурента”, “Ожидается увеличение производственных мощностей” и
“Ожидается повышение эффективности управления” (табл. 3.1).
34
Т а б л и ца 3.1. Решения для правил объекта “Увеличение выпуска
товара”
Увеличение
производительности
фирмы-конкурента
Ожидается
повышение
эффективности
управления
Ожидается увеличение производственных мощностей
очень
существенное
существенное
окажется
не произойдет
Ста нет очень
существенным
очень
значительное
очень
большое
небольшое
небольшое
небольшое
значительное
большое
небольшое
небольшое
небольшое
незначительное
большое
небольшое
небольшое
небольшое
не ожидается
большое
небольшое
небольшое
небольшое
Ста нет
существенным
очень
значительное
большое
большое
небольшое
небольшое
значительное
небольшое
небольшое
небольшое
небольшое
незначительное
небольшое
небольшое
небольшое
небольшое
не ожидается
небольшое
небольшое
небольшое
небольшое
Ста нет
незначительным
очень
значительное
небольшое
небольшое
небольшое
небольшое
значительное
небольшое
небольшое
небольшое
небольшое
незначительное
небольшое
небольшое
небольшое
небольшое
не ожидается
небольшое
небольшое
не ожидается
не ожидается
Не произойдет
очень
значительное
небольшое
небольшое
небольшое
небольшое
значительное
небольшое
небольшое
небольшое
небольшое
незначительное
небольшое
небольшое
небольшое
небольшое
не ожидается
небольшое
не
ожидается
не ожидается
не ожидается
Решения для правил объекта “Изменение выгодности коммерческих
условий” принимаются после оценивания комбинации значений трех
показателей: “Ожидается снижение цены товара”, “Улучшение условий
кредитования” и “Сокращение срока поставки” (табл. 3.2).
35
Т а б л и ц а 3.2. Решения для правил объекта “Изменение выгодности
коммерческих условий”
Ожидается
снижение
цены товара
Сокращение срока
поставки
Улучшение условий кредитования
повысится очень
значительно
повысится
значительно
не ожидается
Очень
значительное
очень значительно
станут очень
выгодными
выгодность в
целом невысокая
выгодность в
целом невысокая
значительно
станут очень
выгодными
выгодность в
целом невысокая
выгодность в
целом невысокая
не ожидается
станут очень
выгодными
выгодность в
целом невысокая
выгодность в
целом невысокая
Значительное
очень значительно
станут очень
выгодными
выгодность в
целом невысокая
выгодность в
целом невысокая
значительно
выгодность в целом
невысокая
выгодность в
целом невысокая
выгодность в
целом невысокая
не ожидается
выгодность в целом
невысокая
выгодность в
целом невысокая
выгодность в
целом невысокая
Не ожидается
очень значительно
выгодность в целом
невысокая
выгодность в
целом невысокая
выгодность в
целом невысокая
значительно
выгодность в целом
невысокая
выгодность в
целом невысокая
выгодность в
целом невысокая
не ожидается
выгодность в целом
невысокая
выгодность
коммерческих
условий не
изменится
выгодность
коммерческих
условий не
изменится
Решения для правил объекта “Увеличение уровня внешнего конкурентного
преимущества” принимаются после оценивания комбинации значений объекта
“Изменение выгодности коммерческих условий” и двух показателей:
“Повышение имиджа фирмы” и “Привлекательность товара” (табл. 3.3).
Т а б л и ц а 3.3. Решения для правил объекта “Увеличение уровня
внешнего конкурентного преимущества”
Изменение
выгодности
коммерческих
условий
Привлекатель-
ность товара
Повышение имиджа фирмы
повысится очень
значительно
повысится
значительно
повысится
незначительно
Станут очень
выгодными
возрастет очень
значительно
очень
значительное
небольшое
небольшое
небольшое
возрастет
значительно
значительное
небольшое
небольшое
небольшое
не возрастет
значительное
небольшое
небольшое
небольшое
Выгодность в
целом
невысокая
возрастет очень
значительно
значительное
значительное
небольшое
небольшое
возрастет
значительно
небольшое
небольшое
небольшое
небольшое
не возрастет
небольшое
небольшое
не ожидается
не
ожидается
Выгодность
коммерческих
условий не
изменится
возрастет очень
значительно
небольшое
небольшое
небольшое
небольшое
возрастет
значительно
небольшое
небольшое
небольшое
небольшое
не возрастет
небольшое
не ожидается
не ожидается
не
ожидается
36
Решения для правил целевого объекта “Опасность конкурента”
принимаются после оценивания комбинации значений двух объектов:
“Ожидается увеличение объема выпуска товара” и “Ожидается увеличение
уровня внешнего конкурентного преимущества” (табл. 3.4).
Т а б л и ц а 3.4. Решения для правил целевого объекта “Опасность
конкурента”
Ожидается
увеличение
объема выпуска
товара
Ожидается увеличение уровня внешнего конкурентного
преимущества
очень
значительное
значительное
небольшое
не ожидается
Очень большое
очень опасен
очень опасен
очень опасен
очень опасен
Большое
очень опасен
опасен
опасен
опасен
Небольшое
очень опасен
опасен
не очень опасен
не опасен
Не ожидается
очень опасен
опасен
не очень опасен
не опасен
3.2.5. Лабораторная работа. Представление системы правил
Представить систему продукционных правил по схеме “Снизу – вверх” в
виде совокупности таблиц.
3.2.6. Выбор инструментального средства: оболочка ESWin
Трудозатраты на разработку ЭС в значительной степени зависят от
используемых инструментальных средств. Оболочки ЭС не требуют от
разработчика приложения навыков программирования.
Используем доступную для учебных задач оболочку ESWin,
предназначенную для интерпретации баз знаний продукционно-фреймового
типа. Программа разработана кафедрой Вычислительной техники НГТУ и
фирмой “ИНСИКОМ” [2]. Помимо оболочки отдельно предоставляются
редактор баз знаний EdKB, модуль для просмотра и диагностики целостности баз
знаний KBView и другие компоненты. Модули могут использоваться независимо
друг от друга. При использовании демонстрационной версии оболочки базу
знаний можно создавать в обычном блокноте. Скачать оболочку экспертной
системы можно по ссылке http://ermak.cs.nstu.ru/ neurotech/html/arhiv/eswind2.zip.
Знания в базе знаний хранятся в виде фреймов и правил-продукций.
Фрейм содержит описание понятий и их свойств. Значения свойств
устанавливаются в процессе обратного логического вывода. Для описания
свойств используются слоты. Таким образом, значения свойств являются
значениями слотов. Слот может иметь одно или несколько значений
определенного типа. Помимо конкретного значения, дополнительно могут
использоваться процедуры и правила, которые вызываются для вычисления
значения слота.
37
В общем виде база знаний имеет следующую структуру:
TITLE = <название экспертной системы>
COMPANY = <название предприятия>
FRAME // фрейм
<описание фрейма>
ENDF
...
FRAME // фрейм
<описание фрейма>
ENDF
RULE 1// правило-продукция 1
<описание условий правила>
DO
<описание заключений правила>
ENDR
…
RULE N// правило-продукция N
<описание условий правила>
DO
<описание заключений правила>
ENDR
К порядку следования фреймов жестких требований не предъявляется.
При описании правил следует учитывать следующую особенность.
Поскольку правила в условной части осуществляют проверку значений, которые
приняли свойства или объекты и устанавливают в заключении значение другого
объекта, то на момент исполнения правила значения объектов, указанных в
условной части, должны быть определены. В противном случае, появится запрос
на ввод значения, что может выглядеть как ошибка интерпретации БЗ. Начало
нумерации и порядок нумерации правил-продукций может быть произвольным,
но для отладки базы знаний удобнее начинать нумерацию с единицы и
нумеровать правила по порядку.
Для работы с оболочкой база знаний сохраняется в текстовом файле с
расширением *.klb (KnowLedge Base). Фреймы и правила-продукции в процессе
работы ЭС остаются неизменными.
В процессе логического вывода автоматически создается файл с
расширением *.dtb (DaTa Base). В нем находится база данных с фактами,
полученными при выводе.
В базе знаний содержатся фреймы-классы и фреймы-шаблоны. При
создании базы знаний тип фрейма-класса можно не описывать, он понимается по
умолчанию.
В базе данных хранятся только фреймы-экземпляры.
Формат представления фрейма в базе знаний:
38
FRAME = ‹имя фрейма›
PARENT: ‹имя фрейма-родителя› // необязательная часть
‹имя слота 1› (‹тип слота›) [‹вопрос слота›?]
{‹комментарий слота›}: (‹значение 1›; ‹значение 2›; …;
‹значение k›)
‹имя слота 2› (‹тип слота›) [‹вопрос слота›?]
{‹комментарий слота›}: (‹значение 1›; ‹значение 2›; …;
‹значение l›)
…
‹имя слота n › (‹тип слота›) [‹вопрос слота›?]
{‹комментарий слота›}: (‹значение 1›; ‹значение 2›; …;
‹значение m›)
ENDF
Среди фреймов-классов первым обычно описывается специальный фрейм
с именем Цель, задающий перечень целевых показателей, определяемых в
процессе логического вывода.
Описание типа слота определяет тип возможных значений слота. Тип слота
заключается в круглые скобки (). Слот без описания типа по умолчанию
понимается как символьный. Описание слота численного типа описывается
служебным словом численный. Существует также тип лингвистической
переменной, описываемый как лп.
Вопрос слота не является обязательным. При отсутствии вопроса будет
предложено: «Выберите значение» или «Введите значение». Вопрос слота
заключается в квадратные скобки [].
Комментарий слота не является обязательным. В нем задается имя
текстового (*.txt), графического или гипертекстового файла (*.html).
Комментарий заключается в фигурные скобки {}. При работе ЭС он выводится
в общем окне с вопросом слота.
Список значений слота необязателен. Значения слота разделяются точками
с запятыми. Слот фрейма-класса и фрейма-шаблона может иметь
неограниченное число значений, слот фрейма-экземпляра принимает
единственное значение.
Формат представления правила-продукции в базе знаний:
RULE ‹номер правила›
‹условие 1›
‹условие 2›
…
‹условие m›
DO
‹заключение 1›
‹заключение 2›
39
…
‹заключение n›
ENDR
Правила-продукции задают отношения между свойствами, объектами и
другими понятиями. На их основе выполняется логический вывод и решение
задачи. В условиях и заключениях правил фигурируют ссылки на фреймы и их
слоты.
Номер правила – целое число. Начало и порядок нумерации правил
произвольный. Целесообразно нумеровать правила по порядку и начинать с
единицы.
Формат записи условий и заключений одинаков и имеет вид:
‹отношение› (‹имя слота›; ‹значение слота›) ‹коэффициент
достоверности›
Отношения в условиях и заключениях могут быть:
EQ | = равно;
GT | > больше;
LT | < меньше;
DL удаление слота во фрейме-экземпляре;
EX запуск внешней программы;
FR вывод фрейма-экземпляра;
GO запуск правила;
MS выдача сообщения.
Для строковых значений слотов и в заключениях правил могут быть
использованы только отношения EQ, DL, EX, FR, GO, MS. Для числовых
значений слотов, а также лингвистических переменных допустимы все
отношения.
Имя слота может быть локальным в пределах фрейма или глобальным,
когда оно содержит разделенные точкой имя фрейма и имя слота.
Значение слота – строка или число, в зависимости от типа слота.
Коэффициент достоверности в заключении – число от 0 до 100. По
умолчанию принимает значение 100. Когда правило срабатывает, коэффициент
достоверности используется при формировании значения объекта, указанного в
заключении.
Например, после описания соответствующих фреймов правило “Если
доход кредитополучателя менее 40 тыс. р., возраст более 50 лет., и источником
дохода является оплата труда, то кредит не предоставляется с уверенностью
100%” – может быть записано следующим образом:
TITLE= Оценка кредитоспособности
COMPANY=кафедра ИТ СПбГУПТД
40
Frame=Цель
Предоставление кредита()
EndF
Frame=Кредитополучатель
Доход кредитополучателя (численный)[Размер дохода?] :
()
Возраст (численный): ()
Источник дохода: (оплата труда; предпринимательская
деятельность; социальное пособие)
EndF
RULE 1
< (Кредитополучатель.Доход кредитополучателя; 40000)
> (Кредитополучатель.Возраст; 50)
= (Кредитополучатель.Источник дохода; оплата труда)
DO
= (Цель.Предоставление кредита; не предоставляется)
100
ENDR
Интерпретация правил-продукций
Обратный вывод начинается с выбора целевого слота, указанного в
целевом фрейме. Он соответствует выходному показателю, который
определяется при формализации задачи.
Далее осуществляется поиск правила, в заключении которого присутствует
выбранный целевой слот.
После нахождения правила начинается проверка его условий
(интерпретация). Ищутся значения слотов, которые указаны в условии. Сначала
поиск выполняется в базе данных. Если слот имеет значение, оно используется
при проверке условия. Если значения нет, то значение слота запрашивается у
пользователя. Выводится форма выбора символьных значений или ввода
численного значения. Для слота лингвистического типа могут запрашиваться оба
типа значений.
При локальном имени слота поиск начинается с фрейма, использованного
последним при логическом выводе. Такой фрейм является текущим и всегда
доступен для проверки условия.
Коэффициент достоверности набора условий вычисляется как
минимальное значение (конъюнкция) из значений коэффициентов
достоверности условий.
Коэффициент достоверности объекта, указанного в заключении,
вычисляется как произведение коэффициента достоверности набора условий и
коэффициента достоверности заключения. Если слот объекта во фрейме-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]