41. Технология экспертных систем.

Экспертные системы – интеллектуальные вычислительные системы, используются для моделирования мыслительного процесса человека-эксперта, который является специалистом в определенной области.

Назначение – дать квалифицированный совет, оказать помощь, предпринять решение. Главная идея использования : 1) получить от эксперта его знания; 2) загрузить в базу; 3) использовать, когда необходимо. Задачи, решаемые при использовании отличаются тем, что алгоритм их решения либо не существует, либо существует сложность в решении. Экспертная система – это сложная вычислительная система, аккумулирующая знания в конкретных предметных областях, она позволяет использовать эти знания для решения различных задач в этой области.

Отличия от других систем: 1) экспертная система манипулирует знаниями; 2) осуществляет логическую переработку информации с целью получения новой информации, которая в явном виде не вводилась в систему; 3) можно получить объяснения, поскольку представлен ход рассуждения; 4) предлагают пользователю решения, которые превосходят его возможности.

Данная система должна обладать следующими характеристиками: 1) способность рассуждать при неполных и противоречивых данных; 2) факты и механизмы вывода должны быть отделены четко друг от друга; 3) на выходе должна дать четкий совет; 4) должна быть экономически оправдана.

Классификация экспертных систем : 1) по основным классам задач (экспертные системы диагностики, интерпретации данных, контроля, проектирования, прогнозирования, планирования, обучения); 2) по сфере использования; 3) по назначению (консультационные, исследовательские, управляющие); 4) связь с реальным миром (статические – не учитывают внешних изменений; квазидинамические – меняются с фиксированным интервалом; динамические – учитывают все изменения) 5) по типам ЭВМ.

• Для наиболее эффективной организации работы экспертной системы в ее разработке должны участвовать представители следующих специальностей : эксперт в проблемной области, задачи которой будет решать экспертная система. Он определяет знания (данные и правила), характеризующие проблемную область, обеспечивает правильность и полноту введенных в экспертную систему данных; инженер по знаниям – специалист по разработке экспертных систем. Помогает эксперту выявить и структурировать знания, необходимые для работы экспертной системы; осуществляет выбор того инструментария, который наиболее подходит для данной проблемной области, и определяет способ представления знаний в нем; выделяет и программирует (традиционными средствами) стандартные функции (типичные для данной проблемной области), которые будут использоваться в правилах, вводимых экспертом. программист по разработке инструментальных средств. Подготавливает инструментарий к работе, осуществляет его сопряжение с той средой, в которой он будет использован.

В процессе работы инженерии знаний принято выделять два режима : режим приобретения знаний и режим решения задачи (режим консультации, использования экспертных систем.

1. Режим приобретения знаний.

Общение с экспертной системой осуществляется экспертом через посредничество инженера по знаниям. В этом режиме эксперт, используя компонент приобретения знаний, наполняет систему знаниями, которые позволяют ей самостоятельно в режиме решения справляться с задачами из проблемной области. Эксперт описывает проблемную область в виде совокупности данных и правил. Данные определяют объекты, их характеристики и значения, существующие в области экспертизы. Правила же определяют способы манипулирования с данными, характерные для рассматриваемой области.

2. Режим консультации.

Общение с экспертной системой в этом случае осуществляет конечный пользователь, которого интересует конечный результат или способ его получения. В зависимости от назначения экспертной системы пользователь может не быть специалистом в данной проблемной области (в этом случае он обращается к экспертной системе за результатом, не умея получить его сам), или быть специалистом (в этом случае пользователь может сам получить результат, но он обращается к экспертной системе с целью либо ускорить процесс получения результата, либо возложить на экспертную систему рутинную работу.

После обработки в режиме консультации данных о задаче пользователя диалоговым компонентом они поступают в рабочую память. Интерпретатор на основе входных данных из рабочей памяти, общих данных о проблемной области и правил из базы знаний формирует решение задачи. Экспертная система, в отличие от традиционных программных продуктов, при решении задачи не только исполняет предписанную последовательность операции, но и предварительно формирует ее.

Структура экспертной системы : 1) подсистема приобретения знаний; 2) база знаний; 3) интерфейс пользователя; 4) блок логических выводов; 5) подсистема объяснений.

1) – программа, представляющая инженеру по знаниям возможность создавать базу данных в диалоговом режиме. Она включает систему меню, систему подсказок.

2) – база знаний – совокупность знаний, фактов, правил, умозаключений, полученных от экспертов по данной предметной области. Содержат информацию двух видов: факты, данные из предметной области и набор правил.

3) – программа, позволяющая общаться пользователю с ЭС с помощью дружественного интерфейса.

4) – Это мозг ЭС. Представляет собой программу, моделирующую ход размышлений эксперта на основании тех знаний, которые имеются в базе знаний.

5) – программа, позволяющая объяснять поведение экспертной системы и отвечать на вопросы : почему был получен тот или иной результат, на основании чего были сделаны выводы.