ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики
(технический университет)”
Подлежит возврату
№
Системы искусственного интеллекта
Методические указания
по выполнению лабораторных работ
для студентов, обучающихся
по специальностям 230102 и 230201
МОСКВА 2007
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики
(технический университет)”
Подлежит возврату
№
Системы искусственного интеллекта
Методические указания
по выполнению лабораторных работ
МОСКВА 2007
Составитель Г.Д. Потресова
Редактор А.И. Семенов
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Системы искусственного интеллекта» предназначены для студентов 4-го курса дневного отделения специальностей 230102 и230201.
Печатается по решению редакционно-издательского совета университета.
Рецензенты: И.И. Холкин,
А.П. Свиридов
©МИРЭА, 2007
Введение
Экспертные системы (ЭС) являются одним из наиболее значительных практических достижений в области искусственного интеллекта. В настоящее время экспертные системы нашли широкое применение в различных областях. ЭС используются для решения задач интерпретации, прогнозирования, диагностики, проектирования, планирования, управления и др.
При создании ЭС могут использоваться различные типы инструментальных средств: языки программирования, языки представления знаний, оболочки экспертных систем, интегрированные гибридные инструментальные среды и комплексы.
Преимуществом оболочек по сравнению с другими типами инструментальных средств является то, что оболочка содержит все программные компоненты ЭС в готовом виде, и разработка экспертных систем на основе оболочки сводится лишь к заполнению базы знаний. Поэтому использование оболочки является самым быстрым и наименее трудоемким способом создания ЭС. Еще одним достоинством оболочки является то, что на ее основе ЭС может разрабатывать специалист в некоторой области, не владеющий программированием.
Данный лабораторный практикум предназначен для изучения оболочки ЭС и получения практических навыков разработки ЭС на базе этой оболочки.
Программная реализация оболочки ЭС, которая используется в этих лабораторных работах, выполнена студентами МИРЭА. Принципы построения этой оболочки взяты из книги Б. Сойера и Д.Л. Фостера «Программирование экспертных систем на Паскале» [1].
Лабораторная работа № 1 Построение базы знаний экспертной системы на основе продукционной модели представления знаний. Цель работы
Изучение взаимосвязи правил в базе знаний, построенной на основе продукционной модели представления знаний.
Задание
Изучите базу знаний ЭС, указанную преподавателем.
Постройте граф И/ИЛИ, взяв в качестве корневой вершины графа правило, указанное преподавателем.
Методические указания
Изучение базы знаний ЭС лучше всего начать с анализа концептуальной схемы, поскольку концептуальная схема дает наиболее общее представление о структуре базы знаний. Рассмотрим в качестве примера базу знаний ЭС прогнозирования продолжительности жизни человека. На рис. 1 представлена концептуальная схема этой ЭС. На этой схеме показаны связи между объектами, которые используются в процессе логических выводов. Терминальные объекты выделены на схеме жирными рамками.
«Продолжительность» жизни, являющаяся целью консультации, определяется «основной продолжительностью» и некоторым «фактором», который может привести к увеличению или сокращению «продолжительности» жизни по сравнению с «основной продолжительностью» в зависимости от того, будет значение этого «фактора» положительным или отрицательным.
Рис. 1. Концептуальная схема ЭС
Как видно из рис. 1, концептуальная схема дает представление не только о структуре базы знаний, но и о подходе к решению задач ЭС. Однако на концептуальной схеме указываются только имена объектов и не указываются их значения, поэтому для более полного представления процесса решения задач необходимо использовать граф И/ИЛИ.
На рис. 2 представлен фрагмент графа И/ИЛИ, соответствующего концептуальной схеме, показанной на рис. 1. На рис. 2 в кружках указаны номера правил, а в прямоугольниках – условия и заключения правил. На графе И-вершины помечены дугой.
Для построения графа И/ИЛИ найдите в базе знаний правило, указанное преподавателем, и представьте его в виде графа. Затем выберите одно из условий этого правила и найдите в базе знаний такие правила, у которых в заключении стоит та же пара <объект> = <значение>, что и в условии исходного правила. Добавьте граф этого правила к исходному графу.
После этого возьмите второе условие исходного правила и аналогичным образом продолжите другую ветвь графа И/ИЛИ. Продолжение каждой из ветвей строится до тех пор, пока в условиях правил не встретятся объекты, значения которых запрашиваются у пользователя в процессе консультации. Эти условия соответствуют терминальным вершинам графа И/ИЛИ.