Технологія розробки експертних систем
Технологія їх розробки ЕС, включає шість етапів (рис.4): етапи ідентифікації, концептуалізації, формалізації, виконання, тестування, дослідної експлуатації. Розглянемо детальніше послідовності дій, які необхідно виконати на кожному з етапів.
На етапі ідентифікації необхідно виконати наступні дії:
визначити завдання, що підлягають рішенню і меті розробки
визначити експертів і тип користувачів.
На етапі концептуалізації:
проводиться змістовний аналіз наочної області
виділяються основні поняття і їх взаємозв'язки
визначаються методи рішення задач.
На етапі формалізації:
вибираються програмні засоби розробки ЕС
визначаються способи представлення всіх видів знань
формалізуються основні поняття.
На етапі виконання (найбільш важливому і трудомісткому) здійснюється наповнення експертом БЗ, при якому процес придбання знань розділяють:
на "витягання" знань з експерта
на організацію знань, що забезпечує ефективну роботу ЕС
на представлення знань у вигляді, зрозумілому для ЕС.
Процес придбання знань здійснюється інженером по знаннях на основі діяльності експерта.
На етапі тестування експерт і інженер по знаннях з використанням діалогових і пояснювальних засобів перевіряють компетентність ЕС. Процес тестування продовжується до тих пір, поки експерт не вирішить, що система досягла необхідного рівня компетентності.
На етапі дослідної експлуатації перевіряється придатність ЕС для кінцевих користувачів. За наслідками цього етапу можлива істотна модернізація ЕС.
Процес створення ЕС не зводиться до строгої послідовності цих етапів, оскільки в ході розробки доводиться неодноразово повертатися на раніші етапи і переглядати ухвалені там рішення.
2. База знань як елемент експертної системи
База знань містить факти і правила. Факти – це фрази без умов, вони містять твердження, які завжди абсолютно вірні. Правила містять твердження, істинність яких залежить від деяких умов, включених в тіло правила.
Факти містять короткострокову інформацію в тому сенсі, що вони можуть мінятися, наприклад, в ході час консультації.
Правила – довготривалу інформацію про те, як породжувати нові факти або гіпотези з того, що зараз відомо.
Чим такий підхід відрізняється від звичайної методики використання БД? Основна відмінність полягає в тому, що БЗ володіє великими «творчими» можливостями. Факти в БД звичайно пасивні: вони там або там є, або їх немає. БЗ, з іншого боку, активно намагається поповнити бракуючу інформацію.
2.1. Необхідні умови представлення знань
Однієї з основних проблем, характерних для СОЗ, є проблема представлення знань. Це пояснюється тим, що форма представлення знань робить істотний вплив на характеристики і властивості системи.
Представлення знань зображене на рис. 2.1.
Для можливості операції знаннями з реального світу за допомогою ПК, необхідно здійснити їх моделювання (по аналогії з побудовою концептуальних і логічних моделей БД). При цьому необхідно відрізняти знання, призначені для обробки комп'ютером від знань, використовуваних людиною.
При проектуванні моделі представлення знань слід враховувати такі чинники, як: однорідність уявлення і простота розуміння.
Однорідність уявлення приводить до спрощення механізму управління логічним висновком і управлінням знаннями.
Простота розуміння припускає доступність розуміння представлення знань і експертам, і користувачем системи. Інакше важко придбання знань і їх оцінка.
Проте виконати ці вимоги в рівній мірі, як для простих, так і складних завдань досить важко. В даний час для представлення знань використовують наступні види моделей:
– модель на базі логіки;
– продукційна модель;
– модель семантичної мережі;
– модель, заснована на використанні фреймів і ін.
Ілюстрацією логічної моделі є приведений вище приклад.
Основна ідея логічного підходу полягає в тому, щоб розглядати всю систему знань необхідну для вирішення прикладних завдань, як сукупність фактів (тверджень).
Факти представляються як формули в деякій логіці (першого або вищого порядку, багатозначної, нечіткої або ін.) Система знань відображається сукупністю таких формул і, представлена в ЕОМ, вона утворює БЗ.
Формули неподільні і при модифікації БЗ можуть лише додаватися або віддалятися.
Логічні методи забезпечують розвинений апарат виведення нових фактів з тих, які явно представлені в БЗ.
Основним примітивом маніпуляції знаннями є операція висновку.
Рис. 2.1. Представлення знань