Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Интеллектуальные системы.docx
Скачиваний:
7
Добавлен:
28.03.2016
Размер:
130.21 Кб
Скачать

Экспертная система

Конкретные сферы человеческой деятельности, в которых могут применяться интеллектуальный системы называются предметными областями. Создание единой интеллектуальной системы, охватывающей все предметные области невозможно. Для решения всех возможных задач во всех предметных областях необходимо бесконечное число фактов и правил, длительное время наполнения ее знаниями, поэтому ограничиваются проблемными областями, в которых объем информации не слишком велик и ее можно обработать в программе, исходя из практических соображений для работы выбираются проблемные области, в которых объем информации поддает управлению. Интеллектуальная система созданная для решения задач в конкретной области называется экспертной системой (ЭС). Источником знания для накопления ЭС служат эксперты в соответствующей предметной области. Дополнительной характеристикой экспертной системы может являться способность пояснить ход своих рассуждений в понятной для спрашивающего форме. Любая ЭС должна содержать как минимум 2 основных элемента:

  1. База знаний

  2. Механизм ввода-вывода

В общем случае ЭС состоит из базы данных и или знаний и программного обеспечения, поддерживающего данные базы в актуальном состоянии. В настоящее время ЭС широко используются в таких прикладных областях как:

  1. Медицинская техническая диагностика

  2. Планирование

  3. Прогнозирование

  4. Мониторинг

  5. Интерпретация результатов наблюдений

  6. Контроль и обучение и др.

В этом заключается 1 из основных практических выходов исследовательских работ по ИС проблематике. Данная группа ИС (интеллект.) обеспечивает формирование баз знаний и работу с ними для тех областей деятельности, где невозможно формализованное описание процессов ОИ и принятия решений.

Архитектура современных эс

Большинство современных развитых ИС включает следующие 5 базовых компонент:

  1. Базу знаний

  2. Система логического вывода

  3. Специальные подсистемы приобретение знаний

  4. Специальные подсистемы приобретения пояснений

  5. Пользовательский интерфейс

Центральное место ядро составляет ее БЗ, создаваемая и поддерживаемая инженером Базы знаний. Процесс построения БЗ состоит из 3 этапов:

  1. Описание предметной области

  2. Выбор способа и модели приобретения знаний

Сам процесс приобретения БЗ достаточно сложен, как правило плохо структурирован и носит итеративный характер, заключающийся в циклической модификации БЗ на основе результатов ее тестирования. На 1 шаге построения БЗ четко очерчивается область на решение задач, из которой ориентируется проектируемая ЭС, т.е. инженер БЗ определяет область применения будущей системы и класс решаемых ее задач. В настоящее время универсальный способ представления знаний отсутствует, поэтому инженер знаний должен максимально учитывать специфику исходной предметной области, полученная после формализации предметной области БЗ, может уже быть конкретно реализовано программными средствами. Процесс приобретения знаний состоит в передаче знаний и опыта от источника (экспертом, специальные публикации, опытные факты и т.д.) системе. Как правило, в качестве источника выступают эксперты не в целом по предметной области, на которые ориентирована ЭС, а специалисты по ее узким направлениям. Полученные от эксперта знания, представляет собой набор фактов, правил, процедур и оценок по ее узкой профессиональной области.

Подсистема объяснений предназначена для отображения в удобной для пользователя виде промежуточных и окончательных выводов, а также объяснения, производимых системой действий. Как правило для этих целей используется диалоговый режим и графический интерфейс, позволяющий наглядно отображать ход принятия решений системой. Эффективность данной системы может способствовать к доверию ее выводам со стороны пользователя, позволяя ему поэтапно отслеживать процесс принятия решений. С учетом сказанного, общая схема взаимодействия пользователя с экспертной системой сводится к следующему. После создания конкретной ЭС в результате совместной работы инженера БЗ и эксперта, при главенствующей роли первого, взаимодействие пользователя системы производится через интерфейс на некотором непроцедурном языке, близком к естественному или профессиональному языке предметной области, на которую ориентирована данная ЭС. В интерфейсном компоненте данной системы производится трансляция предложений этого языка на внутренний язык представлений знаний системы. Описанные запросы на внутреннем языке представления знаний поступают в подсистему логического вывода, которая на основе информации из БЗ генерирует рекомендации по решению поставленного вопроса.

Основу БЗ составляют формально представленные в ней факты и правила, модели предметной области. В подсистеме логического вывода реализуется некая стратегия выбора в соотв. Правил из Базы знаний. Существенно зависящая от метода представления знаний в системе и характера решаемых ее задач.

5.3.12

Атрибутивный подход требует полной информации о предметной области: об объектах, их атрибутах, о значениях атрибутов, а также дополнительной обучающей информации о принадлежности конкретных объектов к обобщенным классам, задаваемый экспертом.

Атрибутивный подход в экспертных системах имеет очень много общего с методами применяемыми в распознавании образов. Структурный подход к построению модели предметной области предполагает выделение следующих когнитивных элементов знаний:

  1. Понятия

  2. Взаимосвязи

  3. Метапонятия

  4. Семантические отношения

Выделяемые понятия предметной области должны образовывать систему под которой понимается совокупность понятий, обладающая следующими свойствами:

  • Минимальность (уникальной отсутствие избыточности)

  • Полнотой (достаточно полным описанием различных процессов, фактов, явлений предметной области)

  • Достоверность (адекватностью, валидностью – соответствие выделенных единиц смысловой информации их реальным наименованием)

Существует ряд методов выявления иерархической системы понятий и метапонятий (включая отношения между ними), позволяющей адекватно отразить предметную область:

  1. Метод локального представления

  2. Метод вычисления коэффициентов использования

  3. Метод формирования перечня понятий

  4. Ролевой метод

  5. Метод составления списка элементарных действий

  6. Метод составления оглавления учебника

  7. Тексто-логический метод

  8. Метод свободных ассоциаций для определения «смыслового расстояния, между понятиями»

  9. Метод сортировки карточек

  10. Метод обнаружения регулярности

  11. Метод семантического дифференциала и метод репертуарных решеток

Перечисленные методы применяются на этапе концептуализации при построении модели предметной области

Формализация. 3 этап.

Данный этап необходим для преобразования декларативных и процедурных знаний о предметной области, полученных на этапе концептуализации, в форму пригодную для обработки на компьютере. На данном этапе: 1) Выбирается или разрабатывается формальный язык, обеспечивающий представление знаний и манипулирования ими. 2) Осуществляется формализация знаний т.е. они преобразуются в форму пригодную для обработки на компьютере. Способы представления знаний:

Фреймы,

сценарии,

семантические сети,

продукции

Способы манипулирования знаний:

Логический вывод

Аналитическая модель

Статистическая модель