Участники разработки

В разработке экспертной системы участвуют представители следующих специальностей: эксперт, инженер по знаниям, программист.

Эксперт – это специалист в предметной области, задачи которой будет решать экспертная система.

Инженер по знаниям – это специалист по разработке экспертных систем. Используемые им технологию и методы называют технологией и методами инженерии знаний. Инженер по знаниям помогает эксперту выявить и структурировать знания, необходимые для работы экспертной системы. Отсутствие среди участников разработки инженеров по знаниям, то есть замена их программистами, либо приводит к неудаче проекта создания экспертной системы, либо значительно увеличивает сроки ее разработки.

Режимы работы

Экспертная система работает в двух режимах: в режиме приобретения знаний и в режиме решения задачи, называемом также режимом консультации или режимом использования экспертной системы.

В режиме приобретения знаний общение с экспертной системой осуществляет эксперт при посредничестве инженера по знаниям. В этом режиме эксперт, используя компонент приобретения знаний, наполняет систему знаниями, которые позволяют системе в режиме решения уже без участия эксперта решать задачи из предметной области.

В режиме консультации общение с экспертной системой осуществляет конечный пользователь, которого интересует результат и, возможно, способ его получения. В этом режиме данные о задаче пользователя после обработки их диалоговым компонентом поступают в рабочую память. Решатель на основе входных данных из рабочей памяти и заложенных в систему знаний формирует решение задачи.

Продукционная модель знаний

Продукционная модель является одним из популярных средств представления знаний в системах искусственного интеллекта. С одной стороны, продукции близки к логическим моделям, что позволяет организовывать эффективные процедуры логического вывода. С другой стороны, продукции в сравнении с логическими моделями более наглядно отражают знания.

Продукционная модель включает:

1. набор правил (продукций), представляющих базу знаний (в продукционной системе);

2. рабочую память, в которой хранятся исходные факты и факты, выведенные из них;

3. механизм логического вывода, позволяющий из имеющихся фактов согласно имеющимся правилам выводить новые факты.

Каждое правило содержит условную и заключительную части.

В условной части правила находится либо одиночный факт, либо несколько фактов (условий), соединенных конъюнкцией.

В заключительной части правила находятся факты, которыми необходимо пополнить рабочую память, если условная часть правила является истинной.

В общем случае под продукцией понимается выражение следующего вида:

(i) Q; Р; А => В; N

Здесь i – имя продукции или ее порядковый номер, с помощью которого данная продукция выделяется из всего множества продукций. В качестве имени может выступать некоторая лексема, отражающая суть данной продукции, например, «покупка книги» или «набор кода замка».

Элемент Q характеризует сферу применения продукции. Такие сферы легко выделяются в сознании человека. Например, в одной сфере хранятся знания о том, как надо готовить пищу, в другой – как добраться до работы. Разделение знаний на отдельные сферы позволяет экономить время на поиск нужных продукций.

Основным элементом продукции является ее ядро А => В, которое читается как «ЕСЛИ A, ТО B». Более сложные конструкции ядра допускают в правой части альтернативный выбор «ЕСЛИ А, ТО B1, ИНАЧЕ B2». Интерпретация ядра продукции может быть различной и зависит от того, что стоит слева и справа от знака секвенции =>. При одной из интерпретаций ядра продукции секвенция может истолковываться в обычном логическом смысле как знак логического следования В из истинного А. Возможны и другие интерпретации ядра продукции. Так, например, A может описывать условие, выполнение которого необходимо для того, чтобы можно было совершить действие В.

Элемент Р есть условие применимости ядра продукции. Если Р истинно, то ядро продукции активизируется. В противном случае ядро не может быть активизировано.

Рассмотрим, например, продукцию «Наличие денег; Если хочешь купить вещь X, то заплати в кассу ее стоимость и отдай чек продавцу». Если в этой продукции условие применимости ядра продукции ложно, то есть денег нет, то применить ядро продукции невозможно.

Элемент N есть постусловие продукции. Постусловие задает действия и процедуры, которые необходимо выполнить после реализации ядра продукции. Например, после покупки вещи в магазине необходимо в описи товаров этого магазина уменьшить на единицу количество вещей такого типа.

Представление знаний в виде набора правил имеет следующие преимущества:

1. простота создания и понимания отдельных правил,

2. простота механизма логического вывода.

Основной недостаток – это неясность взаимных отношений правил.