1. Лабораторная работа №1 "Создание прототипа экспертной системы"

Цель работы – Получение практических навыков создания прототипа экспертной системы с использованием алгоритмических языков высокого уровня.

1.1. Основные теоретические сведения

1.1.1. Экспертные системы

Экспертная система (ЭС) представляет собой интеллектуальную систему, создаваемую с помощью эксперта – профессионала в той предметной (проблемной) области, в которой ЭС будет работать. Знания эксперта используются для создания базы знаний ЭС. Цель ЭС – сделать эти знания доступными для пользователя, когда ему необходимо помочь в решении практической задачи, с которой он самостоятельно справиться не может.

ЭС ориентирована на решение трудно формализуемых задач, которые обладают одной или несколькими из следующих характеристик:

• решаемые задачи не могут быть описаны в математической форме;

• цели не могут быть выражены в терминах точно определенной математической целевой функции;

• не существует алгоритмического решения задач и др.

В отличие от традиционных систем обработки данных в ЭС используется символьный (а не числовой) способ представления знаний, символьный вывод на знаниях и эвристический поиск решения задачи, а не исполнение математического алгоритма.

1.1.2. Прототип экспертной системы

При разработке ЭС вначале создается прототип ЭС, который является начальной версией создаваемой ЭС. Прототип создается для проверки правильности представления в ЭС знаний и рассуждений эксперта. База знаний прототипа ЭС содержит обычно несколько десятков правил, в то время как база знаний действующей ЭС может включать несколько тысяч (в отдельных случаях – десятки тысяч) правил и тестовых примеров. Прототип должен продемонстрировать пригодность используемых методов решения задач, возникающих в данной предметной области.

1.1.3. Решение задач в экспертной системе

Процесс функционирования ЭС состоит в следующем. Пользователь ЭС, желающий получить решение своей задачи, через пользовательский интерфейс посылает запрос к ЭС, т.е. ставит задачу. Решатель ЭС, используя базу знаний, в диалоговом режиме с пользователем решает эту задачу и выдает ему ответ или подходящую рекомендацию.

В данной работе ЭС решает задачу распознавания (идентификации), которая заключается в следующем. В базу знаний ЭС заранее заносится информация о множестве объектов, составляющих словарь данной предметной области. Каждый объект характеризуется своим набором значений атрибутов (признаков, свойств). Задача ЭС состоит в том, чтобы по отдельным заданным атрибутам определить название искомого объекта, который содержится в базе знаний. Таких объектов может быть несколько.

1.1.4. Постановка задачи распознавания в экспертной системе (пример)

Пусть предметной областью ЭС являются "Транспортные средства", в состав которых входят следующие объекты, образующие словарь данной предметной области:

1. Самолет. 2. Вертолет. 3. Катер. 4. Танкер. 5. Грузовик. 6. Такси.

Указанные объекты могут иметь следующие свойства:

1. Имеет колеса. 2. Имеет винт. 3. Имеет крылья. 4. Возит грузы.

С учетом указанной информации состав базы знаний ЭС можно представить в виде табл.1.1:

Табл.1.1. Состав базы знаний ЭС

№ объекта	Объекты	Свойства объектов
		1	2	3	4
		Колеса	Винт	Крылья	Возит грузы
1	Самолет	+	+	+	+
2	Вертолет	+	+	-	+
3	Катер	-	+	-	+
4	Танкер	-	+	-	+
5	Грузовик	+	-	-	+
6	Такси	+	-	-	-

где: "+" – объект имеет указанное свойство;

"-" – объект не имеет указанного свойства.

В данной лабораторной работе необходимо создать прототип ЭС для решения задачи распознавания (п.1.1.3). При решении такой задачи запрос пользователя может состоять в определении названия объекта, имеющегося в базе знаний ЭС и обладающего, например, такими свойствами:

• имеет колеса;

• не имеет винта;

• возит грузы.