Тема: Базы знаний и экспертные системы

Понятие искусственного интеллекта. Базы знаний.

Понятие и назначение экспертных систем. Классификация ЭС.

Структура ЭС. Инструментальные средства построения ЭС.

Понятие искусственного интеллекта

Искусственный интеллект (англ. Artificial Intelligence (AI)) - раздел информатики, изучающий возможность обеспечения разумных рассуждений и действий с помощью вычислительных систем и иных искусственных устройств. При этом в большинстве случаев заранее неизвестен алгоритм решения задачи.

Искусственный интеллект (ИИ) как научное направление, связанное с попытками формализовать мышление человека, имеет длительную историю. Еще Платон, Аристотель, Р. Де­карт, Г.В. Лейбниц, Дж. Буль и многие другие исследователи на уровне современных им знаний стремились описать мышление как совокупность некоторых элементарных операций, правил и процедур. Качественно новый период развития ИИ связан с по­явлением в научных лабораториях ЭВМ и публикацией книги И. Винера "Кибернетика или управление и связь в животном и машине".

Первые шаги кибернетики были направлены на изучение и осмысление процессов, протекающих в сложных, прежде всего живых системах, включая и мыслящие. Исследования имели яр­ко выраженный познавательный характер. Но уже тогда ста­ли появляться разработки, направленные на воспроизведение в ЭВМ определенных процессов и феноменов мышления. Позднее именно это направление работ и оформилось в самостоятель­ную область, разрабатывающую проблему ИИ.

Работы по ИИ делятся на два направления.

Первое направление рассматривает продукт интеллектуальной деятельности человека, изучает его структуру (выделяя различные проявления интеллектуальной деятельности - решение задач, доказательство теорем, игры) и стремится воспроиз­вести этот продукт средствами современной техники, т.е. ЭВМ. Если удается запрограммировать ЭВМ так, чтобы она успешно решала конкретную задачу, то считают, что соответствующий вид интеллек­туальной деятельности автоматизирован. Успехи этого на­правления ИИ тесно связаны с развитием ЭВМ и искусством про­граммирования, т.е. с комплексом научно-технических исследований, называемым компьютерными науками. Это направление ИИ также часто называют машинным интеллектом.

Второе направление рассматривает данные о нейрофизиологи­ческих и психологических механизмах интеллектуальной деятельно­сти, а в более широком плане - разумном поведении человека. Разра­ботчики стремятся воспроизвести эти механизмы с помощью техниче­ских устройств, чтобы поведение их хорошо совпадало с поведением человека в определенных, заранее задаваемых пределах. При положи­тельном решении этой проблемы считают, что соответствующий вид человеческой деятельности автоматизирован. Развитие этого направле­ния, называемого искусственным разумом, тесно связано с успехами наук о человеке.

Оба основных направления ИИ связаны с моделированием. В пер­вом случае с моделированием имитационным, а во втором - со структурным. В упрощенном виде структура основных направлений, существующих в ИИ, изображена на рис. 1.

Рис. 1. Основные направления исследований

в области искусственного интеллекта ¹

Базы знаний

Одной из ключевых проблем создания ИИ является проблема представления и использования знаний.

В области ИИ понятие о знаниях сформировалось в ходе исследо­ваний по созданию принципов и техники работы с большими объе­мами данных, и по построению баз данных (БД). Эффективность БД во многом зависит от того, каким именно способом организовывают­ся, структурируются данные в памяти ЭВМ. До недавнего времени основную роль в этом играли формальные характеристики данных: принадлежность их некоторой табличной структуре, вхождение в одну тематическую группу и т. д.

Эффективность БД может быть существенно повышена, если связывать хранящуюся информацию за счет отношений, кото­рые существуют между фактами в объекте управления или в естест­венной среде. Отношения эти должны быть не случайными, ситуа­тивными, а отражать существенные связи объекта, его природу. Возникает необходимость отображения в БД знаний об объекте. Такие БД стали называть интеллектуальными базами данных или базами (системами) знаний.

Каждая БЗ является математической моделью некоторой области прикладного, неформализованного знания. Разработанные модели должны быть зафиксированы в памяти ЭВМ и использоваться для решения прикладных задач.