52__Архитектура экспертной системы. Типы экспертных систем.
В течение последних десятилетий многочисленные попытки исследователей были направлены на создание систем, способных заменить специалиста в конкретной предметной области, т. е. решать задачи в отсутствие экспертов. Эти системы получили название экспертных систем.
Экспертная система (ЭС) – это интеллектуальная система, предназначенная для оказания помощи специалистам, работающим в некоторой предметной области. Под ЭС понимается программа, обладающая следующими свойствами:
Компетентность – система должна достигать экспертного уровня решений. Система должна быть умной (дуракоустойчивой), адекватно реагировать на запрос.
Символьное рассуждение – система должна уметь представлять знания в символьном виде, должна уметь переформулировать символьные знания.
Глубина – должна уметь работать в предметной области, содержащей трудные задачи, должна уметь использовать сложные правила.
Самосознание – система должна уметь исследовать свои рассуждения, должна уметь объяснять свои действия.
Одним из наиболее популярных определений экспертной системы является следующее: "Под экспертной системой понимается система, объединяющая возможности компьютера со знаниями и опытом эксперта в такой форме, что система может предложить разумный совет или осуществить разумное решение поставленной задачи. Дополнительно желаемой характеристикой такой системы, которая многими рассматривается как основная, является способность системы пояснять по требованию ход своих рассуждений в понятной для спрашивающего форме"
Структура экспертной системы представлена следующими структурными элементами:
База знаний - механизм представления знаний в конкретной предметной области и управления ими;
Механизм логических выводов - делает логические выводы на основании знаний, имеющихся в базе знаний;
Пользовательский интерфейс - используется для правильной передачи ответов пользователю;
Модуль приобретения знаний - служит для получения знаний от эксперта, поддержки базы знаний и дополнения ее при необходимости;
Модуль советов и объяснений - механизм, способный не только давать заключение, но и представлять различные комментарии, прилагаемые к этому заключению, и объяснять его мотивы. В противном случае пользователю будет трудно понять заключение. Такое понимание необходимо, если заключение используется для консультации или оказании помощи при решении каких-либо вопросов. Кроме того, с его помощью эксперт определяет, как работает система, и позволяет точно выяснить, как используются знания, предоставленные им.
Перечисленные структурные элементы являются наиболее характерными для большинства экспертных систем, хотя в реальных условиях некоторые из них могут отсутствовать.
Программный комплекс, поддерживающий отображение данных и знаний для двух предметных областей в общем случае можно назвать гибридной экспертной системой. 2 типа гибридных ЭС: 1. ЭС, использующие разные модели представления знаний; 2. ЭС, кроме БД и БЗ, включающая еще прикладные программы предметной области.
Известны три основные разновидности исполнения экспертных систем:
Экспертные системы, выполненные в виде отдельных программ, на некотором алгоритмическом языке, база знаний которых является непосредственно частью этой программы. Как правило, такие системы предназначены для решения задач в одной фиксированной предметной области. При построении таких систем применяются как традиционные процедурные языки PASCAL, C и др., так и специализированные языки искусственного интеллекта LISP, PROLOG.
Оболочки экспертных систем - программный продукт, обладающий средствами представления знаний для определенных предметных областей. Задача пользователя заключается не в непосредственном программировании, а в формализации и вводе знаний с использованием предоставленных оболочкой возможностей. Недостатком этих систем можно считать невозможность охвата одной системой всех существующих предметных областей. Примером могут служить ИНТЕРЭКСПЕРТ, РС+, VP-Expert.
Генераторы экспертных систем - мощные программные продукты, предназначенные для получения оболочек, ориентированных на то или иное представление знаний в зависимости от рассматриваемой предм. области. Примеры этой разновидности - системы KEE, ART и др.
Одним из часто употребляемых оснований классификации экспертных систем является тип решаемых ими задач.
Интерпретация - Построение описаний ситуаций по наблюдаемым данным, распознавание символов, образов, понимание речи, анализ изображений, идентификация символов или решение других аналитических задач.
Прогноз - Вывод вероятных следствий из заданных ситуаций, давать вероятностную оценку задаваемую пользователем информации. Используется: прогноз погоды, демографический прогноз, оценка будущего результата и т.п.
Диагностика - Заключение о нарушениях в системе исходя из наблюдений, делается вывод о нарушение в работе объекта по данным наблюдения за ним.
Проектирование - Построение конфигурации объектов при ограничениях, создается конструкция объекта с учетом соответствующих ограничений.
Планирование - Проектирование плана действий
Мониторинг - Сравнение наблюдений с критическими точками плана, предназначены для выявления «узких» мест в работе систем и предупреждения попадания системы в такие «узкие» места
Отладка - Выработка рекомендаций по устранению неисправностей, обобщает в себе элементы планирования, проектирования и прогнозирования, в них выдаются рекомендации по исправлению обнаруженных затруднений в процессе функционирования объекта.
Ремонт - Выполнение плана применения выработанной рекомендации, планируется как устранить неисправность в работе объекта.
Обучение - Диагностика, отлаживание и исправление поведения ученика, констатирует и отлаживают знания ученика. В таких системах создана некая модель знаний, фактические знания сравниваются с этой моделью и при необходимости исправляются, добавляются и уточняются
Управление - Интерпретация, прогноз, ремонт и мониторинг поведения системы, объединяют в себе элементы всех предыдущих систем
Существует два типа ЭС:
Система тиражирования знаний, предназначенная для не очень квалифицированных специалистов – используются, как правило, для обучения специалистов и могут содержать декларативные знания.
Система получения новых знаний, которые ориентированы на работу с широко квалифицированными специалистами – включают подсистему объяснения и ориентированы на высококвалифицированных специалистов, т.е. лиц, принимающих решения.