3. Этапы разработки экспертных систем

Процесс разработки экспертной системы имеет существенные отличия от разработки обычного программного продукта. Опыт создания ЭС показал, что использование при их разработке методологии, принятой в традиционном программировании, либо чрезмерно затягивает процесс создания ЭС, либо приводит к отрицательному результату. Неформализованность задач, решаемых ЭС, отсутствие завершенной теории и методологии их разработки приводят к необходимости корректировки процесса создания по мере того, как увеличивается знание разработчиков о предметной области.

При разработке ЭС используется концепция прототипирования ( «быстрый прототип»). Суть этой концепции состоит в том, что разработчики как можно быстрее создают упрощенный прототип (или несколько прототипов) ЭС. Такой прототип должен продемонстрировать пригодность методов инженерии знаний для данной предметной области. В случае успеха разработчики расширяют знания прототипа о предметной области, прорабатывают детали и механизмы, обеспечивающие удобство использования ЭС, и т.п. При неудаче может потребоваться разработка нового прототипа с учетом приобретенного опыта или отказ от дальнейшей работы по созданию ЭС.

Традиционно сложилась определенная технология разработки ЭС, включающая шесть этапов: идентификацию, концептуализацию, формализацию, выполнение, отладку и тестирование, опытную эксплуатацию и внедрение. Последовательность их выполнения показана на рис. 4.

ЭС

Рис 4 - Этапы разработки экспертной системы

Идеи ти фи кац ия

На этом этапе задача идентифицируется, определяются участники процесса проектирования и их роли, ресурсы и цели. Определение участников и их ролей сводится к определению количества экспертов и инженеров по знаниям, а также формы их взаимоотношений. Обычно участвуют не менее 3-4 человек (один эксперт, один - два инженера по знаниям, один программист)

Для сложных ЭС целесообразно привлекать к основному циклу разработки несколько экспертов. Один из экспертов должен отвечать за непротиворечивость знаний, т.е. выполнять функцию руководителя экспертов. Применяются следующие формы взаимоотношений экспертов и инженеров по знаниям: эксперт исполняет роль информирующего или учителя, а инженер по знаниям - ученика. Инженер по знаниям должен быть способен изучить особенности той предметной области, в рамках которой необходимо разрабатывать ЭС. Несмотря на то, что основу знаний ЭС будут составлять знания эксперта, для достижения успеха инженер по знаниям должен использовать дополнительные источники в виде книг, отчетов, инструкций, которые ему рекомендовал эксперт.

Идентификация - составление неформального (вербального или словесного) описания задачи В описании указываются общие характеристики задачи, подзадачи, выделяемые внутри данной задачи, ключевые понятия (объекты), их характеристики и отношения, входные (выходные) данные, предположительный вид решения, общие знания, необходимые для решения задачи, примеры (тесты) решения задачи.

Цель этапа идентификации - охарактеризовать задачу и структуру поддерживающих ее знаний и таким образом обеспечить начальный импульс для развития базы знаний.

В ходе идентификации необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Какие задачи предполагается решать с помощью ЭС и как они могут быть охарактеризованы и определены⁹

2. На какие подзадач^ разбивается задача и какие данные они используют?

3. Какие основные понятия и взаимоотношения используются при формулировании и решении задачи?

4. Какие ситуации препятствуют решению?

5. Как эти препятствия будут влиять на ЭС?

На этом этапе ИЗ и эксперт работают совместно: начальное описание задачи экспертом влечет за собой вопросы ИЗ с целью уточнения терминов и ключевых понятий. Эксперт уточняет описание задачи, объясняет, как решать конкретную задачу и какие рассуждения лежат в основе решения После нескольких циклов уточнения получают окончательное неформальное описание.

При проектировании ЭС типичными ресурсами являются источники знаний, время разработки, вычислительные средства, объем финансирования и т.п.

При проектировании ЭС используются все доступные источники знаний: для эксперта - это предшествующий опыт, книги, конкретные примеры решенных задач; для ИЗ - опыт решения аналогичных задач, методы их решения и методы представления знаний, программный ннструментарий. При оценке временных ресурсов необходимо учитывать, что сроки разработки и внедрения ЭС - не менее 6 месяцев при трудоемкости от 2 до 5 чел-лет. Правильная оценка ресурсов является весьма важной, т.к. каждый из них существенно влияет на процесс проектирования.

Идентификация цели заключается в формулировании в явном виде цели построения системы При этом важно отличить цель, ради которой создается ЭС, от задач, которые она решает Примеры целей: формализация неформальных знаний экспертов, улучшение качества решения, автоматизация рутинных аспектов работы, тиражирование знаний экспертов и т.д. (целей может быть несколько).

На выходе из этапа идентификации инженер по знаниям должен ответить на основной вопрос: подходят ли методы инженерии знаний для решения предложенной задачи; затем сформулировать цель, после чего четко и ясно сформулировать саму задачу с учетом имеющихся ресурсов.