- •Введение
- •Глава 1. Ведение в системы искусственного интеллекта
- •1.1. Архитектура систем искусственного интеллекта
- •1.2. База знаний и данных
- •1.1.1 Понятие модели
- •1.1.2. Логические модели
- •1.1.3 Модели знаний на основе продукций
- •1.1.4 Фреймовая модель знаний
- •1.1.5 Семантические сети
- •1.3. Машина вывода
- •1.3.1. Понятие формальной системы
- •Примеры стратегии вывода
- •Как функционирует машина вывода
- •1.4. Извлечение знаний и обучение
- •1.4.1. Извлечение знаний от многих экспертов
- •1.4.2 Проблема непротиворечивости формализованной базы знаний
- •1.5. Обучение системы
- •1.6. Интерфейс с пользователем
- •1.7. Организация работы
- •1.8. Инструментальные средства создания систем искусственного интеллекта
- •Языки программирования
- •1.8.2. Языки продукционного программирования
- •1. 8. 3. Языки инженерии знаний и инструментальные системы
- •1.8.3.1. Система vpExpert
- •1.8.3.2. Система kas
- •1.8.3.3. Система Expert-Ease
- •Глава 2. База знаний
- •2.1. Методы извлечения знаний
- •2.1.1. Классификация методов извлечения знаний
- •2.1.2. Пассивные методы
- •2.1.2.1. Наблюдения
- •2.1.2.2. Анализ протоколов «мыслей вслух»
- •2.1.2.3. Лекции
- •2.1.3. Активные индивидуальные методы
- •2.1.3.1. Анкетирование
- •2.1.3.2. Интервью
- •2.1.3.3. Свободный диалог
- •2.1.4. Активные групповые методы
- •2.1.4.1. «Круглый стол»
- •2.1.4.2. «Мозговой штурм»
- •2.1.4.3. Экспертные игры
- •2.1.4.3.1. Игры с экспертом
- •2.1.4.3.2. Ролевые игры в группе
- •2.1.4.4. Игры с тренажерами
- •2.1.4.4.1. Компьютерные экспертные игры
- •2.1.5. Текстологические методы
- •2.2.Формальное описание понятий предметной области (по)
- •2.2.1. Методы абстрагирования понятий
- •2.2.1.1.Агрегация и декомпозиция понятий
- •2.2.1.2.Обобщение и специализация понятий
- •2.2.1.3.Типизация и конкретизация понятий
- •2.2.1.4.Ассоциация и индивидуализация понятий
- •2.3.Методы классификации
- •2.3.1. Экстенсиональный и интенсиональный аспекты классификации
- •2.3.2. Таксономия и мерономия
- •2.3.3. Типы классификаций
- •2.3.4. Древовидные классификации
- •2.3.5. Булевы классификации
- •2.3.6. Комбинативные классификации
- •2.4.События и процессы
- •2.4.1. Состояния предметной области
- •2.4.2. Событие
- •2.4.3. Последовательные процессы
- •2.4.4. Рекурсивные процессы
- •2.4.5. Ветвящиеся процессы
- •2.5. Системы продукций: структура, технология, применение
- •2.5.1. Неформальное введение в системы продукций
- •2.5.1.1 Алгоритмические модели
- •2.5.2 Логический вывод
- •2.5.3 Прикладные модели
- •2.5.4. Метамодель систем продукций
- •2.5.4.1. Основные подсистемы
- •2.5.5.2. Метаструктура базы данных и операций
- •2.5.5.2.1. Характер организации данных
- •2.5.5.2.2 Операции над базой данных
- •2.5.5.2.3 Контроль несовместимости
- •2.5.5.2.4 Ассоциативная надстройка
- •2.5.6. Метаструктура модуля правил
- •2.5.6.1 Аппарат активации
- •2.5.6.2 Структура правил
- •2.5.7. Метаструктура модуля управления
- •2.5.8. Технология поддержки разработок продукционных систем
- •2.5.9. Формальные модели систем продукций
- •2.5.9.1. Алгебраическая модель
- •2.5.9.1.1. Основные определения
- •2.5.9.1.2. Операции преобразования ситуации
- •2.5.9.1.3. Условия корректности вычислений над конъюнктивной базой данных
- •2.5.9.1.4. Однозначность вычислений над дизъюнктивной базой
- •2.5.9.2. Управление выводом в системах продукций
- •2.5.9.3. Язык управления применением продукций
- •2.5.9.4. Язык управления выбором данных
- •2.5.9.5. Обзор формальных моделей вычислений
- •2.5.10. Экспериментальные системы продукций
- •2.5.10.1. Система скип
- •2.5.10.2. Система анализа топологических чертежей интегральных схем
- •P(слой) x0, y0 : Dx1, Dy2, .., Dxn-1, Dyn;
- •2.6. Выводы к второй главе
- •3. Машина логического вывода
- •3.1. Формальное определение задачи
- •3.2. Специфика решения задач в сии
- •3.3. Управление процессом решения задачи
- •3.4. Модели эвристического поиска решений
- •3.4.1 Стратегия поиска в глубину
- •3.4.2. Стратегии перебора с отсечениями
- •3.4.2.1. Метод ветвей и границ
- •3.4.2.2. Стратегии поиска на основе эвристической функции оценки
- •3.5. Методы вывода и доказательства теорем
- •3.5.1 Механизм резолюции Робинсона
- •3.5.2. Резолюция в логике высказываний
- •3.5.2.1 Линейная резолюция вL
- •Метод линейного вывода в lЛавленда, Ковальского и Кюнера
- •Эффективная реализация
- •3.5.2.3. Метод поиска в глубину
- •3.5.2.4 Эвристики поиска в дереве
- •3.5.2.5. Семантическая резолюция
- •3.5.3 Резолюция в pl
- •3.6. Методы индуктивного вывода
- •3.6.1. Виды индукции
- •3.6.2. Индукция как вывод и индукция как метод
- •3.6.3. Правила, необходимые для систем автоматического формирования знаний
- •3.7. Дедуктивный вывод на семантических сетях
- •3.7.1. Нерезолютивные методы вывода на семантических сетях
2.1.4.3.2. Ролевые игры в группе
Групповые игры предусматривают участие в игре нескольких экспертов. В такой игре обычно заранее составляется сценарий, распределяются роли, к каждой роли готовится портрет-описание (лучше с девизом) и разрабатывается система оценивания игроков.
Существует несколько способов проведения ролевых игр. В одних играх игроки могут придумать себе новые имена и играть под ними. В других все игроки переходят на «ты». В третьих роли выбирают игроки, в четвертых роли вытягивают по жребию. Роль - это комплекс образцов поведения. Роль связана с другими ролями. «Короля играет свита». Поскольку в нашем случае режиссером и сценаристом игры является инженер по знаниям, то ему и предоставляется полная свобода в выборе формы проведения игры.
В литературе описана игра «План», предназначенная для извлечения знаний из специалистов предприятия, разрабатывающих производственные планы выпуска для цехов и принимающих различные решения по управлению производством.
В игре экспертов разбили на три игровые группы: ЛПР1 - группа планирования; ЛПР2 - группа «управленцев»; Э - группа экспертизы по оцениванию действий ЛПР1 и ЛПР2. Группам ЛПР1 и ЛПР2 задавались различные производственные ситуации и тщательно протоколировались их споры, рассуждения, аргументы по принятии решений. В результате игры был создан прототип базы знаний экспертной системы планирования.
Обычно в игре принимает участие от трех до шести экспертов, если их больше, то можно разбить всех на несколько конкурирующих игровых бригад. Элемент состязательности оживляет игру. Например, чей диагноз окажется ближе к истинному, чей план рациональнее использует ресурсы, кто быстрее определит причину неисправности в техническом блоке.
Создание игровой обстановки потребует немало фантазии и творческой выдумки от инженера по знаниям. Ролевая игра, как правило, требует некоторых простейших заготовок (например, табличек «Директор», «Бухгалтерия», «Плановый отдел», специально напечатанных инструкций с правилами игры). Но главное, конечно, чтобы эксперты в игре действительно «заиграли», раскрепостились и «раскрыли свои карты».
2.1.4.4. Игры с тренажерами
Игры с тренажерами в значительной степени ближе не к играм, а к имитационным упражнениям в ситуации, приближенной к действительности.
Наличие тренажера позволяет воссоздать почти производственную ситуацию и понаблюдать за экспертом. Тренажеры широко применяют для обучения (например, летчиков или операторов атомных станций). Очевидно, что применение тренажеров для извлечения знаний позволит зафиксировать фрагменты «летучих» знаний, возникающих во время и на месте реальных ситуации и выпадающих из памяти при выходе за пределы ситуации.
2.1.4.4.1. Компьютерные экспертные игры
Идея использовать компьютеры в деловых играх известна давно. Но только когда компьютерные игры взяли в плен практически всех пользователей персональных ЭВМ от мала до велика стала очевидной особая притягательность такого рода игр.
Компьютерные игры обычно разделяют:
на позиционные игры (шахматы, шашки, го);
динамические игры (связанные со скоростью реакции - стрельба по движущейся мишени);
зрелищные или диалоговые фильмы, где пользователь может влиять на сюжет (Larry, Одиссея);
обучающие, в которых пользователь, играя, осваивает какие-то навыки или узнает что-то новое для себя.
Очевидно, что экспертные игры должны сочетать элементы перечисленных выше классов. В отечественной игре «Зоосад» основной принцип состоит в создании игровой ситуации при организации диалога с экспертом. При этом задача извлечения знаний маскируется нацеленностью на решение чисто игровой задачи: необходимо определить содержимое «черного ящика», в котором находится некое животное при этом надо набрать наибольшее количество очков, не истратив выданного ресурса денег. В ходе игры эксперт делает ставки на различные гипотезы, указывая при этом, какими признаками обладает то или иное животное. После каждого ответа он получает необходимую информацию о своих результатах. По ходу игры невидимо для эксперта формируются правила, отражающие знания эксперта на основании сделанных им ходов. В данной игре - это знания о том, какими признаками обладают те или иные животные. Таким образом, выявляется алфавит значимых признаков для диагностики и классификации животных.
Сравнительные характеристики экспертных игр приведены в табл. 4.
Таблица 4
|
Эксперт-ные игры |
Достоинства |
Недостатки |
Требования к эксперту (тип и качество) |
Требования к аналитику (тип и качество) |
Характеристики предметной области |
|
Индивидуальные |
Дают возможность сравнительно быстро получить качественную картину принятия решения Позволяют выяснить, какую информацию и как использует эксперт |
Отсутствие методик и стандартного набора игр Высокие профессиональные требования к аналитику |
Собеседник или практик (раскованность и актерское мастерство) |
Собеседник (режиссёрские способности + сценарист + актёрское мастерство) |
Средне и слабо структурированные и слабодокументированные |
|
Групповые |
Реалистично воссоздают атмосферу конкретной задачи Раскрепощают экспертов "Групповые" знания более объективны Выявляют логику и аргументацию у экспертов |
Требует от аналитика знания основ игротехники Сложность создания игр для конкретных предметных областей |
-"- |
Собеседник (способность к ведению конферанса + режиссёрские способности + сценарист + актёрское мастерство) |
-"- |
|
Компьютерные |
Вызывают интерес у экспертов Привлекают дизайном и динамикой Возможность изменения сценария и формы сеанса |
Сложность и высокая цена создания специализированных игр по конкретной ПО |
Практик без психологического барьера к ЭВМ |
Мыслитель (контакт с программистом) |
-"- |