2.6.8. Сравнение эс и традиционных программ

Еще один способ определить экспертные системы – это сравнить их с обычными программами. Самое главное разли­чие состоит в том, что экспертные системы манипулируют зна­ниями, тогда как обычные программы манипулируют данными. Фирма Teknowledge, которая занимается производством ком­мерческих экспертных систем, описывает эти различия, как по­казано в табл. 8.

Таблица 8

Обработка данных	Инженерия знаний
Представление и использова­ние данных. Алгоритмы Повторный прогон Эффективная обработка боль­ших баз данных	Представление и использо­вание знаний Эвристики Процесс логического вывода Эффективная обработка больших баз знаний

2.6.9. Основные характеристики экспертных систем

Специалисты в области ИИ имеют несколько более узкое (и более сложное) представление о том, что такое экспертные системы. Под экспертной системой понимается программа для ЭВМ, обладающая свойствами, изображенными на рис. 14.

Рис. 14

2.6.10. Работы, выполняемые при создании экспертных систем

Разработку экспертной системы можно считать состоящей из пяти сильно взаимодействующих и перекрывающихся этапов: идентификации, концептуализации, формализации, реализации и тестирования. На рис. 15 показано, как эти этапы влияют друг на друга.

Рис. 15

Хотя мы различаем эти этапы построения экспертной системы, не существует простого способа описать порядок, в котором они следуют. Разработка действительно всегда начинается с идентификации и заканчивается тестированием, однако в любой момент в ходе разработки проектировщик может оказаться вовлеченным в любой из этих процессов. Стрелки, идущие от тестирования к более ранним этапам, указывают, как это может произойти. На самом деле, чтобы сделать рисунок более точным, нам пришлось бы нарисовать стрелки, идущие от каждого этапа к каждому другому этапу.

На этапе идентификации разработчик и эксперт определяют существенные особенности задачи. К ним относятся сама задача (скажем, ее тип и широта постановки), участники процесса разработки (например, дополнительные эксперты), требуемые ресурсы (в том числе сроки и необходимые компьютерные мощности), а также цели и задачи создания экспертной системы (скажем, повысить компетентность или размножить редко встречающиеся способности и навыки). Из всех этих работ определение задачи и необходимой широты ее постановки вызывает у разработчиков наибольшие трудности. Часто проблема, которую вначале рассматривают, слишком широка и сложна, и ее нужно сузить до приемлемого размера. Разработчик может быстро получить представление о ее сложности, сосредоточившись на небольшой, но интересной подзадаче и реализовав подпрограммы для ее решения.

На этапе концептуализации инженер знаний и эксперт решают, какие понятия, отношения и механизмы управления нужны для описания решения задач в избранной области.

Формализация состоит в выражении ключевых понятий и отношений некоторым формальным способом, обычно в рамках схемы, диктуемой языком построения экспертных систем. Поэтому инженер знаний должен иметь некоторое представление о том, какие языки подходят для рассматриваемой задачи, к тому времени, когда начинается формализация.

На этапе реализации разработчик превращает формализованные знания в работающую компьютерную программу. Написание программы требует содержания, формы и согласования. Содержание берется из предметных знаний, сделанных явными в ходе формализации, т. е. структур данных, правил вывода и стратегий управления, необходимых для решения задачи. Форма задается языком, выбранным для разработки системы. Согласование включает в себя комбинирование и реорганизацию различных порций знаний с целью устранить глобальные неувязки между спецификациями структур данных, правил и схем управления.

Наконец, тестирование включает оценивание качества работы и полезности программы-прототипа и ее пересмотр, если это необходимо. Эксперт обычно оценивает прототип и помогает разработчику его пересмотреть. Как только прототип испытан на нескольких примерах, его следует протестировать на многих задачах, чтобы оценить качество его работы и его полезность. При таком оценивании могут обнаружиться недостатки схемы представления, например отсутствие нужных по­нятий или отношений, неправильный уровень детализации знаний или неудобные механизмы управления. Эти недостатки могут заставить разработчиков заново пройти через разные этапы разработки, переформулировать понятия уточнить правила вывода и пересмотреть схему управления.

Экспертные системы создаются для решения разного рода про­блем, типы которых можно сгруппировать в категории (табл. 9).

Таблица 9

Категория	Решаемая проблема
Интерпретация	Описание ситуации по информации, поступающей от датчиков.
Прогноз	Определение вероятных последствий заданных ситуаций.
Диагностика	Выявление причин неправильного функционирования системы по результатам наблюдений.
Проектирование	Построение конфигурации объектов при заданных ограничениях.
Планирование	Определение последовательности действий.
Наблюдение	Сравнение результатов наблюдений с ожидаемыми результатами.

Продолжение таблицы 9

Категория	Решаемая проблема
Отладка	Составление рецептов исправления неправильного функционирования системы.
Ремонт	Выполнение последовательности предписанных исправлений.
Обучение	Диагностика, отладка и исправление поведения обучаемого.
Управление	Управление поведением системы как целого.

Ниже перечислены некоторые из предметных областей, в кото­рых применяются экспертные системы.