<<
>>

Экспертные системы

Экспертные системы составляют одно из наиболее перспективных направлений в области искусственного интеллекта. Цель этого направления - разработка методов и программ, позволяющих получать результаты, не уступающие по качеству и эффективности результатам, которые смог бы получить эксперт-человек при решении особенно трудных для экспертизы, так называемых неформализованных задач.
Неформализованными считаются задачи, обладающие хотя бы одной из следующих характеристик: невозможно задание в числовой форме; нет четко определенной целевой функции;

задача алгоритмически неразрешима или решение невозможно из-за ограниченности ресурсов компьютера.

Типичные свойства неформализованных задач - ошибочные, неоднозначные, неполные, противоречивые исходные данные и знания о проблемной области; большое число параметров, т.е. большая размерность пространства параметров, в котором отыскивается точка оптимума; динамическое изменение данных и знаний в ходе решения задачи.

Экспертные системы применимы для интерпретации, предсказания, диагностики, планирования, конструирования, контроля, отладки, инструктажа, управления в таких областях, как финансы, медицина, космос, связь, образование, энергетика, некоторые виды промышленности. Решение задач, всегда имеющих практически важное значение, в экспертных системах обычно находится эвристически с использованием символьных вычислений. Как метод получения решения, так и само решение должны быть понятны пользователю и могут быть объяснены экспертной системой.

Основная операция, применяемая при выработке новых знаний в экспертных системах, называется продукцией. Продукция состоит в исключении в начале заданного слова некоторого числа символов и добавлении в конце оставшегося слова некоторого числа других символов. Например, исключая в слове ACT символы (буквы) АС и добавляя символы АВ, получаем слово TAB. Любой текст можно рассматривать как слово (хотя и достаточно длинное), поэтому располагая продукционной системой, можно строить новые тексты. Продукционная система PS в общем случае представляется в виде

343


га = .

Здесь Я - рабочая память, которая в экспертных системах понимается как база исходных и текущих данных; В - база знаний для хранения долгосрочных данных, описывающих рассматриваемую область, и правил преобразования данных, т.е. множество допустимых продукций; I - интерпретатор («решатель»), реализующий циклический процесс вывода решений.

Базу В можно пополнять. Интерпретатор I можно формально представить в виде

I=,

где V - процесс выбора из В и Я для очередного цикла работы интерпретатора; Я - процесс сопоставления правил вывода и данных; К - процесс разрешения конфликтов, т.е. процесс планирования - нахождения продукции, которая будет применяться в следующем цикле; Ж - процесс выполнения выбранных правил.

Мощность экспертной системы определяется, главным образом, мощностью базы знаний, которые обычно являются эвристическими, экспериментальными, правдоподобными. Эксперт ведет диалог с системой на удобном языке и может приобретать новые знания, а система может объяснить свои рассуждения.

Различают статические и динамические экспертные системы. Статические экспертные системы предназначены для решения задач, в которых можно не учитывать изменение окружающего мира за время решения. Статическая система (рис. 10.4) помимо базы знаний, рабочей памяти и интерпретатора имеет компонент приобретения знаний, через который пользователь наполняет систему знаниями; объяснительный компонент, поясняющий пользователю, как было получено или почему не получено решение, какие знания использовались; диалоговый компонент, организующий дружественный интерфейс с пользователем. В динамической системе (рис. 10.5) дополнительно имеются устройства сопряжения с внешним миром и подсистема его моделирования.

Экспертные системы работают в одном из двух режимах. Вначале в режиме приобретения знаний эксперт наполняет систему знаниями о проблемной области, которые включают исходные данные и правила преобразования данных (допустимые продукции). Затем в режиме консультации осуществляется собственно


344


решение задачи, причем система объясняет пользователю как получен результат.

Рис. 10.4. Архитектура статической экспертной системы

Существуют изолированные экспертные системы, не взаимо- действующие с другими программными средствами (базами дан-

ных, пакетами прикладных программ, электронными таблицами), интегрированные, в которых такие взаимодействия имеются.

централизованных экспертных системах аппаратные средства со- стоят из единственного компьютера и терминалов, а в распределен- ных системах используются ресурсы нескольких (иногда многих) компьютеров. Мобильные экспертные системы могут устанавли- ваться на компьютерах разных типов, а немобильные - на компью- терах одного типа. По затратам ресурсов экспертные системы де- лятся на малые (могут функционировать на персональных компью- терах, используются обычно для обучения или исследования воз- можностей системы), средние (устанавливаются на рабочих стан- циях и охватывают все приложения систем) и большие (на рабочих станциях и больших компьютерах, обычно имеют доступ к огром- ным базам данных). Особо можно выделить символьные эксперт- ные системы, которые предназначены для исследовательских ра- бот и устанавливаются на компьютерах с символьными вычисле-


345

И 8



ниями и языками типа Пролог, Лисп и т.п. По приложениям выделяют проблемно-ориентированные экспертные системы, ориентированные на некоторые классы задач (управление, планирование, прогнозирование и т.п.), и предметно-ориентированные - для различных предметных областей (банки, биржи, поиск неисправностей в разных технических средствах и др.).


Рис. 10.5. Архитектура динамической экспертной системы

Динамические экспертные системы реального времени - это особый тип систем, имеющих эффективную связь с внешними системами и базами данных и обычно применяемых для управления какими-либо процессами. Архитектура экспертной системы реального времени показана на рис. 10.6.

Входящая в систему машина вывода выполняет все рассуждения с использованием средств ускорения рассуждений и осуществляет реакции на непредвиденные обстоятельства - аварии, истощение ресурсов, сбои аппаратуры.

В настоящее время в продаже уже имеется довольно много экспертных систем различных фирм, в том числе для персональных компьютеров. Выпускаются статические, динамические, символьные экспертные системы и системы реального времени. Можно


346


отметить, например, интегрированную экспертную систему реального времени G2 фирмы Gensym Corp. (USA), систему TDC Expert фирмы Honeywell (USA), систему Promass фирмы Unibit (UK), систему ILOG Rules фирмы ILOG (France). Стоимость выпускаемых экспертных систем пока довольно велика. Работы в области создания экспертных систем активно продолжаются.


Рис. 10.6. Архитектура экспертной системы реального времени
<< | >>

Еще по теме Экспертные системы:

  1. ВЗАИМООЦЕНКА ЭКСПЕРТНАЯ ВНУТРИГРУППОВАЯ
  2. МЕТОД ОЦЕНКИ ЭКСПЕРТНОЙ
  3. Глава 4. ЭКСПЕРТНЫЙ ОПРОС1
  4. 4.1.2. Экспертная (исследовательская) фотография
  5. Очерк XII ЭКСПЕРТНЫЙ 1МЕТОД В ПРИКЛАДНОЙ СОЦИОЛОГИИ
  6. Экспертное разрешение психологических вопросов
  7. 4.1. Методология экспертного опроса
  8. 4.4. Факторы валидности экспертных оценок
  9. § 1. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭКСПЕРТНОГО ОПРОСА
  10. 4.2. Виды экспертного опроса