СТРУКТУРА И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭС

2.    СТРУКТУРА И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭС

Знания, которыми обладает специалист в какой-либо облас­ти (дисциплине), можно разделить на формализованные (точные) и неформализованные (неточные). Формализованные знания фор­мулируются в книгах и руководствах в виде общих и строгих суждений (законов, формул, моделей, алгоритмов и т.п.), от­ражающих универсальные знания. Неформализованные знания, как правило, не попадают в книги и руководства в связи с их конкретностью, субъективностью, и приблизительностью. Знания этого рода являются результатом обобщения многолетнего опыты работы и интуиции специалистов. Они обычно представляют со­бой многообразие эмпирических (эвристических) приемов и пра­вил.

В зависимости от того, какие знания преобладают в той или иной области (дисциплине), ее относят к формализованным (если преобладают неточные знания) описательным областям. Задачи, решаемые на основе точных знаний, называют формали­зованными, а задачи, решаемые с помощью неточных знаний,- неформализованными. (Речь идет не о неформализуемых, а о не­формализованных задачах, т.е. о задачах, которые, возможно, и формализуемы, но эта формализация пока неизвестна.

Традиционное программирование в качестве основы для раз­работки программы использует алгоритм, т.е. формализованное знание. Поэтому до недавнего времени считалось, что ЭВМ не приспособлены для решения неформализованные задач. Расшире­ние сферы использования ЭВМ показало, что неформализованные задачи составляют очень важный класс задач, вероятно, значи­тельно больший, чем класс формализованных задач. Неумение решать неформализованные задачи сдерживает внедрение ЭВМ в описательные науки. Основной задачей информатики является внедрение ее методов в описательные науки и дисциплины. На основании этого можно утверждать, что исследования в области ЭС занимают значительное место в информатике.

Ньюэлл предложил относить к неформализованным задачам те, которые обладают одной или несколькими из следующих осо­бенностей:

алгоритмическое решение задачи неизвестно (хотя, возмож­но, и существует) или не может быть использовано из-за огра­ниченности ресурсов ЭВМ (времени, памяти);

задача не может быть определена в числовой форме (требу­ется символьное представление);

цели задачи не могут быть выражены в терминах точно оп­ределенной целевой функции.

Как правило, неформализованные задачи обладают неполно­той, ошибочностью, неоднозначностью и (или) противоречи­востью знаний (как данных, так и используемых правил преоб­разования).

Экспертные системы не отвергают и не заменяют традицион­ного подхода к программированию, они отличаются от традици­онных программ тем, что ориентированы на решение неформали­зованных задач и обладают следующими особенностями:

алгоритм решений не известен заранее, а строится самой ЭС с помощью символических рассуждений, базирующихся на эв­ристических приемах;

ясность полученных решений, т.е. система "осознает" в терминах пользователя, как она получила решение;

способность анализа и объяснения своих действий и знаний;

способность приобретения новых знаний от пользовате­ля-эксперта, не знающего программирования, и изменения в со­ответствии с ними своего поведения;

обеспечение "дружественного", как правило, естествен­но-языкового (ЕЯ) интерфейса с пользователем.

Обычно к ЭС относят системы, основанные на знаниях, т.е. системы, вычислительная возможность которых является в пер­вую очередь следствием их наращиваемой базы знаний (БЗ) и только во вторую очередь определяется используемыми метода­ми. Методы инженерии знаний (методы ЭС) в значительной сте­пени инвариантны тому, в каких областях они могут применять­ся. Области применения ЭС весьма разнообразны: военные при­ложения, медицина, электроника, вычислительная техника, гео­логия, математика, космос, сельское хозяйство, управление, финансы, юриспруденция и т.д. Более критичны методы инжене­рии знаний к типу решаемых задач. В настоящее время ЭС ис­пользуются при решении задач следующих типов: принятие реше­ний в условиях неопределенности (неполноты), интерпретация символов и сигналов, предсказание, диагностика, конструиро­вание, планирование, управление, контроль и др.

Экспертные системы – это сложные программные комплексы, аккумулирующие знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующие этот эмпирический опыт для консультаций менее квалифицированных пользователей.

Пользователь Инженер по знаниям

Эксперт

Пользователь – специалист предметной области, для которого предназначена система. Обычно его квалификация недостаточно высока и поэтому он нуждается в помощи и поддержке своей деятельности со стороны экспертной системы.

Инженер по знаниям – специалист по ИИ, выступающий в роли промежуточного буфера между экспертом и базой знаний.

Интерфейс пользователя – комплекс программ, реализующих диалог пользователя с ЭС как на стадии ввода информации, так и на стадии получения результатов.

База знаний (БЗ) – ядро ЭС, представляющее собой совокупность знаний предметной области, записанная на машинный носитель в форме, понятной пользователю и эксперту.

Решатель - программа, моделирующая ход рассуждений эксперта на основе знаний, имеющихся в БЗ.

Подсистема объяснений – программа, позволяющая пользователю получать ответы на вопросы: “Как была получена та или иная рекомендация ?” и “Почему система приняла такое решение?”

Интеллектуальный редактор БЗ – программа, представляющая инженеру по знаниям возможность создавать БЗ в диалоговом режиме. Включает подсистему вложенных меню, шаблонов языка представления знаний, подсказок и т.д.

Экспертная система работает в двух режимах: приобретения знаний и решения задач (называемом также режимом консульта­ции или режимом использования ЭС).

В режиме приобретения знаний общение с ЭС осуществляет через посредничество инженера по знаниям эксперт. Эксперт описывает проблемную область в виде совокупности данных и правил. Данные определяют объекты, их характеристики и зна­чения, существующие в области экспертизы. Правила определяют способы манипулирования данными, характерные для рассматри­ваемой проблемной области. Эксперт, используя компонент при­обретения знаний, наполняет систему знаниями, которые позволяют ЭС в режиме решения самостоятельно (без эксперта) ре­шать задачи из проблемной области.

Важную роль в режиме приобретения знаний играет объясни­тельный компонент. Именно благодаря ему эксперт на этапе тестирования локализует причины неудачной работы ЭС, что позволяет эксперту целенаправленно модифицировать старые или вводить новые знания. Обычно объяснительный компонент сооб­щает следующее: как правила используют информацию пользова­теля; почему использовались или не использовались данные или правила; какие были сделаны выводы и т.п. Все объяснения де­лаются, как правило, на ограниченном естественном языке или языке графики.

В режиме консультации общение с ЭС осуществляет конечный пользователь, которого интересует результат и (или) способ по­лучения решения. Пользователь в зависимости от назначения ЭС может не быть специалистом в данной проблемной области, в этом случае он обращается к ЭС за советом, не умея получить ответ сам, или быть специалистом, в этом случае он обращает­ся к ЭС, чтобы либо ускорить процесс получения результата, либо возложить на ЭС рутинную работу. Термин "пользователь" является многозначным, так как кроме конечного пользователя применять ЭС может и эксперт, и инженер по знаниям, и прог­раммист.

В режиме консультации данные о задаче пользователя обра­батываются диалоговым компонентом, который выполняет следую­щие действия:

распределяет роли участников (пользователя и ЭС) и орга­низует их взаимодействие в процессе кооперативного решения задачи;

преобразует данные пользователя о задаче, представленные на привычном для пользователя языке, во внутренний язык сис­темы;

преобразует сообщения системы, представленные на внут­реннем языке, в сообщения на языке, привычном для пользова­теля (обычно это ограниченный естественный язык или язык графики).

После обработки данные поступают в РП. На основе входных данных из РП, общих данных о проблемной области и правил из БЗ решатель (интерпретатор) формирует решение задачи.

В отличие от традиционных программ ЭС в режиме решения задачи не только исполняет предписанную последовательность операций, но и предварительно формирует ее. Если ответ ЭС не понятен пользователю, то он может потребовать объяснения, как ответ получен.

Похожие работы

Разработка и создание автоматизированной системы обработки информации

Скачать

11489

1

0

... , выполнение работ, предоставление услуг). Система предназначена для применения на складах или для лиц, занимающихся реализации продукции. Раздел 1. Описание объекта для разработки и создания автоматизированной системы обработки информации. Проблема учета отгрузки и реализации готовой продукции на предприятии – одна из важнейших проблем на любом предприятии. Система учета отгрузки и реализации ...

Автоматизированные системы обработки информации и управления

Скачать

326231

12

0

... рисунков в формате А0-А1 со скоростью 10-30 мм/с. Фотонаборный аппарат Фотонаборный аппарат можно увидеть только в солидной полиграфической фирме. Он отличается своим высоким разрешением. Для обработки информации фотонаборный аппарат оборудуется процессором растрового изображения RIP, который функционирует как интерпретатор PostScript в растровое изображение. В отличие от лазерного принтера в ...

Автоматизированная система обработки экономической информации (АСОЭИ)

Скачать

39580

0

8

... необходимостью экономить трудовые, материальные и финансовые ресурсы. Отсюда вытекают и специальные требования, предъявляемые автоматизированным системам обработки информации. Прежде всего, система должна отвечать основным функциональным требованиям, в качестве которых выступают операции экономического отдела городской налоговой инспекции. Кроме того, к АСОЭИ предъявляются и основные системные ...

Автоматизированные системы обработки информации

Скачать

25297

1

1

... Конфигурациями Задачами управления Конфигурациями являются контроль изменяющейся ИТ – инфраструктуры (стандартизация, верификация и регистрация), сбор и управления Документацией по Ит – инфраструктуре, а также предоставления информации об ИТ-инфраструктуре для всех других процессов. 14. Управления Изменениями Управление Изменениями направлено на контроль проведения изменений в ИТ- ...