Структура динамической экспертной системы, ее основные элементы

Структура статической экспертной системы, ее основные элементы

Структура экспертных систем

Типичная статическая ЭС состоит из следующих основных компонентов (рис. 1.):

База данных (рабочая память) предназначена для хранения исходных и промежуточных данных решаемой в текущий момент задачи. Этот термин совпадает по названию, но не по смыслу с термином, используемым в информационно-поисковых системах (ИПС) и системах управления базами данных (СУБД) для обозначения всех данных (в первую очередь долгосрочных), хранимых в системе.

База знаний (БЗ) в ЭС предназначена для хранения долгосрочных данных, описывающих рассматриваемую область (а не текущих данных), и правил, описывающих целесообразные преобразования данных этой области.

Решатель, используя исходные данные из рабочей памяти и знания из БЗ, формирует такую последовательность правил, которые, будучи примененными к исходным данным, приводят к решению задачи.

Компонент приобретения знаний автоматизирует процесс наполнения ЭС знаниями, осуществляемый пользователем-экспертом.

Объяснительный компонент объясняет, как система получила решение задачи (или почему она не получила решение) и какие знания она при этом использовала, что облегчает эксперту тестирование системы и повышает доверие пользователя к полученному результату.

Диалоговый компонент ориентирован на организацию дружественного общения с пользователем как в ходе решения задач, так и в процессе приобретения знаний и объяснения результатов работы.

В разработке ЭС участвуют представители следующих специальностей:

эксперт в проблемной области, задачи которой будет решать ЭС;

инженер по знаниям - специалист по разработке ЭС (используемые им технологию, методы называют технологией (методами) инженерии знаний);

программист по разработке инструментальных средств (ИС), предназначенных для ускорения разработки ЭС.

Необходимо отметить, что отсутствие среди участников разработки инженеров по знаниям (т. е. их замена программистами) либо приводит к неудаче процесс создания ЭС, либо значительно удлиняет его.

Эксперт определяет знания (данные и правила), характеризующие проблемную область, обеспечивает полноту и правильность введенных в ЭС знаний.

Инженер по знаниям помогает эксперту выявить и структурировать знания, необходимые для работы ЭС; осуществляет выбор того ИС, которое наиболее подходит для данной проблемной области, и определяет способ представления знаний в этом ИС; выделяет и программирует (традиционными средствами) стандартные функции (типичные для данной проблемной области), которые будут использоваться в правилах, вводимых экспертом.

Программист разрабатывает ИС (если ИС разрабатывается заново), содержащее в пределе все основные компоненты ЭС, и осуществляет его сопряжение с той средой, в которой оно будет использовано.

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

В режиме приобретения знаний общение с ЭС осуществляет (через посредничество инженера по знаниям) эксперт. В этом режиме эксперт, используя компонент приобретения знаний, наполняет систему знаниями, которые позволяют ЭС в режиме решения самостоятельно (без эксперта) решать задачи из проблемной области. 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 с данными, характерные для рассматриваемой области.

Отметим, что режиму приобретения знаний в традиционном подходе к разработке программ соответствуют этапы алгоритмизации, программирования и отладки, выполняемые программистом. Таким образом, в отличие от традиционного подхода в случае ЭС разработку программ осуществляет не программист, а эксперт (с помощью ЭС), не владеющий программированием.

В режиме консультации общение с ЭС осуществляет конечный пользователь, которого интересует результат и (или) способ его получения. Необходимо отметить, что в зависимости от назначения ЭС пользователь может не быть специалистом в данной проблемной области (в этом случае он обращается к ЭС за результатом, не умея получить его сам), или быть специалистом (в этом случае пользователь может сам получить результат, но он обращается к ЭС с целью либо ускорить процесс получения результата, либо возложить на ЭС рутинную работу). В режиме консультации данные о задаче пользователя после обработки их диалоговым компонентом поступают в рабочую память. Решатель на основе входных данных из рабочей памяти, общих данных о проблемной области и правил из БЗ формирует решение задачи. ЭС при решении задачи не только исполняет предписанную последовательность операции, но и предварительно формирует ее. Если реакция системы не понятна пользователю, то он может потребовать объяснения:

"Почему система задает тот или иной вопрос?", "как ответ, собираемый системой, получен?".

Структуру, приведенную на рис. 1.1, называют структурой статической ЭС. ЭС данного типа используются в тех приложениях, где можно не учитывать изменения окружающего мира, происходящие за время решения задачи. Первые ЭС, получившие практическое использование, были статическими.

На рис. 1.2 показано, что в архитектуру динамической ЭС по сравнению со статической ЭС вводятся два компонента: подсистема моделирования внешнего мира и подсистема связи с внешним окружением. Последняя осуществляет связи с внешним миром через систему датчиков и контроллеров.

Кроме того, традиционные компоненты статической ЭС (база знаний и машина вывода) претерпевают существенные изменения, чтобы отразить временную логику происходящих в реальном мире событий.

Подчеркнем, что структура ЭС, представленная на рис. 1.1 и 1.2, отражает только компоненты (функции), и многое остается "за кадром". На рис. 1.3 приведена обобщенная структура современного ИС для создания динамических ЭС, содержащая кроме основных компонентов те возможности, которые позволяют создавать интегрированные приложение в соответствии с современной технологией программирования.

36. Разработка экспертной системы (условия возможности и целесообразности разработки, этапы разработки).

Условие возможности создания ЭС

1. существуют эксперты в данной проблемной области, которые решают задачи значительно лучше начинающих специалистов.

2. эксперты сходятся в оценке предлагаемого решения, иначе нельзя будет оценить качество ЭС.

3. эксперты способны вербализировать, т.е. выразить на естественном языке и объяснить используемые ими методы и знания, иначе трудно рассчитывать на то, что их знания будут извлечены и заложены ЭС.

4. решение задачи требует только рассуждений, а не действий.

5. задача не должна быть слишком трудной.

6. задача, хотя и должна быть выражена в формальном виде, но должна относится к достаточно понятной и структурированной области.

7. решение задачи не должно в значительной степени использовать «здравый смысл», т. к. подобные знания в значительной мере заложить в ЭС.

Условия оправданности создания ЭС

1. решение принесет значительный эффект(экономический)

2. Использование человека-эксперта невозможно либо из-за недостаточного количества экспертов, либо из-за необходимости выполнять экспертизу одновременно в нескольких местах, либо когда при передаче информации эксперту происходит недопустимая потеря времени или информации.

3. при решении задачи в окружении, враждебном для человека.

Достоинства ЭС по сравнению с человеком

1. изначальная высокая стоимость разработки с лихвой окупается дальнейшей эксплуатацией

2. возможность документирования данных

3. возможность копирования, то есть дублирования.

4. выдает стабильный результат, они не подвержены эмоциональным и другим воздействиям.

Недостатки

1. меньшая приспособляемость к получению новых знаний (менее «гибкая», чем человеческий мозг).

Процесс создания ЭС

37. Знания, необходимые для функционирования экспертной системы.

38. Понятия об ERP,MRP(II) – системах, их основные подсистемы, понятия хранилища данных.

ERP-система (англ. Enterprise Resource Planning System — Система планирования ресурсов предприятия) — корпоративная информационная система (КИС), предназначенная для автоматизации учёта и управления.

Как правило, ERP-системы строятся по модульному принципу и в той или иной степени охватывают все ключевые процессы деятельности компании.

Исторически концепция ERP стала развитием более простых концепций MRP (Material Requirement Planning — Планирование материальных потребностей) и MRP II (Manufacturing Resource Planning — Планирование производственных ресурсов). Используемый в ERP-системах программный инструментарий позволяет проводить производственное планирование, моделировать поток заказов и оценивать возможность их реализации в службах и подразделениях предприятия, увязывая его со сбытом.

Модули ERP-систем:

1) финансовый;

2) Project management – управление проектами;

3) CRM – Customer Relationship Management – управление отношения с клиентами;

4) SCM – Supply Shain Management – управление цепочками поставщиков;

5) HRP – Human Resource Planning – управление кадрами;

6) CRP – Capasity Requirement Planning прогнозирование и учет производственных мощностей;

Лидеры на рынке ERP:

1) SAP A6, SAP R/3;2)ORACLE (рекоменд. РАО ЕЭС России);3)Microsoft Nowision Exacta – для крупных предприятий; Microsoft Affain Exacta – для малых и средних предприятий;

На западе на смену ERP системам приходят CSRP системы – Customer Synchronized Resource Planning - планирование ресурсов синхронизированных с потребителем.

Используются компаниями, активно взаимодействующими друг с другом и доверяющими друг другу. Дружественные компании имеют доступ в ERP системы друг друга, чтобы эффективно спланировать будущее сотрудничество.

Хранилище данных (ХД) – предметно-ориентированный интегрированный, зависимый от времени, набор данных, предназначенный для поддержки принятия решений различными группами пользователей.

ХД является общим для всех модулей. ХД зависит от времени и должно содержать временные метки для всей имеющейся информации, чтобы была возможность оценить актуальность информации, при том, что даже неактуальные записи из ХД не удаляются.

Требования к ХД:

1. поддержка высокой скорости получения данных из ХД (обычно 5 сек)

2. поддержка внутренней непротиворечивости данных.

3. возможность получения и сравнения срезов данных.

4. наличие удобных средств просмотра данных.

5. полнота и достоверность хранимых данных.

6. поддержка качественного процесса пополнения хранилища.

Отличия ХД от БД:
1. ХД используется для поддержки принятия решений, а БД помогают решать текущие задачи. 2. ХД относительно стабильно (оно обновляется по регламенту) а БД подвержены постоянным изменениям. 3. Источником данных для БД являются пользователи, а для ХД→БД, отчеты и другие готовые источники.

Дата добавления: 2015-04-29