Экспертные системы, как одно из направлений развития искусственного интеллекта

Экспертная система – это интеллектуальная вычислительная система, в которую включены знания опытных специалистов (экспертов) о некоторой предметной области, и которая в пределах этой области способна принимать экспертные решения (давать советы, ставить диагноз).

С помощью ЭС решаются задачи, относящиеся к классу неформализованных или слабо формализованных задач. Алгоритмические решения таких задач или не существуют или такие решения не приемлемы на практике из-за сложности разрешающих алгоритмов. Поэтому ЭС используют логический вывод и эвристический поиск решения.

Преимущества экспертных систем перед человеком-экспертом:

1. Не действует человеческий фактор (нет предубеждений, нет болезней и др.);

2. Не делают поспешных выводов;

3. Работают систематизировано, рассматривая все детали, выбирая наилучшую альтернативу из всех возможных;

4. База знаний может быть очень большой. Знания, введенные один раз, сохраняются навсегда. Человек же имеет ограниченную базу знаний, и если знания долго не используются, то они забываются и утрачиваются навсегда;

5. Устойчивы к помехам, не поддаются влиянию внешних факторов;

6. Не заменяют специалистов, а являются инструментом в его руках.

Основные элементы экспертной системы:

1. База данных (рабочая память) предназначена для хранения исходных и промежуточных данных решаемой в текущий момент задачи.

2. База знаний в ЭС предназначена для хранения долгосрочных данных, описывающих рассматриваемую область и правил, описывающих целесообразные преобразования данных этой области.

Правила служат для представления эвристических знаний (эвристик), т.е. неформальных правил рассуждения, вырабатываемых экспертом на основе опыта его деятельности. Правило определяет, что следует делать в данной конкретной ситуации, и состоит из двух частей: условия, которое может выполняться или нет, и действия, которое следует произвести, если условие выполняется. Все используемые в экспертной системе правила образуют систему правил.

База знаний основывается на одной или нескольких моделях представления знаний, которыеможно разделить на универсальные ( могут применяться в различных предметных областях) и специализированные (разработанные для конкретной предметной области). К типичным относятся следующие универсальные модели: продукционная, фреймовая, модель семантической сети.

База знаний накапливается в процессе ее построения и может пополняться и модифицироваться инженерами знаний (когнитологами) постоянно.

3. Решатель (другое название – машина логического вывода) – это программа, моделирующая (имитирующая) ход рассуждений эксперта на основании знаний, имеющихся в базе знаний, и данных, введенных пользователем.

Решатель – это «мозг» экспертной системы. С помощью решателя обрабатываются введенные данные и делаются соответствующие выводы.

Основные элементы решателя:

• Интерпретатор - выполняет выбранное задание, применяя соответствующие правила из БЗ;

• Планировщик - управляет процессом выполнения задания, оценивая эффект применения различных правил.

В основе любой экспертной системы лежит дедуктивный метод (вывод по правилам логики)

4. Интеллектуальный интерфейс пользователя - программный комплекс, позволяющий пользователю формировать запросы на языке, близком к естественному, и получать ответы в простой и понятной форме.

ЭС работает в двух режимах: режиме приобретения знаний и режиме решения задач. В режиме приобретения знаний эксперт общается с экспертной системой при посредничестве инженера знаний, в режиме решения задач в общении с экспертной системой участвует пользователь, которого интересует результат и способ его получения.

5. Подсистема приобретения знаний – предназначена для добавления в базу знаний новых правил и модификации имеющихся. Другое название подсистемы - интеллектуальный редактор базы знаний - программа, предоставляющая возможность создавать и пополнять базу знаний в интерактивном режиме. В ее задачу входит приведение правила к виду, позволяющему подсистеме вывода применять это правило в процессе работы. Интеллектуальный редактор включает в себя шаблоны представления знаний, подсказки и другие сервисные средства, облегчающие работу с базой. Хотя подготовленный эксперт может самостоятельно работать с интеллектуальным редактором, в ряде случаев требуется участие инженера по знаниям – специалиста в области искусственного интеллекта, который на основе общения с экспертом занимается формализацией знаний и их помещением в базу.

Источниками знаний экспертной системы могут быть учебники, справочники, материалы конкретных исследований, знания эксперта-профессионала в определенной предметной области, а также автоматическая генерация знаний, которая позволяет часть правил получать автоматически.

6. Подсистема объяснений – программа, позволяющая продемонстрировать, каким образом получен результат, то есть показать цепочку рассуждений электронного эксперта. Подсистема объяснений облегчает инженеру по знаниям выявление ошибок и модернизацию экспертной системы.

В разработке ЭС участвуют представители следующих специальностей:

1. Эксперт в проблемной области, задачи которой будет решать ЭС;

2. Инженер по знаниям - специалист по разработке ЭС;

3. Программист по разработке инструментальных средств, предназначенных для ускорения разработки ЭС.

3. Особенности экспертных систем.

1. ЭС ограничена определенной предметной областью.

2. ЭС способна рассуждать при сомнительных исходных данных.

3. Машинное обучение - это модификация своей БЗ в процессе работы интеллектуальной системы, адаптация к проблемной области. Аналогична человеческой способности «набирать опыт».

4. Автоматическое доказательство (вывод) - способность системы выводить новые знания из старых, находить закономерности в БЗ. Некоторые авторы считают, что БЗ отличается от базы данных наличием механизма вывода.

5. Интроспекция - это контроль согласованности правил в БЗ, нахождение противоречий, нестыковок в БЗ, слежение за правильной организацией БЗ.

6. Доказательство заключения - способность системы «объяснить» ход её рассуждений по нахождению решения, причем «по первому требованию».

7. В результате работы ЭС формируется не решение задачи, а ставится диагноз, дается рекомендация, совет, как нужно поступать в конкретной ситуации или предположение о том, что произошло с исследуемым объектом.

Дата добавления: 2015-06-27