Приклади експертних систем

Спершу зробимо короткий екскурс в історію створення ранніх і найбільш відомих ЕС. У більшості цих ЕС як СПЗ використовувалися системи продукцій (правила) і прямий ланцюжок міркувань. Медична ЕС MYCIN розроблена в університеті Стэнфордском в середині 70-х років для діагностики і лікування інфекційних захворювань крові. MYCIN нині використовується для навчання лікарів.

ЕС DENDRAL розроблена в університеті Стэнфордском в середині 60-х років для визначення топологічних структур органічних молекул. Система виводить молекулярну структуру хімічних речовин за даними мас-спектрометрії і ядерного магнітного резонансу.

ЕС PROSPECTOR розроблена в університеті Стэнфордском в 1974--1983 роках для оцінки геологами потенційної рудоносності району. Система містить більше 1000 правив і реалізована на INTERLISP. Програма порівнює спостереження геологів з моделями різного роду покладів руд. Програма залучає геолога до діалогу для витягання додаткової інформації. У 1984 році вона точно передбачила існування молібденового родовища, оціненого в багатомільйонну суму.

Розглянемо експертну систему діагностування (ЕСД) цифрових і цифроаналогових пристроїв, у якій використовувалися системи продукций і фрейми, а також прямий і зворотний ланцюжок міркувань одночасно. Як об'єкт діагностування (ОД) в ЕСД можуть використовуватися цифрові пристрої (ЦП), цифро-аналогові пристрої. На мал. 11.2 показано, що така ЕСД працює спільно з автоматизованою системою контролю і діагностування (АКД), яка подає в динаміці дії на ОД (десятки, сотні і тисячі дій в секунду), аналізує вихідні реакції і дає ув'язнення: придатний або не придатний. У разі, якщо реакція що перевіряється ОД не відповідає еталонним значенням, то підключається заснована на знаннях підсистема діагностування. ЕСД просить значення сигналів в певних контрольних точках і веде оператора за схемою ОД, рекомендуючи йому провести виміри в певних контрольних точках або підтвердити проміжний діагноз, і в результаті приводить його до місця несправності. Початковими даними для роботи ЕСД є результати машинного моделювання ОД на етапі проектування. Ці результати моделювання передаються в ЕСД на магнітних носіях у вигляді тисяч продукційних правил. Рух по контрольних точках здійснюється на основі моделі, записаної у вигляді мережі фреймів для ОД.

Рисунок 11.2 – Загальна структура експертної системи діагностування

Така ЕСД не була б інтелектуальною системою, якби вона не накопичувала досвід. Вона запам'ятовує знайдену несправність для цього типу ОД. Наступного разу при діагностиці несправності ОД цього типу вона пропонує перевірити відразу ж цю несправність, якщо реакція ОД говорить про те, що така несправність можлива. Так поступають досвідчені майстри радіоелектронної апаратури (РЕА), що знають "слабкі" місця в конкретних типах РЕА і перевіряючі їх в першу чергу. ЕСД накопичує імовірнісні знання про конкретні несправності з метою їх використання при логічному висновку. При русі по дереву пошуку рішень на черговому кроці використовується критерій - максимум відношення вірогідності (коефіцієнта упевненості) постановки діагнозу до трудомісткості розпізнавання несправності. Коефіцієнти упевненості автоматично коригуються під час роботи ЕСД при кожному підтвердженні або не підтвердженні діагнозу для конкретних ситуацій діагностування. Трудомісткості елементарних перевірок спочатку задаються експертом, а потім автоматично коригуються в процесі роботи ЕСД.

ЕСД не була реалізована у вигляді ІРС з економічних міркувань. Невелика серійність апаратури, що перевіряється, недостатня уніфікація і дешева робоча сила (останній чинник і у наш час грає в Росії важливу роль) перешкодили реалізувати повністю автоматичне діагностування.

Серед сучасних комерційних систем хочеться виділити експертну систему - оболонку G2 американської фірми Gensym (USA) як неперевершену експертну комерційну систему для роботи з динамічними об'єктами. Робота в реальному часі з малими часом відповіді часто потрібна при аналізі ситуацій в корпоративних інформаційних мережах, на атомних реакторах, в космічних польотах і безлічі інших завдань. У цих завданнях необхідно приймати рішення протягом мілісекунд з моменту виникнення критичної ситуації. ЕС G2, призначена для вирішення таких завдань, відрізняється від більшості динамічних ЕС такими характерними властивостями, як:

· робота в реальному часі з розпаралелюванням процесів міркувань;

· структурований природно-язиковий інтерфейс з управлінням по меню і автоматичною перевіркою синтаксису;

· зворотний і прямий вивід, використання метазнань, сканування і фокусування;

· інтеграція підсистеми моделювання з динамічними моделями для різних класів об'єктів;

· структуризація БЗ, спадкоємство властивостей, розуміння зв'язків між об'єктами;

· бібліотеки знань являються ASCII -файлами і легко переносяться на будь-які платформи і типи ЕОМ;

· розвинений редактор для супроводу БЗ без програмування, засобу трасування і відладки БЗ;

· управління доступом за допомогою механізмів авторизації користувача і забезпечення бажаного погляду на застосування;

· гнучкий інтерфейс оператора, що включає графіки, діаграми, кнопки, піктограми і тому подібне;

· інтеграція з іншими застосуваннями (по TCP/IP) і базами даних, можливість видаленої і розрахованої на багато користувачів роботи.

Як приклад швидкодіючої системи для відстежування стану корпоративної інформаційної мережі (КИЦЬ) можна привести засновану на знаннях систему моніторингу OMEGAMON фірми Candle (IBM з 2004 р.). OMEGAMON - типовий представник сучасних експертних мультиагентных динамічних систем, що працюють в реальному часі. OMEGAMON дозволяє за прочитані хвилини ввести і відлагодити правила моніторингу позаштатних ситуацій для об'єктів. Правило (situation) записується як продукція. Логічний висновок в такій ЕС реалізований за допомогою механізму policy, що забезпечує побудову ланцюжків логічного висновку на основі situations. На рис. 11.3 приведений один з інтерфейсів для заповнення БЗ в ЕС OMEGAMONM. На цьому малюнку показана ситуація, що визначає критичну кількість повідомлень в чергах транспортної системи IBM WebSphere MQ (MQSeries).

Рисунок 11.3 – Інтерфейс OMEGAMON для заповнення БЗ

На рис.11.4. показані основні компоненти системи OMEGAMON:

· сервер збору інформації від агентів CandleManagementServer (CMS);

· сервер відображення результатів, сповіщення користувачів і налаштування моніторингу CandleNetPortal Server (CNP) зі своїми клієнтами;

· Candle Management Workstation (CMW) - робоча станція адміністратора OMEGAMON;

· Managed Systems - комп'ютери, на яких працюють агенти.

Агенти OMEGAMON працюють на контрольованих системах (Managed Systems), як першокласні шпигуни: вони непомітні з точки зору використання CPU і оперативні при моніторингу з точки зору часу постачання своїх донесень в центр (CMS). Вони фіксують критичну ситуацію і забезпечують реакцію (ACTION) менш ніж за 1 секунду. Усе визначається тим інтервалом моніторингу, який задається експертом на основі своїх інтуїтивних знань. Як ACTION при визначенні ситуацій можна використовувати різні типи дій: посилку поштових повідомлень і sms фахівцям супроводу, посилку інформації в інші системи, виконання системних команд і так далі. Кількість об'єктів моніторингу (комп'ютерів) може досягати декількох сотень, і на кожному об'єкті може бути декілька сотень контрольованих параметрів. Кількість платформ (типів операційних систем), на яких працюють агенти, перевищує 30, починаючи від OS/390,,OS/400, далі різні UNIX -платформы (HP_UX, AIX, Solaris) і закінчуючи Windows. На одному сервері може працювати декілька агентів, наприклад, для моніторингу WebSphere MQ (MQSeries), WebSphere Application Server, DB - 2 і HP_UNIX одночасно.

Рисунок 11.4 – Структурна схема ЕС OMEGAMON

Сервери CMS і CNP - servers можуть працювати на одному виділеному сервері, як правило, на базі операційної системи Windows. Налаштування ситуацій (situations) і механізмів логічного висновку (policy) проводиться на робочому комп'ютері адміністратора через CNP - client. Для тільки що створеної ситуації ви натискаєте кнопку Apply і вмить бачите відображення ACTION через CNP - client, через пошту і так далі

Слід підкреслити, що заснована на знаннях система моніторингу OMEGAMON - це дуже ефективна система управління обчислювальними ресурсами, надійний і незамінний помічник у пошуках рішень по оперативному усуненню критичних і важких для діагностування ситуацій, при аналізі інформаційних потоків, аналізі продуктивності і налаштуванні комп’ютерів.

Дата добавления: 2014-01-04