Основные области применения ЭС

Интерфейс с пользователем. Классификация ЭС.

Система объяснений.

Механизм вывода.

Структура и функции ЭС.

Научно-познавательная деятельность и ЭС.

Сущность экспертных систем.

Экспертные системы и их использование.

Лекция №6

Области применения СПП и примеры использования на предприятиях.

СПП широко используются в экономике передовых стран мира. Ориентированная на операционное управление СПП применяется в области маркетинга (прогнозирование и анализ сбыта, исследование рынка и цен), научно-исследовательских и конструкторских работах, в управлении кадрами. Опреационно-информационное применение связано с производством, приобретением и учетом товарно-материальных запасов, разделения их в бухгалтерском учете. Вот типовые СПП, связанные с макро- и мкроэкономикой:

«Симплан» – для корпоративного планирования

«Прожектор» – для финансового планирования

«Джи-план» – для общего планирования

«Экспресс» – для маркетинга и финансов.

Рассмотрим некоторые из них. «Симплан» – эта система вмещает в себя несколько центральных компонентов: финансовые модели, модели маркетинга и модели производства. Финансовые модели показывают эффективность разных вариантов финансового состояния предприятия, модели маркетинга – для оценки будущего объема рынка в этой области, модели производства применяются для решения вопросов, связанных с затратами и планированием, стоимости и наличия сырья, изменения в мощности оборудования и т.д. Данная система включает следующие подсистемы – управление данными, моделирования, получение отчетов, контроль безопасности, графическое изображение, прогнозирование, экономический и статистический анализ. Данная система позволяет пользователю определить новые функции и включит их в СПП.

Система «Бизнес Навигатор». Предназначена для повышения оперативности и обоснованности принятия решений на этапах планирования, организации и управления деятельности предприятий малого и среднего бизнеса. В состав пакета входят три основных модуля – модуль генерации решений, модуль планирования, модуль оперативного управления. Первый помогает решать творческие задачи. Второй – позволяет освоить методику стратегического и тактического планирования технологических приемов оценки рынка и бизнеса. Третий модуль позволяет организовать эффективное управление предприятием в условиях рыночной коньюктуры.

Традиционно основными пользователями СПП являются профессионалы и менеджеры среднего уровня.

1. Экспертная система (ЭС) – это первый программный продукт, появившийся на рынке программных продуктов, как итог 30-летней работы в области искусственного интеллекта. По смыслу ЭС воспроизводят процесс решения проблемы человеком-экспертом. Интерес к разработке ЭС связан с тем, что они дают средства повышения производительности труда и увеличения прибыльности производства.

Существует мнение, что внедрение машинного интеллекта в производство помогает разобраться в нашем собственном. К настоящему времени эволюция ЭС прошла два поколения. Сейчас разрабатывают ЭС второго поколения. Чтобы очертить границу между этими ЭС, необходимо рассмотреть разницу их основных черт: в представлении знаний, в механизмах вывода, получении объяснений и т.д.

Представление знаний. У ЭС первого поколения функционирование систем осуществляется только на основе знаний, полученных от эксперта. Опыт, приобретаемый в процессе эксплуатации, не используется. Для представления знаний используется одна из моделей, наиболее часто – продукционная. Методы представления знаний позволяют описывать только статические предметные области. Отсутствуют знания о границах области компетентности систем. Модели представления знаний ориентированы на простые, хорошо структурированные области.

Механизм вывода. Реализация вывода ЭС первого поколения осуществляется только при условии полноты данных и знаний. Системы не умеют осуществлять вывод с учетом связи объектов в пространстве и во времени. Системы не могут давать приближенный вывод. Схема вывода в ЭС не соответствует схеме рассуждения эксперта.

Интерфейс пользователя. У ЭС первого поколения отсутствуют средства настройки на конкретного пользователя. Диалог имеет жесткую структуру (ответы пользователя должны быть представлены в строго определенном виде и формате). Избыточность совокупности вопросов ЭС, адресованных пользователю, обусловлены тем, что отсутствуют взаимосвязи между данными. Отсутствуют логичность в последовательности вопросов, задаваемой системой пользователю, хотя общая логическая направленность достаточно полная.

В направлении объяснения полученных решений. Пользователь получает лишь тривиальную аргументацию, которая покрывает всех его потребностей и требует от него самостоятельной творческой работы.

Приобретение знаний и обучение. Пополнение знаний системы и контроль их противоречивости выполняется только «вручную», т.е. экспертом. Знания должны быть обязательно преобразованы в соответствующую модель представления, допускаемую ЭС. Отсутствуют механизмы обучения.

- оценка рисков займов, страхования и капитальных вложений для финансовых организаций;

- помощь химикам в нахождении верной последовательности реакций для создания новых молекул;

- отладка программного и аппаратного обеспечения ЭВМ в соответствии с индивидуальными требованиями;

- диагностика и обнаружение неисправностей в телефонной сети на основе тестов;

- идентификация и ликвидация неполадок в локомотивах;

- помощь медикам в постановке диагноза;

- получение молекулярной структуры химического вещества на основании опытов;

- управление технологическими процессами, агрегатами, как в мирных, так и в военных целях.

ЭС представляет собой набор блоков, выполняющих хранение и представление знаний о предметной области, выполнение выводов, решений на основании текущей информации, выполнение объяснений принятых решений, общение с пользователем и экспертом.

2. Научно-познавательная деятельность включает в себя следующие три этапа:

Сбор и обработка исходных эмпирических данных.

Математическая и логико-теоретическая обработка данных с целью выявления новых фактов, объективная ценность которых имеет как теоретическое, так и эмпирическое обоснование.

Обобщение научных фактов и построение новых теорий.

Из этих этапов наибольшие достижения имеются на первом (наиболее освоенном для всех наук). Второй и третий этапы для некоторых наук (техническая кибернетика, экономическая кибернетика) тоже достаточно хорошо освоены, но для медицины, биологии, химии деятельность ученых по-прежнему остается низко автоматизированной. Это и объясняет популярность создания ЭС.

Интересно отметить некоторые познавательные акты, которые желательно реализовать в ЭС. К ним относятся:

· Накопление знаний

· Обобщение знаний

· Осознание проблемы

· Выполнение суждений и выводов на основе неполной информации

· Объяснение поведения

· Взаимодействие с другими людьми и системами

· Обновление знаний

· Определение своей компетентности в решении поставленной проблемы

В настоящее время основным средством передачи знаний являются книги. Прежде, чем использовать знания книг, необходимо найти и проинтегрировать их, что не всегда получается точно. Сами книги не отличаются гибкостью, что особенно проявляется при переиздании книг. Вместе с этим существует проблема перекодирования знаний книг и знаний экспертов в специальные языковые конструкции, которые должны поддерживать какую-то модель знаний.

Таким образом, в настоящее время этот процесс достаточно сложный, что обуславливает необходимость его поддержки. Поэтому в него вовлекается специалист-инженер по знаниям – когнитолог.

Основными качествами ЭС следует считать динамичность и интеллектуальность. Динамичность понимается как возможность изменения свойств в процессе накопления знаний. Интеллектуальность – это способность решать задачи в соответствии с имеющимися знаниями.

С учетом вышесказанного на функциональном уровне ЭС можно представить себе следующими функциями: представление знаний, приобретение знаний, вывод решения, консультация, объяснение решения, диалог с пользователем.

3. Структура ЭС

На рисунке обозначения соответствуют следующим понятиям: 1 – знания первого рода, 2 – знания второго рода, 3 – эксперт, 4 – когнитолог, 5 – подсистема общения, 6 – решающий блок, 7 – база знаний, 8 – блок объяснения, 9 – пользователь.

Решение задач с помощью ЭС имеет следующие особенности. Алгоритм решения задачи заранее не известен и строится по ходу решения на основании эвристических правил. Решения сопровождаются объяснениями, понятными пользователю. Качество решений не хуже, а иногда и лучше тех, которые получают эксперты. Знания, накопленные в ЭС можно анализировать, постепенно накапливать, актуализировать. Источниками знаний являются эксперты, с которыми организовывается дружественный интерфейс. Обеспечить такой интерфейс обязан когнитолог. Под дружественным интерфейсом понимают отсутствие необходимости знаний в области программирования у эксперта, т.е. общение на естественном языке.

При функционировании ЭС можно выделить два этапа:

Обучение

Экспертиза.

В процессе обучения взаимодействие эксперта и когнитолога порождает базу знаний у предметной области. В режиме экспертизы пользователь, взаимодействуя с системой, получает ответ на интересующий его вопрос.

Методы вывода чаще всего диктуются либо внешней проблемой, либо используемыми инструментальными средствами. Порождение методов вывода происходит в результате совместной работы экспертов с инженерами знаний. Когнитолог планирует свою работу с экспертом таким образом, чтобы получить от него сведения о том, как последний формирует экспертное заключение.

4. Механизм вывода реализуется решающим блоком, назначением которого является получение решения на основе баз знаний и фактов. Этот механизм может быть построен на основе прямого и обратного выводов.

Сами выводы могут выполнятся множеством методов с использованием оценки степени достоверности нечеткой логики.

Стратегия вывода задается правилами выбора фрагмента знаний на текущий момент. При этом возможно возникновение конфликтной ситуации (например, применение нескольких правил), которая разрешается определенной моделью компромисса.

Методы вывода чаще всего диктуются либо внешней проблемой, либо используемыми инструментальными средствами. Порождение методов вывода происходит в результате совместной работы экспертов с инженерами знаний. Когнитолог планирует свою работу с экспертом таким образом, чтобы получить от него сведения о том, как последний формирует экспертное заключение.

5. При решении вопросов создания системы объяснений формулируют ряд принципов:

· выдача типового объяснения

· выдача протокола вывода

· формирование объяснений по правилам индукции

В первом случае предугадывают заранее возможные ситуации объяснений и формируют специализированные блоки объяснений. Во втором случае предоставляется возможность просмотреть весь ход рассуждений. В третьем случае моделируется индуктивное извлечение знаний (от частного к общему).

6. Интерфейс с пользователем представляют собой сценарий диалога, в который ЭС ведет пользователя, задавая ему вопросы. Одной из проблем при этом является учет интеллекта пользователя. Механизм настройки на пользователя должен быть в интерфейсе. Для этой цели для пользователя возможна выдача информации о предметной области, о возможных запросах к нему, о вопросах, которые может задать пользователь, о продолжении сеанса экспертизы. Особенно велика роль интерфейса при использовании нечетких знаний.

Классификация ЭС.

Конкретизируем приведенные классификационные группировки:

По назначению

· Консультационные

· Исследовательские

· Управляющие

Дата добавления: 2014-01-07