23662

Экспертные системы. Назначения ЭС и основные требования к ним

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Экспертные системы Система основанная на знаниях система программного обеспечения основными структурными элементами которой являются базы знаний и механизм логических выводов. Основными требованиями к ЭС являются: использование знаний связанно с конкретной предметной областью; приобретение знаний от эксперта; определение реальной и достаточно сложной задачи; наделение системы способностями эксперта. которые обладают общими качествами: имеют огромный багаж знаний о конкретной предметной области; имеют большой опыт работы в этой...

Русский

2013-08-05

78 KB

7 чел.

 © SerP   С.Хабаров  - Лекция по курсу "Информационные технологии " (6 стр.)  стр. 6

2. Экспертные системы

Система основанная на знаниях - система программного обеспечения, основными структурными элементами которой являются базы знаний и механизм логических выводов. В первую очередь сюда относятся экспертные системы, являющиеся первым этапом на пути реализации достижений в искусственном интеллекте.

2.1. Назначения ЭС и основные требования к ним

Экспертные системы (ЭС) - это компьютерные программы, созданные для выполнения тех видов деятельности, которые под силу человеку-эксперту. Они работают таким образом, что имитируют образ действий человека-эксперта, и существенно отличаются от точных, хорошо аргументированных алгоритмов и не похожи на математические процедуры большинства традиционных разработок.

Если при традиционном процедурном программировании компьютеру необходимо сообщить что и как он должен делать, то общим для экспертных систем является то, что они имеют дело со сложными проблемами:

  •  которые недостаточно хорошо понимаются или изучены;
  •  для которых нет четко заданных алгоритмических решений;
  •  которые могут быть исследованы с помощью механизма символических рассуждений.

Специфика ЭС состоит в том, что они используют:

  •  механизм автоматического рассуждения (вывода);
  •  «слабые методы», такие как поиск или эвристики.

Основными требованиями к ЭС являются:

  1.  использование знаний связанно с конкретной предметной областью;
  2.  приобретение знаний от эксперта;
  3.  определение реальной и достаточно сложной задачи;
  4.  наделение системы способностями эксперта.

Эксперты - это квалифицированные специалисты в своих областях деятельности – финансисты, экономисты, врачи, адвокаты и т.д., которые обладают общими качествами:

  •  имеют огромный багаж знаний о конкретной предметной области;
  •  имеют большой опыт работы в этой области;
  •  умеют точно сформулировать и правильно решить задачу.

ЭС призваны заменить специалистов в конкретной предметной области, то есть позволить решить задачу без эксперта.

2.2. Упрощенная структура ЭС

Упрошенная базовая структура ЭС имеет следующий вид (рис. 2.1):


  •  
  •  

Рис. 2.1. Базовая структура экспертной системы.

Для успешного выполнения функций, возлагаемых на ЭС, необходимы:

  •  механизм представления знаний о конкретной предметной области и управления ими (БД и БЗ);
  •  механизм, который на основании имеющихся в БЗ знаний способен делать выводы;
  •  интерфейс для получения и модификации знаний эксперта, а также для правильной передачи ответов пользователю (пользовательский интерфейс);
  •  механизм получения знаний от эксперта, поддержки БЗ и при необходимости ее дополнения (модуль приобретения знаний);
  •  механизм, который не только способен давать заключения, но и представлять различные комментарии к этому заключению и объяснять его мотивы (модуль советов и разъяснений).

Следует особо подчеркнуть важность механизма объяснений в составе ЭС:

  •  без него пользователю трудно будет понять заключение, полученное при консультации или решении какого-либо вопроса;
  •  этот механизм важен для эксперта, он позволяет определить, как работает система и выяснить, как используются предоставленные им знания.

Язык представления знаний, используемый для разработки ЭС, называется языком разработки ЭС, а система программного обеспечения, включающая указанные выше функции, называется инструментом для разработки ЭС или оболочкой ЭС.


2.3. База знаний как элемент экспертной системы

База знаний содержит факты и правила. Факты – это фразы без условий, они содержат утверждения, которые всегда абсолютно верны. Правила содержат утверждения, истинность которых зависит от некоторых условий, образующих тело правила.

Факты содержат краткосрочную информацию в том смысле, что они могут меняться, например, в ходе время консультации.

Правила представляют собой долговременную информацию о том, как порождать новые факты или гипотезы из того, что сейчас известно.

Чем такой подход отличается от обычной методики использования БД?

Основное различие состоит в том, что БЗ обладает большими «творческими» возможностями.

Факты в БД обычно пассивны: они там либо там есть, либо их нет.

БЗ, с другой стороны, активно пытается пополнить недостающую информацию.

2.4. Необходимые условия представления знаний

Одной из основных проблем, характерных для СОЗ, является проблема представления знаний. Это объясняется тем, что форма представления знаний оказывает существенное влияние на характеристики и свойства системы.

Представление знаний изображено на рис. 2.2.

Для возможности оперирования знаниями из реального мира с помощью ПК, необходимо осуществить их моделирование (по аналогии с построением концептуальных и логических моделей БД). При этом  необходимо отличать знания, предназначенные для обработки компьютером от знаний, используемых человеком.

При проектировании модели представления знаний следует учитывать такие факторы, как:

  •  однородность представления и
  •  простота понимания

Однородность представления приводит к упрощению механизма управления логическим выводом и управлением знаниями.

Простота понимания предполагает доступность понимания представления знаний и экспертам, и пользователем системы. В противном случае затрудняется приобретение знаний и их оценка.

Однако выполнить эти требования в равной степени, как для простых, так и сложных задач довольно трудно. В настоящее время для представления знаний используют следующие виды моделей:

  •  модель на базе логики;
  •  продукционная модель;
  •  модель семантической сети;
  •  модель, основанная на использовании фреймов и др.

Иллюстрацией логической модели является приведенный выше пример.

Основная идея логического подхода состоит в том, чтобы рассматривать всю систему знаний необходимую для решения прикладных задач, как совокупность фактов (утверждений).

Факты представляются как формулы в некоторой логике (первого или высшего порядка, многозначной, нечеткой или др.) Система знаний отображается совокупностью таких формул и, представленная в ЭВМ, она образует БЗ.

Формулы неделимы и при модификации БЗ могут лишь добавляться или удаляться.

Логические методы обеспечивают развитый аппарат вывода новых фактов из тех, которые явно представлены в БЗ.

Основным примитивом манипуляции знаниями является операция вывода.

Рис. 2.2. Представление знаний


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84947. Написання твору за картиною Р.Г.Романова «Зимовий ліс» 3.32 MB
  Організація учнів до уроку. Створення позитивного настрою. З хорошим настроєм, бажанням вчитися та пізнати щось нове розпочнемо наш з вами урок. Станьте, діти, всі рівненько, Посміхніться всім гарненько, Привітайте гостей, що до нас завітали. Хочу чути, чого б ви сьогодні їм всім побажали?
84948. Творческий интеллектуальный конкурс «Мисс Осень – 2010» 35.5 KB
  Цель конкурса: сформировать познавательные, личностные, социальные, творческие компетентности учащихся; способствовать развитию у учащихся творческих и интеллектуальных способностей; воспитывать чувство коллективизма, толерантности, умение работать в группе, отстаивать свою точку зрения, принимать решения.
84949. Творчість класного керівника 164.5 KB
  Ефективність роботи класного керівника визначається тим якою мірою навчально-виховний процес забезпечує розвиток творчих здібностей кожної дитини формує творчу особистість і готує її до творчої пізнавальної та суспільно трудової діяльності.
84950. Українська хата. Традиційна культура українців у побуті 203 KB
  Мета. Познайомити учнів з естетикою побуту українців; розширити уявлення про українську оселю, ужиткові речі, одяг, предмети побуту; сприяти розвитку у підростаючого покоління здібностей сприймати прекрасні скарби, створені художнім генієм українського народу, прилучати дітей до світу краси...
84951. Все починається з мами 50.5 KB
  Мета: удосконалювати навички виразного читання, збагачувати словниковий запас, розвивати уміння давати оцінні судження; виховувати пошану і любов до мами. Обладнання: прислів’я на картках, вислови видатних людей про маму.
84953. Будова тексту: зачин, основна частина, кінцівка 58 KB
  Мета: Дати учням уявлення про будову тексту, його складові частини. Удосконалювати навички добору заголовків до текстів. Розвивати мовлення учнів. Виховувати бережне ставлення до природи.
84954. Знайомство із шаховими фігурами. Графічний редактор Pаint. Складання будиночка із геометричних фігур 90.95 KB
  Сьогодні ми з вами підемо в гості до Ганнусі, щоб отримати ще одну інформацію. А яку саме, вам допоможуть відгадати предмети, що знаходяться у цій скриньці (шахова дошка).
84955. Що можна робити з інформацією. Робота у графічному редакторі Paint. Створення килимка для миші 354.03 KB
  Формування вміння застосовувати здобуту інформацію; Закріплення навичок роботи з комп’ютером; Розвиток логічного мислення, просторової уяви; Повторення правил поведінки при роботі з комп’ютером; Виховання культури мовлення, інтерес до інформатики...