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

9 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

24771. Финансово-кредитная система РФ, ее структура и принципы формирования 197.5 KB
  Распределительная функция государственных и муниципальных финансов заключается в том что через распределение и перераспределение вновь созданной стоимости обеспечиваются общегосударственные потребности формируются источники финансирования общественного сектора экономики достигается сбалансированность бюджетов и внебюджетных фондов в рамках единой бюджетной системы РФ. Особую роль играет процесс перераспределения доходов между различными уровнями бюджетов. Бюджетная система Российской Федерации состоит из бюджетов трех уровней:...
24772. Предмет региональной экономики и управления. Место региональной экономики и управления в современной системе наук 116 KB
  Место региональной экономики и управления в современной системе наук. Главными составляющими предмета региональной экономики и управления являются: экономика отдельного региона; экономические связи между регионами; региональные системы национальная экономика как система взаимодействующих регионов; размещение производительных сил как процесса стихийного или целенаправленного распределения по территории средств производства и людей занятых в производстве; региональные аспекты экономической жизни экономику производства инвестиционного...
24773. Территориальные факторы и особенности расселения населения 80 KB
  Территориальные факторы и особенности расселения населения Размещение населения показывает распределение жителей по отдельным частям территории страны. Показателями размещения являются численность населения или доля от общей численности и плотность населения количество жителей на единицу площади. Если динамика населения страны в целом зависит в основном от естественного движения населения то изменение размещения населения внутри России связано в основном с миграционными процессами. Подавляющее большинство населения России проживает в...
24775. Сущность и значение управления 136 KB
  Сущность и значение управления. Деятельность любой организации требует управления без которого невозможно не только ее эффективное функционирование и развитие но и само существование. Особенностью современного управления является его направленность на эффективное ведение хозяйства в условиях дефицитности ресурсов постепенное уменьшение регулирования производства административными методами интенсификацию производства. Под управляющим воздействием понимается воздействие на объект управления направленное на достижение цели управления.
24776. Организация связей с общественностью в системе государственного и муниципального управления: общее и особенное 71.5 KB
  Организация связей с общественностью в системе государственного и муниципального управления: общее и особенное. Так что к основным функциональным задачам ПР в системе госуправления можно отнести: участие в демократизации государственного управления содействие становлению гражданского общества. Существует прямая зависимость между уровнем управления и особенностями служб ПР: в региональных и муниципальных органах власти широко реализуется коммуникативная функция и общение с гражданами постоянно и организованно. Возможности ПР могут быть...
24777. Подбор и отбор работников как функция управления персоналом 158 KB
  Сущность и этапы набора персонала. Набор персонала заключается в комплектовании необходимого резерва кандидатов на все должности и специальности из которых организация отбирает подходящих для нее работников. Процесс набора включает следующие этапы: планирование персонала кадровое планирование определение потребности в персонале нужного количества и соответствующего качества; разработка требований к соответствующим должностям или видам деятельности включая деловые и личностные характеристики; поиск персонала во внутренних и внешних...
24778. Направления информатизации и инструментальные средства поддержки государственного и муниципального управления 100 KB
  Направления информатизации и инструментальные средства поддержки государственного и муниципального управления Основные направления информатизации: Создание центров баз данных Создание информационных сетей Развитие парка вычислительной техники Анализ современного состояния рынка ИС показывает устойчивую тенденцию роста спроса на информационные системы управления. Локальные и распределенные базы данных СУБД База данных БД поименованная совокупность структурированных данных хранимых в памяти вычислительной системы стандартным способом и...
24779. Требования, предъявляемые к управленческим решениям 68.5 KB
  Требования предъявляемые к управленческим решениям. Действенность управленческого решения зависит от его качества которое в свою очередь должно соответствовать ряду требований. Одним из обязательных требований предъявляемых к управленческим решениям является их научная обоснованность. В соответствии с требованием научной обоснованности управленческие решения должны быть реальными и политически направленными выработанными с учетом анализа возможных вариантов использования достижений науки и техники передового опыта основываться на итогах...