36249

Экспертные системы: виды, структура, этапы построения

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

При разработке ЭС определяются основные ресурсы к которым относятся: источники знаний время разработки вычислительные средства объем финансирования. Этап завершается созданием модели предметной области и определением следующих задач: типов доступных данных; исходные и выходные данные; используемые стратегии и гипотезы; типы используемых отношений; состав знаний используемых для решения задачи; состав знаний используемых для обоснованного решения. В ходе данного этапа производится оценка выбранного способа представление...

Русский

2013-09-21

119 KB

37 чел.

35. Экспертные системы: виды, структура, этапы построения.

Методика построения ЭС.

Экспертная система - это программа, которая заменяет эксперта в той или иной области. Экспертная система предназначена для решения задач,          возникающих          в          слабоструктурированных          и

трудноформализованных предметных областях.

В настоящее время сложилась следующая технология разработки ЭС, которая включает этапы:

1. идентификация

2. концептуализация

3. формализация

4. выполнение

5. тестирование                                                                       '

6. опытная эксплуатация

Идентификация. Этап идентификации связан с осмыслением тех задач, которые предстоит решать будущей экспертной системе и формировать требования к ней. Результатом этого этапа является ответ на вопрос: «Что надо сделать и какие ресурсы необходимо задействовать?». Обычно в разработке ЭС участвуют: один эксперт или несколько экспертов, один инженер по знаниям, один или несколько программистов. При разработке ЭС определяются основные ресурсы, к которым относятся: источники знаний, время разработки, вычислительные средства, объем финансирования.

Концептуализация. На данном этапе проводится содержательный анализ проблемной области, выявляют используемые понятия и их взаимосвязи, определяются методы решения задачи. Этап завершается созданием модели предметной области и определением следующих задач:

- типов доступных данных;

- исходные и выходные данные;

- используемые стратегии и гипотезы;

- типы используемых отношений;

- состав знаний, используемых для решения задачи;

- состав знаний, используемых для обоснованного решения. Существует 2 подхода к процессу построения моделей предметной области:

1. атрибутивный

2. структурный

* Атрибутивный    подход    предполагает    получение    от    эксперта

информации в виде тройки:

Объект, Атрибут, Значение Атрибута.

Структурный   подход, реализуется   путем   выделения   элементов

предметной области их взаимосвязях.

На этом этапе выделяют понятия предметной области, который

должен       образовывать систему, обладающую следующим свойством:

уникальностью,        полнота,       достоверность,        непротиворечивость.

Существуют различные методы построения системы понятий:

1. Метод локального представления. Эксперты просят разбить задачу на подзадачи, перечислить условия состояния и описать общие категории цели. Затем для каждого разбиения(локальные представления)эксперты формулируют факты и деятельность или наименования.

2.  Ролевой метод. Эксперту дается задание обучить инженера по знаниям решению некоторой задачи предметной области. При этом эксперт играет роль учителя, инженер по знаниям   ученика. Затем третье лицо анализирует процесс такого обучения, выделяя все понятия употребляемые учеником и учителем.

3.  Эффект свободных ассоциаций. Эксперта просят ответить на заданное слово первым, пришедшем на ум словом. Строится цепочка таких слов, и количество переходов в цепочке служит мерой    смыслового    расстояния        между    двумя    понятиями.

4.  Прямой        метод       устанавливается       семантическим отношением.  В  настоящее  время выявлено около 200 базовых отношений (части, целые, род, вид, причина, следствие). Метод основан     на     непосредственном     осмыслении    каждой    такой взаимосвязи. При этом формируются тройки (понятие! - связь -понятие2). Рядом с каждой тройкой записывается предложение, поставленное таким образом, чтобы понятие 1 и 2 входили в это предложение.     В         качестве     связок     используется     только содержательное отношение, т.е. не используется неопределенность связки.

Этап формализации. На этом этапе все ключевые понятия и отношения выражаются на некотором формальном языке, который либо выбирается из уже существующих, либо разрабатывается заново.

Выполнение. На этом этапе создается один или несколько прототипов экспертных систем, затем по результатам тестирования и опытной эксплуатации, на основе этих прототипов создается конечный продукт годный для использования. Одним из основных моментов при создании прототипов является обеспечение проверки адекватности методов и способа представления знания реп&емых задач.

Тестирование. В ходе данного этапа производится оценка выбранного способа представление знаний в целом. Для этого инженер по знаниям подбирает тестовый пример, обеспечивающий проверку всех возможностей разработанной ЭС.

Опытная эксплуатация. На этом этапе проверяется пригодности ЭС для конечного пользователя. Под пригодностью ЭС понимается полезность и удобство работы с ней. ПОЛЕЗНОСТЬ ЭС - это способность в ходе диалога определять потребности пользователя, выявлять и устранять причины неудачи в работе и удовлетворять указанные потребности пользователя.

2. Архитектура ЭС.

Архитектура ЭС.

ЭС включает в себя 2 основных компоненты.

1.  БЗ

2.  программный   инструмент   доступа   и   обработки   знаний, который  включает  (механизм  вывода,  механизм  приобретения знаний,   механизм  объяснения  результата  и  интеллектуальный интерфейс).

БЗ - это совокупность единиц знаний, которые представляют собой формализованное отражение объектов предметной области и их взаимосвязей, действия над объектами и неопределенности с которыми эти действия осуществляются.

Интеллектуальный интерфейс осуществляет обмен данными между пользователем и экспертной системой.

Механизм вывода. Получает от интеллектуального интерфейса информацию, преобразовывает её во внутренний запрос, формирует конкретный алгоритм решения задачи, выполняет алгоритм и представляет результат интеллектуальному интерфейсу. При этом механизм вывода находит в БЗ единицы знаний в соответствии с конкретной ситуацией и связывает их в цепочку рассуждений.

Механизм объяснения. В процессе решения задачи или по получению результата пользователь может запросить объяснение или обоснование хода решения. В этом случае экспертная система должна предоставлять соответствующее объяснение.

Механизм приобретения знаний. Механизм- приобретения знаний - представление интеллектуальный редактор, который позволяет-'ввод единицы знаний в БЗ, проводить их синтаксический и семантический контроль и проверку на непротиворечивость.

З.Классификация ЭС.

В настоящее время ЭС классифицируются по следующим основным признакам:

1. По способу формирования решения ЭС делятся на:

—    аналитические;

—    синтетические.

Аналитические системы предлагают выбор решения из множества известных альтернатив, т.е. осуществляет определение характеристик объекта.

Синтетические предполагают генерации неизвестных решений, т.е. формирование объектов.

2. По способу учета временного фактора ЭС делятся на:

—     статические;

—     динамические.

Статические системы решают задачи при неизменном процессе решения данных и знаний.

В динамических системах такое изменение допускается.

3.   По видам используемых данных и знаний: —системы с детерминированными знаниями; —системы с неопределенными знаниями.

4.     По числу используемых источников знаний могут быть построены с использованием одного или множества источников знаний.

В случае множества источников знаний они могут быть либо альтернативными, либо дополняющими друг друга.

В соответствии с перечисленными признаками классификация ЭС делится на 4 основные класса.

Классифицирующая, как правило, это система, решающая задачи распознавания ситуаций, т.е. определяющая принадлежность анализируемой ситуации к некоторому классу. При этом по набору заданных признаков, факторов выявляется сущность некоторой ситуации в зависимости, от которой выбирается последовательность действий и среди альтернативных решений находится одно наилучшим образом удовлетворяющее поставленной цели и ограничениям.

Доопределяющая. С помощью таких систем решаются более сложный класс аналитических задач на основе неопределенности исходных данных и применяемых знаний. В этом случае система должна доопределять недостающее значение, а в пространстве решений может получится несколько возможных решений с различной вероятностью или уверенностью в необходимости их выполнения. Доопрделяющая система также используется для формирования решения на основе нескольких источников знаний. В этом случае используются эвристические методы выбора единиц знаний из альтернативного набора, с использованием теории конфликта или нечетких множеств.

Трансформирующая. В отличие от аналитических(статических) ЭС синтезирующие динамические ЭС предполагают повторяющиеся преобразования знаний в процессе решения задач.

В этих системах на основании исходных данных осуществляется генерация гипотез, а затем осуществляется проверка сформулированных гипотез на подтверждение поступивших фактов.

Многоагентные. Это динамические системы, в которых БЗ сформулирована из нескольких разнородных источников знаний которые обмениваются между собой результатами на динамической основе.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61998. Освоение приемов затирки накрывочного слоя 22.72 KB
  обучающая: сформировать умения и навыки по выполнению приемов набрасывания раствора кельмой, ковшом с разравниванием полутерком. Научить рационально организовывать рабочее место и соблюдать требования безопасности труда...
61999. Выгоночные растения 1.62 MB
  В результате изучения данной темы обучающиеся должны иметь практический опыт: выгонки луковичных растений зимующих в открытом грунте; уметь: определять качество выгоночного материала; создавать необходимый температурный режим в течении длительного периода времени...
62000. Метод круговой тренировки 132.81 KB
  Задачи урока: Совершенствование физических упражнений, закрепление знаний и умений. Развитие физических и психических качеств; силовых, скоростно-силовых способностей. Воспитание волевых качеств, самостоятельности, взаимопомощи, взаимовыручки, трудолюбия, чувства коллективизма.
62001. Hippocrates – «The Father of Medicine» 72.24 KB
  Цели занятия: Дидактические: изучить новые лексические единицы по теме и применять их при чтении текста о выдающимся греческом ученом Гиппократе; развивать навыки аудирования и монологического высказывания диалогической речи...