8117

Понятие экспертной системы. Основные особенности, архитектура и классификация ЭС. Этапы разработки и стадии жизненного цикла ЭС

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Понятие экспертной системы. Основные особенности, архитектура и классификация ЭС. Этапы разработки и стадии жизненного цикла ЭС. (Конспект) Понятие экспертной системы. Экспертная система (ЭС) - компьютерная система, использующая знания эксперта...

Русский

2013-02-04

69 KB

32 чел.

Понятие экспертной системы. Основные особенности, архитектура и классификация ЭС. Этапы разработки и стадии жизненного цикла ЭС.

(Конспект)

Понятие экспертной системы.

Экспертная система (ЭС) – компьютерная система, использующая знания эксперта для высокоэффективного решения задач в проблемной области, для которой традиционные формальные методы решения неизвестны или неприменимы вследствие имеющихся ограничений.

Первые ЭС начали разрабатываться в середине 60-х годов прошлого века для решения задач медицинской диагностики (система MYCIN), определения структуры сложных молекул по данным масс-спектрограмм (система DENDRAL), определения залежей полезных ископаемых (система PROSPECTOR) и др. В течение 70-х и 80-х годов прошлого века шло активное развитие и формирование инженерии знаний, как важнейшего направления в рамках искусственного интеллекта (ИИ). В настоящее время ЭС широко используется в самых различных областях.

Отличительной чертой данного класса систем является использование для решения задач знаний опытного эксперта.

Кассы задач, в которых используются ЭС:

  •  интерпретация – составление смыслового описания ситуации по наблюдаемым данным – распознавание образов, понимание речи и т. п. (SPE - определение концентрации гамма-глобулина в крови);
  •  медицинская и техническая диагностика – определение причин неисправностей по результатам наблюдений (MYCIN - диагностика бактериальных инфекций);
  •  прогнозирование – определение вероятных последствий наблюдаемых ситуаций – предсказание погоды, урожая, курса валют и т.п. (PLANT/cd - определения потерь урожая от черной совки);
  •  планирование – определение последовательности действий, приводящих к желаемой цели – планирование действий робота, маршрута движения (TATR - планирование авиаударов по аэродромам противника);
  •  управление – целенаправленное воздействие на объект (применяется в задачах, где традиционные модели автоматического управления неприменимы или неэффективны: управление деловой активностью, боем, воздушным движением и т.п.);
  •  мониторинг – сравнение результатов наблюдений с ожидаемыми или желаемыми (медицинский и экологический мониторинг, атомные электростанции);
  •  обучение – диагностика, формирование и коррекция знания и навыков обучаемого GUIDON - обучение студентов-медиков (антибактериальная терапия);.
  •  отладка - составление рецептов исправления неправильного функционирования системы. ONCOCIN - планирование химиотерапевтического лечения;
  •  ремонт - выполнение последовательности предписанных исправлений. TQMSTUNE - настройка масс-спектрометра.
  •  проектирование - построение конфигурации объектов при заданных ограничениях. XCON (R1) - выбор оптимальной конфигурации аппаратных средств (VAX).

На рис. 13.1 представлена обобщенная архитектура ЭС.

Интерфейс ЭС с внешней средой поддерживает взаимодействие ЭС с внешним миром на всех стадиях жизненного цикла системы и включает две компоненты: интерфейс разработчика и интерфейс пользователя. Интерфейс разработчика используется на этапе разработки ЭС, его основной функцией является поддержка процесса наполнения базы знаний (БЗ). Обычно эта функция выполняется экспертом в предметной области во взаимодействии с инженером по знаниям. Интерфейс пользователя поддерживает общение пользователя с системой в режиме консультации или взаимодействие ЭС с техническими средствами (в случае ее встроенного применения) на этапе ее использования.

Компонента приобретения знаний предназначена для занесения в БЗ новых знаний и модификации имеющихся, как на этапе начального обучения ЭС, так и в режиме ее дообучения в процессе эксплуатации. Ее задачей, в частности, является преобразование знаний в форму, позволяющую машине логических выводов (МЛВ) использовать их в процессе работы.

Рабочая память или база данных (БД) хранит факты о текущем состоянии предметной области, промежуточных и окончательных результатах вывода.

База знаний служит для хранения знаний о проблемной области. Форма хранения соответствует выбранной модели представления знаний.

Машина логических выводов (МЛВ) или интерпретатор осуществляет вывод решения задачи на основе имеющихся в системе знаний и фактов. БД, БЗ и МЛВ составляют ядро ЭС.

Подсистема объяснения обеспечивает трассировку хода вывода решения и предоставление по требованию пользователя объяснения вывода с нужной степенью детализации. Эта функция исключительно важна для ЭС, т.к. при принятии ответственных решений на основе рекомендаций ЭС пользователь, как правило, желает знать, каким образом они были получены.

Этапы разработки и стадии жизненного цикла ЭС.

В процессе разработки ЭС принято выделять пять взаимодействующих и частично пересекающихся этапов: идентификация, концептуализация, формализация, реализация и тестирование.

Этап идентификации – происходит осмысление необходимости решения задачи методами инженерии знаний, уточняются цели и задачи ЭС,  определяются участники процесса разработки и их роли, а также требуемые ресурсы, в том числе возможные источники знаний.

Этап концептуализации – строится концептуальная модель проблемной области, т. е. выделяются ключевые понятия, свойства и отношения, необходимые для описания процесса решения задачи. Задача инженера по знаниям на этом этапе состоит в том, чтобы определить, достаточно ли выделенных ключевых понятий и отношений для описания всех имеющихся примеров.

Этап формализации – построенная концептуальная модель представляется с использованием выбранных формальных моделей представления знаний. На этом же этапе принимается решение о выборе инструментальных программных средств проектирования ЭС, либо о разработке своих собственных.

Этап реализации – создается один или несколько прототипов ЭС, решающих требуемые задачи. На этом этапе выбираются структуры данных и реализуются правила вывода и управляющие стратегии, принятые на этапе формализации, устраняются несоответствия между спецификациями структур данных, правил и схем управления.

Этап тестирования – осуществляется оценка работы программы-прототипа на различных входных воздействиях, выявляются ситуации неадекватных решений  и определяются их причины.

По степени проработанности и отлаженности в жизненном цикле ЭС выделяют пять стадий: демонстрационный прототип, исследовательский прототип, действующий прототип, промышленная система и коммерческая система.

Демонстрационный прототип решает часть требуемых задач, подтверждая потенциальную применимость методов инженерии знаний и принципиальную осуществимость разработки.  

Исследовательский прототип решает все требуемые задачи, но не полностью отлажен и неустойчив в работе.

Действующий прототип надежно решает все задачи, но для решение сложных задач может потребоваться чрезмерно много времени и/или памяти.

Промышленная система обеспечивает высокое качество, надежность, быстродействие и эффективность работы в реальных условиях эксплуатации.

Коммерческая система пригодна для продажи различным потребителям.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27780. Антон Семенович Макаренко. Воспитание в коллективе и через коллектив 32.2 KB
  Макаренко воспитал в духе идей коммунизма более 3000 молодых граждан Советской страны. Макаренко особенно Педагогическая поэма и Флаги на башнях переведены на многие языки. Велико число последователей Макаренко среди прогрессивных педагогов всего мира.
27781. Господарські првовідносини 106 KB
  Юридичний зміст господарських відносин — це права та обов’язки суб’єктів господарювання, які виникають у них у процесі здійснення зазначеної діяльності.
27782. Педагогика сотрудничества 19.18 KB
  в советской педагогике получает развитие новое направление педагогика сотрудничества система методов приемов обучения и воспитания основанных на принципе гуманизма и творческого подхода к развитию личности. Педагогика сотрудничества базировалась на следующих принципах: обучение как творческое взаимодействие учителя и учащихся; обучение без принуждения; идея трудной цели; идея крупных блоков объединение несколько уроков в блоки; использование опор опорные сигналы схемы детали; самоанализ деятельности коллективный...
27783. И.И. Бецкой (1704–1795) 23.11 KB
  Бецкой 17041795 является заметной личностью в России XVIII в. Для этого дела был привлечен Иван Иванович Бецкой. В Генеральном учреждении о воспитании обоего пола юношества 1764 получившем силу закона Бецкой сформулировал понятие воспитания которое по его словам должно придать известное направление воле и сердцу выработать характер внушить согласное с природой человека здравое чувство нравы и правила искоренить предрассудки. Бецкой перечисляет добродетели и качества принадлежащие к доброму воспитанию: утверждать сердце в...
27784. Социализирующие функции религиозных организаций 18.38 KB
  В социализации человека религия и религиозные организации общности верующих при молитвенных центрах были важнейшим после семьи фактором. Кроме того различные конфессии ведут активную работу по привлечению в свои ряды новых верующих. В процессе социализации верующих религиозные организации реализуют ряд функций. Это осуществляется в процессе коллективных культовых действий и всей жизнедеятельности организаций а также через различные формы контроля в одних конфессиях более в других менее жесткого за соответствием жизни верующих...
27785. Личностно-ориентированные педагогические технологии 15.04 KB
  В педагогике и педагогической психологии до настоящего момента были предприняты различные попытки определить сущность личностноориентированного обучения. Якиманской признание ученика главной действующей фигурой всего образовательного процесса и есть личностноориентированная педагогика. Для выстраивания модели личностноориентированного обучения она считает необходимым различать следующие понятия.
27786. Социально-педагогическая технология 16.42 KB
  Она может рассматриваться: как обоснование описание этапов методов и средств социальнопедагогической деятельности обеспечивающих достижение определенного результата; как целесообразная оптимальная последовательность деятельности направленная на достижение определенной социальнопедагогической цели. Мардахаев полагает что в каждой конкретной ситуации социальному педагогу необходимо уяснить: Социальнопедагогическую цель к чему стремиться чего следует добиваться; Условия ее реализации; Особенности и возможности объекта; ...
27787. Джон Локк (1632-1704) 20.34 KB
  Из всех людей с которыми мы встречаемся девять десятых становится тем что они есть: добрыми или злыми полезными или нет благодаря воспитанию говорил Локк. Джентльмен должен получить физическое нравственное и умственное воспитание но не в школе ибо школа по мнению Локка это учреждение где собрана пестрая толпа дурно воспитанных порочных мальчиков всякого состояния. Локк исходя из практики аристократических семейств рекомендовал поручить все дело воспитания джентльмена хорошо подготовленному солидному воспитателю.
27788. ПОСЛЕДСТВИЯ НАСИЛИЯ У ДЕТЕЙ 115 KB
  Среди отдаленных последствий жестокого обращения с детьми выделяются нарушения физического и психического развития ребенка различные соматические заболевания личностные и эмоциональные нарушения социальные последствия. Нарушения физического и психического развития У большинства детей живущих в семьях в которых тяжелое физическое наказание брань в адрес ребенка являются методами воспитания или в семьях где они лишены тепла внимания например в семьях родителейалкоголиков имеются признаки задержки физического и...