Лекція 7

Тема: Експертні системи

Мета: визначити суть експертної системи, розглянути класифікацію та навчитися будувати ЕС, вміти формулювати правила для рішення задач ЕС.

Використана література:

1. М.М.Глибовець, О.В.Олецький «Штучний інтелект» - К.: Вид.дім «КМ Академія», 2002. – 366 с.

План

1. Визначення та класифікація ЕС.

2. Архітектура ЕС.

3. Методи та етапи проектування ЕС.

1. Визначення та класифікація ЕС.

Експертна система - це програма, що поводиться подібно експерту в деякій, звичайно вузькій прикладній області. Типові застосування експертних систем містять у собі такі задачі, як медична діагностика, локалізація несправностей в устаткуванні й інтерпретація результатів вимірів.

Експертні системи повинні вирішувати задачі, що вимагають для свого рішення експертних знань у деякій конкретній області. У тій чи іншій формі експертні системи повинні мати ці знання. Тому їх також називають системами, заснованими на знаннях. Однак не всяку систему, засновану на знаннях, можна розглядати як експертну.

Експертна система повинна також уміти певним чином пояснювати свою поведінку і свої рішення користувачу, так само, як це робить експерт-людина. Це особливо необхідно в областях, для яких характерна невизначеність, неточність інформації (наприклад, у медичній діагностиці). У цих випадках здатність до пояснення потрібна для того, щоб підвищити ступінь довіри користувача до рад системи, а також для того, щоб дати можливість користувачу знайти можливий дефект у міркуваннях системи. У зв'язку з цим в експертних системах варто передбачати дружня взаємодія з користувачем, що робить для користувача процес міркування системи "прозорим".

ЕС поділяють на три види:

• інструментальна, яка потрібна для автоматизації процесу розробки ЕС;

• традиційна з засобами подання та маніпулювання знаннями або гібридна, в якій інтегровані пакети прикладних програм на алгоритмічних мовах і засоби подання та маніпулювання знаннями;

• порожня (або оболонка), в якій база знань не заповнена.

За призначенням ЕС поділяються за метою і за користувачем:

• за метою ЕС поділяються на такі, що призначені для розв’язання задач, навчання спеціалістів, тиражування знань експерта тощо;

• за користувачем розглядають ЕС для спеціалістів, ля нефахівців, для тих, що навчаються.

---

Проблемна галузь (ПГ), де застосовується ЕС, розглядається:

• з точки зору користувача (діагностика, користування тощо);

• з точки зору розробника (статична, динамічна, де вихідні дані змінюються під час розв’язування задачі);

• за глибиною аналізу ПГ або простору пошуку (середня кількість послідовно виконуваних правил);

• за шириною простору пошуку або середньою кількістю правил, які одночасно доступні для аналізу.

Класифікація за стадією існування:

• демонстраційна (реалізується лише частина задач і можна перевірити правильність обраного напрямку);

• дослідницька (розв’язує всі задачі, але ще не тестована);

• діюча (не оптимізована за обсягом пам’яті, за часом виконання);

• промислова (має все, що потрібно для розробника);

• комерційна, що придатна для користувача.

2. Архітектура ЕС.

На рисунку статична ЕС на стадії проектування.

База знань поділяється на екстенсіальну частину (базу даних (БД), або робочу пам’ять) та інтенсіальну частину (базу знань (БЗ)).

БД призначена для зберігання вихідних та проміжних даних поточної задачі.

У БЗ зберігаються довгострокові дані, що описують ПГ, та правила перетворення даних ПГ.

Знання, якими наповнюють ЕС, поділяють на: знання першого роду (факти, явища, закономірності – істини, що визнані в даній ПГ та зафіксовані в джерелах інформації) та знання другого роду (емпіричні правила, здобуті на основі досвіду, праці та інтуїції, і факти, що описують ПГ).

3. Методи та етапи проектування ЕС.

Процес проектування поділяють на розробку та передпроектні роботи.

Розробка є послідовністю наступних проектних стадій:

1. Ідентифікація – виявляють задачу та мету розробки, визначають додаткові умови розв’язуваної задачі, ресурси потрібні для розробки і категорії користувачів. Результат – вимоги до ЕС.

2. Концептуалізація – з допомогою експерта проводять змістовний аналіз ПГ. Результат – поняття, що будуть використовуватися, структура взаємозв’язків між ними та методи розв’язання задачі.

3. Формалізація – визначають способи подання та інтерпретації всіх видів знань, формалізують основні поняття. Результат – структура знань.

4. Виконання – організовують знання експерта для їх ефективної роботи. Результат – набір правил.

5. Дослідна експлуатація – визначають здатність ЕС вирішувати завдання, придатність для роботи з користувачами. Результат - ЕС класифікується як комерційна.

6. Тестування – перевіряють розв’язання декількох прикладів. Результат – Якщо тестування вдале, проводиться удосконалення (4) і БЗ Поповнюється даними для використання широкого набору прикладів. Якщо невдала методика розв’язання, то проводиться формалізація (3). Якщо задачі не розв’язуються, то треба знову виконати (1) або (2), або переконструювати ЕС при повернення на (3)

---

Особлива увага приділяється процесу добування знань при формуванні БД та БЗ. Виділяють два методи добування знань:

1. Метод спостереження. (Експерт розв’язує задачу вголос. Це заноситься до протоколу. Інженер знань аналізує протокол і виділяє правила, факти, зв’язки між ними. Цей метод іноді доповнюється фазою „очищення” – коментарем експерта з приводу виділених знань).

2. Інтуїтивний метод. (Інженер знань вивчає літературу, навчається розв’язувати задачу і виділяє правила, факти, зв’язки між ними. Після чого взаємодіє з експертом, щоб перевірити свої знання).

Прискорити створення ЕС можна через використання інструментальних засобів інженерії знань, спеціалізованих оболонок, експертних інструментальних систем та баз знань.

ІV. Підсумок заняття.

Контрольні запитання

1. Що таке експертна система?

2. Які види ЕС ви знаєте?

3. Класифікуйте ЕС за стадією існування.

4. З чого складається ЕС?

5. Перерахуйте всі стадії розробки ЕС.

2

---

Смотрите также файлы

• Лекція 14 Теорія ігор.doc

• Лекція 13 Розпізнавання образів.doc

• Лекція 12 Математичні методи і моделі.doc

• Laboratorna_robota_14.pdf

• UnEncrypted.pdf