Формальные логические модели.

Традиционно в представлении знаний выделяют формальные логические модели, основан­ные на классическом рассмотрении предметной области или задачи описываемой в виде набора аксиом.

Вопрос №4. Основные понятия и структура экспертных систем.

В нашей стране современное состояние разработок в области экспертных систем можно охарактеризовать как стадию всевозрастающего интереса среди широких слоев экономис­тов, финансистов, преподавателей, инженеров, медиков, психологов, программистов, лингвистов.

Экспертные системы(ЭС) — это сложные программные комплексы, аккумулирующие знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующие этот эмпирический опыт для консультаций менее квалифицированных пользователей.

Основные компоненты структуры экспертной системы являются следующие:

1. Пользователь — специалист предметной области, для которого предназначена систе­ма. Обычно его квалификация недостаточно высока, и поэтому он нуждается в помощи и поддержке своей деятельности со стороны ЭС.

2. Инженер по знаниям — специалист по искусственному интеллекту, высту­пающий в роли промежуточного буфера между экспертом и базой знаний.

3. Интерфейс пользователя — комплекс программ, реализующих диалог пользователя с ЭС как на стадии ввода информации, так и получения результатов.

4. База знаний (БЗ) — ядро ЭС, совокупность знаний предметной области, записанная на машинный носитель в форме, понятной эксперту и пользователю (обычно на некотором языке, приближенном к естественному). Параллельно такому "человеческому" представле­нию существует БЗ во внутреннем "машинном" представлении.

5. Решатель — программа, моделирующая ход рассуждений эксперта на основании знаний, имеющихся в БЗ.

6. Подсистема объяснений — программа, позволяющая пользователю полу­чить ответы на вопросы: "Как была получена та или иная рекомендация?" и "Почему систе­ма приняла такое решение?" Ответ на вопрос "как" — это трассировка всего процесса получения решения с указанием использованных фрагментов БЗ, т.е. всех шагов цепи умо­заключений. Ответ на вопрос "почему" — ссылка на умозаключение, непосредственно предшествовавшее полученному решению, т.е. отход на один шаг назад.

7. Интеллектуальный редактор БЗ — программа, представляющая инже­неру по знаниям возможность создавать БЗ в диалоговом режиме. Включает в себя систему вложенных меню, шаблонов языка представления знаний, подсказок ("help" — режим) и других сервисных средств, облегчающих работу с базой.

В коллектив разработчиков ЭС входят как минимум четыре человека:

• эксперт;

• инженер по знаниям;

• программист;

• пользователь.

Возглавляет коллектив инженер по знаниям, это ключевая фигура при разработке сис­тем, основанных на знаниях.

Вопрос №5. Классификация экспертных систем.

Класс "экспертные системы" сегодня объединяет несколько тысяч различных программных комплексов, которые можно классифицировать по различным критериям:

I. По решаемой задаче:

1. Интерпретация данных. Это одна из традиционных задач для экспертных систем. Под ней понимается определение смысла данных, результаты которого должны быть согласованными и корректными. Обычно предусматривается многовариантный анализ данных.

2. Диагностика.Под диагностикой понимается обнаружение неисправности в некоторой системе. Неисправность — это отклонение от нормы. Такая трактовка позволяет с единых теоретических позиций рассматривать и неисправность оборудования в технических системах, и заболевания живых организмов, и всевозможные природные аномалии. Важнейшей спецификой является необходимость понимания функциональной структуры диагностирующей системы.

3. Мониторинг.Основная задача мониторинга — непрерывная интерпретация данных в реальном масштабе времени и сигнализация о выходе тех или иных параметров за допусти­мые пределы.

4. Проектирование. Проектирование состоит в подготовке спецификаций на создание "объектов" с заранее определенными свойствами. Под спецификацией понимается весь набор необходимых документов — чертеж, пояснительная записка и т.д. Основные пробле­мы здесь — получение четкого структурного описания знаний об объекте и проблеме. Для организации эффективного проектирования и, в еще большей степени, пере­проектирования необходимо формировать не только сами проектные решения, но и мотивы их принятия. Таким образом, в задачах проектирования тесно связываются два основных процесса, выполняемых в рамках соответствующей ЭС: процесс вывода решения и процесс объяснения.

5. Прогнозирование.Прогнозирующие системы логически выводят вероятные следст­вия из заданных ситуаций.

6. Планирование.Под планированием понимается нахождение планов действий, отно­сящихся к объектам, способным выполнять некоторые функции. В таких ЭС используются модели поведения реальных объектов с тем, чтобы логически вывести последствия плани­руемой деятельности.

7. Обучение.Системы обучения диагностируют ошибки при изучении какой-либо дис­циплины с помощью ЭВМ и подсказывают правильные решения. Они аккумулируют зна­ния о гипотетическом "ученике" и его характерных ошибках, затем в работе способны диагностировать слабости в знаниях обучаемых и находить соответствующие средства для их ликвидации. Кроме того, они планируют акт общения с учеником в зависимости от успе­хов ученика с целью передачи знаний.

II. По связи с реальным временем:

1. Статические ЭС разрабатываются в предметных областях, в которых база знаний и интерпретируемые данные не меняются во времени. Они стабильны. (Диагностика неисправностей в автомобиле.)

2. Квазидинамические ЭС интерпретируют ситуацию, которая меняется с некоторым фиксированным интервалом времени.

3. Динамические ЭС работают в сопряжении с датчиками объектов в режиме реального времени с непрерывной интерпретацией поступаемых данных.