Методологія побудови експертних систем

Розглянемо методику формалізації експертних знань на прикладі створення експертних діагностичних систем (ЕДС).

Метою створення ЕДС являється визначення стану об'єкту діагностування (ОД) і наявних в нім несправностей.

Станами ОД можуть бути: справні, несправні, працездатні. Несправностями, наприклад, радіоелектронних ОД являються обрив зв'язку, замикання провідників, неправильне функціонування елементів і так далі

Число несправностей може бути досить велике (декілька тисяч). У ОД може бути одночасно декілька несправностей. В цьому випадку говорять, що несправності кратні.

Введемо наступні визначення. Різні несправності ОД проявляються в зовнішньому середовищі інформаційними параметрами. Сукупність значень інформаційних параметрів визначає "інформаційний образ" (ІО) несправності ОД. ІО може бути повним, тобто містити усю необхідну інформацію для постановки діагнозу, або, відповідно, неповним. У разі неповного ІО постановка діагнозу носить імовірнісний характер.

Основою для побудови ефективних ЭДС являються знання експерта для постановки діагнозу, записаних у вигляді інформаційних образів, і система представлення знань, що вбудовується в інформаційні системи забезпечення функціонування і контролю ОД, інтегровані з відповідною технічною апаратурою.

Для опису своїх знань експерт за допомогою інженера по знаннях повинен виконати наступні дії:

1. Виділити безліч усіх несправностей ОД, які повинна розрізняти ЕДС.

2. Виділити безліч інформативних (істотних) параметрів, значення яких дозволяють розрізнити кожну несправність ОД і поставити діагноз з деякою вірогідністю.

3. Для вибраних параметрів слід виділити інформативні значення або інформативні діапазони значень, які можуть бути як кількісними, так і якісними. Наприклад, точні кількісні значення можуть бути записані: затримка 25 нсек, затримка 30 нсек і так далі. Кількісний діапазон значень може бути записаний: затримка 25--40 нсек, 40--50 нсек, 50 нсек і вище. Якісний діапазон значень може бути записаний: індикаторна лампа світиться яскраво, світиться слабо, не світиться.

Для зручнішого подальшого використання якісний діапазон значень може бути закодований, наприклад, таким чином:

· світиться яскраво Р1 = +++ (чи Р1 = 3)

· світиться слабо Р1 = ++ (чи Р1 = 2)

· не світиться Р1 = + (чи Р1 = 1).

Процедура отримання інформації по кожному з параметрів визначається індивідуально в кожній конкретній системі діагностування. Ця процедура може полягати в автоматичному вимірі параметрів в ЕДС, в ручному вимірі параметра за допомогою приладів, якісному визначенні параметра, наприклад, світиться слабо, і так далі

4. Процедура створення повних або неповних ІО кожної несправності в алфавіті значень інформаційних параметрів може бути визначена таким чином. Складаються діагностичні правила, що визначають вірогідний діагноз на основі різних поєднань діапазонів значень вибраних параметрів ОД. Правила можуть бути записані в різній формі. Нижче приведена форма запису правил у вигляді таблиці.

Для запису правил з урахуванням змін за часом слід ввести ще один параметр Р0 - час (ще один стовпець в таблиці). В цьому випадку діагноз може ставитися на основі декількох рядків таблиці, а в графі Примітки можуть бути вказані використані тести. Діагностична таблиця в цьому випадку представлена в таблиці 6.1.

Для запису послідовності проведення тестових процедур і завдання обмежень (якщо вони є) на їх проведення може бути запропонований аналогічний механізм. Механізм запису послідовності проведення тестових процедур у вигляді правил реалізується, наприклад, таким чином:

де Т1, Т3, Т7 - тестові процедури, що подаються на ОД при активізації (спрацьовуванні) відповідної продукції.

У сучасних ЕДС застосовуються різні стратегії пошуку рішення і постановки діагнозу, які дозволяють визначити необхідні послідовності тестових процедур. Проте пріоритет в ЕС віддається передусім знанням і досвіду, а лише потім логічному висновку.

.