Архитектура и составляющие

Классификация

Экспертные системы как любой сложный объект можно опре­делить только совокупностью характеристик. Выделим следующие характеристики ЭС:

· Назначение

Назначение определяется следующей совокупностью пара­метров:

o цель создания ЭС — для обучения специалистов, для реше­ния задач, для автоматизации рутинных работ, для тиражирования знаний экспертов и т.п.;

o основной пользователь — не специалист в области экспертизы, специалист, учащийся.

· Проблемная область

Проблемная область может быть определена совокупностью параметров:

o С точки зрения пользователя, предметную область можно ха­рактеризовать описанием области в терминах пользователя, вклю­чающим наименование области, перечень и взаимоотношение по­добластей и т.п., а задачи, решаемые существующими ЭС, — их ти­пом.

Обычно выделяют следующие типы задач:
— интерпретация символов или сигналов — составление смы­слового описания по входным данным;
— предсказание — определение последствий наблюдаемых си­туаций;
— диагностика — определение состояния неисправностей, забо­леваний по признакам (симптомам);
— конструирование — разработка объекта с заданными свойст­вами при соблюдении установленных ограничений;
— планирование — определение последовательности действий, приводящих к желаемому состоянию объекта;
— слежение — наблюдение за изменяющимся состоянием объек­та и сравнение его показателей с установленными или желаемыми;
— управление — воздействие на объект для достижения желае­мого поведения.

o С точки зрения разработчика целесообразно выделять статиче­ские и динамические предметные области.

Предметная область на­зывается статической, если описывающие ее исходные данные не изменяются во времени (точнее рассматриваются как не изменяю­щиеся за время решения задачи). Статичность области означает не­изменность описывающих ее исходных данных. Если исходные данные, описывающие предметную область, изменяются за время решения задачи, то предметную область называют динамической.

· Глубина анализа проблемной области

По степени сложности структуры ЭС делят на

o поверхностные

o глубинные. Поверхностные ЭС представляют знания об области экспертизы в виде правил (условие -> действие). Глубинные ЭС, кроме возможностей поверхностных систем, обладают способностью при возникновении неизвестной ситуации определять с помощью не­которых общих принципов, справедливых для области экспертизы, какие действия следует выполнять.

· Тип используемых методов и знаний.

По типу используемых методов и знаний ЭС делят на

o тради­ционные

Традиционные ЭС используют в основном неформализованные методы инженерных знаний и неформализо­ванные знания, полученные от экспертов.

o гибридные

Гибридные ЭС использу­ют и методы инженерии знаний, и формализованные методы, а также данные традиционного программирования и математики.
Сейчас говорят о трех поколениях ЭС. К первому поколению следует относить статические поверхностные ЭС, ко второ­му — статические глубинные ЭС (иногда ко второму поколению относят гибридные ЭС), а к третьему — динамические ЭС (веро­ятно, они, как правило, будут глубинными и гибридными).

· Класс системы

В последнее время выделяются два больших класса ЭС (су­щественно отличающихся по технологии их проектирования), ко­торые условно можно назвать простыми и сложными ЭС. Простая ЭС может быть охарактеризована следующими основными показа­телями: поверхностная ЭС; традиционная ЭС (реже гибридная); выполненная на персональной ЭВМ. Сложная ЭС может быть оха­рактеризована следующими показателями: глубинная ЭС; гибрид­ная ЭС: выполненная либо на символьной ЭВМ, либо на мощной универсальной ЭВМ, либо на интеллектуальной рабочей станции.

· Стадия существования

· Инструментальные средства

На стадии эксплуатации ЭС используются совместно с CAE-system и обеспечивают интеллектуальную поддержку техниче­ского обслуживания сложных систем.

В заключение следует отметить, что единую классификацию всех существующих на сегодня ИтС для ЭС провести достаточно сложно, так как, с одной стороны, можно выделить большое коли­чество специфических характеристик ИтС, а с другой стороны, у разных авторов существуют значительные различия в терминоло­гии обозначения одних и тех же вещей.

Структура ЭС изображена на схеме:

пользователь

эксперт + диалоговый

инженер знаний процессор

подсистема подсистема

приобретения база знаний вывода

знаний

подсистема

объяснения

Экспертные системы имеют две категории пользователей и два отдельных “входа”, соответствующих различным целям взаимодействия пользователей с ЭС:

1. обычный пользователь (эксперт), которому требуетсяконсультация ЭС-диалоговый сеанс работы с ней, в процессе которой она решает некоторую экспертную задачу. Диалог с ЭС осуществляется через диалоговый процессор- специальную компоненту ЭС. Существуют две основные формы диалога с ЭС- диалог на ограниченном подмножестве естественного языка ( с использованием словаря- меню (при котором на каждом шаге диалога система предлагает выбор профессионального лексикона экспертов) и диалог на основе из нескольких возможных действий);
2. экспертная группа инженерии знаний, состоящая из экспертов в предметной области и инженеров знаний. В функции этой группы входит заполнение базы знаний, осуществляемое с помощью специализированной диалоговой компоненты ЭС - подсистемы приобретения знаний, которая позволяет частично автоматизировать этот процесс.