- •Компьютерные технологии в науке и образовании
- •Часть 2 Экспертные системы
- •Содержание
- •Лекция 1
- •2.1 Введение в экспертные системы.
- •2.1.1 Назначения и основные свойства экспертных систем
- •Состав и взаимодействие участников построения и эксплуатации экспертных систем
- •Преимущества использования экспертных систем
- •Особенности построения и организации экспертных систем
- •2.1.5 Основные режимы работы экспертных систем
- •2.1.6 Отличие экспертных систем от традиционных программ
- •2.1.7 Технология разработки экспертных систем
- •Лекция 2
- •2.2 Выявление знаний от экспертов.
- •2.2.1 Экспертное оценивание как процесс измерения.
- •Связь эмпирических и числовых систем.
- •Методы измерения степени влияния объектов.
- •2.2.3.1 Метод ранжирования.
- •Метод парных сравнений.
- •Метод непосредственной оценки.
- •Один из подходов к формированию и оценке компетентности группы экспертов.
- •Характеристика и режимы работы группы экспертов.
- •Лекция 3
- •2.3 Обработка экспертных оценок.
- •2.3.1 Задачи обработки.
- •2.3.2 Групповая экспертная оценка объектов при непосредственном оценивании.
- •Обработка парных сравнений.
- •Определение обобщенных ранжировок.
- •Замечания к определению групповых оценок.
- •Лекция 4
- •2.4 Экспертные системы с неопределенными знаниями.
- •2.4.1 Неопределенности в эс и проблемы порождаемые ими.
- •Теория субъективных вероятностей.
- •Байесовское оценивание.
- •Теорема Байеса как основа управления неопределенностью.
- •Лекция 5
- •2.5 Логический вывод на основе субъективной вероятности.
- •2.5.1 Простейший логический вывод
- •Распространение вероятностей в эс
- •Последовательное распространение вероятностей
- •Экспертные системы, использующие субъективные вероятности
- •Лекция 6
- •2.6 Байесовские сети доверия как средство разработки эс.
- •2.6.1 Основные понятия и определения
- •2.6.2 Пример построения простейшей байесовской сети доверия
- •Процесс рассуждения (вывода) в байесовских сетях доверия
- •Байесовские сети доверия как одно из направлений современных экспертных систем
- •Представление знаний с использованием байесовской сети доверия и условная независимость событий
- •Лекция 7
- •2.7 Диаграммы влияния.
- •2.7.1 Назначение и основные компоненты диаграмм влияния
- •2.7.2 Пример построения простейшей диаграммы влияния
- •Диаграммы влияния с несколькими вершинами решения
- •Лекция 8
- •2.8 Сети доверия с условными гауссовскими переменнами.
- •2.8.1 Непрерывные случайные величины
- •Непрерывные гауссовские переменные
- •Числовые характеристики случайных величин
- •Совместное использование дискретных и непрерывных переменных в байесовских сетях доверия
- •Логический вывод в байесовских сетях доверия с непрерывными и дискретными состояниями
- •Лекция 9
- •2.9 Экспертные системы на основе теории Демстера–Шеффера (тдш).
- •2.9.1 Предпосылки возникновения новой теории.
- •2.9.2 Основы теории Демстера–Шеффера
- •2.9.3 Меры доверия и правдоподобия в тдш
- •2.9.4 Отличие тдш от теории вероятностей
- •2.9.5 Связь между тдш и классической теорией вероятностей
- •2.9.6 Комбинация функций доверия
Метод непосредственной оценки.
Непосредственная оценка представляет собой процедуру приписывания объектам числовых значений в шкале интервалов. Эти значение соответствует степени влияния того или иного объекта на наблюдаемый результат.
В процессе выявления знаний эксперт должен поставить в соответствие каждому объекту точку на непрерывной числовой оси, например, на отрезке [0,1]. Естественно потребовать, чтобы эквивалентным по воздействиям объектам приписывалось бы одно и тоже число.
Измерение предпочтения в шкале интервалов можно выполнить с высокой степенью доверия только при хорошей информированности экспертов о свойствах объектов и предметной области.
В ряде случаев, с целью ослабления этих условий, но, естественно, за счет уменьшения точности измерения вместо непрерывной числовой оси рассматривают большую оценку, которая использует 5, 10, 100 – бальные шкалы.
Однако непосредственная оценка не всегда должна использовать числовые шкалы. Например, цвет объекта невозможно представить в виде какого-либо числового значения, а переход к значениям частот спектра во многих случаях затруднителен для эксперта.
Один из подходов к формированию и оценке компетентности группы экспертов.
При формировании группы экспертов на стадии выявления знаний необходимо учитывать такие характеристики экспертов как:
компетентность– степень квалификации эксперта в данной области знаний;
креативность– способность решать творческие задачи;
отношение к экспертизе– негативное или пассивное отношение, или занятость существенно влияет на качество работы эксперта в группе;
конформизм– подверженность влиянию авторитетов, при котором мнение авторитета может подавлять лиц, обладающих более высокой компетентностью;
коллективизм и самокритичность.
Рассмотрим один из возможных путей количественного описания характеристик эксперта, основанный на вычислении относительных коэффициентов компетентности по результатам высказывания специалистов о составе экспертной группы.
Суть методики сводится к тому, что ряду специалистов предлагается высказать мнение о списочном составе экспертной группы. Если в этом списке появляются лица, не вошедшие в исходный список, им тоже предлагается назвать специалистов для участия в экспертизе. После нескольких этапов будет получен достаточно полный список кандидатов в группу.
По результатам опроса составляется матрица, по строкам и столбцам которой записываются фамилии экспертов, а элементами таблицы являются переменные
При этом эксперт может включать себя или не включать в экспертную группу (то есть xij=0 илиxij=1). По данной таблице можно вычислить относительные коэффициенты компетентности, используя алгоритм решения задач о лидере [1]. Введем относительные коэффициенты компетентностиh-порядка для каждого эксперта
(3)
где m– число экспертов в списке (размерность матрицы ||xij||),h– номер порядка коэффициента компетентности. Коэффициенты компетентности нормированы так, что их сумма равна единице:
. (4)
По формуле (3) можно вычислить значение компетентности для различных порядков, начиная с первого. При h=1 выражение (3) будет иметь вид:
. (5)
Смысл этой формулы в том, что подсчитывается число голосов, поданных за i-го эксперта и делится на общее число голосов, поданных за всех экспертов. Таким образом, коэффициент компетентности первого порядка – это относительное число экспертов, высказавшихся за включениеi-го эксперта в группу.
Относительный коэффициент компетентности второго порядка получают из (1) для h=2 при условии, чтоkj1(j=1,2 ...m)определены по (5):
Коэффициенты второго порядка представляют собой относительное количество голосов, взвешенных коэффициентом компетентности первого порядка.
Последовательно вычисляя относительные коэффициенты компетентности более высокого порядка, можно убедиться, что процесс быстро сходится после 3-4 вычислений, то есть относительные коэффициенты быстро стабилизируются. В общем случае коэффициенты относительной компетентности определяются как:
Пример: В результате опроса трех экспертов о составе экспертной группы получены данные (xij) о мнении каждого из них по включению экспертов в рабочую группу. Эти данные сведены в таблицу
-
Мнения экспертов
Эксперт 1 (A)
Эксперт 2 (B)
Эксперт 3 (C)
Эксперт 1 (A)
1
1
1
Эксперт 2 (B)
0
1
0
Эксперт 3 (C)
1
0
1
Результаты пошаговой обработки полученных данных по описанному выше алгоритму будут иметь вид.
На первом шаге, полагая равную компетентность всех экспертов, принимаем k0= [ 1 1 1 ]ти вычисляем коэффициенты относительной компетентности первого порядка:
На втором шаге, используя полученные значения, вычисляем коэффициенты относительной компетентности второго порядка:
Продолжая аналогичные вычисления до тех пор, пока не будут отличаться от с точностью 0.01, получим
При h®¥
Можно показать, что предельные значения коэффициентов компетентности представляют собой компоненты собственного вектора для максимального собственного числа матрицы Х=||xij||[1]. Собственные числа матрицы Х определяются как корни алгебраического уравнения
где– вектор собственных чисел матрицы голосования , – единичная матрица. Собственный вектор матрицы, соответствующий максимальному собственному числу, вычисляется из системыm+1 порядка линейных алгебраических уравнений
где - вектор компетентности, являющийся собственным вектором матрицы Х для максимального собственного числа.
Существуют подходы к оценке компетентности, основанные на учете апостериорных данных, то есть результатов экспертного оценивания.
Например, в работе [2] предложен способ оценки компетентности эксперта, базирующийся на вычислении среднего расстояния в пространстве признаков товаров, оцениваемых экспертами. Считается, что если расстояние мало, то эксперт подходит к оценке товара в целом, не различая отдельные стороны товара и, следовательно, такой эксперт недостаточно компетентен.