Розробка експертних систем

При розробці ЕС необхідно розв’язати ряд проблем. Перші труднощі виникають у зв’язку з постановкою задачі. Для, успішної розробки ЕС необхідна не тільки чітка і конкретна постановка задачі, але і розробка докладного (хоча б словесного) опису «ручного» методу її вирішення. Якщо це зробити важко, то подальша робота з побудови експертної системи втрачає зміст.

Друга й основна складність – це проблема надбання знань. Вона виникає при передачі знань від експертів до системи. Для початку необхідно систематизувати, формалізувати ці знання на папері. Функції посередників між експертами в предметній області і комп’ютерних системах виконують інженери звань.

Основою функціонування ЕС є евристичні правила. Під евристичними правилами розуміються закономірності не загальноприйнятого характеру, а сформульовані на основі досвіду і практичних знань експертів. При створенні експертної системи група, що складається з експертів і інженерів по знаннях, збирає дані, правила й евристичні правила. Зібрані дані і знання далі включаються в програму.

Третя серйозна складність полягає у дуже великій трудомісткості створення програмного забезпечення ЕС. Обсяг настільки великий, а програми настільки складні й не традиційні, що має сенс на попередньому етапі створювати демонстраційний прототип системи.

Аналіз роботи експертної системи найбільш зручно провести, попередньо розглянувши її структурну організацію (рис. 72).

ЕС передбачає два типи взаємодій з нею і два окремих входи, що відповідають різним цілям роботи користувачів з ЕС.

1. Діалоговий режим роботи, при якому користувачеві потрібна консультація ЕС, і в процесі якого вона вирішує деяку експертну задачу. У цьому випадку взаємодія з ЕС здійснюється через діалоговий процесор – спеціальний компонент ЕС, призначений для забезпечення контакту користувача і ЕС. Існує дві основні форми діалогу з ЕС – діалог на обмеженій підмножині природної мови і діалог на основі меню. На малюнку послідовність процесів у структурних блоках ЕС зображена у вигляді сірої ламаної лінії І.

Рис. 51. Структура і схема роботи експертної системи

2. Режим навчання, при якому відбувається заповнення бази знань ЕС. У цьому режимі бере участь група експертів у предметній області й інженерів звань. Діалог з ЕС здійснюється через спеціальний діалоговий компонент ЕС – підсистему набуття знань, що дозволяє частково автоматизувати цей процес. Послідовність процесів при контакті з ЕС для цього випадку зображена у вигляді сірої ламаної лінії ІІ.

Існують кілька способів представлення знань у ЕС, однак загальним для усіх них є те, що знання представлені в символьній формі, елементарними компонентами представлення знань є тексти, списки й інші символьні структури. Тим самим, у ЕС реалізується принцип символьної природи міркувань, що полягає в тім, що процес міркування представляється як послідовність символьних перетворень.

База знань

ЕС, як і людина-експерт, у процесі своєї роботи оперує із знаннями. Знання про предметну область, необхідні для роботи експертної системи, певним чином формалізовані і представлені у вигляді бази знань.

База знань – це серцевина кожної EC, її найбільш важливий компонент, на якій засновані її «інтелектуальні здібності». На відміну від всіх інших компонентів ЕС, база знань – змінна частина системи. яка може поповнюватися і модифікуватися експертами й інженерами знань у міру накопичення знань і досвіду використання системи.

База знань містить як дані (інформацію, факти, твердження) про предметну область, так і правила, за допомогою яких ці дані використовуються при прийнятті рішень. У базі знань інформація про професійні знання в даній галузі зберігається у вигляді структурованої моделі ПрО. Інформація класифікується, узагальнюється, оцінюється на несуперечливість, окремі інформаційні одиниці об’єднуються зв’язками різного типу. Мови, що призначені для опису будь-якої ПрО, мають назву мов зображення знань.

Опис ПрО з використанням певних знакових систем називають формалізацією знань. Під формалізацією знань розуміють їх зображення у вигляді певним чином організованих даних, які відбивають закономірності, що існують у визначеній ПрО. Тим самим здійснюється опис знань у вигляді формальних моделей. В теорії баз даних під моделлю даних розуміють формалізм, який призначено для опису структур даних, залежностей між ними, умов, яким вони повинні задовольняти.