14.Экспертныесистемы:назначение,обобщённая структурная схема.

Экспертная система – одно из наиболее продвинутых направлений интеллектуальных информационных систем. Экспертные системы предназначены для консультации пользователей по вопросам, которые превышают их возможности.

Назначение экспертных систем

1. Ведущая роль во всех фазах проектирования, разработки, распределения, продажи товаров и услуг.

2. Интеграция различных приложений из интеллектуально взаимосвязанных модулей.

3. Решение не формализованных задач

О Решатель бобщенная структура экспертной системы

База знаний

Интеллектуальный интерфейс пользователя

Редактор БЗ

Подсистема объяснения

Пользователь

пользователь эксперт, инженер по зн.

Состав и назначение элементов

Интерфейс пользователя – комплекс программно-аппаратных средств, реализующих диалог пользователя с экспертной системой. Преобразует естественную речь и исходные факты в машинные коды для решателя и наоборот.

Решатель - программный код, содержащий формализованные знания экспертов и моделирующий ход рассуждения эксперта при решении задач, то есть применяет знания из базы знаний к исходным фактам.

База знаний – программа, содержащая знания экспертов, формализованные с помощью модели представления знаний.

Подсистема объяснений – программа, протоколирующая работу решателя для выдачи процесса решения пользователю (каким образом решение получено, какие сделаны выводы).

Редактор базы знаний – программа, позволяющая формализовать знания экспертов в соответствии с выбранной моделью представления знаний.

15 Статическая экспертная система.

Структура статической экспертной системы

Диалоговый компонент

Объяснительный компонент

Компонент приобретения знаний

Интерфейс с БД и ППП (пакет прог.пр)

Рабочая память

Решатель

База знаний

Статическая экспертная система работает с неизменяющимися исходными фактами и данными. То есть не учитываются изменения окружающей среды в процессе работы. экспертная система работает в 2-х режимах:

1. Режим приобретения знаний. Работы с экспертной системой ведут эксперт и инженер по знаниям. Через компонент приобретения знаний (редактор базы знаний) они формализуют знания экспертов, вводят их в базу знаний. То есть «обучают» экспертную систему.

2. Режим консультации. С экспертной системой работает пользователь, он вводит исходные данные через диалоговый компонент или эти факты вводятся через интерфейс базы данных. Экспертная система запускается и в конечном итоге выдает результат.

16 Динамическая экспертная система.

Структура динамической экспертной системы

Схема как у статистической с небольшим отличием.

Динамическая экспертная система применяется когда необходимо в процессе решения учитывать изменения исходных фактов и данных, которые поступают от датчиков и измерителей через подсистему сопряжения. Дополнительно в структуру экспертной системы вводятся 2 элемента: система сопряжения и датчики.

17 Машина вывода ЭС

Машина вывода это программа управляющая перебором правил в базе знаний и сопоставляющая исходные факты с этими правилами.

Машина вывода выполняет 2 функции:

1. Просмотр существующих фактов из рабочей памяти, сопоставление их с правилами базы знаний, добавление новых фактов в рабочую память.

2. Определение порядка просмотра и срабатывания правил.

Машина вывода работает циклически. Цикл работы представлен на рисунке.

Исходные факты из рабочей памяти сопоставляются с правилами из базы знаний (база правил). В результате образуется конфликтное множество, то есть совокупность успешно отобранных правил, в которых факты совпали с условными частями правил. Затем происходит разрешение конфликта с помощью заданного критерия выбора правила. В результате из конфликтного множества выбирается единственное правило, которое срабатывает (срабатывание правила). В результате срабатывания правила выполняется действие, которое может выражаться в следующем:

1. Занесение нового факта в рабочую память. Новый факт – это утвердительная часть правила.

2. Изменение критерия выбора правила.

3. Воздействие на что-либо

Затем цикл повторяется снова (сопоставление – разрешение - срабатывание).

Работа машины вывода закончиться, когда не останется правил с успешным сопоставлением фактов из рабочей памяти. Заключительная часть последнего сработавшего правила (в последнем цикле) будет ответом, результатом.

18. Коллектив разработчиков экспертной системы: эксперт, программист (требования, характеристика).

В разработке экспертной системы участвуют 4 категории персонала:

1. Эксперты (1, 3 человека).

2. Инженер по знаниям (всегда один)

3. Программисты ( от 3 до 5 человек)

4. Пользователи (3- 5 человек)

Эксперт. Чрезвычайно важная фигура в коллективе. Его компетенция определяет уровень компетенции базы знаний экспертной системы.

Психологические качества эксперта:

• доброжелательность;

• готовность поделиться своим опытом;

• умение объяснить;

• заинтересованность в успешности проекта.

Профессиональные качества:

• высокая компетентность;

• знакомство с популярной литературой по экспертным системам и интеллектуальным системам.

Программист.

Психологические качества:

• способность к общению;

• способность отказаться от традиционных навыков и освоить новые;

• интерес к разработке и конечному результату.

Профессиональные качества:

• богатый опыт программирования;

• знакомство с моделями представлений знаний;

• знакомство с инструментальными средствами создания экспертных систем.

19. Коллектив разработчиков экспертной системы: инженер по знаниям, пользователь.

Инженер по знаниям. Это ключевая фигура в коллективе. Его компетентность, умения и навыки определяют успешность проекта. Одна из наиболее редких и высокооплачиваемых специальностей.

Психологические качества:

• коммуникабельность;

• доброжелательность;

• внимательность;

• деликатность;

• умение слушать и задавать вопросы.

Профессиональные качества:

• компетентность в области экспертных систем;

• глубокие знания и понимание методов и моделей формализации знаний;

• знакомство с основными инструментальными средствами создания экспертных систем;

• умения организовать работу команды;

• умение руководить командой;

• высокая образованность во всех смежных предметных областях, чтобы говорить с экспертом на одном языке

Пользователь. К нему предъявляются самые невысокие требования по психологическим и профессиональным качествам.

Желательные психологические качества:

• умение объяснить, что бы он хотел от экспертной системы;

• интерес к новому, не боятся компьютеров.

Профессиональные качества:

• наличие навыков и базового опыта работы с компьютерными системами.

20. Этапы разработки экспертной системы.

В ходе работ по созданию экспертных систем сложилась определенная технология, в которой можно выделить следующие этапы:

1. Идентификация. На этом этапе определяются задачи, которые подлежат решению. Формулируются (выявляются) цели экспертной системы. Определяются эксперты и типы пользователей. На выходе данного этапа требования к экспертной системе и сформулированная задача.

2. Концептуализация. Здесь проводится содержательный анализ предметной области. Выявляются используемые понятия и их взаимосвязи. Определяются методы решения задач. На выходе данного этапа понятия предметной области и их взаимосвязь.

3. Формализация. На данном этапе выбирается инструментальное средство для создания экспертной системы. Определяются способы (модели) представления знаний. Формализуются основные понятия. Определяются способы интерпретации знаний. Оценивается адекватность целей системы. На выходе структуры знаний (правила). Например, составление дерева решений, создание таблицы правил.

4. Выполнение. Здесь разрабатывается программная оболочка для экспертной системы. Разрабатывается структура для формализации знаний эксперта. Происходит наполнение базы знаний знаниями эксперта. Происходит программирование экспертной системы и ее составных частей. На выходе имеем программную оболочку экспертной системы, содержащую все структурные элементы экспертной системы (решатель или интерпретатор, база знаний, интерфейс пользователя, система пополнения базы знаний, подсистема объяснения решения).

5. Тестирование. Производится оценка качества экспертной системы, адекватность выбранной модели представления знаний. Тестирование проводят эксперт и инженер по знаниям. Для этого эксперт разрабатывает тестовую задачу, которая имеет известные правильные решения, полученные экспертом. Степень соответствия решения полученного экспертной системой и решения тестовой задачи будет говорить о качестве экспертной системы. На выходе имеем протестированную экспертную систему.

6. Опытная эксплуатация. Ее проводят пользователи экспертной системы. Здесь проверяется удобство интерфейса, способность экспертной системы настраивается на компетенцию пользователя. Проверяется устойчивость экспертной системы к ошибкам пользователя. На выходе имеем готовую экспертную систему.

21. Понятие ИАД

KDD (ИАД) – это процесс получения из данных новых зависимостей, правил и моделей, которые можно охарактеризовать как знания и использовать их для моделирования и прогнозирования различных процессов.

KDD описывает не конкретный алгоритм или математический аппарат, а возможную последовательность действий, которую необходимо выполнить с данными для построения модели (получения знания).

KDD не зависит от предметной области: это набор атомарных операций, комбинируя которые можно получить новые знания из данных.