Интеллектуальные информационные системы Клачек Павел Михайлович

Обобщенная структура классической АСОИиУ

Функциональная часть

(логика приложения + интерфейс пользователя)

Уровень бд Прикладной уровень бд Математическая часть бд

2

Данные (числовые, лингвистические, логические и т.д.)

Различные характеристики, показатели

2

Происходит реализация основных функций обработки данных:

- хранение информации

- периодическое изменение хранимых данных (добавление, удаление)

- поиск и отбор данных по запросам пользователя

- обработка найденных записей и вывод результатов

1

Происходит реализация следующих функций

- логика приложения (математические файлы и т.д.)

- интерфейс пользователя

Обобщенная схема интеллектуальной информационной системы

Функциональная часть (логика приложения и интерфейс пользователя)

Знания (структурированные данные)

Уровень БЗ

Прикладная часть БЗ

Математическая часть Базы Знаний

Знания (структурированные данные)

Основной целью создания интеллектуальной информационной системы является выявление, исследование и применение знаний высококвалифицированных экспертов для решения сложных задач возникающих на практике. При построении или создании ИИС используются знания накопленные экспертами в виде конкретных правил решения тех или иных производственных задач.

ИИС способны реализовать отдельные интеллектуальные функции человека т.е. помимо традиционных функций управления (характерных для классической АСУ) таких как планирование, регулирование, контроль и т.д. ИИС могут выполнять и дополнительные специфические функции управления облегчающие интеллектуальный труд человека (быстрое принятие правильного решения в сложной обстановке; непрерывный анализ и оценка текущих ситуаций; прогнозирование и предотвращение экстремальных и непредвиденных ситуаций; консультация операторов по оптимальному управлению объектами и т.д.).

Представление знаний в ИИС это процесс или результаты кодирования и хранения знаний в Базе Знаний, которое осуществляется с помощью специальных механизмов. Существуют различные способы практической реализации Базы Знаний и соответствие механизма поиска решений, основано на различных технологиях моделирование интеллектуальной деятельности человека.

На практике, в том числе при решении различного рода экономических задач наиболее часто применяют 2 информационные технологии:

1экспертные (продукционные) системы

2 нечеткие системы (фотик, стиралка)

Представление знаний основы «Экспертных систем»

Продукционная модель в силу своей простоты получила наиболее широкое прикладное представление во многих отраслях, в этой модели знания представлены в виде совокупности правил конструкции

«Если-то» система обработки знаний – продукционная система.

Общий вид продукционного правила

1<Идентификатор правила>

2<приоритет правила>

3 Если <Условие>то <Действие>

Идентификатор правила – это уникальное наименование продукционного правила, выделяет его из множества других правил в БЗ

Приоритет правила – это число, показывающее важность правила в рассуждениях

Условия, действие – это левая и соответственно правая часть продукционного правила представляет собой совокупность элементарных фактов связанных операцией конъюнкции и дизъюнкции

В качестве простого примера, рассматривается следующее продукционное правило, формат записи которого представляется на языке интеграционной среды для проектирования ИИС Каппа ПК

ЗАПУСК:

IF

АВТОМОБИЛЬ:аккумулятор#=заряжает And

АВТОМОБИЛЬ:газсистема#=ok And

АВТОМОБИЛЬ:электросистема#=ok

THEN АВТОМОБИЛЬ:статус=запуск;

Условие- совокупность элементарных фактов (характеристик) связанных операциями.

Поиск решений в системе прод –ии наталкиваются на проблемы выбора правила из конфликтного множества.

На след. Рисунке приведены основные элементы классического механизма поиска решений.

интерпретатор

База фактов

БЗ

Agenda

Список правил

Agenda – список информационных объектов

Интерпретатор – программа моделирования рассуждений человека

База фактов – хранит иерархию информационных объектов, в виде атрибутов (характеристик) – значение

БЗ – хранит иерархию продукционных правил

Agenda – представляет собой очередь информационных объектов

Список правил – список всех правил из текущих подмножеств правила размещенного в списке правил считывающих возбуждение т.е готовящихся к применению в схемах рассуждения.

Если в списке правил будет несколько правил, то такая ситуация называется конфликтом правил (конфликтуют за то, чтобы продолжить рассуждение), чтобы разрешить данный конфликт интерпретатору необходима специальная информация, которая называется стратегическим разрешением конфликта.

Система Каппа, как большинство подобных поддерживает 3 классических стратегии разрешения конфликта:

1выборочная стратегия – характеризуется тем, что в процессе вывода или поиска решений заново «возбуждаются» правила добавляемые в список правил в соответствии с их приоритетами и список правил в процессе поиска решений очищается.

2поиск в глубину – отличается от выборочной тем, что список правила после выбора одного из конфликтных правил – не очищается, а заново «возбуждается» правило добавляется в конец списка правил.

3поиск в ширину – заново «возбужденные» правила добавляется в начало списка и не очищается.

Рассмотрим пример иллюстрирующий работу описанного механизма поиска решений для выборочной стратегии и БЗ составленный из 8 правил.

Предметная область – анализ риска инвестиций.

Словарь информационных объектов (характеристики):

ДоляЦБ_1 – доля ценных бумаг ЦБРФ1

ДоляЦБ_2 – доля ценных бумаг ЦБРФ2

Доходность – ожидаемая доходность инвестиционного портфеля

НГД – нижняя граница доходности инвестиционного портфеля

РИСК – степень риска неэффективности инвестиций (степень инвестиционного риска)

КОРРИДОР – ширина расчетного коридора, в котором ожидается уровень доходности ЦБ

ДЕФОЛТ – дефолт – сценарий совокупного состояния эмитента ЦБ по завершении анализируемого периода

СТАВКА – ставка дисконтирования (например: ожидаемая ставка по долгосрочным кредитам)

ИНВЕСТИЦИИ1;

IF ИНВЕСТИЦИИ:ВГД#>8 and

ИНВЕСТИЦИИ:НГД#<5 and

ИНВЕСТИЦИИ:КОРРИДОР#=СУЖАЕТСЯ

THEN ИНВЕСТИЦИИ:ДОХОДНОСТЬ=ПАДАЕТ;

ИНВЕСТИЦИИ2;

IF ИНВЕСТИЦИИ:ВГД#˃8 and

ИНВЕСТИЦИИ:НГД#˂4and

ИНВЕСТИЦИИ:КОРРИДОР#=СТАБИЛЕН;

THEN ИНВЕСТИЦИИ:ДОХОДНОСТЬ=ПОВЫШАЕТСЯ;

ИНВЕСТИЦИИ3;

IFИНВЕСТИЦИИ: Доля_ЦБ1#<0.4 Or

ИНВЕСТИЦИИ: Доля_ЦБ2#<0.1 Or

ИНВЕСТИЦИИ:ДОХОДНОСТЬ=ПАДАЕТ;

THEN ИНВЕСТИЦИИ: РИСК=ВЫСОКИЙ;

ИНВЕСТИЦИИ4;

IF ИНВЕСТИЦИИ: Доля_ЦБ1#> 0.8 and

ИНВЕСТИЦИИ: Доля_ЦБ2#>0.1 and

ИНВЕСТИЦИИ:ДОХОДНОСТЬ#ПОВЫШАЕТСЯ;

THEN ИНВЕСТИЦИИ: РИСК= ПРЕДЕЛЬНО НИЗКИЙ;

ИНВЕСТИЦИИ5;

IF ИНВЕСТИЦИИ:ПЛАТЕЖЕСПОСОБНОСТЬ #=ВЫСОКАЯAnd

ИНВЕСТИЦИИ:КОРРИДОР#=СТАБИЛЕН

THEN ИНВЕСТИЦИИ: ДЕФОЛТ=НИЗКАЯ;

ИНВЕСТИЦИИ6;

IF ИНВЕСТИЦИИ:ПЛАТЕЖЕСПОСОБНОСТЬ#=НИЗКАЯAnd

ИНВЕСТИЦИИ:КОРРИДОР#=СУЖАЕТСЯ

THEN ИНВЕСТИЦИИ: ДЕФОЛТ=ВЫСОКАЯ;

ИНВЕСТИЦИИ7;

IF ИНВЕСТИЦИИ: Доля_ЦБ#>0.8 And

ИНВЕСТИЦИИ:ДОХОДНОСТЬ#ПОВЫШАЕТСЯ;

THEN ИНВЕСТИЦИИ: СТАВКА = ОТНОСИТЕЛЬНО НИЗКАЯ;

ИНВЕСТИЦИИ8;

IF ИНВЕСТИЦИИ:Доля_ЦБ1#<And

ИНВЕСТИЦИИ:ДОХОДНОСТЬ#=ПАДАЕТ;

THEN ИНВЕСТИЦИИ: СТАВКА=НИЗКАЯ;

Текущая база фактов:

ИНВЕСТИЦИИ:КОРРИДОР=СТАБИЛЕН;

ИНВЕСТИЦИИ:ДОХОДНОСТЬ=NULL;

ИНВЕСТИЦИИ:СТАВКА=NULL;

ИНВЕСТИЦИИ:Доля_ЦБ1=0.83;

ИНВЕСТИЦИИ:ДЕФОЛТ=NULL;

ИНВЕСТИЦИИ:ПЛАТЕЖЕСПОСОБНОСТЬ=ВЫСОКАЯ;

ИНВЕСТИЦИИ:Доля_ЦБ2=0.15;

ИНВЕСТИЦИИ:РИСК=NULL;

ИНВЕСТИЦИИ:ВГД=9;

ИНВЕСТИЦИИ:НГД=3;

Assert (ИНВЕСТИЦИИ;КОРРИДОР); команда начала поиска решений.

Алгоритм работы механизма поиска решений

1 при выполнении команды assert информационный объект (инвестиции;корридор) помещается в agendu и проверяет левые части условия БЗ

Agenda список правил

Инвестиции;корридор пусто

2 условие каждого правила БЗ анализируется интерпретатором на наличие соответствующего информационного объекта из списка Agenda в данном случае ИНВЕСТИЦИИ;КОРРИДОР т.е проверяется, имеется ли соответствующий информационный объект в условии правил БЗ.

В случае положительного результата имя правила помещается в список правил.

Agenda список правил

Инвестиции;корридор Инв1, инв2,инв5,инв6.

3 проверяется на истинность первое по списку правило т.е инв1

Алгоритм оценки:

1. Значение каждого элементарного факта, условие правила сравнивается со значением соответствующего информационного объекта из БФ

В случае + результата сравнения факту оцениваемому присваевается оценка истины

В случае - результата ложь

2. В соответствии с таблицей истинности производится оценка истинности составного факта правил

Элементарный факт1 Элементарный факт 2 истинность составного факта

Истина истина истина

Истина ложь ложь

Ложь истина ложь

Ложь ложь ложь

Дизъюнкция

Истина истина истина

Истина ложь истина

Ложь истина истина

ложь ложь ложь

инв;корр инв2,5,6

правило удаляется из списка правил

4 проверяется на истинность инв2, результат проверки истина, правило применяется – выполняется действие его заключения в соответствии с которым вносится изменение в БФ, т.е значение инв:доходность в текущей БФ меняется с NULL на повышается

ИНВ:КОРРИДОР (Agenda) меняется на информационный объект

ИНВ:ДОХОДНОСТЬ список правил очищается

Agenda Список правил

Инв;доходность пусто

5 добавляется список правил у которого 1 из элементарных фактов списка правил Инв;доходность

Agenda Список правил

Инв;доходность инв3,4,7,8

6 проверяется правило инв3

Результат проверки ложь правило удаляется из списка правил