3. Означення інтелектуальної системи

Природньо вважати інтелектуальну систему різновидом кібернетичної. Можна розглянути такі ситуації:

■ чисто зовнішнє керування: система сприймає зовнішні інструкції у вигляді речень природньої мови, програм, написаних алгоритмічними мовами високого рівня та ін. І намагається їх виконати. Ці зовнішні інструкції є первинними інструкціями. Вони як зовнішні чинники формують мету інтелектуальної системи;

■ самокерування: система на засадах аналізу зовнішньої ситуації приймає рішення, орієнтовані на досягнення власної мети. При цьому первинною є зовнішня ситуація у тому вигляді, в якому вона безпосередньо сприймається системою. Результат такого сприймання називають первинним описом ситуації.

Необхідною компонентою інтелектуальної системи є знання про світ, на основі яких вона поповнює первинний опис зовнішньої ситуації для глибшого розуміння цієї ситуації, аналізує можливі наслідки своїх дій і, можливо, формує або коригує свою мету.

Схема самокерування інтелектуальної системи

Людина не отримує всі свої знання і вміння відразу. Тому винятково важливе значення має здатність інтелектуальної системи до навчання, тобто до поповнення своїх знань і набуття нових можливостей. Тому

Інтелектуальною системою називається самокерована кібернетична система, яка має певну суму знань про світ і здатна на основі безпосереднього сприйняття і подальшого аналізу поточної інформації планувати дії спрямовані на досягнення певної мети, а також поповнювати свої знання.

Список питань для перевірки знань:

1. Мета, задачі і структура дисципліни, передумови виникнення, сфера та особливості застосування ІАД.

2. Проблеми та перспективи застосування ІАД.

3.Інтелектуальні інформаційні системи.

4. Інструментальні засоби інтелектуального аналізу даних.

5.Система. Складна система. Кібернетична система.

6.Загальні підходи до керування складними системами.

7.Формалізація понять алгоритмічності та декларативності.

Тема 2. Знання як інформаційна основа інтелектуальних систем

1. Знання як основа інформаційної системи

2. Моделі знань

3. Методи інтелектуального аналізу даних

1. Знання як основа інформаційної системи

Пошук інформації для розв’язання інтелектуальної проблеми – важлива і важка задача. Оскільки знання є систематизованою інформацією, визначимо це поняття. У філософському словнику зафіксовано:

Знання є інформаційною основою інтелектуальних систем, оскільки саме вони завжди зіставляють зовнішню ситуацію зі своїми знаннями і керуються ними при прийнятті рішень. Не менш важливим є те, що знання – це систематизована інформація, яка може певним чином поповнюватися і на основі якої можна отримувати нову інформацію, тобто нові знання.

Чим відрізняється термін «знання» від звичайних даних?

Дані – це окремі факти, які характеризують об’єкти, процеси та явища предметної ситуації, а також їхні властивості.

у процесі обробки в інформаційних системах дані трансформуються, умовно пройшовши наступні етапи:

1. D1 – дані як результат вимірів та спостережень;

2. D2 – дані на матеріальних носіях інформації (таблиці, протоколи, довідники);

3. D3 – моделі (структури) даних у вигляді діаграм, графіків, функцій;

4. D4 – дані в комп’ютері на мові опису даних;

5. D5 – бази даних на машинних носіях інформації.

Знання формуються із даних, що одержані емпіричним шляхом, вони є результатом розумових діянь людини, направленої на узагальнення її досвіду, одержаного через практичну діяльність.

Знання – це закономірності предметної області (принципи, зв’язки, закони), одержані через практичну роботу та професійний досвід, що дозволяють спеціалістам ставити та розв’язувати задачі в цій області.

Знання є інформаційною основою інтелектуальних систем, оскільки саме вони завжди зіставляють зовнішню ситуацію зі своїми знаннями і керуються ними при прийнятті рішень.

За аналогією з даними, знання трансформуються у види:

1. Z1 – знання в пам’яті людини як результат мислення;

2. Z2 – матеріальні носії знань (підручники, методичні посібники);

3. Z3 – поле знань – умовний опис основних об’єктів предметної області, їхніх атрибутів та закономірностей, що їх пов’язують;

4. Z4 – знання, що описані мовами подання знань (продукційні мови, семантичні мережі, фрейми);

5. Z5 – база знань на машинних носіях інформації.

Часто в науці використовують й інші означення знання.

Знання – це добре структуровані дані, або дані про дані, які називають метадані.

Знання – це систематизована інформація, яку може певним способом поповнювати і на її основі отримувати нову інформацію, тобто нові знання.

На сучасному етапі домінуючою парадигмою (сукупність ключових принципів) для визначення поняття «знання» є вербально-дедуктивне задання знань. Цю парадигму характеризують через наступні чинники:

• Будь-яку інформаційну одиницю задають вербально, тобто у формі, наближеній до словесної, у вигляді набору явно сформульованих тверджень або фактів;

• Головним механізмом отримання нової інформації, використовуючи вже наявну, є дедукція, тобто виведення від загального до часткового. Такий дедуктивний підхід є бездоганним з логічного погляду. В його основі лежить транзитивність імплікації (якщо з випливає з випливає то з випливає ) і дія квантора узагальнення (якщо деяка властивість виконується для будь-якого елемента множини то виконується для ).

Але вербально-дедуктивне задання знань не є повним, оскільки:

• Дедуктивний висновок не виступає єдино можливим. Мислення людини багато в чому є рефлекторним, інтуїтивним. Воно, як правило, спирається на півсвідомі процеси. Людина часто робить висновки за аналогією, асоціацією. Ці висновки не завжди вірні, але вони істотно доповнюють процеси дедуктивного мислення.

• Далеко не всі знання є вербальними. Так, жодне твердження не зберігається в пам’яті явно. Часто людина не може сформулювати свої знання. Типовими є слова «я не можу пояснити чому, але мені здається, що…»

Якщо дотримуватися вербально-дедуктивної парадигми, тоді можна навести таке визначення знань:

знаннями інтелектуальної системи називають трійку де сукупність явних чинників, які зберігаються в пам’яті системи в явному вигляді, сукупність правил виведення, які дозволяють на підставі відомих знань набувати нових знань, сукупність процедур, які визначають, яким чином слід застосувати правила виведення.

Для зберігання даних в інтелектуальних системах використовують бази даних. Для них характерними є великий обсяг і відповідно невелика є питома вартість інформації. Аналогічно для зберігання знань використовують бази знань, які невеликі за обсягом, але дуже дорогі інформаційні масиви. Як було зазначено вище, база знань – основа будь-якої інтелектуальної системи, в тому числі й експертної.

Базою знань інтелектуальної системи називатимемо сукупність усіх знань, що зберігаються в пам’яті системи. База знань є основою експертної системи, тобто інтелектуалізованої інформаційної системи, яка здійснює дедуктивне виведення на основі наявних знань.

Експертні системи – це інтелектуальні програмні засоби, здатні під час діалогу з людиною одержувати, накопичувати та коригувати знання із заданої предметної галузі, виводити нові знання, розв’язувати на підставі цих знань практичні задачі та пояснювати хід їх розв’язку. ЕС акумулюють знання експертів – провідних спеціалістів у цій предметній галузі. В основі роботи експертних систем лежить дедуктивне виведення нових тверджень з існуючих. Типове застосування ЕС – консультації для фахівців середньої кваліфікації та неспеціалістів у тій галузі, для якої вона розроблена.

Необхідно усвідомити, що створити універсальну ЕС практично неможливо. По-перше, це пов’язано із проблемою «прокляття розмірності» – зовнішній світ надто багатий і різноманітний. По-друге, експертна система повинна акумулювати знання людей-експертів, а «універсальних» експертів не існує і не може існувати. По-третє, жодне логічне виведення не може замінити інтуїцію та досвід експерта.

Отже, у створенні ЕС повинні брати участь фахівці як мінімум двох категорій:

• Експерт, що є висококваліфікованим фахівцем у певній предметній галузі і знання якого потрібно передати експертній системі;

• Інженер знань, завдання якого – формалізувати знання експерта і подати їх у вигляді, придатному для занесення до бази знань.