Понятие ЭС. Основные характеристики. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Понятие ЭС. Основные характеристики.



ЭС – это компьютерная программа, предназначенная для решения задач на уровне человека-эксперта в какой-либо предметной области (проектирование, анализ, перевод и др.).

ЭС моделирует образ мышления человека-эксперта на основе механизма логического вывода и эвристических выводов. При этом ЭС должна уметь объяснять ход своих рассуждений в понятной форме, т.е. почему было выбрано то или иное решение. Т.к. ЭС как бы заменяют человека-эксперта, то их называют системами, основанными на знаниях.

Основные характеристики ЭС:

1) Алгоритмы работы ЭС имитируют подход к решению проблемы со стороны человека, т.е. должны уметь находить решения при неполных и противоречивых входных данных.

2) ЭС должна уметь объяснять свои действия.

3) ЭС должна обладать дружественным языковым интерфейсом пользователя, т.е. общаться на естественном языке либо в текстовой форме, либо распознавать произнесенные фразы и синтезировать ответы.

4) Факты в БЗ и машина поиска (машина вывода) должны быть отделены друг от друга.

 

Области применения ЭС. Типы ЭС и подходы к их реализации.

Области применения ЭС:

1) Бизнес: оценка рынка финансовых инвестиций.

2) Медицина: автоматическая диагностика и поиск методов лечения заболеваний.

3) Синтез новых химических соединений с заранее заданными свойствами.

4) Обучение.

5) Юридическая консультация.

Различают 2 типа ЭС:

1. Предметно-ориентированные ЭС позволяют решать задачи в одной узкой области.

2. ЭС-оболочки. Здесь реализован традиционный механизм поиска, и возможно подключение различных БЗ из всех областей и создание новых баз.

Подходы к реализации ЭС:

1) Rule-based. Здесь используется продукционная модель представления знаний в виде набора правил.

2) Case-based – адаптивный подход, основанный на обучении ЭС на конкретных примерах.

 

Типы задач, решаемых ЭС.

Категория Решаемая проблема
1) Интерпретация Описание ситуаций в предметной области на основе анализа информации датчиков
2) Прогноз Определение вероятностных последствий заданных ситуаций
3) Диагностика Выявление причин неправильного функционирования системы по результатам наблюдений
4) Проектирование Построение конфигурации объектов при заданных ограничениях
5) Планирование Сравнение результатов наблюдений с прогнозируемыми
6) Наблюдение Составление рекомендаций по исправлению ошибок в работе системы
7) Отладка Выполнение последовательности заданных исправлений
8) Ремонт Диагностика, отладка и исправление поведения обучаемого
9) Обучение Диагностика, отладка и исправление поведения обучаемого
10) Управление Управление поведением системы в целом

Примечание: Возможно совмещение различных задач в реальных ЭС.

 

 

Отличие ЭС от традиционных программ.

ЭС работают со знаниями, а обычные программы – с данными.

Обычные программы выполняют детерминированные алгоритмы, т.е. дают одинаковый результат при одинаковых входных данных. ЭС ведут себя как люди-эксперты, т.е. могут ошибаться, но, в отличие от обычных программ, в которых имеются скрытые ошибки, ЭС имеют потенциальную возможность обучения на ошибках (коррекция).

В ЭС алгоритмы представляют собой эвристики.

Обычные программы выполняют эффективную обработку БД, а ЭС – БЗ (за счет механизма логического вывода).

 

Типовая структура ЭС.

1) Приобретение знаний – это сбор, передача и анализ опыта решения проблем из необходимых источников знаний в БЗ ЭС.

В качестве источников знаний выступают:

ü люди-эксперты;

ü справочники;

ü учебная литература;

ü опыт разработчиков и др.

2) База знаний содержит все необходимые сведения о предметной области (факты и правила), описывающие знания.

3) Машина вывода – это управляющая структура, обеспечивающая процедуры извлечения знаний из БЗ, формирование и выполнение последовательности шагов при решении задачи.

Машина вывода включает:

1 – интерпретатор;

2 – планировщик.

Интерпретатор выполняет алгоритм поиска решения, выбирая нужные правила и факты из БЗ.

Планировщик управляет работой интерпретатора, т.е. контролирует процесс поиска решения, оценивает эффект от применения различных правил и формирует альтернативные стратегии поиска решения.

4) Рабочая память – это БД, в которой хранятся входные, промежуточные и конечные результаты решения задач, а также текущие гипотезы, проверенные на данном шаге работы машины вывода, и параметры управления (выбранная стратегия, алгоритм поиска и существующие альтернативы).

5) Подсистема совершенствования вывода. Люди-эксперты могут анализировать свою работу, накапливать опыт, знания и улучшать процесс поиска решения. Эти задачи в ЭС должна решать подсистема совершенствования вывода, которая анализирует принятые решения, изучает работу алгоритма и модифицирует их с целями оптимизации поиска решения (по времени, по точности представления результата и т.д.).

В современных ЭС этот блок практически не реализуется.

6) Интерфейс пользователя представляет собой языковой процессор для общения пользователя и экспертной системы. Он выполняет 2 функции:

1 – преобразование запросов пользователя с естественного языка на внутренний язык системы, соответствующий моделям представления знаний.

2 – синтез ответов из внутреннего представления системы в форму, понятную человеку.

Варианты общения:

1. Табличное представление запросов и ответов.

2. Через систему меню.

3. Запись запроса и выдача ответа в виде текста на естественном языке.

4. Общение на естественном языке в виде речевых высказываний (современное направление).

5. Общение с помощью мысли (не реализовано).

7) Подсистема объяснения обеспечивает возможность проверки правильности полученных выводов и решений исходным запросом в виде ответов на вопросы, соответствующие поведению ЭС.

Типовые вопросы:

1. Каким образом было получено найденное решение?

2. Почему были отвергнуты альтернативные гипотезы?

3. Какова была стратегия поиска решений?

8) Подсистема рекомендаций. Если ЭС формирует решения в виде причинно-следственных связей, то этот блок выполняет анализ таких связей и выбор некоторой оптимальной стратегии действий согласно некоторой целевой функции.

Коллектив разработчиков представляет собой группу специалистов, занимающихся как разработкой, так и эксплуатацией ЭС.

Он включает:

ü пользователя;

ü эксперта;

ü инженера по знаниям;

ü программистов.

Приведем основные характеристики разработчиков ЭС.

1. К пользователю предъявляются самые минимальные требования:

1 – дружелюбие;

2 –умение объяснить, что он хочет от системы;

3 – отсутствие психологического барьера работы на компьютере;

4 – базовый уровень квалификации в предметной области (знание терминов, с которыми работает ЭС).

2. Эксперт не является программистом, но обладает глубоким уровнем знаний предметной области, опытом работы и высокой квалификацией.

К нему предъявляются следующие требования:

1 – доброжелательность;

2 – готовность поделиться своим опытом;

3 – умение объяснить (педагогические навыки);

4 – заинтересованность в успешности разработки.

3. Программисты характеризуются самой низкой потребностью в общении с другими людьми.

Для разработки ЭС к нему предъявляются следующие требования:

1 – общительность;

2 – способность осваивать новые методы;

3 – интерес к разработке;

4 – достаточный уровень квалификации.

4. Инженер по знаниям – это один из самых малочисленных, высокооплачиваемых и дефицит­ных специалистов.

Его основная задача не программирование, а анализ информации, ее структурирование, определение взаимосвязей между элементами и формирование поля знаний ЭС.

Инженер по знаниям работает с различными формами представления знаний:

ü знания в памяти человека;

ü знания в книгах и других носителях;

ü поле знаний;

ü модели представления знаний;

ü БЗ экспертных систем.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 456; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.238.233.189 (0.082 с.)