Технологии проектирования и разработки экспертных систем (ЭС).

Разработка ЭС до сих пор считается искусством. Это связано с тем, что ЭС требуют больших затрат на разработку, и время их разработки – не менее 1 года. При разработке ЭС используются и традиционные подходы к созданию программного обеспечения, но применима схема разработки различных ЭС, включающая следующие этапы:

1 – выбор проблемы;

2 – разработка прототипа ЭС;

3 – доработка коммерческой версии;

4 – оценка ЭС;

5 – стыковка ЭС;

6 – поддержка ЭС.

Эти этапы подразумевает привлечение к разработке ЭС специалистов, имеющих опыт программирования традиционных задач (интерфейс пользователя, вычислительные задачи, работа с графикой, обработка документов и построение корпоративных систем).

1. Выбор проблемы.

Этот этап включает:

1.1 Определение предметной области и задач, решаемых ЭС.

1.2 Поиск эксперта в данной области и формирование коллектива разработчиков.

1.3 Определение предварительного подхода к решению проблемы.

1.4 Анализ затрат на разработку и прибыли от реализации.

1.5 Подготовка подробного плана разработки.

Главной задачей этого этапа являются ответы на вопросы:

1) Можно ли решить поставленную задачу с помощью ЭС, созданной на основе имеющихся средств на разработку.

2) Стоит ли разрабатывать ЭС на основе анализа числовых параметров затрат времени, денег, других ресурсов, потенциальной прибыли и срока окупаемости.

Исходя из этого, сегодня разрабатываются только крупные ЭС для крупных заказчиков.

Разработка прототипа ЭС.

Прототип является упрощенной версией ЭС, спроектированной для проверки правильности кодирования знаний и стратегий вывода.

Прототип содержит лишь несколько десятков правил, фактов, семантических структур или фреймов.

При создании прототипа процесс разработки включает следующие этапы:

2.1 Идентификация проблемы.

2.2 Получение знаний.

2.3 Структурирование поля знаний.

2.4 Формализация знаний в БЗ.

2.5 Программирование прототипа.

2.6 Тестирование прототипа.

Каждый из этапов требует участия в разработке различных специалистов.

2.1 При идентификации проблемы совместно взаимодействуют:

ü эксперт:

ü аналитик;

ü пользователь, -

которые уточняют необходимые ресурсы для разработки, источники знаний, имеющиеся аналоги ЭС, цели и решаемые задачи. Это характеризует описание предметной области на концептуальном уровне.

Средняя продолжительность этого этапа составляет 1-2 недели.

2.2 Получение знаний. На этом этапе происходит перенос знаний эксперта к аналитику с использованием различных методов:

ü анализ текстов, содержащих знания;

ü диалог эксперта и аналитика;

ü использование экспертных игр;

ü лекции;

ü дискуссии;

ü наблюдения и др.

Средняя продолжительность этого этапа – 1-3 месяца.

2.3 Структурирование поля знаний. Здесь происходит выделение структуры знаний аналитиком, т.е. основные сущности, их атрибуты и связи между ними, терминология предметной области, структуры входных и выходных данных и стратегии принятия решений. В совокупности эти описания формируют поле знаний.

Средняя продолжительность этапа – 2-4 недели.

2.4 Формализация знаний в БЗ. Здесь совместно аналитик и программист строят логическую модель представления знаний внутри БЗ ЭС (более подробно этот вопрос рассматривается в теме «Модели представления знаний»).

Средняя продолжительность этапа – 1-2 месяца.

2.5 Программирование прототипа. Здесь программист создает рабочую версию прототипа, содержащую минимальную БЗ и все другие элементы ЭС с использованием различных инструментальных средств (см. предыдущую тему).

2.6 Тестирование прототипа. В процессе тестирования весь коллектив разработчиков, включая эксперта, аналитика, программиста и пользователя, оценивает правильность работы созданного прототипа.

Критерии оценки:

1) Удобство и адекватность интерфейсов ввода/вывода.

2) Эффективность стратегии управления/стратегии принятия решений.

3) Правильность работы не тестовых примерах.

4) Корректность БЗ, т.е. ее полнота и непротиворечивость.

Выявленные ошибки в работе прототипа требуют устранения на этом этапе.

Средняя продолжительность этапа – 2-4 недели.