Классификация систем, основанных на знаниях

Класс ЭС сегодня объединяет несколько тысяч различных программных комплексов, которые можно классифицировать по различным критериям.

 

9.8.1.Классификация по решаемой задаче

Рассмотрим типы задач подробнее.

¾ Интерпретация данных. Это одна из традиционных задач для экспертных сис­тем. Под интерпретацией понимается процесс определения смысла данных, результаты которого должны быть согласованными и корректными. Обычно предусматривается многовариантный анализ данных.

¾ Диагностика. Под диагностикой понимается процесс соотнесения объекта с некоторым классом объектов и/или обнаружение неисправности в некоторой системе. Неисправность — это отклонение от нормы. Такая трактовка поз­воляет с единых теоретических позиций рассматривать и неисправность обо­рудования в технических системах, и заболевания живых организмов, и все­возможные природные аномалии. Важной спецификой является здесь необходимость понимания функциональной структуры («анатомии») ди­агностирующей системы.

¾ Диагностика и терапия сужения коронарных сосудов — ANGY;

¾ Диагностика ошибок в аппаратуре и математическом обеспечении ЭВМ — система CRIB и др.

¾ Мониторинг. Основная задача мониторинга — непрерывная интерпретация данных в реальном масштабе времени и сигнализация о выходе тех или иных параметров за допустимые пределы. Главные проблемы — «пропуск» тревож­ной ситуации и инверсная задача «ложного» срабатывания. Сложность этих проблем в размытости симптомов тревожных ситуаций и необходимость уче­та временного контекста.

¾ Контроль за работой электростанций СПРИНТ, помощь диспетчерам атом­ного реактора — REACTOR;

¾ Контроль аварийных датчиков на химическом заводе — FALCON и др.

¾ Проектирование. Проектирование состоит в подготовке спецификаций на со­здание «объектов» с заранее определенными свойствами. Под спецификацией понимается весь набор необходимых документов — чертеж, пояснительная за­писка и т. д. Основные проблемы здесь — получение четкого структурного описания знаний об объекте и проблема «следа». Для организации эффектив­ного проектирования и в еще большей степени перепроектирования необхо­димо формировать не только сами проектные решения, но и мотивы их приня­тия. Таким образом, в задачах проектирования тесно связываются два основ­ных процесса, выполняемых в рамках соответствующей ЭС: процесс вывода решения и процесс объяснения.

Проектирование конфигураций ЭВМ VAX — 11/780 в системе XCON (или R1), проектирование БИС — CADHELP; синтез электрических цепей — SYN и др.

¾ Прогнозирование. Прогнозирование позволяет предсказывать последствия не­которых событий или явлений на основании анализа имеющихся данных. Прогнозирующие системы логически выводят вероятные следствия из задан­ных ситуаций. В прогнозирующей системе обычно используется параметри­ческая динамическая модель, в которой значения параметров «подгоняются» под заданную ситуацию. Выводимые из этой модели следствия составляют основу для прогнозов с вероятностными оценками.

§ Предсказание погоды — система WILLARD;

§ Оценки будущего урожая — PLANT;

§ Прогнозы в экономике — ECON и др.

¾ Планирование. Под планированием понимается нахождение планов действий, относящихся к объектам, способным выполнять некоторые функции. В таких ЭС используются модели поведения реальных объектов с тем, чтобы логичес­ки вывести последствия планируемой деятельности.

§ Планирование поведения робота — STRIPS;

§ Планирование промышленных заказов — ISIS;

§ Планирование эксперимента — MOLGEN и др.

¾ Обучение. Под обучением понимается использование компьютера для обуче­ния какой-то дисциплине или предмету. Системы обучения диагностируют ошибки при изучении какой-либо дисциплины с помощью ЭВМ и подсказы­вают правильные решения. Они аккумулируют знания о гипотетическом «ученике» и его характерных ошибках, затем в работе они способны диагнос­тировать слабости в познаниях обучаемых и находить соответствующие сред­ства для их ликвидации. Кроме того, они планируют акт общения с учеником в зависимости от успехов ученика с целью передачи знаний.

§ Обучение языку программирования ЛИСП в системе «Учитель ЛИСПа»;

§ Система PROUST — обучение языку Паскаль и др.

¾ Управление. Под управлением понимается функция организованной системы, поддерживающая определенный режим деятельности. Такого рода ЭС осуще­ствляют управление поведением сложных систем в соответствии с заданными спецификациями.

§ Помощь в управлении газовой котельной — GAS;

§ Управление системой календарного планирования Project Assistant и др.

¾ Поддержка принятия решений. Поддержка принятия решения — это совокуп­ность процедур, обеспечивающая лицо, принимающее решения, необходимой информацией и рекомендациями, облегчающими процесс принятия решения. Эти ЭС помогают:

§ Выбор стратегии выхода фирмы из кризисной ситуации — CRYSIS;»  

§ Помощь в выборе страховой компании или инвестора — CHOICE и др.

В общем случае все системы, основанные на знаниях, можно подразделить на си­стемы, решающие задачи анализа, и на системы, решающие задачи синтеза. Основ­ное отличие задач анализа от задач синтеза заключается в том, что если в задачах анализа множество решений может быть перечислено и включено в систему, то в задачах синтеза множество решений потенциально не ограничено и строится из решений компонент или подпроблем. Задачами анализа являются: интерпрета­ция данных, диагностика, поддержка принятия решения; к задачам синтеза отно­сятся проектирование, планирование, управление. Комбинированные: обучение, мониторинг, прогнозирование.

                       

9.8.2.Классификация по связи с реальным временем

¾ Статические ЭС разрабатываются в предметных областях, в которых база зна­ний и интерпретируемые данные не меняются во времени. Они стабильны. Например, диагностика неисправностей в автомобиле.

¾ Квазидинамические ЭС интерпретируют ситуацию, которая меняется с некото­рым фиксированным интервалом времени. Например, микробиологические ЭС, в которых снимаются лабораторные измерения с технологи­ческого процесса один раз в 4-5 часов (производство лизина, например) и анализиру­ется динамика полученных показателей по отношению к предыдущему измерению.

¾ Динамические ЭС работают в сопряжении с датчиками объектов в режиме ре­ального времени с непрерывной интерпретацией поступающих в систему дан­ных. Например, управление гибкими производственными комплексами, мониторинг в реанимацион­ных палатах.

9.8.3.Классификация по типу ЭВМ

На сегодняшний день существуют:

1. ЭС для уникальных стратегически важных задач на суперЭВМ (Эльбрус, CRAY, CONVEX и др.);

2. ЭС на ЭВМ средней производительности (типа ЕС ЭВМ, mainframe);специалистам выбрать и/или сформировать нужную аль­тернативу среди множества выборов при принятии ответственных решений.

3. ЭС на символьных процессорах и рабочих станциях (SUN, Silicon Graphics, APOLLO);

4. ЭС на мини- и супермини-ЭВМ (VAX, micro-VAX и др.);

5. ЭС на персональных компьютерах (IBM PC, MAC II и т. п.).