Интерфейсы экспертных систем (стр. 1 из 4)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Курсовая работа
по дисциплине «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ»
на тему: «Интерфейсы экспертных систем»
Целью индивидуальной работы является рассмотрение интерфейсов экспертных систем.
На основании изученных литературных источников, была разработана следующая структура презентации:
- Во первых рассмотрены понятие экспертной системы, требования предъявляемые к ним, области применения, важность применения ЭС, и структура ЭС (кратко описаны основные блоки, входящие в состав ЭС)
- Во вторых рассмотрена модель гибкого интерфейса в ЭС: определение гибкого интерфейса, требования, структура (построение модели диалога для ввода данных и модель объяснения результатов ЭС)
- В третьих была рассмотрен экспертные системы нового поколения, а именно описаны: определение, отличительные особенности в построении, основные преимущества предлагаемого подхода, а также рассмотрен интерфейс экспертной системы нового поколения
1. Экспертные системы. Требования и особенности экспертных систем
Экспертная система – это интеллектуальная программа, способная делать логические выводы на основании знаний в конкретной предметной области и обеспечивающая решение специфических задач. Для этого ее необходимо наделить функциями, позволяющими решать задачи, которые в отсутствие эксперта (специалиста в данной конкретной предметной области) невозможно правильно решить. Поэтому необходимым этапом в ее разработке является приобретение соответствующих знаний от эксперта.
К экспертным системам предъявляются следующие требования:
- Использование знаний, связанных с конкретной предметной областью;
- Приобретение знаний от эксперта;
- Определение реальной и достаточно сложной задачи;
- Наделение системы способностями эксперта.
Знания о предметной области, необходимые для работы ЭС, определенным образом формализованы и представлены в памяти ЭВМ в виде базы знаний, которая может изменяться и дополняться в процессе развития системы. Главное достоинство ЭС – возможность накапливать знания, сохранять их длительное время, обновлять и тем самым обеспечивать относительную независимость конкретной организации от наличия в ней квалифицированных специалистов. Накопление знаний позволяет повышать квалификацию специалистов, работающих на предприятии, используя наилучшие, проверенные решения. [1]
Важность экспертных систем состоит в следующем:
- технология экспертных систем существенно расширяет круг практически значимых задач, решаемых на компьютерах, решение которых приносит значительный экономический эффект;
- технология ЭС является важнейшим средством в решении глобальных проблем традиционного программирования: длительность и, следовательно, высокая стоимость разработки сложных приложений;
- высокая стоимость сопровождения сложных систем, которая часто в несколько раз превосходит стоимость их разработки; низкий уровень повторной используемости программ и т.п.;
- объединение технологии ЭС с технологией традиционного программирования добавляет новые качества к программным продуктам за счет: обеспечения динамичной модификации приложений пользователем, а не программистом; большей «прозрачности» приложения (например, знания хранятся на ограниченном ЕЯ, что не требует комментариев к знаниям, упрощает обучение и сопровождение); лучшей графики; интерфейса и взаимодействия.
По мнению ведущих специалистов, в недалекой перспективе ЭС найдут следующее применение:
- ЭС будут играть ведущую роль во всех фазах проектирования, разработки, производства, распределения, продажи, поддержки и оказания услуг;
- технология ЭС, получившая коммерческое распространение, обеспечит революционный прорыв в интеграции приложений из готовых интеллектуально-взаимодействующих модулей. [2]
Области применения экспертных систем:
а) Медицинская диагностика.
б) Прогнозирование.
в) Планирование.
г) Интерпретация.
д) Контроль и управление.
е) Диагностика неисправностей в механических и электрических устройствах.
ж) Обучение.
Большинство ЭС включают знания, по содержанию которых их можно отнести одновременно к нескольким типам. Например, обучающая система может также обладать знаниями, позволяющими выполнять диагностику и планирование. Она определяет способности обучаемого по основным направлениям курса, а затем с учетом полученных данных составляет учебный план. Управляющая система может применяться для целей контроля, диагностики, прогнозирования и планирования. Система, обеспечивающая сохранность жилища, может следить за окружающей обстановкой, распознавать происходящие события (например, открылось окно), выдавать прогноз (вор-взломщик намеревается проникнуть в дом) и составлять план действий (вызвать полицию). [3]
2. Структура экспертной системы
Структура экспертной системы представлена следующими структурными элементами:
База знаний
Она содержит факты, описывающие проблемную область, а также логическую взаимосвязь этих фактов. Центральное место в базе знаний принадлежит правилам.
Правило определяет, что следует делать в данной конкретной ситуации, и состоит из двух частей: условия, которое может выполняться или нет, и действия, которое следует произвести, если условие выполняется.
Все используемые в экспертной системе правила образуют систему правил, которая даже для сравнительно простой системы может содержать несколько тысяч правил.
Все виды знаний в зависимости от специфики предметной области и квалификации проектировщика (инженера по знаниям) с той или иной степенью адекватности могут быть представлены с помощью одной либо нескольких семантических моделей.
Интерпретатор
Это часть экспертной системы, производящая в определенном порядке обработку знаний (мышление), находящихся в базе знаний. Технология работы интерпретатора сводится к последовательному рассмотрению совокупности правил (правило за правилом). Если условие, содержащееся в правиле, соблюдается, выполняется определенное действие, и пользователю предоставляется вариант решения его проблемы.
Модуль создания системы
Он служит для создания набора (иерархии) правил. Существуют два подхода, которые могут быть положены в основу модуля создания системы: использование алгоритмических языков программирования и использование оболочек экспертных систем.
Для представления базы знаний специально разработаны языки Лисп и Пролог, хотя можно использовать и любой известный алгоритмический язык.
Оболочка экспертных систем представляет собой готовую программную среду, которая может быть приспособлена к решению определенной проблемы путем создания соответствующей базы знаний. В большинстве случаев использование оболочек позволяет создавать экспертные системы быстрее и легче в сравнении с программированием.
Интерфейс пользователя
Менеджер (специалист) использует интерфейс для ввода информации и команд в экспертную систему и получения выходной информации из нее. Команды включают в себя параметры, направляющие процесс обработки знаний. Информация обычно выдается в форме значений, присваиваемых определенным переменным.
Менеджер может использовать четыре метода ввода информации: меню, команды, естественный язык и собственный интерфейс.
Технология экспертных систем предусматривает возможность получать в качестве выходной информации не только решение, но и необходимые объяснения. Различают два вида объяснений:
- объяснения, выдаваемые по запросам. Пользователь в любой момент может потребовать от экспертной системы объяснения своих действий;
- объяснения полученного решения проблемы. После получения решения пользователь может потребовать объяснений того, как оно было получено. Система должна пояснить каждый шаг своих рассуждений, ведущих к решению задачи.
Хотя технология работы с экспертной системой не является простой, пользовательский интерфейс этих систем является дружественным и обычно не вызывает трудностей при ведении диалога.
Кроме того, во многих экспертных системах вводятся дополнительные блоки: база данных, блок расчета, блок ввода и корректировки данных. Блок расчета необходим в ситуациях, связанных с принятием управленческих решений. При этом важную роль играет база данных, где содержатся плановые, физические, расчетные, отчетные и другие постоянные или оперативные показатели. Блок ввода и корректировки данных используется для оперативного и своевременного отражения текущих изменений в базе данных. [4]
3. Модель гибкого интерфейса в экспертных системах
В данной работе под интерфейсом понимается ввод исходных данных задачи и объяснение результатов работы ЭС. Гибким будем называть интерфейс, который, обеспечивая дружественное взаимодействие с пользователем ЭС, позволяет на этапе проектирования и эксплуатации ЭС учитывать, с одной стороны, изменяющиеся потребности пользователя, а с другой, изменение знаний о предметной области.
Сформулируем требования к разработке интерфейса.
Интерфейс должен обеспечивать «удобный ввод» данных в ЭС. Под «удобным вводом» подразумевается предоставление пользователю возможности выбора варианта данных, относящихся к выполняемой задаче, простых запросов об объектах и их характеристиках, если их набор конечен, либо возможности введения необходимой информации с предоставлением синтаксической формы для этой информации. Это требование вытекает из того, что основной интерес пользователя лежит в прикладной части системы, он является непрофессионалом в области использования программных систем, не имеет необходимого опыта работы с ними.