Інформаційна технологія експертних систем

Характеристика і призначення

Найбільший прогрес серед комп'ютерних інформаційних систем відзначений в області розробки експертних систем, заснованих на використовуванні штучного інтелекту.

Експертні системи дають можливість менеджеру або фахівцю одержувати консультації експертів з будь-яких проблем, про які цими системами накопичені знання.

Під штучним інтелектом звичайно розуміють здібності комп'ютерних систем до таких дій, які називалися б інтелектуальними, якби виходили від людини. Частіше за все тут мають на увазі здібності, пов'язані з людським мисленням.

Роботи в області штучного інтелекту не обмежуються експертними системами. Вони також включають створення роботів, систем, що моделюють нервову систему людини, його слух, зір, нюх, здібність до навчання.

Рішення спеціальних задач вимагає спеціальних знань. Не не кожна компанія може собі дозволити тримати в своєму штаті експертів з усіх проблем, що пов'язані з роботою компанії. Те саме відноситься і до можливостей запрошувати експертів кожного разу, коли проблема виникла.

Головна ідея використання технології експертних систем полягає в тому, щоб отримати від експерта його знання і, завантаживши їх в пам'ять комп'ютера, використовувати кожного разу, коли в цьому виникне необхідність.

Будучи одним з основних додатків штучного інтелекту, експертні системи є комп'ютерними програмами, що трансформують досвід експертів в якій-небудь галузі знань у форму евристичних правил ( евристик).

Евристики не гарантують отримання оптимального результату з такою ж упевненістю, як звичайні алгоритми, що використовуються для вирішення задач в рамках технології підтримки ухвалення рішень. Проте часто вони дають достатньою мірою прийнятні рішення для їх практичного використання.

Все це робить можливим використовувати технологію експертних систем як систем, що радять.

Схожість інформаційних технологій, що використовуються в експертних системах і системах підтримки ухвалення рішень, полягає в тому, що обидві вони забезпечують високий рівень підтримки ухвалення рішень.

Проте є три істотні відмінності:

• . Перша пов'язана з тим, що рішення проблеми в рамках систем підтримки ухвалення рішень відображає рівень її розуміння користувачем і його можливості отримати і осмислити рішення. Технологія експертних систем, навпаки, пропонує користувачу ухвалити рішення, що перевершує його можливості.

• Друга відмінність вказаних технологій виражається в здатності експертних систем пояснювати свої міркування в процесі отримання рішення. Дуже часто ці пояснення виявляються більш важливими для користувача, ніж саме рішення.

• Третя відмінність пов'язана з використанням нового компоненту інформаційної технології - знань.

Основні компоненти

Основними компонентами (див. Рис. 9.1.) інформаційної технології, що використовується в експертній системі, є:

інтерфейс користувача,

база знань,

інтерпретатор,

модуль створення системи.

Р ис.9.1. Експертна система

Інтерфейс користувача. Менеджер ( фахівець) використовує інтерфейс для введення інформації і команд в експертну систему і отримання вихідної інформації з неї. Команди включають параметри, що направляють процес обробки знань. Інформація звичайно видається у формі значень, які присвоюються певним змінним.

Менеджер може використовувати чотири методи введення інформації:

• меню,

• команди,

• природна мова

• власний інтерфейс.

Технологія експертних систем передбачає можливість одержувати як вихідну інформацюя не тільки рішення, але і необхідні пояснення.

Розрізняють два види пояснень:

• пояснення, видавані по запитах - кистувач у будь-який момент може зажадати від експертної системи пояснення своїх дій;

• пояснення отриманого рішення проблеми – користувач ( після отримання рішення) може зажадати пояснення того, як воно було отримано. Система повинна пояснити кожний крок своїх міркуваннь, що привод ять до рішення задачі.

Хоча технологія роботи з експертною системою не є простою, призначений для користувача, інтерфейс цих систем є дружнім і звичайно не викликає труднощів при веденні діалогу.

База знань. Вона містить факти, що описують проблемну область, а також логічний взаємозв'язок цих фактів. Центральне місце в базі знань належить правилам.

Правило визначає, що слід робити в даній конкретній ситуації. Правило складається з двох частин:

• умови, яка може виконуватися чи ні,

• дії, яку слід провести, якщо умова виконується.

Всі правила, що використовуються в експертній системі, утворюють систему правил. Истема правил яка для порівняно простої системи може містити декілька тисяч правил,тим більше для складних систем..

Всі види знань залежно від специфіки предметної області і кваліфікації проектувальника ( інженера по знаннях) з тим або іншим ступенем адекватності можуть бути представлені за допомогою однієї або декількох семантичних моделей. До найпоширеніших моделей відносяться логічні, продукційні, фреймові і семантичні мережі .

Інтерпретатор. Це частина експертної системи, що проводить в певному порядку обробку знань ( мислення), що знаходяться в базі знань.

Технологія роботи інтерпретатора зводиться до послідовного розгляду сукупності правил ( правило за правилом). Якщо умова, що міститься в правилі, витримується, виконується певна дія, і користувачу надається варіант рішення його проблеми.

Окрім того, в багатьох експертних системах вводяться додаткові блоки:

• база даних,

• блок розрахунку,

• блок введення і корегування даних.

Блок розрахунку- необхідний в ситуаціях, пов'язаних з ухваленням управлінських рішень.

При цьому важливу роль відіграє база даних, де містяться планові, фізичні, розрахункові, звітні і інші постійні або оперативні показники.

Блок введення і корегування даних використовується для оперативного і своєчасного віддзеркалення поточних змін в базі даних.

Модуль створення системи. Модуль створення системи служить для створення набору ( ієрархії) правил.

Існують два підходи, які лежать в основі модуля створення системи:

• використання алгоритмічних мов програмування,

• використання оболонок експертних систем.

Для представлення бази знань спеціально розроблені мови Лісп і Пролог, хоча можна використовувати і будь-яку відому алгоритмічну мову.

Оболонка експертних систем є готовим програмним середовищем, яке може бути пристосоване до вирішення певної проблеми шляхом створення відповідної бази знань. У більшості випадків, використання оболонок дозволяє створювати експертні системи швидше і легше порівняно з програмуванням.