Вопрос 35: Знания экспертов. Экспертные системы (области применения). Архитектура ЭС.
Знания экспертов
Экспертные знания - знания, которыми располагает специалист в некоторой предметной области. Экспертные знания являются субъективными.
Экспертные системы (области применения)
Экспертная система (ЭС) – компьютерная система, использующая знания эксперта для высокоэффективного решения задач в проблемной области и тиражирующая этот эмпирический опыт для консультаций менее квалифицированных пользователей.
Области применения:
Интерпретация – составление смыслового описания ситуации по наблюдаемым данным – распознавание образов, понимание речи и т. п.
Диагностика – определение состояния обекта, обнаружение неисправностей и выявление их причин.
Мониторинг – сравнение результатов наблюдений с ожидаемыми для своевременного обнаружения выхода тех или иных параметров за допустисые пределы (медицинский и экологический мониторинг, атомные электростанции).
Проектирование – создание прототипа, прообраза объекта с зараннее определёнными свойствами.
Прогнозирование – предсказание последствий некоторых событий или явлений на основании анализа имеющихся данных.
Планирование – определение последовательности действий, приводящих к желаемой цели.
Обучение – формирование и коррекция знаний обучаемого в какой-то дисциплине или предмете.
Управление - целенаправленное воздействие на объект.
Поддержка принятия решений – совокупность процедур, обеспечивающая лицо, принимающее решения, необходимой информацией и рекомендациями, облегчающими процесс принятия решения.
Архитектура ЭС
Обобщенная структура экспертной системы представлена на рисунке ниже. Следует учесть, что реальные ЭС могут иметь более сложную структуру, однако блоки, изображенные на рисунке, непременно присутствуют в любой действительно экспертной системе, поскольку представляют собой стандарт de facto структуры современной ЭС.
В целом процесс функционирования ЭС можно представить следующим образом: пользователь, желающий получить необходимую информацию, через пользовательский интерфейс посылает запрос к ЭС; решатель, пользуясь базой знаний, генерирует и выдает пользователю подходящую рекомендацию, объясняя ход своих рассуждений при помощи подсистемы объяснений.
Пользователь — специалист предметной области, для которого предназначена система. Обычно его квалификация недостаточно высока, и поэтому он нуждается в помощи и поддержке своей деятельности со стороны ЭС.
Инженер по знаниям — специалист в области искусственного интеллекта, выступающий в роли промежуточного буфера между экспертом и базой знаний. Синонимы: когнитолог, инженер-интерпретатор, аналитик.
Интерфейс пользователя — комплекс программ, реализующих диалог пользователя с ЭС как на стадии ввода информации, так и при получении результатов.
База знаний (БЗ) — ядро ЭС, совокупность знаний предметной области, записанная на машинный носитель в форме, понятной эксперту и пользователю (обычно на некотором языке, приближенном к естественному). Параллельно такому «человеческому» представлению существует БЗ во внутреннем «машинном» представлении.
Решатель — программа, моделирующая ход рассуждений эксперта на основании знаний, имеющихся в БЗ. Синонимы: дедуктивная машина, машина вывода, блок логического вывода.
Подсистема объяснений — программа, позволяющая пользователю получить ответы на вопросы: «Как была получена та или иная рекомендация?» и «Почему система приняла такое решение?» Ответ на вопрос «как» — это трассировка всего процесса получения решения с указанием использованных фрагментов БЗ, то есть всех шагов цепи умозаключений. Ответ на вопрос «почему» — ссылка на умозаключение, непосредственно предшествовавшее полученному решению, то есть отход на один шаг назад. Развитые подсистемы объяснений поддерживают и другие типы вопросов.
Интеллектуальный редактор БЗ — программа, представляющая инженеру по знаниям возможность создавать БЗ в диалоговом режиме. Включает в себя систему вложенных меню, шаблонов языка представления знаний, подсказок («help» — режим) и других сервисных средств, облегчающих работу с базой.