Тема 3. Концепция интеллектуального интерфейса

Вопросы 1. Понятие интеллектуального интерфейса 2. Экспертные системы

Понятие интеллектуального интерфейса Интеллектуальный интерфейс - интерфейс непосредственного взаимодействия ресурсов информационного комплекса и пользователя посредством программ обработки текстовых запросов пользователя. Независимо от выбранной структуры диалога входные сообщения, получаемые через процессы ввода, механически преобразуются в форму, удобную для рабочего процесса. Выходные сообщения из рабочего процесса подвергаются подобному преобразованию, но в обратном направлении. Интерфейс не "понимает" содержание сообщения в момент осуществления преобразования. Ему не требуется знаний ни о характере поведения пользователя, ни о внутренней структуре рабочих процессов, ни о данных, с которыми они манипулируют, а необходимы только некоторые правила преобразования форматов. Основная особенность состоит в том, что преобразования, включенные в интерфейс, до сих пор проводившиеся через механизм определений, должны осуществляться в контексте отображаемой предметной области. Такой интерфейс должен обладать некоторыми знаниями о мире задачи, в котором функционируют он и пользователь.

Интеллектуальный интерфейс должен выполнять три группы функций: 1. Обеспечение для пользователя возможности постановки задачи для ЭВМ путем сообщения только условий, не задавая программы решения. 2. Обеспечение для пользователя возможности самостоятельного формирования операционной среды решения с использованием понятий из предметной области пользователя и на естественном языке, и проведение диалога на естественном языке. 3. Возможность изменения, по желанию пользователя, структуры диалога, обмен произвольными сообщениями, наличие подсказок в процессе решения задачи.

Особенности интеллектуального интерфейса: Процесс, с помощью которого интерпретируется полученная информация, часто описывается в форме распознавания образов. Поступающая информация сопоставляется с образцами, содержащимися в модели мира, чтобы определить, какие из них пригодны, т.е. какая из интерпретаций предпочтительнее. Вторая особенность интеллектуальных интерфейсов заключается в том, что они также используют форму распознавания образов для интерпретации входных сообщений от пользователя в свете системной модели мира. Возникают две проблемы: сам по себе механизм распознавания образов, и обеспечение модели мира, которая приобретает и хранит образы. При этом требуется большая компьютерная мощность для обработки правил, используемых компьютерной системой при принятии даже простых решений. Третьей особенностью интеллектуальных интерфейсов является потребность в процессоре большой мощности. Однако, даже если предположить, что обеспечена достаточная мощность обработки данных, остается проблема представления образцов в системной модели, а также получение новых образцов и совершенствование старых. Интеллектуальные интерфейсы являются сферой активных совместных исследований в области взаимодействия человек-компьютер и искусственного интеллекта.

ПРЕИМУЩЕСТВА ЭС Первым достоинством ЭС является постоянство профессионального уровня. У эксперта же любой значительный перерыв в деятельности серьезно отражается на профессиональном уровне. Передача знаний от одного человека к другому – дорогостоящий процесс, называемый обучением. Передача же искусственной экспертизы – это простое копирование содержимого знаний. Человеческая компетентность документируется с трудом и занимает слишком много времени. Документировать же искусственную компетентность не трудно, так как существует прямое отображение представления искусственной компетентности на представление на естественном языке. В различных ситуациях эксперт может принимать неодинаковые решения (это связано с эмоциональными качествами человека). Человек может в экстремальной ситуации забыть нужную формулу или правило, ЭС не в каких ситуациях не подведет. Эксперты, особенно высококвалифицированные, очень ценятся, следовательно, обходятся дорого. Разработка ЭС обходится дорого, а эксплуатация – дешево.

Экспертная система должна иметь следующие характеристики: Компетентность, ЭС должна демонстрировать такой же уровень профессионализма в конкретной предметной области, что и эксперты-люди. Она должна быть умелой, т.е. применять знания для получения решений эффективно и быстро. Для того, чтобы по-настоящему подражать поведению эксперта-человека, ЭС должна быть робастной. Это подразумевает не только глубокое, но и широкое понимание предмета (т.е. при некорректных или неполных знаниях уметь рассуждать, используя общие знания и методы нахождения решений). Символьные рассуждения. Эксперты решают задачи, используют эвристики с помощью символов и составляющих из них понятий. Знания в основном содержат символьную информацию, соответствующую содержанию некоторого понятия реального мира. Кроме того, ЭС должна уметь манипулировать этими понятиями в произвольной форме, для того чтобы получить самое рациональное решение. Глубина. ЭС должна иметь глубокие знания в узкоспециализированной предметной области, содержащей трудные задачи. Поэтому правила должны быть сложными. Рекомендации, методы представления знаний, организация знаний, необходимых для нахождения решений часто связаны с объёмом и сложностью пространства поиска. Пространство – это много промежуточных и окончательных решений задачи. Самосознание. ЭС имеют знания, позволяющие им рассуждать о своих действиях, и структуру, упрощающую эти рассуждения. Например, если ЭС основана на правилах, то ей легко рассмотреть цепочки выводов, которые она порождает, чтобы прийти к решению задачи. Если заданы ещё и специальные правила, указывающие, что можно сделать с этими цепочками, то можно использовать эти знания для проверки точности, устойчивости решений задачи. Эти знания системы о том, как она рассуждает, называются метазнаниями, т.е. знаниями о знаниях. У большинства ЭС существует так называемый механизм объяснения. Большинство объяснений включает демонстрацию цепочек выводов, объясняющих, на каком основании было применено каждое правило в цепочке. Это нужно для того, чтобы: Пользователи больше доверяли результатам. Ускорить развитие системы. Предположения становились явными, а не подразумеваемыми. Легче предсказать и выявить влияние изменений.

ЭС решают следующие задачи: Интерпретация – построение описаний ситуаций по наблюдаемым данным. Применение: распознавание и понимание речи, анализ изображений, определение химической структуры вещества. Прогноз – вывод вероятных следствий из заданной ситуации. Прогноз погоды, дорожно-транспортных происшествий, будущего урожая, военной обстановки. Диагностика – заключение о нарушениях в системе исходя из наблюдений. Проектирование – построение конфигурации системы при ограничениях. Планирование – проектирование плана действий. Мониторинг – сравнение наблюдений с критическими точками плана. Отладка – выработка рекомендаций по устранению неисправностей. Ремонт – выполнение плана применения выработанной рекомендации. Обучение – диагностика, отлаживание и исправление поведения ученика. Управление – интерпретация, прогноз, ремонт и мониторинг поведения системы.

Примеры ЭС Диагностика – в медицине, электронных схемах, в системах ПО. Проектирование – синтез и компоновка электронных схем, проектировка зданий, составление бюджета и т.д. Планирование – относится к объектам, способным выполнять некоторые функции. Мониторинг – (предупредительные системы) важны для успешного планирования. Выявление опасных мест плана. Система отладки – дает рекомендации относительно ликвидации плохого функционирования системы. Ремонт – системы строят и выполняют планы исправления некоторых обнаруженных дефектов. Встречаются в машинной промышленности, эксплуатации инженерных сетей, авиации, работе компьютеров. Обучение – АОС – описывают знания обучаемых и планируют акт общения с обучаемыми с целью передачи им необходимых сведений. Управляющие системы – управление воздушным транспортом, ж/д, телефонной связью, боем, деловой активностью. Обеспечивает адаптивное управление всей системой.