Экспертные системы Общая характеристика экспертных систем (ЭС). Классификация инструментальных средств ЭС. Организация знаний в ЭС. Виды ЭС. Типы задач, - презентация

1 Экспертные системы Общая характеристика экспертных систем (ЭС). Классификация инструментальных средств ЭС. Организация знаний в ЭС. Виды ЭС. Типы задач, решаемых с помощью ЭС. Отличие ЭС от традиционных программ. Дисциплина «Информатика» Специальность «Прикладная информатика (в экономике)» Институт информатики, инноваций и бизнес систем Кафедра информатики, инженерной и компьютерной графики Старший преподаватель Молоков К.А.

2 Основные понятия Экспертная система - это интеллектуальная информационная система (ИИС), предназначенная для решения слабоформализуемых задач на основе накапливаемого в базе знаний опыта работы экспертов в проблемной области.

3 Экспертная система включает базу знаний с набором правил и механизмом вывода и позволяет на основании предоставляемых пользователем фактов распознать ситуацию, поставить диагноз, сформулировать решение или дать рекомендацию для выбора действия. Основные понятия

4 Экспертные системы предназначены для воссоздания опыта, знаний профессионалов высокого уровня и использования этих знаний, в процессе управления. Основные понятия

5 В основе построения экспертных систем лежит база знаний, которая основывается на моделях представления знаний. Основные понятия

6 В системах, основанных на знаниях, правила (или эвристики), по которым решаются проблемы в конкретной предметной области, хранятся в базе знаний. Проблемы ставятся перед системой в виде совокупности фактов, описывающих некоторую ситуацию, и система с помощью базы знаний пытается вывести заключение из этих фактов. Основные понятия

7 Для построения базы знаний требуется: провести опрос специалистов, являющихся экспертами в конкретной предметной области, а затем систематизировать, организовать и снабдить эти знания указателями, чтобы впоследствии их можно было легко извлечь из базы знаний. Создание базы знаний

8 Архитектура экспертной системы

9 База знаний (БЗ) отражает знания экспертов. Выявлением знаний эксперта и представлением их в БЗ занимаются специалисты – инженеры знаний. ЭС должна обладать механизмом приобретения знаний для ввода знаний в базу и их последующее обновление. В простейшем случае – это интеллектуальный редактор, который позволяет вводить единицы знаний в базу, а также проводить их анализ на непротиворечивость.

10 Подсистема приобретения знаний В подсистеме приобретения знаний происходит сбор, передача и преобразование опыта решения задач из определенных источников знаний в компьютерные программы при их создании или расширении. Источники знаний – эксперты, специалисты, БД, научные отчеты,учебная литература, опыт пользователей-менеджеров и экономистов

11 База знаний В базе знаний содержится все необходимое для понимания, формирования и решения задач. БЗ содержит элементы: Факты (данные) из предметной области Специальные правила (эвристики), которые управляют использованием фактов при генерации знаний.

12 Механизм вывода Поддерживает методологию обработки информации из БЗ, получение и представление заключений и рекомендаций посредством формирования и организации последовательности процедур, необходимых для решения задачи.

13 Интерфейс пользователя Играет существенную роль в эффективности решения задач. ЭС имеет лингвистический процессор, который обеспечивает дружественный и проблемно-ориентированный интерфейс пользователя.

14 Подсистема объяснения Может проследить соответствие и объяснить поведение ЭС, интерактивно отвечая на вопросы типа: Как было получено заключение? Почему эта альтернатива была отвергнута? Какова последовательность подготовки решения?

15 Области применения систем, основанных на знаниях, могут быть сгруппированы в несколько основных классов, в том числе прогнозирование, планирование, контроль и управление, обучение. Применения ЭС

16 Технологию построения экспертных систем называют инженерией знаний. Этот процесс требует специфической формы взаимодействия создателя экспертной системы, которого называют инженером знаний, и одного или нескольких экспертов в некоторой предметной области. Инженер знаний «извлекает» из экспертов процедуры, стратегии, эмпирические правила, которые они используют при решении задач, и встраивает эти знания в экспертную систему. В результате появляется система, решающая задачи во многом так же, как человек-эксперт. Применения ЭС

17 Характерные черты экспертных систем ЭС применяет для решения проблем высококачественный опыт наиболее квалифицированных экспертов в данной области, что ведет к решениям творческим, точным и эффективным. гибкость ЭС. Система может наращиваться постепенно в соответствии с нуждами бизнеса или заказчика. наличие прогностических возможностей. ЭС может объяснить подробно, каким образом новая ситуация привела к изменениям.

18 В настоящее время ЭС являются инструментом, усиливающим интеллектуальные способности всей системы в целом, и выполняет задачи: Консультация для неопытных (непрофессиональных) пользователей. Помощь при анализе различных вариантов принятия решения. Помощь по вопросам, относящимся к смежным областям деятельности. Наиболее широко и продуктивно ЭС применяются в бизнесе, производстве, медицине, менее – в науке. Характерные черты экспертных систем

19 Инструментальные средства разработки экспертных систем Инструментальные средства построения ЭС их можно разбить на три основных типа: 1. Языки программирования; 2. Среды программирования; 3. Пустые ЭС (оболочки).

20 Языки программирования Наиболее известными языками программирования являются Пролог и Лисп. Пролог язык высокого уровня, ориентированный на использование концепций и методов математической логики. Язык Лисп обладает способностью обрабатывать списковые структуры. Языки программирования Лисп и Пролог имеют встроенные механизмы для манипулирования знаниями.

21 Помимо Лиспа и Пролога создано множество других языков, ориентированных на обработку символьной информации и разработку ЭС: Smalltalk, FRL, Interlisp. Кроме этих специализированных языков для разработки экспертных систем используются и обычные языки программирования общего назначения: Си, Паскаль, Бейсик и др. Языки программирования

22 Общим недостатком языков программирования для создания экспертных систем являются: большое время разработки готовой системы; необходимость привлечения высококвалифицированных программистов; трудности с модификацией готовой системы. Все это делает применение языков программирования для реализации ЭС весьма дорогостоящим и трудоемким. Языки программирования

23 Среды программирования Позволяют разработчику не программировать некоторые или все компоненты ЭС, а выбирать их из заранее составленного набора.

24 Оболочки ЭС При применении пустых ЭС, или «оболочек» разработчик ЭС полностью освобождается от работ по созданию программ и занимается лишь наполнением базы знаний.

25 Типичным представителем среды программирования и оболочки ЭС является: пакет EXSYS Professional 5.0 for Windows (оболочка по определению разработчика компании MultiLogic Inc., США) и его последующая модификация Exsys Developer 8.0, предназначенный для создания прикладных экспертных систем в различных предметных областях. Система построена на использовании сложных правил вида ЕСЛИ-ТО-ИНАЧЕ. Для выбора стратегии получения заключения в системе по умолчанию используется обратная цепочка вывода. Прямая цепочка может быть задана при настройке системы. Система обладает развитым графическим интерфейсом, способна обращаться к внешним базам данных, проверять правила на непротиворечивость. При определенной настройке может работать с русскоязычными текстами. Пакеты

26 Применение экспертных систем Основные типы задач, решаемых с помощью ЭС: интерпретация, определение смыслового содержания входных данных; предсказание последствий наблюдаемых ситуаций; диагностика неисправностей (заболеваний) по симптомам; конструирование объекта с заданными свойствами при соблюдении установленных ограничений; планирование последовательности действий, приводящих к желаемому состоянию объекта; слежение (наблюдение) за изменяющимся состоянием объекта и сравнение его параметров с установленными или желаемыми; управление объектом с целью достижения желаемого поведения; поиск неисправностей; обучение.

27 Использование материалов презентации Использование данной презентации, может осуществляться только при условии соблюдения требований законов РФ об авторском праве и интеллектуальной собственности, а также с учетом требований настоящего Заявления. Презентация является собственностью авторов. Разрешается распечатывать копию любой части презентации для личного некоммерческого использования, однако не допускается распечатывать какую-либо часть презентации с любой иной целью или по каким-либо причинам вносить изменения в любую часть презентации. Использование любой части презентации в другом произведении, как в печатной, электронной, так и иной форме, а также использование любой части презентации в другой презентации посредством ссылки или иным образом допускается только после получения письменного согласия авторов.