Экспертные системы. 8
Содержание:
Введение…………………………………………………………
- Определение экспертных систем.
Главное достоинство и назначение экспертных
систем………………………………………………………………
………………………………………………………………. - История
развития экспертных систем………………………………………………………………
………………. - Основные
линии развития ЭС…………………………………………………………………………
………. - Этапы
разработки ЭС…………………………………………………………………………
…………………….. - Структура
экспертных систем………………………………………………………………
………………. - Типы
ЭС…………………………………………………………………………
………………………………………….. - Области применения экспертных систем
Заключение……………………………………………………
Список использованных
Введение
Экспертные системы (ЭС) возникли как
значительный практический результат
в применении и развитии методов
искусственного интеллекта (ИИ)- совокупности
научных дисциплин, изучающих методы
решения задач
Область ИИ имеет более
чем сорокалетнюю историю
ЭС - это набор программ,
выполняющий функции эксперта
при решении задач из
Главным достоинством экспертных
систем является возможность
накопления знаний и
При создании ЭС возникает
ряд затруднений. Прежде всего,
это связано с тем, что
Экспертная система состоит
из базы знаний (части системы,
в которой содержатся факты), подсистемы
вывода (множества правил, по которым
осуществляется решение задачи)
При построении подсистем
вывода используют методы
- Определение экспертных систем. Главное достоинство и назначен
ие экспертных систем.
Экспертные системы
(ЭС)- это яркое и быстро
ЭС- это набор программ или программное обеспечение, которое выполняет функции эксперта при решении какой-либо задачи в области его компетенции. ЭС, как и эксперт-человек, в процессе своей работы оперирует со знаниями. 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.
ЭС выдают советы, проводят
анализ, выполняют классификацию,
дают консультации и ставят
диагноз. Они ориентированы на
решение задач, обычно
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.
Практическое применение
искусственного интеллекта на
машиностроительных
- История развития экспертных систем.
60-е годы:
Своеобразной точкой отсчета
для работ по созданию
При построении этой системы - она получила название Dendral - они в первую очередь создали программу, основанную на простой, но вместе с тем достаточно мощной системе Аристотелевой логики. С ее помощью формулировалась серия вопросов типа «если - то», которые описывали правила атомных связей.
Создатели системы Dendral, используя знания, накопленные в процессе ее совершенствования, вскоре разработали новую систему - Meta-Dendral. Последняя стала вспомогательным инструментом при построении других экспертных систем. Среди многочисленных «потомков» программы Dendral следует упомянуть: MYCIN - для диагностики серьезных бактериальных инфекций и помощи в выборе антибиотиков, PUFF - для диагностики легочных заболеваний, ONCOCIN - для назначения лечения при раковых заболеваниях, а также системы MOLGEN и GENESIS, оказывающих помощь специалистам в области молекулярной биологии при планировании экспериментов по изучению ДНК и клонированию.
70-е годы
С 70-х годов ЭС стали
ведущим направлением в
80-е годы
В 80-х годах в мире начался
принципиально новый этап
При разработке последующих
экспертных систем были учтены
особенности и недостатки PROSPECTOR
и MYCIN. Благодаря этому такие
диагностические медицинские
90-е годы
Усложнение систем связи
и решаемых задач потребовало
качественно нового уровня «
Уже сегодня мультиагентные системы находят широчайшее применение для: распределенного решения сложных задач, совмещенного проектирования изделий, построения виртуальных предприятий, моделирования больших производственных систем и электронной торговли, электронной разработки сложных компьютерных систем, управления системами знаний и информации и т.п.
21 век
Сейчас количество экспертных систем исчисляется тысячами и десятками тысяч. В развитых зарубежных странах сотни фирм занимаются их разработкой и внедрением в различные сферы жизни. . В настоящее время ведутся разработки самостоятельно обучаемых экспертных систем.
В качестве современных ЭС
можно назвать
- Основные линии развития ЭС
Наиболее известные
ЭС, разработанные в 60-70-х годах,
1. META-DENDRAL.Система DENDRAL позволяет определить наиболее вероятную структуру химического соединения по экспериментальным данным (масс- спектрографии, данным ядерном магнитного резонанса и др.).M-D автоматизирует процесс приобретения знаний для DENDRAL. Она генерирует правила построения фрагментов химических структур.
2. MYCIN-EMYCIN-TEIREIAS-PUFF-
3. PROSPECTOR-KAS. PROSPECTOR- предназначена для поиска (предсказания) месторождений на основе геологических анализов. KAS- система приобретения знаний для PROSPECTOR.
4. CASNET-EXPERT. Система CASNET- медицинская
ЭС для диагностики выдачи
рекомендаций по лечению
5. HEARSAY-HEARSAY-2-HEARSAY-3-
6. Системы AM (Artifical Mathematician- искусственный математик) и EURISCO были разработаны в Станфордском университете доктором Д. Ленатом для исследовательских и учебных целей. Ленат считает, что эффективность любой ЭС определяется закладываемыми в нее знаниями. По его мнению, чтобы система была способна к обучению, в нее должно быть введено около миллиона сведений общего характера. Это примерно соответствует объему информации, каким располагает четырехлетний ребенок со средними способностями. Ленат также считает, что путь создания узкоспециализированных ЭС с уменьшенным объемом знаний ведет к тупику.
- Этапы разработки ЭС
Этап идентификации проблем — определяются задачи, которые подлежат решению, выявляются цели разработки, определяются эксперты и типы пользователей.
Этап извлечения знаний — проводится содержательный анализ проблемной области, выявляются используемые понятия и их взаимосвязи, определяются методы решения задач.
Этап структурирования знаний — выбираются ИС и определяются способы представления всех видов знаний, формализуются основные понятия, определяются способы интерпретации знаний, моделируется работа системы, оценивается адекватность целям системы зафиксированных понятий, методов решений, средств представления и манипулирования знаниями.
Этап формализации — осуществляется наполнение экспертом базы знаний. В связи с тем, что основой ЭС являются знания, данный этап является наиболее важным и наиболее трудоемким этапом разработки ЭС. Процесс приобретения знаний разделяют на извлечение знаний из эксперта, организацию знаний, обеспечивающую эффективную работу системы, и представление знаний в виде, понятном ЭС. Процесс приобретения знаний осуществляется инженером по знаниям на основе анализа деятельности эксперта по решению реальных задач.
Реализация ЭС — создается один или несколько прототипов ЭС, решающие требуемые задачи.
Этап тестирования — производится оценка выбранного способа представления знаний в ЭС в целом.
- Структура экспертных систем
Типичная статическая ЭС состоит из следующих основных компонентов:
• решателя (интерпретатора);
• рабочей памяти (РП), называемой также базой данных (БД);
• базы знаний (БЗ);
• компонентов приобретения знаний;
• объяснительного компонента;
• диалогового компонента.
База данных (рабочая память) предназначена
для хранения исходных и промежуточных
данных решаемой в текущий момент
задачи. Этот термин совпадает по названию,
но не по смыслу с термином, используемым
в информационно-поисковых
База знаний (БЗ) в ЭС предназначена
для хранения долгосрочных данных,
описывающих рассматриваемую
Решатель, используя исходные данные
из рабочей памяти и знания из БЗ,
формирует такую
Компонент приобретения знаний автоматизирует процесс наполнения ЭС знаниями, осуществляемый пользователем-экспертом.
Объяснительный компонент
Диалоговый компонент
В разработке ЭС участвуют представители следующих специальностей:
• эксперт в проблемной области, задачи которой будет решать ЭС;
• инженер по знаниям - специалист по разработке ЭС (используемые им технологию, методы называют технологией (методами) инженерии знаний);
• программист по разработке инструментальных средств (ИС), предназначенных для ускорения разработки ЭС.
Необходимо отметить, что отсутствие среди участников разработки инженеров по знаниям (т. е. их замена программистами) либо приводит к неудаче процесс создания ЭС, либо значительно удлиняет его.
Эксперт определяет знания (данные и правила), характеризующие проблемную область, обеспечивает полноту и правильность введенных в ЭС знаний.
Инженер по знаниям помогает эксперту
выявить и структурировать
Программист разрабатывает ИС (если ИС разрабатывается заново), содержащее в пределе все основные компоненты ЭС, и осуществляет его сопряжение с той средой, в которой оно будет использовано.
Экспертная система работает в двух режимах:
• режим приобретения знаний
• режим решения задачи (называемом также режимом консультации или режимом использования ЭС).
В режиме приобретения знаний общение
с ЭС осуществляет (через посредничество
инженера по знаниям) эксперт. В этом
режиме эксперт, используя компонент
приобретения знаний, наполняет систему
знаниями, которые позволяют ЭС в
режиме решения самостоятельно (без
эксперта) решать задачи из проблемной
области. Эксперт описывает проблемную
область в виде совокупности данных
и правил. Данные определяют объекты,
их характеристики и значения, существующие
в области экспертизы. Правила
определяют способы манипулирования
с данными, характерные для
Отметим, что режиму приобретения знаний в традиционном подходе к разработке программ соответствуют этапы алгоритмизации, программирования и отладки, выполняемые программистом. Таким образом, в отличие от традиционного подхода в случае ЭС разработку программ осуществляет не программист, а эксперт (с помощью ЭС), не владеющий программированием.
В режиме консультации общение с ЭС осуществляет конечный пользователь, которого интересует результат и (или) способ его получения. Необходимо отметить, что в зависимости от назначения ЭС пользователь может не быть специалистом в данной проблемной области (в этом случае он обращается к ЭС за результатом, не умея получить его сам), или быть специалистом (в этом случае пользователь может сам получить результат, но он обращается к ЭС с целью либо ускорить процесс получения результата, либо возложить на ЭС рутинную работу). В режиме консультации данные о задаче пользователя после обработки их диалоговым компонентом поступают в рабочую память. Решатель на основе входных данных из рабочей памяти, общих данных о проблемной области и правил из БЗ формирует решение задачи. ЭС при решении задачи не только исполняет предписанную последовательность операции, но и предварительно формирует ее.
- Типы ЭС
- по решаемой задаче:
- Интерпретация данных
- Диагностирование
- Мониторинг
- Проектирование
- Прогнозирование
- Сводное Планирование
- Обучение
- Управление
- Ремонт
- Отладка
- по связи с реальным временем:
- Статические ЭС - это ЭС, решающие задачи в условиях не изменяющихся во времени исходных данных и знаний.
- Квазидинамические ЭС интерпретируют ситуацию, которая меняется с некоторым фиксированным интервалом времени.
- Динамические ЭС - это ЭС, решающие задачи в условиях изменяющихся во времени исходных данных и знаний.
- По назначению:
- консультационные (получение пользователем квалифицированных советов);
- исследовательские (решение научных задач);
- управляющие (автоматизация
- По объему базы знаний:
По объему базы знаний ЭС делят на простые (неглубокие) и сложные (глубокие).
- Неглубокие создаются очень быстро и имеют относительно малые базы знаний и данных (несколько сотен правил и фактов, причем фактов значительно больше правил). Доказательства заключений обычно коротки, а большинство выводов являются прямыми следствиями информации, хранимой в базе знаний.
- Глубокие ЭС делают свои выводы обязательно из моделей процессов. Сама модель процесса представляет собой набор правил, предназначенных для объяснения большого количества эмпирических данных. В глубоких ЭС доказательства выводов основываются на знаниях, полученных из моделей.
- Поисковые ЭС
Как известно, для поиска информации применяются поисковые средства по каталогам, индексам, контексту и ссылкам. Достаточно сложные поисковые программы содержат максимальный набор функций, каждая из которых дополнительно имеет свои параметры настройки.
Значительно привлекательнее выглядит поисковая ЭС, которая в вопросно-ответном режиме на естественном языке выясняет у пользователя цель поиска, уточняет известные ему данные (одновременно анализируя их), дополняет данные с помощью словарей. Затем самостоятельно по правилам определяет вид поиска и его параметры, а также область поиска. И, наконец, находит информацию и оценивает степень ее соответствия полученному запросу.
- Гибридные ЭС
В традиционных ЭС имеется лишь один механизм поддержки принятия решений - логический вывод, и лишь одно средство представления знаний - правила. В последнее время появились гибридные экспертные системы (ГЭС), в которых в качестве средства поддержки принятия решений необходимо предусмотреть возможность учета характеристик лица, принимающего решения (ЛПР).
- Области применения экспертных систем
Области применения систем,
основанных на знаниях, могут
быть сгруппированы в
а) Медицинская диагностика.
Диагностические системы
используются для установления
связи между нарушениями
б) Прогнозирование.
Прогнозирующие системы
предсказывают возможные
в) Планирование.
Планирующие системы
предназначены для достижения
конкретных целей при решении
задач с большим числом
г) Интерпретация.
Интерпретирующие системы
обладают способностью
д) Контроль и управление.
Системы, основанные на знаниях, могут применятся в качестве интеллектуальных систем контроля и принимать решения, анализируя данные, поступающие от нескольких источников. Такие системы уже работают на атомных электростанциях, управляют воздушным движением и осуществляют медицинский контроль. Они могут быть также полезны при регулировании финансовой деятельности предприятия и оказывать помощь при выработке решений в критических ситуациях.
е) Диагностика неисправностей
в механических и
В этой сфере системы,
основанные на знаниях,
ж) Обучение.
Системы, основанные на
знаниях, могут входить
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

- Экспертные системы
- Экспертные системы в исторической демографии
- Экспертные системы в логистике
- Экспертные системы в области права
- Экспертные системы в области права
- Экспертные системы в работе врача
- Экспертные системы в рекламе
- Экспертные системы
- Экспертные системы
- Экспертные системы
- Экспертные системы
- Экспертные системы
- Экспертные системы
- Экспертные системы