Экспертные системы и их структура
Экспертная система – специализированная информационная система, обладающая следующими свойствами:
экспертная система имеет дело с предметами реального мира, операции с которыми требуют наличия значительного опыта, накопленного человеком;
экспертная система должна за приемлемое время найти решение, которое не хуже, чем то, что может предложить специалист в конкретной области;
экспертная система обладает способностью объяснить предложенные решения и доказать их обоснованность.
Экспертная система ориентирована на решение следующих задач:
1. задачи, у которых не существует алгоритма решения;
2. постановка задачи содержит большой объем информации, которая плохо структурирована и содержит противоречивые данные;
3. для решения задач требуется большой объем памяти и ограничен временной ресурс.
РП – рабочая память; предназначена для хранения исходных и промежуточных данных решаемой в данный момент задачи.
БЗ – база знаний; используется для хранения долгосрочных данных о рассматриваемой области и правил преобразования этих данных.
Решатель – на основании исходных данных из РП и знаний из БЗ формирует последовательность правил, приводящих к решению задачи.
ОК – объяснительный компонент; объясняет, как система получила решение задачи и какие правила при этом использовала.
КПЗ – компонент приобретения знаний; автоматизирует процесс наполнения экспертной системы знаниями.
ДК – диалоговый компонент; ориентирован на организацию удобного интерфейса, используемого для решения задач и приобретения знаний.
ППП и БД – пакеты прикладных программ и базы данных.
Экспертная система работает в 2 режимах:
1) Режим приобретения знаний от эксперта или инженера по знаниям;
2) Режим консультации с конечным пользователем.
• Экспертные системы делятся:
I. По объему:
1) Малые экспертные системы, ориентированные на ПК;
2) Средние экспертные системы, использующие специализированные языки программирования;
3) Большие экспертные системы, использующие распределенные БД и Unix-операционные системы, располагающиеся на мейнфреймах.
II. По характеристикам использования:
1) По типам решаемых задач – диагностика, проектирование, прогноз, планирование, обучение;
2) По характеристикам задач – структурированные, неструктурированные, достоверные, с вероятности достоверности.
III. По внутренней структуре:
1) Фреймовые – представляют классы знаний;
2) Использующие предикаты – отношения между знаниями;
3) Семантические сети и ориентированные графы;
4) На основе правил алгебры логики.
Инструментарий для создания экспертных систем реального времени впервые выпустила фирма Lisp Machine Inc в 1985 году.
Позже группа ведущих его разработчиков образовала фирму Gensym, которая, значительно развив идеи, заложенные в Picon, выпустила в 1988 году инструментальное средство под названием G2.
С отставанием от Gensym на два-три года ряд других фирм начал создавать свои инструментальные средства
RT Works (фирма Talarian, США), COMDALE/C (Comdale Techn., Канада), COGSYS (SC, США), ILOG Rules (ILOG, Франция).
Примеры экспертных систем в военном деле
ACES. Экспертная система выполняет картографические работы по нанесению обстановки на карты.
HANNIBAL. Экспертная система выполняет оценивание ситуаций в области разведки радиообмена противника.
Пример экспертной системы в электронике
ACE. Экспертная система определяет неисправности в телефонной сети и дает рекомендации по необходимому ремонту и восстановительным мероприятиям.
• 3. Системы поддержки принятия решений (СППР)
СППР предназначены для оказания помощи руководителю по использованию данных, знаний и моделей при подготовке и принятии решений, за которые руководитель несет ответственность.
В настоящее время СППР представляют собой автоматизированные системы, использующие модели выработки и принятий решений и обеспечивающие пользователей эффективным доступом к распределенным БД и представляющие различные способы отображения информации.
• Современные СППР делятся на 2 класса:
• EIS – Executive Information System (используются для руководителей высшего уровня);
• DSS – Decision Support System (для менеджеров среднего уровня).
Цель разработки и внедрения СППР – информационная поддержка операционных возможностей и комфортных условий для высшего руководства и ведущих специалистов для принятия обоснованных решений, соответствующих миссии предприятия, а также его стратегическим и тактическим целям.
Структура СППР
Пользователи
ПО
СУБД СУБМе СУБМе
БД База Методов База Моделей
СППР представляет собой совокупность следующих подсистем:
1. Комплекс распределенных технических средств;
2. Комплекс математических моделей анализа состояний и выработки решений;
3. База данных и система управления моделями данных;
4. Система обработки и отображения информации.
• Использование СППР:
1) Государственные структуры - планирование политических решений, планирование социально-экономических программ, планирование инвестиций, разработка налоговой политики.
2) На уровне фирмы, корпорации – поиск новых организационно-технических решений, проработка решений на разных стадий проектирования, разработка и анализ стратегии планирования процессов производства, анализ стратегии маркетинга.