Что такое базы знаний и экспертные системы?

Лекция 9. Применения информатики и компьютерной техники

Как используются компьютеры в быту?

В последнее время компьютеры «проникли» в жилища людей и постепенно становятся предметами первой необходимости. Есть два основных направления использования компьютеров дома.

1. Обеспечение нормальной жизнедеятельности жилища:

o охранная автоматика, противопожарная автоматика, газоанализаторная автоматика;

o управление освещенностью, расходом электроэнергии, отопительной системой, управление микроклиматом;

o электроплиты, холодильники, стиральные машины со встроенными микропроцессорами.

2. Обеспечение информационных потребностей людей, находящихся в жилище:

o заказы на товары и услуги;

o процессы обучения;

o общение с базами данных и знаний;

o сбор данных о состоянии здоровья;

o обеспечение досуга и развлечений;

o обеспечение справочной информацией;

o электронная почта, телеконференции;

o Интернет.

Что такое системы автоматизированного проектирования (САПР)?

Системы автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для выполнения проектных работ с применением математических методов и компьютерной техники.

Системы САПР широко используются в архитектуре, электронике, энергетике, механике и др. В процессе автоматизированного проектирования в качестве входной информации используются технические знания специалистов, которые вводят проектные требования, уточняют результаты, проверяют полученную конструкцию, изменяют ее и т.д. Кроме того, в САПР накапливается информация, поступающая из библиотек стандартов (данные о типовых элементах конструкций, их размерах, стоимости и др.). В процессе проектирования разработчик вызывает определенные программы и выполняет их. Из САПР информация выдается в виде готовых комплектов законченной технической и проектной документации.

Что такое автоматизированные системы научных исследований (АСНИ)?

Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) предназначены для автоматизации научных экспериментов, а также для осуществления моделирования исследуемых объектов, явлений и процессов, изучение которых традиционными средствами затруднено или невозможно.

В настоящее время научные исследования во многих областях знаний проводят большие коллективы ученых, инженеров и конструкторов с помощью весьма сложного и дорогого оборудования.

Большие затраты ресурсов для проведения исследований обусловили необходимость повышения эффективности всей работы.

Эффективность научных исследований в значительной степени связана с уровнем использования компьютерной техники.

Компьютеры в АСНИ используются в информационно-поисковых и экспертных системах, а также решают следующие задачи:

· управление экспериментом;

· подготовка отчетов и документации;

· поддержание базы экспериментальных данных и др.

В результате применения АСНИ возникают следующие положительные моменты:

· в несколько раз сокращается время проведения исследования;

· увеличивается точность и достоверность результатов;

· усиливается контроль за ходом эксперимента;

· сокращается количество участников эксперимента;

· повышается качество и информативность эксперимента за счет увеличения числа контролируемых параметров и более тщательной обработки данных;

· результаты экспериментов выводятся оперативно в наиболее удобной форме — графической или символьной (например, значения функции многих переменных выводятся средствами машинной графики в виде так называемых «горных массивов»). На экране одного графического монитора возможно формирование целой системы приборных шкал (вольтметров, амперметров и др.), регистрирующих параметры экспериментального объекта.

Какая взаимосвязь между АСНИ и САПР?

Каждая из систем АСНИ и САПР, конечно, имеет свою специфику и отличается поставленными целями и методами их достижения. Однако очень часто между обоими типами систем обнаруживается тесная связь, и их роднит не только то, что они реализуются на базе компьютерной техники.

Например, в процессе проектирования может потребоваться выполнение того или иного исследования, и, наоборот, в ходе научного исследования может возникнуть потребность и в конструировании нового прибора и в проектировании научного эксперимента.

Такая взаимосвязь приводит к тому, что на самом деле «чистых» АСНИ и САПР не бывает: в каждой из них можно найти общие элементы. С повышением их интеллектуальности они сближаются. В конечном счете и те и другие должны представлять собой экспертную систему, ориентированную на решение задач конкретной области.

Что такое базы знаний и экспертные системы?

База знаний (knowledge base) - совокупность знаний, относящихся к некоторой предметной области и формально представленных таким образом, чтобы на их основе можно было осуществлять рассуждения.

Базы знаний чаще всего используются в контексте экспертных систем, где с их помощью представляются навыки и опыт экспертов, занятых практической деятельностью в соответствующей области (например, в медицине или в математике). Обычно база знаний представляет собой совокупность правил вывода.

Экспертная система — это комплекс компьютерного программного обеспечения, помогающий человеку принимать обоснованные решения. Экспертные системы используют информацию, полученную заранее от экспертов - людей, которые в какой-либо области являются лучшими специалистами.

Экспертные системы должны:

· хранить знания об определенной предметной области (факты, описания событий и закономерностей);

· уметь общаться с пользователем на ограниченном естественном языке (т.е. задавать вопросы и понимать ответы);

· обладать комплексом логических средств для выведения новых знаний, выявления закономерностей, обнаружения противоречий;

· ставить задачу по запросу, уточнять её постановку и находить решение;

· объяснять пользователю, каким образом получено решение.

Желательно также, чтобы экспертная система могла:

· сообщать такую информацию, которая повышает доверие пользователя к экспертной системе;

· «рассказывать» о себе, о своей собственной структуре.

Экспертные системы могут использоваться в различных областях — медицинской диагностике, при поиске неисправностей, разведке полезных ископаемых, выборе архитектуры компьютерной cистемы и т.д.