Шанин С.В.

ст.гр. СУА-05-1, Криворожский технический университет

Разработка экспертных систем

Создание ЭС сопряжено с большими финансовыми и трудовыми затратами. Поэтому попытка применить ЭС для решения некоторой проблемы, которая не отвечает ряду требований, может обернуться существенными потерями. Укажем критерии, на основе которых должны отбираться задачи для решения с помощью экспертных систем.

Использовать ЭС для решения задачи следует тогда, когда разработка ЭС возможна, оправдана и уместна. Чтобы разработка ЭС была возможна, необходимо выполнение следующих требований:

- должны быть эксперты, которые эффективно решают проблемы в заданной области;

- оценки правильности решений, сделанные различными экспертами, должны в основном совпадать, иначе нельзя будет определить качество разработанной ЭС;

- эксперты должны уметь объяснять методы, которые они используют в ходе решения задачи, в противном случае знания экспертов не могут быть перенесены в память ЭС;

- задача должна решаться на основе рассуждений, а не физических действий (если требуется совмещение интеллектуальных навыков и физических действий, то интеллектуальная часть реализуется средствами искусственного интеллекта, а физические действия - различными механическими системами, что характерно для робототехники);

- задача, возлагаемая на ЭС, не должна быть слишком трудной, ее решение должно осуществляться экспертом за несколько часов, а не дней или недель;

- задача должна относиться к "проработанной" области, иначе потребуются основательные исследования;

- задача не должна в значительной степени опираться на соображения "здравого смысла", так как подобные знания плохо переносятся в ЭС.

Применение ЭС к решению той или иной задачи может быть оправдано следующими факторами:

- решение задачи создает значительный экономический эффект;

- привлечение экспертов к решению задачи невозможно из-за их малочисленности и высокой оплаты их труда;

-увольнения персонала организации приводят к значительному снижению уровня компетенции в организации;

-необходимость принятия решений во вредных условиях, исключающих присутствие человека.

Использование ЭС уместно, если решаемая задача обладает следующими характеристиками:

- решение задачи осуществляется путем манипулирования символьными структурами, а не числами, что характерно для традиционных математических пакетов;

- процесс решения задачи носит эвристический характер и основан на
использовании эмпирических правил, а не формальных математических процедур;

- для подготовки эксперта требуются многие годы обучения;

- задача должна представлять практический интерес и быть достаточно
узкой, чтобы допускать решение методами обработки знаний и.

В разработке ЭС участвуют следующие специалисты: инженер по знаниям, эксперт и программисты.

Инженер по знаниям является специалистом в области представления знаний и языков искусственного интеллекта. Его основные задачи: выбор инструментальных средств реализации проекта, извлечение знаний из области экспертизы, структурирование знаний и корректное заполнение базы знаний.

Эксперт определяет знания, необходимые для решения задачи с помощью ЭС, обеспечивает их полноту и правильность.

Программист обеспечивает реализацию всех основных составных частей ЭС и их сопряжение друг с другом, а также с внешними подсистемами.

Существенную роль при разработке ЭС играет и конечный пользователь, который определяет многие проектные ограничения. Если требования конечного пользователя не будут полностью удовлетворены, то проект будет неудачным. В ходе проектирования необходимо постоянно учитывать вопросы, ассоциируемые с конечным пользователем:

- какой уровень объяснения требуется пользователю;

- может ли пользователь обеспечить ввод корректных данных;

- удовлетворителен ли пользовательский интерфейс;

- упрощает ли система решение задач пользователем и др.

Аналогично большинству программных систем искусственного интеллекта при разработке ЭС используется концепция "быстрого прототипа". Согласно этой концепции за короткий промежуток времени создается упрощенная версия ЭС - прототип, который последовательно эволюционирует в законченную систему. Такая опытная технология разработки характеризуется постоянным взаимодействием инженера по знаниям с экспертом.

Используя прототип ЭС для решения новых задач, инженер по знаниям и эксперт проверяют и устраняют недостатки знаний, заложенных в ЭС. Если выясняется, что допущения, сделанные при создании прототипа, корректные, то можно перейти к проектированию действующего варианта ЭС. Преобразование прототипа в действующую ЭС может включать перепрограммирование ее составных частей на языках более низкого уровня, позволяющих учесть особенности конкретной вычислительной системы и повысить эффективность реализации ЭС.

В процессе разработки ЭС выделяют пять этапов: идентификацию, концептуализацию. формализацию, реализацию и испытание.

На этапе идентификации формулируется проблема, определяются задачи ,ресурсы и цели. В результате получается неформальное описание подлежащих к решению, и формируются основные требования к ЭС.

На этапе концептуализации инженер по знаниям совместно с экспертом выясняет, какие понятия, отношения, стратегии поиска решений требуются для решения задач в заданной области. Этап завершается разработкой неформального описания предметной области в виде схемы, которая отражает основные понятия предметной области и их взаимосвязи.

Формализация состоит в выборе модели представления знаний и разработке на её основе формального представления предметной области.

На этапе реализации формализованные знания закладываются в базу знаний и разрабатываются необходимые программы. Этап первоначальной реализации должен осуществляться быстро, с использованием языков высокого уровня абстракции данных, в частности, с помощью оболочек ЭС. С весьма большой вероятностью, полученная первоначальная реализация (прототип) будет в дальнейшем пересмотрена.

Испытания позволяют выяснить правильность работы системы при решении требуемых задач. В ходе испытаний могут быть обнаружены ошибки, допущенные на разных этапах проектирования, что потребует пересмотра соответствующих решений.

На этапе испытаний промежуточных версий ЭС с системой взаимодействует и конечный пользователь, который определяет, отвечает ли система его требованиям.

В ходе разработки ЭС приходится неоднократно возвращаться на более ранние этапы, пока не будут удовлетворены все требования.