Информационная технология экспертных систем

Наибольший прогресс среди компьютерных информационных систем отмечен в области разработки экспертных систем, основанных на использовании искус­ственного интеллекта. Экспертные системы дают возможность менеджеру или специалисту получать консультации экспертов по любым проблемам, о которых этими системами накоплены знания.

Под искусственным интеллектом обычно понимают способности компьютерных систем к таким действиям, которые назывались бы интеллектуальными, если бы исходили от человека. Чаще всего здесь имеются в виду способности, связанные с человеческим мышлением. Работы в области искусственного интеллекта не ограничиваются экспертными системами. Они также включают в себя создание роботов, систем, моделирующих нервную систему человека, его слух, зрение, обо­няние, способность к обучению.

Решение специальных задач требует специальных знаний. Однако не каждая компания может себе позволить держать в своем штате экспертов по всем связан­ным с ее работой проблемам или даже приглашать их каждый раз, когда проблема возникла. Главная идея применения технологии экспертных систем заключается в том, чтобы получить от эксперта его знания и, загрузив их в память компьютера, использовать всякий раз, когда в этом возникнет необходимость.

Сходство информационных технологий, используемых в экспертных системах и системах поддержки принятия решений, состоит в том, что обе они обеспечивают высокий уровень поддержки принятия решений. Однако имеется три существен­ных различия. Первое связано с тем, что решение проблемы в рамках систем под­держки принятия решений отражает уровень понимания этой проблемы пользова­телем и его возможности получить и осмыслить решение. Технология экспертных систем, наоборот, предлагает пользователю принять решение, превосходящее его возможности. Второе отличие указанных технологий выражается в способности экспертных систем пояснять свои рассуждения в процессе получения решения. Очень часто эти пояснения оказываются более важными для пользователя, чем само решение. Третье отличие связано с новым компонентом информационной технологии — знаниями.

Основными компонентами информационной технологии, используемой в экс­пертной системе, являются:

- интерфейс пользователя,

- база знаний,

- интерпретатор,

- модуль создания системы (рис. 10).

Рис. 10. Основные компоненты информационной технологии экспертных систем

Менеджер (специалист) использует интерфейс пользователядля ввода инфор­мации и команд в экспертную систему и получения выходной информации из нее. Команды включают в себя параметры, направляющие процесс обработки знаний. Информация обычно выдается в форме значений, присваиваемых определенным переменным.

Технология экспертных систем предусматривает возможность получать в ка­честве выходной информации не только решение, но и необходимые объяснения. Различают два вида объяснений:

- объяснения, выдаваемые по запросам. Пользователь в любой момент может
потребовать от экспертной системы объяснения своих действий;

- объяснения полученного решения проблемы. После получения решения пользователь может потребовать объяснений того, как оно было получено. Система должна пояснить каждый шаг своих рассуждений, ведущих к решению задачи.

Хотя технология работы с экспертной системой достаточно сложна, пользовательский интерфейс этих систем является дружественным и обычно не вызывает трудностей при ведении диалога.

База знанийсодержит факты, описывающие проблемную область, а также логи­ческую взаимосвязь этих фактов. Центральное место в базе знаний принадлежит правилам. Правило определяет, что следует делать в данной конкретной ситуации, и состоит из двух частей: условия, которое может выполняться или нет, и действия, которое следует произвести, если условие выполняется.

Все используемые в экспертной системе правила образуют систему правил, которая даже для сравнительно простой экспертной системы может содержать несколько тысяч правил.

Интерпретатор— это часть экспертной системы, производящая в определен­ном порядке обработку знаний (мышление), находящихся в базе знаний. Техно­логия работы интерпретатора сводится к последовательному рассмотрению сово­купности правил (правило за правилом). Если условие, содержащееся в правиле, соблюдается, выполняется определенное действие, и пользователю предоставля­ется вариант решения его проблемы.

Модуль создания системыслужит для создания набора (иерархии) правил. Существует два подхода, которые могут быть положены в основу работы модуля создания системы: использование алгоритмических языков программирования и использование оболочек экспертных систем.

Для представления базы знаний специально разработаны языки Lisp и Prolog, хотя можно задействовать и любой другой известный алгоритмический язык.

Оболочка экспертных системпредставляет собой готовую программную среду, которая может быть приспособлена к решению определенной проблемы путем создания соответствующей базы знаний. В большинстве случаев использование оболочек позволяет создавать экспертные системы быстрее и легче в сравнении с программированием.

Таким образом, сущность технологии экспертных систем (рис 11) заключается в том, чтобы получить от эксперта (специалиста высокого уровня в определенной области) его знания и, загрузив их в память компьютера, использовать их всякий раз, когда в этом возникает необходимость. Экспертные системы являются компьютерными программами, трансформирующими опыт экспертов, хранящийся в базе знаний, в форму эвристических правил, которые при необходимости снабжаются пояснениями. Т.е., пользователю предоставляется возможность принять решение, превосходящее его потенциальные возможности.

Рис. 11.

Заключение

В лекции были рассмотрены вопросы, связанные с информационными системами и их местом в системах управления. Современные информационные системы, строящиеся на основе компьютерной техники, значительно повышают эффективность управления, обеспечи­вая оптимальность принимаемых решений.

Лекцию переработал

полковник Максимов В.В.