Розробка ЕС, мови та оболонки, набуття знань та приклад сценарію

Весь процес набуття знань складається з ряду послідовних етапів. Значна частина знань експерта є накопиченням неусвідомлених ступенів досвіду: численні причинно-наслідкові зв’язки предметної галузі утворюють заплутану структуру, скелет якої аналітик, який володіє методами системотехніки, може розгледіти скоріше спеціаліста. На етапі ідентифікації інженер бази знань разом з експертом визначає класи розв’язуваних ЕС задач, набір основних понять та їх відношень. На концептуальному етапі виявлені об’єкти описуються природною чи професійною мовою предметної галузі. Етап формалізації полягає в перекладі цих описів вибраною мовою зображення знань і завданні специфікацій для побудови моделей БЗ. Ця інформація є вхідною для підсистеми набуття знань. Найкращими є „глибинні” знання, які охоплюють моделі каузальних (причинних) відношень, що лежать в основі розв’язуваної задачі.

Використання глибинних знань рідко зменшує кількість правил і пришвидшує виведення. Інженер кодує із знань знання, наприклад в термінах продукцій. При цьому можливе врахування імовірностей відповідних висновків чи використання нечіткої логіки. На етапі тестування здійснюється налагодження ЕС з використанням достатньо представницького набору тестових завдань. Для розробки інтелектуальної системи потрібною є ще і множина прикладів, на яких навчається машина. При цьому доводиться коригувати, через підсистеми набуття знань, невідомі ЕС набори фактів і правил.

Щоб уникнути однобічність за наявності кількох наукових шкіл, слід залучати експертів-спеціалістів різних шкіл. При цьому зростає ентропія відповіді, проте це краще ілюзії хибного детермінізму. Аналіз причин зростання ентропії допоможе визначити необхідний напрям розвитку даної галузі знань. Ретроспективний аналіз реальних випадків дасть змогу змінити розв’язувальні правила і перерахувати ваги, з якими вираховуються судження експертів. Основним стримуючим фактором в розробці ЕС вважається нестача інженерів із знань. Складним є також набуття знань і підтримка їх несуперечності. У процесі розробки ЕС доводиться розв’язувати проблеми вибору, створення керуючого механізму, накопичення факторів та правил. З них дві перших слабо пов’язані з предметною галуззю, а третя має проблемну орієнтацію.

Прийнято вважати, що ЕС має бути написано мовою Лісп чи Пролог. Багато уваги, зокрема в проектах ЕОМ п’ятого покоління, приділялося розробці апаратних засобів (Лісп – та пролог-машин), інструментальних програмних систем.

Основою мови Лісп є команди обчислення, які забезпечують роботу бінарними деревами

CONS – точкової пари, розділених точкою атомів;

CAR,CDR – першою та другою елементів пари відповідно;

COND – списку умов, доки серед них не виникне умова із значенням, відмінним від nil.

Найбільш цікавими елементами в реалізації Лісп є результатом добавлення ППП, які не є стандартизованими і завжди доступними.

У мові Пролог порядок слідування речень впливає на результат; багато вбудованих предикатів дають побічні ефекти; полегшування ним „безкоштовно” БД розташовується в головній пам’яті, крім того мова Пролог:

1) має недостатні засоби захисту від помилок;

2) потребує знань деталей реалізації механізму повернення;

3) містить жорстко вбудований і не завжди ефективний пошук „в глибину”;

4) як правило, включає в себе множину не стандартизованих покращень.

Можна застосувати будь-яку, відому розробникові мову, а згодом написати варіант з використанням продукції на ефективних і компактних мовах – С, Фортран, Паскаль, Форт.

Значно зручніше скористатися „порожньою ЕС, яка включає в себе „машину виведення”, схему побудови пояснень та інтерфейс, та заповнити її правилами з нової галузі. Вибір цього варіанту автоматично визначить також і мову програмування. Проте при цьому надто сильно виявляється вплив прототипу. Більшу свободу, без великої напруги надають інтегровані системи розробки ЕС. Наприклад, Guru моделі набуття знань різняться ступенем автоматизації, який підвищується в процесі перекладання перерахованих вище функцій на ЕС-інтелектуальний редактор, засоби індуктивного виведення. Як правило, джерелом знань є людина, а також емпіричні дані і тексти.

Робота з експертом базується на таких основних принципах:

1) експерт дає консультації на основі своїх професійних знань;

2) експерт має достатньо знань, щоб зрозуміти ситуацію;

3) експерт вміє чітко висловлювати свої думки;

4) інженер із знань і користувач спроможний зрозуміти рекомендації і пояснення експерта.

На початковій фазі система наповнюється технологічними знаннями, які визначають організацію БЗ. Далі з експертизи (базові поняття, відношення, підзадачі тощо) сформулювати на їх основі загальні уявлення про структуру даних і знань. Основна особливість ШІ і пам’яті полягає в тому, що це є зв’язаністю всіх понять в певну мережу. Тому для розробки БЗ потрібне джерело типу енциклопедії, в якій всі поняття пояснені в словникових статтях із посиланнями на інші поняття. У сучасній термінології гіпертекстове здобуття знань здійснюється шляхом аналізу текстів, діалогів, експертних ігор, лекцій, дискусій, інтерв’ю, спостереження та ін.

У фазі накопичення набувається масив знань про предметну галузь. Щоб розпочати роботу з експертами необхідна певна критична маса раніше накопичених знань, а також працюючі підсистеми діалогу і контролю несуперечливості. Загальна технологічна рекомендація полягає в документуванні всієї діяльності експерта. Безпосередній результат взаємодії з ним дасть сценарій, коли виявляються помилки, неповнота, суперечливості і добуваються нові знання, що усувають їх. Ці знання перетворюються в зрозумілий системі вигляд і об’єднуються із старими. Щоб пересвідчитися в правильності результату, експерт дає системі текстові приклади. В разі неправильної реакції з допомогою пояснювальної компоненти визначають, як був сформований результат, і похибку усувають. Усі пояснення даються обмеженою природною мовою.

Далі наводимо приблизний сценарій діагностики причин зависання в процесі завантаження операційної системи ПЕОМ.

Під час вмикання живлення, натиснення клавіші Reset чи комбінації клавіш [Ctrl+Alt+Del] завантажується POST – програма BIOS, яка починає тестування регістрів CPU. Після перевірки та ініціалізації таймера стає доступною звукова діагностика. В разі зависання ПЕОМ треба розшифрувати звуковий сигнал за таблицею і вжити належних заходів.

Після тестування 64 Кбайт нижньої пам’яті та ініціалізації відеоконтролеру діагностичні повідомлення даються вже на екран. В разі перебою чи зависання на цій фазі дії інженера залежать від діагностичного повідомлення. Наприклад, Keyboard error свідчить про відсутність МДД, порту ІДЕ чи зв’язку (кабелю) між ними.

Після перевірки та ініціалізації всіх портів (COM, LPT, FDD,HDD) в разі готовності дисководу А (див. в Setup порядок пристроїв завантаження, наприклад А; С; CD ROM) завантажується перший сектор диску А і йому передається управління; інакше завантажується Boot-сектор активного розділу до пам’яті і передає управління на його початкову адресу. Якщо завантаження не доходить до повідомлення Starting MSDOS чи Starting Win 95 і зависає, то інженер повинен керуватися звуковими чи візуальними повідомленнями POST. При нормальному завершенні POST (короткий сигнал перед завантаженням), але неможливості завантаження з НДД належить:

1) перевірити налагоджування Setup,

2) прослухати процес ініціалізації HDD.

Якщо за п.1 наладження „збиті”, то необхідно виправити їх; якщо Setup допускає автодетектування обладнання, то слід здійснити відповідне встановлення. У процесі автодетектування відбувається ініціалізація HDD. Слід уважно слухати незвичайні, такі, що є дзвінкими, шиплять, змінюються за тоном звуки, а також щиголі, що повторюються, і є ознакою можливої несправності вінчестеру. Наприклад, періодичні щиголі в поєднанні з перепозиціонуванням голівок найчастіше свідчать про втрату вінчестером службової інформації. При цьому HDD не детектується зовсім або його „геометрія” визначається невірно. Подальше діагностування виконується на спеціальному обладнанні.

Якщо ініціалізація відбувається без підозрілих шумів, слід перевірити всі надбудови BIOS, які стосуються дискової підсистеми: включення портів ІДЕ, режими доступу й обміну (РІО, VDMA, LBA та ін.) і повторно виконати автодетектування. Якщо параметри НДД визначені вірно, необхідно вийти з Setup з перезаписом CMDS і повторити завантаження ПЕОМ. Якщо НДД не детектується чи детектується невірно, слід виконати операцію автодетектування з іншої системної плати (на іншій ПЕОМ). Якщо тепер НДД визначається правильно і завантаження з нього надходить, то проблема полягає в системній платі (несправним є порт ІДЕ і т.п.), інакше несправним є НДД.

Якщо завантаження з НДД не відбувається, то слід завантажитися з системної дискети, на якій бажано мати Disk Editor (файл de.exe) і бібліотеки rtlxxx.lib. Необхідно завантажити F disk і перевірити розбиття НДД на логічні диски. Якщо логічні диски видно, то перевіряється наявність ознаки логічного активного розділу. Якщо його немає, то встановлюється ця ознака і повторюється завантаження з НДД. Якщо завантаження не відбувається, то слід перезавантажитися з системної дискети, запустити Disk Editor і перевірити вміст секторів нульового циліндру нульової поверхні. Якщо НДД розбивається на логічні диски шляхом F disk, а не спеціальними програмами, то наявність копій MBR в секторах, окрім 0/0/1, є ознакою можливої наявності Boot-вірусу. Слід виконати перевірку і „лікування” з системної дискети.

4.3. Контрольні питання

1) Яке основне призначення ЕС і області їх застосування?

2) Яку роль в ЕС відіграє підсистема пояснення рішень?

3) Що таке метаправила і яка їх роль?

4) Описати технологію розробки ЕС.

5) Як належить працювати з експертами?

6) В чому полягає основне призначення експертних систем?

7) В чому полягає сутність центральної проблеми логічного виведення.

8) Які задачі розв’язуються за допомогою експертних систем?

9) В чому полягає сутність метазнання?

10) Які Вам відомі експертні системи, і в чому полягають їх особливості і характеристики?

11) Які існують команди обчислення у мові Лісп?

12) Що включає в себе „порожня експертна система”?

13) Що таке метаправила і яка їх роль?

14) Як належить прцювати з експертами?

15) Яку роль в експертних системах відіграє підсистема пояснення рішень?