Интерфейс с пользователем

Интерфейс с пользователем включает следующие компоненты:

- диалоговый компонент;

- модуль обработки вопросов;

- редактор знаний;

- модуль объяснения.

Возможно объединение всех этих компонентов в единственный диа­логовый модуль, а также вынесение редактора знаний в систему управ­ления базой знаний. В процессе диалога пользователь формирует специ­фикацию задачи. В простейшем случае этот процесс реализуется по од­ному и тому же сценарию типа "вопрос - ответ". При этом диалоговый компонент выполняет следующие действия:

- распределяет роли пользователя и СИИ и организует их взаимодействие в процессе решения задачи;

- преобразует спецификацию задачи, составленную пользователем, во внутреннее представление машины;

- выдает сообщения, подсказки, вопросы;

- протоколирует процесс решения задачи.

Развитый интеллектуальный диалог реализует поддержку процесса решения задачи в духе Пойа. В этом случае пользователь сам актив­но включается в процесс решения задачи, а СИИ организует поисковую активность человека-решателя. Этот процесс описывается следующим семантическим фрагментом:

<решение>::= <контекст><действие>[<решение>]

<контекст>::= <начальный_контекст>[<история>]

<история>::= <вопрос><ответ>[<история>]

<начальный контекст>::= <фрейм_задачи:>

<ответ>::= <совет>|<указание>|<элемент_меню>

<действие>::= <вопрос>|<совет>|<указание>

Например, для математических задач дискретной оптимизации ха­рактерно следующее множество вопросов:

<Вопрос>::=

Задача сводится к последовательному выбору элементов реше­ния? |

Все множество элементов решения доступно сразу? |

Выбор одного элемента решения исключает выбор другого? |

Критерий выбора одного элемента решения соответствует обще­му критерию задачи? |

Число элементов решения велико? |

Можно ли разбить задачу на независимые подзадачи меньшего размера? |

Можно ли выделить непополняемое множество альтернативных решений небольшого размена? |

Известно ли множество решений на каждом шаге? |

Влияет ли выбор решения на шаге i на шаг (i + k), k>1?|

Выбор одного элемента решения изменяет другие элементы решений? |

Известен т последний шаг решения? | и т.д.

<:Совет>::=

запишите задачу в удобной для обозрения и понимания форме |

используйте известные вам аналогии |

отделите то, что дано, от того, что нужно найти |

определите, от чего зависит искомая величина |

определите содержание отдельного шага процедуры решения |

упростите задачу ча счет объектов, гарантированно входящих или не входящих в решение |

начинайте решение с наиболее простого и очевидного |

и т.д.

<Указание>::=

«Объект, который причиняет вред, должен быть поставлен в условия, обратные тем, в которые должен быть поставлен объект, доставляющий максимум пользы» |

«Для получения хорошего решения нужно отбрасывать плохие» |

«Решение, имеющее наиболее глубокие последствия, должно приниматься раньше других» |

«Неизвестную задачу можно свести к известной через преобразования носителя или условий» | и т.д.

Таким образом, процесс решения задачи организуется некоторым адекватным задаче наводящим перечнем вопросов и указаний. Все вопросы можно разбить на три группы. Первую группу образуют вопросы, уточняющие спецификацию (природу) задачи (т.е. задача считается все еще не определенной). Вторая группа вопросов - это во­просы, наводящие пользователя на идею решения задачи. При этом считается, что определенные классы задач характеризуются некоторым адекватным их природе набором наводящих вопросов. Наконец, третья группа вопросов - это вопросы информационного плана (например, требуется укачать значения того или иного параметра и т.д.).

В системах, минимизирующих участие человека в ходе решения задачи, информационные вопросы являются основными. Как ранее отмечалось, это является недостатком и причиной того, что многие разработанные системы плохо воспринимаются пользователем. Поэто­му важнейшей компонентой СИИ является модуль объяснения, который для каждой продукции может дать информацию о цели и способах ее реализации.

Предъявление подобного объяснения пользователю может убедить его в рациональности стратегии вывода или побудить к самостоя­тельному принятию решения. Таким образом диалоговый компонент СИИ в принципе должен позволять пользователю вмешаться в любой точке трассы вывода и изменить ее по своему усмотрению.

Итак, выделим основные функции интерфейса с пользователем СИИ:

- ввод спецификации задачи

- обеспечение возможности вмешательства со стороны пользовате­ля в процесс решения задачи

- организация поисковой активности человека-решателя

- предъявление объяснений

- выдача сообщений

- протоколирование процесса решения задачи

- обработка вопросов и команд - функции редактирования знаний

Организация работы

В процессе функционирования СИИ можно выделить три режима: 1 - при­обретения (редактирования) знаний, 2 – консультации и 3 – непосредственного решения задачи. Рассмотрим первые два режима.

В режиме редактирования знаний пользователь формирует и мо­дифицирует базу знаний, т.е. определяет и вводит правила решения задачи (задач) для данной предметной области. Каждое правило ха­рактеризуется набором атрибутов, определяющих ее структуру. Так, ес­ли, например, атрибутами являются А.В.С....К.Е5, то примерами правил являются следующие:

IF A = a1 & B = b1 & C = c1 & ...

THEN RES = r1

IF A = a2 & B = b2 & C = c2 &

THEN RES = r2

и т.д.

Система ведет диалог, задает вопросы и дает возможные ответы в форме меню. Результат может представлять диалог, совет или некото­рое числовое (символьно-числовое) выражение.

Система встроенных окон и меню, используемых в режиме редактирования, упрощает процесс работы с базой знаний. При редак­тировании базы знаний редактор обеспечивает следующие функции:

- вставка и удаление атрибутов;

- переименование атрибутов и изменение их значений;

- изменение и добавление вопросов и текстов объяснения;

- создание правил;

- просмотр базы знаний;

- поиск атрибутов и правил; и др.

Другой вариант режима редактирования - автоматическое создание базы знаний. Этот вариант характеризуется тем, что специальная программа заменяет инженера знаний с максимально возможным пе­реносом его положительных качеств. Этот режим имеет следующие положительные черты:

- в значительной мере устраняются отрицательные факторы, свя­занные с взаимодействием эксперта и инженера по знаниям;

- систематизируется процесс ввода знаний;

- появляется возможность редактировать базу знаний неограни­ченное число раз до тех пор, пока результат не будет удовлетво­рять и эксперта, и инженера по знаниям;

- уменьшаются нежелательные эффекты, связанные с вводом не­верной, противоречивой или синтаксически некорректной информации;

- программы редактирования знаний организуют мышление эк­сперта в нужном направлении.

В режиме консультации СИИ осуществляет процесс решения задачи, сформулированной пользователем.

Пример. Познакомимся вкратце с организацией режима консуль­тации в системе Expеrt PRIZ (позднее в этом пособии эта система будет рассмотрена подробно). Прежде всего пользователь выбирает из пред­лагаемого меню тему консультации, например, выбирается задача по выбору скорости автомобиля в зависимости от технических и климати­ческих данных.

Далее система задает пользователю вопрос:

"Является ли дорога ... ?"

и указывает список возможных опций-ответов:

- сухой;

- мокрой;

- скользкой.

Если пользователь выбирает опцию "сухая", то система выводит на экран текст очередного вопроса:

"Что можно сказать о видимости ? Является ли она ... ?"

- до 100 м;

- более 100 м.

Если пользователь выбирает опцию "до 100 м", то система выдает ответ:

"Рекомендуется не превышать 80 км/ч".

После завершения консультации можно просмотреть на экране дисплея возможное объяснение полученного решения задачи. Так, на эк­ране в ответ "да" на вопрос:

"Объяснения ? (да/нет)"

будет выведено, например, следующее объяснение:

"При таких условиях длина тормозного пути не превосходит 2 - 3 м"

Процедуры.В режиме консультации система Expert PRIZ позволяет вычислять значения одних переменных по другим, а также решать урав­нения. Например, зная скорость (v) и время (t), можно записать уравне­ние для расстояния, пройденного за время t:

S = v × t

Процедура используется либо для вычисления объектов, либо для отыскания аналитических выражений для зависимостей между объек­тами.

Таким образом, в отличии от традиционных программ СИИ в ре­жиме консультации не только исполняет предписанную последователь­ность операций, но и предварительно формирует задачу, а также пре­доставляет пользователю:

- возможность вмешиваться в процесс решения;

- получать объяснения полученного решения.