Архитектура современных ЭСБольшинство современных развитых ИС включает следующие 5 базовых компонент: 1) Базу знаний 2) Система логического вывода 3) Специальные подсистемы приобретение знаний 4) Специальные подсистемы приобретения пояснений 5) Пользовательский интерфейс
Центральное место ядро составляет ее БЗ, создаваемая и поддерживаемая инженером Базы знаний. Процесс построения БЗ состоит из 3 этапов: 1) Описание предметной области 2) Выбор способа и модели приобретения знаний Сам процесс приобретения БЗ достаточно сложен, как правило плохо структурирован и носит итеративный характер, заключающийся в циклической модификации БЗ на основе результатов ее тестирования. На 1 шаге построения БЗ четко очерчивается область на решение задач, из которой ориентируется проектируемая ЭС, т.е. инженер БЗ определяет область применения будущей системы и класс решаемых ее задач. В настоящее время универсальный способ представления знаний отсутствует, поэтому инженер знаний должен максимально учитывать специфику исходной предметной области, полученная после формализации предметной области БЗ, может уже быть конкретно реализовано программными средствами. Процесс приобретения знаний состоит в передаче знаний и опыта от источника (экспертом, специальные публикации, опытные факты и т.д.) системе. Как правило, в качестве источника выступают эксперты не в целом по предметной области, на которые ориентирована ЭС, а специалисты по ее узким направлениям. Полученные от эксперта знания, представляет собой набор фактов, правил, процедур и оценок по ее узкой профессиональной области. Подсистема объяснений предназначена для отображения в удобной для пользователя виде промежуточных и окончательных выводов, а также объяснения, производимых системой действий. Как правило для этих целей используется диалоговый режим и графический интерфейс, позволяющий наглядно отображать ход принятия решений системой. Эффективность данной системы может способствовать к доверию ее выводам со стороны пользователя, позволяя ему поэтапно отслеживать процесс принятия решений. С учетом сказанного, общая схема взаимодействия пользователя с экспертной системой сводится к следующему. После создания конкретной ЭС в результате совместной работы инженера БЗ и эксперта, при главенствующей роли первого, взаимодействие пользователя системы производится через интерфейс на некотором непроцедурном языке, близком к естественному или профессиональному языке предметной области, на которую ориентирована данная ЭС. В интерфейсном компоненте данной системы производится трансляция предложений этого языка на внутренний язык представлений знаний системы. Описанные запросы на внутреннем языке представления знаний поступают в подсистему логического вывода, которая на основе информации из БЗ генерирует рекомендации по решению поставленного вопроса. Основу БЗ составляют формально представленные в ней факты и правила, модели предметной области. В подсистеме логического вывода реализуется некая стратегия выбора в соотв. Правил из Базы знаний. Существенно зависящая от метода представления знаний в системе и характера решаемых ее задач. 5.3.12 Атрибутивный подход требует полной информации о предметной области: об объектах, их атрибутах, о значениях атрибутов, а также дополнительной обучающей информации о принадлежности конкретных объектов к обобщенным классам, задаваемый экспертом. Атрибутивный подход в экспертных системах имеет очень много общего с методами применяемыми в распознавании образов. Структурный подход к построению модели предметной области предполагает выделение следующих когнитивных элементов знаний: 1. Понятия 2. Взаимосвязи 3. Метапонятия 4. Семантические отношения Выделяемые понятия предметной области должны образовывать систему под которой понимается совокупность понятий, обладающая следующими свойствами: · Минимальность (уникальной отсутствие избыточности) · Полнотой (достаточно полным описанием различных процессов, фактов, явлений предметной области) · Достоверность (адекватностью, валидностью – соответствие выделенных единиц смысловой информации их реальным наименованием) Существует ряд методов выявления иерархической системы понятий и метапонятий (включая отношения между ними), позволяющей адекватно отразить предметную область: 1) Метод локального представления 2) Метод вычисления коэффициентов использования 3) Метод формирования перечня понятий 4) Ролевой метод 5) Метод составления списка элементарных действий 6) Метод составления оглавления учебника 7) Тексто-логический метод 8) Метод свободных ассоциаций для определения «смыслового расстояния, между понятиями» 9) Метод сортировки карточек 10) Метод обнаружения регулярности 11) Метод семантического дифференциала и метод репертуарных решеток Перечисленные методы применяются на этапе концептуализации при построении модели предметной области Формализация. 3 этап. Данный этап необходим для преобразования декларативных и процедурных знаний о предметной области, полученных на этапе концептуализации, в форму пригодную для обработки на компьютере. На данном этапе: 1) Выбирается или разрабатывается формальный язык, обеспечивающий представление знаний и манипулирования ими. 2) Осуществляется формализация знаний т.е. они преобразуются в форму пригодную для обработки на компьютере. Способы представления знаний: Фреймы, сценарии, семантические сети, продукции Способы манипулирования знаний: Логический вывод Аналитическая модель Статистическая модель 4 этап. Разработка прототипа Данный этап включается остальные подэтапы: 1) Программная реализация системы, призванной обеспечить реальное решение поставленных задач 2) Наполнение базой знаний 3) Тестирование (исследование) Исследование прототипа позволяет: 1) Оценить насколько реализованные в нем идеи, методы и способы представления знаний пригодны для решения поставленных задач 2) Продемонстрировать тенденцию к повышению качества и эффективности решений для всех задач предметной области по мере увеличения объема знаний. Положительные этапы тестирования прототипа являются основанием для его передачи в экспериментальную эксплуатацию. 5 этап. Экспериментальная эксплуатация На данном этапе с помощью прототипной экспертной системы решаются реальные задачи. Однако на практике результаты их решений не используются, при этом ЭС управляют представители разработчика и квалифицированные пользователи, прошедшие обучение у разработчика. При этом круг предполагаемых для решения задач естественно расширяется, исправляются ошибки, собираются пожелания и замечания экспертов и пользователей, которые должны быть учтены в очередной версии ЭС. В частности на этом этапе детализируются направления будущие развития ЭС, путем добавления в нее: · Дружественного пользовательского интерфейса · Системой контекстно-зависимых подсказок · Развитых средств исследования и графического представления базы знаний и цепочек выводов, генерируемых системой. · Средств обеспечения, адаптивности базы знаний · Диспетчера задач, решаемых в системе и средств поддержки и использования архива уже созданных приложений
6 этап. Разработка продуктов. На этом этапе программная реализация прототипа экспертной системы доводится до уровня программного продукта, который может успешно использоваться заказчиком без прямой помощи разработчиков, при этом разрабатываются программные модули, поддерживающие возможности экспертной системы, определенные на предыдущем этапе, а также проводится: 1) Анализ функционирования системы, при значительном расширении БЗ 2) Исследование возможностей системы более широкого круга задач и принятия мер для обеспечения таких возможностей 3) Анализ мнений пользователей о функционировании ЭС 4) Разработка системы ввода-вывода, осуществляющий анализ и синтез предложений, ограниченного естественного языка Пригодность ЭС для пользователя определяется удобством работы с ней и ее полезностью. Полезность ЭС – ее способность эффективно решать поставленные пользователем задачи. Удобство работы с ЭС включает: 1) Естественность интерфейса (общение в привычном, неутомляющем пользователе виде) 2) Гибкость ЭС (способность системы настраивается на различные задачи, а также учитывать изменения в квалификации пользователя) 3) Устойчивость системы к ошибкам (способность не выходить из строя при попадании неадекватных т.е. неполных и зашумленных знаний в БЗ, а также при ошибочных действий пользователей). 7 этап. Промышленная эксплуатация. После доведения ЭС до уровня программного модуля (продукта), она передаются в промышленную эксплуатацию, при этом задачи не только решаются ЭС, но и результаты решения используются на практике. Для этого, при передаче системы в промышленную эксплуатацию она тестируется и сертифицируются заказчиком, как инструмент пригодный для решения поставленных задач т.е. ЭС и результатом ее работы присваивается соответствующий юридический статус. ЭС управляют рядовые пользователи, прошедшие обучение у квалифицированных пользователей, при необходимости квалифицированным пользователям могу оказывать консультативную помощь представители разработчика.
|
