Создание "экспертных систем"

Экспертные системы

Компьютериз ация общ ества - одн о из основн ых н аправлен ий н аучн о-технического прогресса - вызвала сущ ествен ные изменения в технол огии раз работки и использования програм мных средств.

Эти изменения были подготовл ены всем развитием теории и практики искусственного интеллекта (ИИ), наиболее существенным рез ультатом которого явился переход к так называемой новой информационной технол огии и создание “экспертных си стем (ЭС).

Первые ЭС- медицинские mycin и dendral для приложений по химии появились в середине 70-х годов в рамках исследовательских программ по искусственному интеллекту. Уже первые ЭС оказались полезными. Медицинская система mycin успешно вписалась в клиническую практику, помогая в выборе лекарств больным с бактериемией, менингитом, циститом.

Идеологию ЭС можно выразить формулой: знание + вывод=система. ЭС предполагает взаимодействие блоков. Главные из них – база знаний и механизм вывода.

Суть происшедших технологических изменений закл ючается в появлении нового класса инструментальных средств ИИ, который стал основой создания конечных программных продуктов на основе принципиально другой технологии, с новыми качественными возможностями соз даваемых продуктов, эти изм енения существенно повышают интелл ект программ, новые средства з аменили целую технол огическую цепочку, в которой между коне чным пол ьзователем и ЭВМ находил ось нескол ько посредн иков.

Эти изменения стал и возможными благодаря двум основным факторам : выдел ению в алгоритме программы н екоторой ун иверсал ьной части (логи ческого вывода ) и отделению ее от части, з ависящей от предметной области (базы зн аний); повышению уровн я взаимодействия пользовател я и компьютерной программы, т.е. появлению интел лектуального интерфейса в программах ИИ.

Обычные программы имеют фиксированную последовательность шагов, точно определяемых программистом, и путем обработки числовой информации ищут оптимальное решение, в то время как программы ИИ, подобно человеку, пользуются для нахождения удовлетворительного решения методом проб и ошибок. При этом производится преимущественно символьная обработка содержимого базы знаний. Различия эти, разумеется, не абсолютны, а лишь наиболее характерны для обоих типов программ. Различие в структуре и частоте мод ификаций влияет на различия технологий разработки обычных программ и программ ИИ. Все различия, приведенные д ля программ ИИ, в целом характерны и для экспертных систем.

Изменение в структуре и повыш ение вследствие этого общего интелле кта компьютерных программ является ключевым для определения экспертных систем, и это естественно, так как, для того чтобы стало возмож ным повысить интеллект программ, необходимо усл ож нить их организацию и структуру. Таким образом, можно попытаться дать определение экспертной системы.

Экспертная система - это компьютерная программа, которая моделирует рассуждения человека-эксперта в некоторой определенной области и использует для этого баз у знаний, содержащую факты и правила об этой облас ти, и некоторую процедуру логического вывода.

Для того чтобы пользователь мог эффективно взаимодействовать с экспертной системой, ее интерфейс должен выполнять две основные функции: давать советы и объяснения пользователю и управлять приобретением знаний. Взаимодействие эксперта, пользователя и структурных частей с истемы можно представить в виде базовой структуры экспертной системы.

У экспертной с исте мы долж но быть два режима работы: режим приобретения знаний и режим решения задач. В режи ме приобретения знаний эксперт общается с экспертной системой при посредничестве инженера знаний, в режиме решения задач в общении с экспертной системой участвует пользователь, которого интересует результат и способ его получения. Экспертная система в отличие от решения задач по алгоритму не исключает пользователя из решения, а, наоборот, сохраняет за ним инициативу. В то ж е время ЭС не является просто пассивным ис точником полезной информации подобно книжному справочн ику или базе данных. В нужные моменты ЭС подсказ ывает необходимое направление решения задачи, развивает цепочки умозаключений, объясняет свои действия.

Искусс тве нны й интеллект д авно стал источником новых технологических приемов, решений, которые широко вошли в практику программирования, так, в работах по искусственному интеллекту берут свое начало такие ид еи, как разд еление времени, обработка списков, редактирование и отладка программ в диалоговом режиме, эвристическое программирование, графический интерфейс, использование полиэкранного дисплея и манипулятора типа ' мышь' и др.

С точки зрения решения основной задачи экспертных систем: кодирования знаний о предметной области и их использования для решения проблем в этой области наиболее существен опыт исследователей искусственного интеллекта в решении задач представления знаний и распознавания образ ов.

Объем знаний, необходимых для любого значительного приложения экспертных систем, обычно очень велик и поэтому для выборки, обновления и поддержания таких больших объемов знаний экспертным системам необходимы хорошие модели представления знаний. Кроме того, удачная модель представления может значительно облегчить построение логического вывода. в экспертных системах наиболее часто используется представление зна