Экспертные системы — это набор программ, выполняющий функции эксперта при решении задач из некоторой предметной области. Они возникли как значительный практический результат в применении и развитии методов искусственного интеллекта — совокупности научных дисциплин, изучающих методы решения задач интеллектуального (творческого) характера с использованием ЭВМ. Экспертные системы выдают советы, проводят анализ, дают консультации, ставят диагноз. Практическое применение ЭС на предприятиях способствует эффективности работы и повышению квалификации специалистов.
Главным достоинством экспертных систем является возможность накопления знаний — формализованной информации, на которую ссылаются или используют в процессе логического вывода, и сохранение их длительное время. В отличие от человека к любой информации экспертные системы подходят объективно, что улучшает качество проводимой экспертизы. При решении задач, требующих обработки большого объема знаний, возможность возникновения ошибки при переборе очень мала.
Экспертная система состоит из базы знаний (части системы, в которой содержатся факты), подсистемы вывода (множества правил, по которым осуществляется решение задачи), подсистемы объяснения, подсистемы приобретения знаний и диалогового процессора.
При построении подсистем вывода используют методы решения задач искусственного интеллекта.
Экспертная система — это интеллектуальная программа, способная делать логические выводы на основании знаний в конкретной предметной области и обеспечивающая решение специфических задач. Для этого ее необходимо наделить функциями, позволяющими решать задачи, которые в отсутствие эксперта (специалиста в данной конкретной предметной области) невозможно правильно решить. Поэтому необходимым этапом в ее разработке является приобретение соответствующих знаний от эксперта. К экспертным системам предъявляются следующие требования:
1) Использование знаний, связанных с конкретной предметной областью;
2) Приобретение знаний от эксперта;
3) Определение реальной и достаточно сложной задачи;
4) Наделение системы способностями эксперта.
Знания о предметной области, необходимые для работы ЭС, определенным образом формализованы и представлены в памяти ЭВМ в виде базы знаний, которая может изменяться и дополняться в процессе развития системы. Главное достоинство ЭС — возможность накапливать знания, сохранять их длительное время, обновлять и тем самым обеспечивать относительную независимость конкретной организации от наличия в ней квалифицированных специалистов. Накопление знаний позволяет повышать квалификацию специалистов, работающих на предприятии, используя наилучшие, проверенные решения.
Области применения систем, основанных на знаниях, могут быть сгруппированы в несколько основных классов: медицинская диагностика, контроль и управление, диагностика неисправностей в механических и электрических устройствах, обучение.
Структура экспертной системы представлена следующими структурными элементами:
1) База знаний — механизм представления знаний в конкретной предметной области и управления ими;
2) Механизм логических выводов — делает логические выводы на основании знаний, имеющихся в базе знаний;
3) Пользовательский интерфейс — используется для правильной передачи ответов пользователю;
4) Модуль приобретения знаний — служит для получения знаний от эксперта, поддержки базы знаний и дополнения ее при необходимости;
5) Модуль советов и объяснений — механизм, способный не только давать заключение, но и представлять различные комментарии, прилагаемые к этому заключению, и объяснять его мотивы. В противном случае пользователю будет трудно понять заключение. Такое понимание необходимо, если заключение используется для консультации или оказании помощи при решении каких-либо вопросов. Кроме того, с его помощью эксперт определяет, как работает система, и позволяет точно выяснить, как используются знания, предоставленные им.
Одной из наиболее важных проблем, характерных для систем, основанных на знаниях, является проблема представления знаний. Это объясняется тем, что форма представления знаний оказывает существенное влияние на характеристики и свойства системы. Для того, чтобы манипулировать всевозможными знаниями из реального мира с помощью компьютера, необходимо осуществлять их моделирование. В таких случаях необходимо отличать знания, предназначенные для обработки компьютером, от знаний, используемых человеком. Кроме того, при большом объеме знаний желательно упростить последовательное управление отдельными элементами знаний.
При проектировании модели представления знаний следует учитывать такие факторы, как однородность представления и простота понимания. Однородное представление приводит к упрощению механизма управления логическим выводом и упрощению управления знаниями. Представление знаний должно быть понятным экспертам и пользователям системы. В противном случае затрудняются приобретение знаний и их оценка. Однако выполнить это требование в равной степени, как для простых, так и для сложных задач довольно трудно. Обычно для несложных задач останавливаются на некотором компромиссном представлении, но для решения сложных и больших задач необходимы структурирование и модульное представление.
Типичными моделями представления знаний являются:
1) Логическая модель;
2) Модель, основанная на использовании правил (продукционная модель);
3) Модель, основанная на использовании фреймов;
4) Модель семантической сети.
Однако во всех разработанных в прошлом системах с базами знаний помимо этих моделей использовались специальные для конкретного случая средства, поэтому представление знаний получалось сложным. Тем не менее, классификация моделей оставалась неизменной. Язык, используемый для разработки систем, спроектированных на основе этих моделей, называется языком представления знаний.
В представленной работе предметную область составляют: различные модели DVD-плейеров серии «LIKO» (MPEG-4) компании BBK Electronics. Входными данными являются выбранные параметры плеера при опросе пользователя. Выходными данными являются результат (список наиболее подходящих по запросу DVD-плееров, расположенных в порядке уменьшения коэффициента уверенности), внешний вид и характеристика выбранной модели.
Требования к системе:
- выдать результат, (список наиболее подходящих по запросу DVD-плееров, расположенных в порядке уменьшения коэффициента уверенности);
- дать характеристику по выбранной альтернативе;
- иметь простой и дружественный интерфейс;
- содержать реальные, точные сведения;
- возможность добавления новых знаний.
Данная экспертная система «Выбор DVD — плеера» серии «LIKO» (MPEG-4)». реализована на языке Delphi7. Программа работает по принципу вычисления коэффициентов уверенности на основании информации, вводимой пользователем.
При проектировании данной экспертной системы мы используем продукционная модель представления знаний
В модели правил знания представлены совокупностью правил вида «ЕСЛИ — ТО». Системы с базами знаний, основанные на этой модели, называются продукционными системами.
Программа опрашивает пользователя по нескольким заранее известным этапам опроса. Пользователю предоставляются вопросы, относящиеся к параметрам DVD-плеера. Все вопросы (пункты) представляются в удобном для пользователя расположении.
Параметры выбора DVD-плеера:
- Функция Караоке
- Выход для подключения наушников
- Универсальный пульт ДУ
- Звук 5.1CH
- Механизм загрузки «Slot-in»
- SD/MMC/MS card reader
- Поддержка DVD-Audio
- Поддержка Цифрового оптического аудио-выхода
- Поддержка Система КАРАОКЕ+
- Поддержка FM/AM тюнера для приёма радио
- Цифровой видеовыход DVI
- Декодер Dolby Pro Logic II
- Порт звука Optical
- Масса в упаковке
- Цена
- Декодер Dolby Digital
- Наличие порт звука Optical
Нажав на кнопку «Дальше» пользователь переходит на следующий этап выбора DVD-плеера. По окончании всех вопросов пользователь должен нажать кнопку «Результат». Программа начинает поиск DVD-плееров с заданными или близкими к заданным параметрами в своей базе.
Результат поиска выдается в другой форме. Там располагаются модели плееров близкие к заданным параметрам в порядке убывания их схожести коэффициентов уверенности. Также программа выдает подробную информацию о каждой модели DVD-плеера.
В данной программе предлагается интерфейс, который рассчитан как на подготовленного пользователя, так и на человека, не владевшего знаниями в области DVD-плееров, но желающего его приобрести, т.е система обладает «дружественным» интерфейсом и понятным системой диалога с пользователем. Интерфейс экспертной системы «Выбор DVD — плеера» серии «LIKO» (MPEG-4)» представлен на рисунке 1.
Рис. 1. Интерфейс экспертной системы «Выбор DVD — плеера» серии «LIKO»
Литература:
1. Представление и использование знаний: Пер. с япон./Под ред. Х. Уэно, М. Исидзука.- М.: Мир, 1989.
2. Долин Г. Что такое ЭС// Компьютер Пресс. — 1992. — № 2
3. Сафонов В. О. Экспертные системы — интеллектуальные помощники специалистов.- С.-Пб: Санкт-Петербургская организация общества «Знание» России, 1992.
4. Шалютин С. М. «Искусственный интеллект». — М.: Мысль, 1985.
5. В. Н. Убейко. Экспертные системы.- М.: МАИ, 1992.
6. Экспертные системы: концепции и примеры/ Д. Элти, М. Кумбс.-М.: Финансы и статистика, 1987
