11.2.1. Основы экспертных систем
В последние годы из общего направления «искусственный интеллект» выделилось направление, связанное с созданием экспертных систем, предназначенных для решения задач экспертного оценивания ситуаций в различных предметных областях. При построении экспертных систем основными являются вопросы: какие знания должны быть в них представлены и в какой форме? Структура знаний зависит от сферы их использования и может носить довольно сложный характер. Эта структура включает в себя различные факты из предметной области, взаимосвязи между ними, правила действий и т.д. Она также должна включать в себя и знания, касающиеся способа включения знаний в экспертную систему. Сложность и многообразие структур знаний вызвали к жизни несколько различных способов представления знаний, из которых следует выделить логическую модель, фреймовые и продукционные системы, семантические сети. Каждый способ представления обладает своими достоинствами и недостатками и тяготеет к определенной структуре знаний. В последние годы стали использоваться модели представления знаний, объединяющие указанные способы.
Системы, основанные на знаниях, – это системы программного обеспечения, основными структурными элементами которых являются база знаний и механизм логических выводов. В первую очередь к ним относятся экспертные системы, являющиеся мощным инструментом обработки интеллектуальной информации типа знаний.
Экспертная система – это интеллектуальная программа, способная делать логические выводы на основании знаний в конкретной предметной области и обеспечивающая решение специфических задач. Поэтому ее необходимо наделить функциями, позволяющими решать задачи, которые в отсутствие эксперта невозможно правильно решить. Следовательно, необходимым этапом в ее разработке является приобретение соответствующих знаний от эксперта. Перечислим требования к экспертным системам: использование знаний, связанных с конкретной предметной областью; приобретение знаний от эксперта; определение реальной и достаточно сложной задачи; наделение системы способностями эксперта.
На рис. 2.21 показана базовая структура экспертной системы, ниже перечислены функции, которые должны выполнять ее структурные элементы.
Во-первых, необходим механизм представления знаний в конкретной предметной области и управления ими. Для реализации этих функций используется механизм, называемый базой знаний (БЗ).
Во-вторых, необходим механизм, который на основании знаний, имеющихся в базе знаний, способен делать логические выводы. Этот механизм называется механизмом логических выводов.
В-третьих, необходим интерфейс для правильной передачи ответов пользователю. Механизмом, реализующим эту функцию, является пользовательский интерфейс.
В-четвертых, необходим механизм получения знаний от эксперта, поддержки базы знаний и дополнения ее при необходимости. Механизмом, реализующим эту функции, является модуль приобретения знаний.
В-пятых, необходим механизм, который способен 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 оказания помощи при решении каких-либо вопросов. Механизм, реализующий эти функции, называется модулем советов и пояснений.
ЭС используют в здравоохранении, страховании, банковском деле и других областях, чтобы с помощью правил и объектов, накапливающих опыт, повысить качество принимаемых решений. Эта технология широко используется во многих бизнес-приложениях. Базы знаний встроены в наиболее современные крупные системы, например, в поисковые серверы, осуществляющие поиск в Internet.
Различают ЭС предметно-ориентированные и ЭС‑оболочки, предназначенные для наполнения любым предметным значением. Наиболее широко распространены ЭС, построенные на основе представления знаний в виде набора правил (rule-based), и на базе адаптивного подхода, основанного на обучении системы на примерах (case-based).
В продукционных экспертных системах логический вывод описывается большим числом правил (продукций) типа «ЕСЛИ условие ТО действие». Например:
_ «ЕСЛИ предельная цена > р ТО сделка не может быть заключена в данный момент»
– «ЕСЛИ сделка не может быть заключена в данный момент ТО совместное решение брокера с клиентом»
В ЭС, основанных на правилах, предметные знания представляются набором правил, которые проверяются через набор фактов или знаний о текущей ситуации. Когда часть ЕСЛИ правила удовлетворяет фактам, то действие, указанное в части ТО, выполняется.
Приведем пример описания процедуры логического вывода в виде системы правил о выборе метода учета затрат на производство (табл. 2.2).
При проверке условия, заданного в правиле, механизму логических выводов необходимо найти значения всех переменных и параметров, содержащихся в данном правиле. В приведенных правилах использованы данные следующих типов:
– ссылки к полям БД: p, x, y;
– вещественные переменные: PR, N;
– логические переменные: VPR, SN, PMB.
На рис. 2.22 приведена схема исполнения правила, вызывающего модификацию фактов в БЗ (добавление факта). Величины p (цена товара) и x, y (габаритные размеры товара) либо заранее вводятся в систему в качестве констант, либо выбираются из соответствующих полей БД, либо задаются пользователем или экспертом в процессе диалога. В этом случае часть ЕСЛИ представляет собой пропозициональную функцию, аргументы которой определяются на основе содержимого соответствующих полей БД или определены в БЗ. Если цена товара действительно оказалась выше заданной в базе данных величины p, то в базу знаний добавляется факт «Высокая цена товара», тем самым выполняется один шаг вывода. Аналогично выполняется добавление факта «Небольшие габаритные размеры».
Имеется возможность накопления нечетких знаний, которые хранятся в совокупности с фактором уверенности. Пример правил, использующих нечеткие переменные, приведен в табл. 2.3.
В результате выполнения одного из правил в БЗ добавится вывод о необходимости перехода к следующему варианту внедрения информационной системы, но с разными факторами уверенности. После выполнения других правил значение фактора уверенности может измениться. Его расчет осуществляется в соответствии с подходами, известными в нечеткой логике, например, по формуле
Р0 = Р1 + Р2 – Р1 Р2,
где Р1 – первоначальная вероятность истинности утверждения, хранимого в БЗ; Р2 – вероятность истинности такого же утверждения, установленная исполнением нового правила; Р0 – результатная вероятность истинности утверждения.
- Основы информатики и информационных технологий
- Оглавление
- Глава 8. Сети и сетевые технологии 112
- Глава 9. Ащита информации 129
- Предисловие
- Раздел 1. Введение в информатику
- Глава 1. Информатика и предмет ее исследования
- Глава 2. Понятие информации
- 2.1. Определение и свойства информации
- 2.2. Особенности экономической информации
- Глава 3. Роль информации в управлении
- 3.1. Одноконтурная схема управления экономическими системами
- 3.2. Информация и информационные системы в управлении
- Глава 4. Кодирование и представление информации
- 4.1. Основные определения
- 4.2. Связь между системами счисления
- 4.3. Системы счисления, используемые в эвм
- 4.4. Внутреннее представление данных в памяти компьютера
- 4.4.1. Представление чисел
- 4.4.2. Представление текстовых данных
- 4.4.3. Представление мультимедийной информации
- 4.5. Представление данных во внешней памяти компьютера
- Глава 5. Основы алгоритмизации
- 5.1. Определение и свойства алгоритмов
- 5.2. Основные этапы и методы разработки алгоритмов
- 5.3. Основные способы описания алгоритмов
- Раздел 2. Основы информационных технологий
- Глава 6. Аппаратное обеспечение вычислительных систем
- 6.1. Понятие архитектуры и принципы устройства вычислительных систем
- 6.2. Устройство персонального компьютера
- 6.2.1. Конфигурация персонального компьютера
- 6.2.2. Характеристики процессора
- 6.2.3. Организация памяти персонального компьютера
- 6.2.4. Устройства ввода/вывода
- 6.2.5. Внешние запоминающие устройства
- 6.3. Тенденции совершенствования архитектуры
- Глава 7. Программное обеспечение
- 7.1. Понятие программы
- 7.2. Классификация программного обеспечения
- 7.3. Системное программное обеспечение
- 7.3.1. Операционные системы
- Определение и функции операционных систем
- Классификация операционных систем
- Функция управления процессами
- Управление основными ресурсами
- Управление данными. Файловая система
- Управление внешними устройствами и организация ввода/вывода
- Интерфейс с пользователем
- 7.3.2. Операционные оболочки
- 7.3.3. Средства контроля и диагностики
- 7.3.4. Системы программирования
- 7.4. Системы управления базами данных
- 7.4.1. Основные понятия
- 7.4.2. Реляционный подход к управлению бд
- «Магазины»
- «Владельцы»
- «Магазины-Владельцы»
- «Поставки»
- «Товар»
- «Поставки»
- 7.4.3. Назначение и классификация субд
- 7.4.4. Средства описания и манипулирования данными в субд
- 7.4.5. Объектно-ориентированные субд
- 7.4.6. Категории пользователей
- 7.5. Прикладное программное обеспечение
- Глава 8. Сети и сетевые технологии
- 8.1. Определение, назначение и классификация сетей
- 8.2. Способы передачи информации, коммутация и маршрутизация в сетях
- 8.3. Организация взаимодействия в сетях
- 8.4. Топология сетей и методы доступа
- 8.5. Глобальная сеть Internet
- 8.5.1. Идентификация компьютеров в сети
- 8.5.2. Услуги Internet
- 8.5.3. Всемирная паутина World Wide Web
- 8.5.4. Электронная почта
- 8.5.5. Навигационные средства для Internet
- 8.6. Корпоративные сети на основе технологий Internet
- Глава 9. Защита информации
- 9.1. Информация как продукт
- 9.2. Концепция защищенной вс
- 9.2.1. Основные понятия
- 9.2.2. Этапы разработки системы защиты
- 9.2.3. Общая классификация вторжений и характеристика угроз
- 9.2.4. Система защиты
- 9.2.5. Защита объектов на регистрационном уровне и контроль доступа
- 9.3. Криптографические средства защиты информации
- 9.3.1. Основные понятия
- 9.3.2. Криптографические протоколы
- 9.3.3. Электронно-цифровые подписи и открытые сделки
- 9.3.4. Использование криптографической защиты в программных продуктах
- 9.3.5. Условия и ограничения использования криптографической защиты
- 9.4. Программные закладки и вирусы
- 9.5. Хакеры и проблема безопасности информационных систем
- 9.6. Защита информации от потери в результате сбоев
- 9.7. Правовая защита информации и программного обеспечения
- Глава 10. Интегрированные пакеты прикладных программ офисного назначения
- 10.1. Общая характеристика офисных пакетов
- 10.2. Основы редактирования текстовых документов
- 10.3. Использование электронных таблиц
- 10.4. Системы электронного перевода
- 10.5. Системы оптического распознавания текстов
- 10.6. Интеграция систем распознавания текстов, компьютерного перевода и офисных пакетов
- 10.7. Электронные презентации
- 10.8. Графические редакторы
- 10.9. Правовые системы
- 10.10. Учетные системы
- Глава 11. Системы аналитической обработки данных и искусственного интеллекта
- 11.1. Средства анализа данных математических пакетов
- 11.2. Введение в системы искусственного интеллекта
- 11.2.1. Основы экспертных систем
- 11.2.2. Представление и использование нечетких знаний
- 11.2.3. Нейронные системы и сети
- 11.2.4. Системы извлечения знаний
- 11.2.5. Инструментальные средства создания интеллектуальных приложений
- Раздел 3. Современные информационные технологии в экономике и управлении
- Глава 12. Основные понятия
- Глава 13. Эволюция информационных технологий
- Глава 14. Классификация информационных систем
- Глава 15. Корпоративные системы
- 15.1. Типовые технические решения
- 15.2. Корпоративные информационные порталы
- 15.3. Серверы BizTalk как основа средств интеграции информационных систем
- Глава 16. Методы и средства разработки информационных систем
- 16.1. Жизненный цикл информационных систем
- 16.1.1. Процессы жизненного цикла ис
- 16.1.2. Модели жизненного цикла
- 16.2. Методы и средства структурного анализа
- 16.3. Объектно-ориентированный подход к разработке информационных систем
- 16.4. Компонентно-ориентированные средства разработки ис
- Глава 17. Стандарты создания информационных систем
- 17.1. Стандарты кодирования и представления информации
- 17.1.1. Единая система классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации
- 17.1.2. Нормативная база системы классификации и кодирования
- 17.2. Унификация и стандартизация документов
- 17.3. Поддержка стандартов управления бизнес-системами
- 17.3.1. Информационные технологии и реинжиниринг
- 17.3.2 Описание стандарта mrp II
- Стратегическое планирование
- Бизнес-планирование
- Планирование объемов продаж и производства
- Планирование ресурсов
- Главный план-график производства
- Общее планирование мощностей
- Mrp, или планирование потребностей в материалах
- Crp, или планирование потребностей в мощностях
- Drp, или планирование потребностей в распределении
- Глава 18. Основы электронной коммерции
- 18.1. Этапы развития электронной коммерции
- 18.2. Секторы рынка электронной коммерции
- 18.3. Инструментарий электронной коммерции
- 18.4. Электронные платежные системы
- Глава 19. Введение в мобильный бизнес
- 19.1. Возможности мобильного бизнеса
- 19.2. Обзор существующих технологий мобильного бизнеса
- 19.2.1. Терминальные устройства
- 19.2.2. Современные технологии построения цифровых каналов связи
- 19.2.3. Стандарты мобильного Internet
- 19.2.4. Проблемы мобильного Internet
- 19.2.5. Операционные системы для мобильных устройств
- 19.2.6. Средства разработки приложений мобильного бизнеса
- Библиографический список