6.1. Технологии экспертных систем

В развитии информационного обеспечения автоматизированных информационных технологий управления экономической деятельностью наибольший интерес представляют применения в области искусственного интеллекта. Одной из форм реализации достижений в этой области является создание экспертных систем – специальных компьютерных систем, базирующихся на системном аккумулировании, обобщении, анализе и оценке знаний высококвалифицированных специалистов – экспертов.

Исходя из собственного опыта, эксперт анализирует ситуацию и распознает наиболее полезную информацию и оптимизирует решение.

Экспертная система – совокупность методов и средств организации, накопления и применения знаний для решения сложных задач в некоторой предметной области. Экспертная система достигает высокой эффективности за счет целенаправленного перебора большого числа альтернатив при выборе решения, опираясь на высококачественный опыт группы специалистов, анализирует влияние большого объема новых факторов, оценивая их при построении стратегий, добавляя возможности прогноза.

Основой экспертной системы является совокупность знаний (база знаний), структурированных в целях формирования принятия решений. Экспертные системы разрабатываются с расчетом на обучение и способны обосновать логику выбора решения и обладают свойством адаптивности. У большинства экспертных систем имеется механизм объяснения того, каким образом система пришла к тому или иному решению.

Преимущества экспертных систем состоят в следующем.

• Достигнутая компетентность не утрачивается, при этом может тиражироваться, воспроизводиться и наращиваться.

• Имеют место более устойчивые результаты по сравнению с использованием специалистов, отсутствуют эмоциональные, психологические и другие факторы человеческой ненадежности.

• Высокая стоимость разработки компенсируется низкой стоимостью эксплуатации системы, возможностью копирования, что в совокупности дешевле высококвалифицированных специалистов.

Отличиями экспертных систем от обычных компьютерных информационных систем являются:

• экспертные системы манипулируют знаниями, тогда как другие системы – данными;

• экспертные системы, как правило, дают эффективные оптимальные решения, хотя и способны иногда ошибаться, но в отличие от традиционных компьютерных систем они имеют ценное качество учиться на своих ошибках.

Ключевым элементом экспертной системы является база знаний. База знаний – это совокупность моделей, правил и факторов (данных), порождающих анализ и выводы для нахождения решений сложных задач в некоторой предметной области.

Выделенные и организованные в виде отдельных, целостных структур информационного обеспечения знания о предметной области дают возможность производить рассуждения не только на основе формальной (математической) логики, но и на основе опыта, фактов, аналогий, то есть приближают компьютерный аналитический процесс к процессу человеческого мышления.

База знаний накапливается в процессе создания и эксплуатации экспертной системы. Особенностью информационной технологии экспертных систем является неотделимость этих двух составляющих. Схема накопления и использования знаний при создании и эксплуатации системы приведена на рисунке.

Блок приобретения знаний отвечает за накопление знаний, формализацию их по установленным шаблонам и встраивание знаний в общую систему базы знаний. Блок логических выводов, следуя правилам математической логики, производит сопоставление правил с фактами и порождает непротиворечивые логические цепочки. Блок объяснений предоставляет пользователю последовательность шагов, которые привели экспертную систему к тому или иному решению с обоснованием каждого шага.

Структуризация и формализация знаний в экспертных системах основана на различных способах представления знаний, главными элементами которых являются факты и правила. Факты являются своеобразными атомами базы знаний, а правила устанавливают взаимосвязи между этими атомами и выражаются чаще всего в виде утверждений типа «Если …, то ….».

Искусственная компетентность экспертных систем не заменяет полностью человека. Эксперт-человек способен реорганизовать информацию и знания и использовать их для синтеза новых знаний. В области творческой деятельности люди обладают большими способностями по сравнению с компьютерными системами. Эксперты справляются с неожиданными поворотами событий и, используя новые подходы, способны проводить аналогии из других предметных областей. Эксперты адаптируются к изменяющимся условиям и приспосабливают свои стратегии к новым обстоятельствам в более широком диапазоне проблем и задач. Экспертные системы менее приспособлены к обучению на уровне новых концепций и новых правил, они оказываются не столь эффективны и вообще мало пригодны в тех случаях, когда необходимо учитывать всю сложность реальных задач. Эксперты могут непосредственно воспринимать весь комплекс входной информации: символьной, визуальной, графической, текстовой и т.п. У экспертной системы есть только символы, с помощью которых представлена база знаний. Преобразование информации в символьный вид неизбежно сопровождается потерей ее части.