6.3 Экспертные системы

ИС управления предназначены для удовлетворения информационных потребностей сотрудников фирмы, имеющих дело с принятием решений. Эти системы необходимы для того, чтобы увидеть тенденции изменения данных, причины возникших отклонений и возможные решения. ИС управления связаны с решением таких задач:

-сравнение текущих показателей с прошлыми;

-оценка планируемого состояния объекта;

-оценка отклонений от планируемого состояния;

-анализ возможных решений и действий;

- создание различных видов отчетов и т.п.

Экспертная система (ЭС) - система, предназначенная для решения плохо формализуемых задач, для задач, у которых отсутствует алгоритм решения и для задач, алгоритм решения которых обладает достаточно большой размерностью. Это система, в которую заложен опыт специалистов в заданной предметной области. Система представлена знаниями, которые сформулированы на естественном языке или легко взаимодействуют с естественным языком и реализована с помощью правил.

ЭС – это класс информационных систем, ориентированный на тиражирование опыта высококвалифицированных специалистов.

Основная идея использования экспертных систем заключается в том, чтобы получить от эксперта его знания и, загрузив их в память компьютера, использовать всякий раз, когда проблема возникла. ЭС дают советы, проводят анализ, дают консультации, прогнозируют.

Преимущества ЭС перед человеком – экспертом

• У ЭС нет предубеждений и они не делают поспешных выводов.

• ЭС работают систематизировано, рассматривая все детали, часто выбирая наилучшую альтернативу из всех возможных.

• База знаний очень велика. В базе знаний знания сохраняются навсегда. Человек же имеет ограниченную базу знаний, и если данные долгое время не используются, то они забываются и навсегда теряются.

• ЭС не заменяют специалиста, но являются инструментом в его руках.

Экспертные системы – это системы, призванные эффективно заменить человека – эксперта в конкретных и узких областях. Компонентами ЭС служат диалоговый процессор взаимодействия с пользователем, БД, БД, механизм логического вывода. К ним добавляют средства для извлечения знаний и объяснений действий системы.

ЭС и СППР внешне выглядят одинаково. Однако у них разные цели: СППР призвана помочь ЛПР в решении поставленной проблемы, а ЭС – заменить человека-эксперта при решении проблемы.

Отличие ЭС от других программных продуктов:

• ЭС манипулируют знаниями, тогда как любые другие системы — данными

• ЭС дают эффективные оптимальные решения и способны иногда ошибаться, но в отличие от традиционных компьютерных систем они имеют потенциальную способность учиться на своих ошибках

• ЭС предлагает пользователю принять решение, превосходящее его возможности

• ЭС способна пояснять свои рассуждения в процессе получения решения

Фундаментом экспертной системы является база знаний, которая составляется на основе экспертных знаний специалистов. ЭС способна накапливать и организовывать знания в организации. В любой момент времени в системе существуют три типа знаний:

1. Структурированные знания - статические знания о предметной области. После того как эти знания выявлены, они уже не изменяются.

2. Структурированные динамические знания - изменяемые знания о предметной области. Они обновляются по мере выявления новой информации.

3. Рабочие знания - знания, применяемые для решения конкретной задачи или проведения консультации.

Участники разработки и создания экспертных систем

Эксперт - специалист, имеющий репутацию человека, умеющего находить правильные решения в конкретной предметной области.

Инженер знаний – ИТ-специалист, имеющий познания в области искусственного интеллекта и знающий, как надо строить экспертные системы.

Программист – специалист, имеющий опыт в разработке и внедрении программных средств и Информационных систем и технологий.

Различают два вида экспертных систем:

1) статические - оценивается информация на основе постоянных и неизменных данных в базе данных и правил в базе знаний (знания могут добавляться, но не в процессе функционирования ЭС).

2) динамические - ориентированы на работу с постоянно меняющейся информацией в информационной базе и в базе знаний системы (компонентом базы знаний является база данных).

Области применения экспертных систем:

• Прогнозирование  

• Обучение

• Планирование

• Консультирование

• Контроль и управление

• Диагностика

• Мониторинг

• Обработка данных

• Торговля

Примеры

• ЭС, которые выполняют диагностирование оборудования и устанавливают причины его неисправности, используя описание ситуаций и особенности поведения компонентов в этом оборудовании.

• ЭС, которые обучая студента, помогают ему отыскать ошибку или неисправность. Это обучение профессиям.

• ЭС, осуществляющие управление, руководят поведением системы в целом. Это управление системы, осуществляющие контроль за состоянием больных в реанимации. Это Системы управление производством, логистические системы.

• ЭС, выполняющие наблюдение, сравнивают действительное поведение системы с поведение, которое должно быть, т.е. ожидается. Это слежение за показаниями приборов в ядерных реакторах.

• ЭС, которые интерпретируют показания приборов на химическом объекте для определения состояния протекания процессов.

Недостатки ЭС

• Малая приспособляемость к обучению новым правилам и концепциям, к творчеству и изобретательству.

• Использование ЭС позволяет отказаться от высококвалифицированных специалистов, но предполагает оставить в системе место эксперту с более низкой квалификацией.

• ЭС уязвимы в распознавании границ своих возможностей

• Значительные трудозатраты и финансовые затраты, необходимые для проектирования ЭС и для пополнения базы знаний.

Этапы разработки ЭС