Экспертные системы это прикладные программы

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

• Обратная связь
• Правила сайта

Источник: www.soloby.ru

AIML-2-1-9 Устройство экспертных систем

Экспертная система. Классификация. Обзор существующих экспертных систем

Дошина, А. Д. Экспертная система. Классификация. Обзор существующих экспертных систем / А. Д. Дошина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 21 (125). — С. 756-758. — URL: https://moluch.ru/archive/125/34485/ (дата обращения: 26.06.2023).

Keywords: expert system, structure expert system, classification of expert systems.

Экспертная система (ЭС, англ.expert system) — компьютерная система, способная частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации. Современные экспертные системы взяли свое начало в 1970-х годах с трудов исследователей искусственного интеллекта, а в 1980-х получили коммерческое подкрепление. Первые подобия экспертных систем были предложены в 1832 году С. Н. Корсаковым, создавшим механические устройства, так называемые «интеллектуальные машины», позволявшие отыскать решения по некоторым условиям. Примером такой системы является система, позволяющая подбирать необходимые медицинские препараты по симптомам заболевания пациента.

В сфере информационных технологий экспертные системы рассматриваются в совокупности с базами знаний как модели поведения экспертов в определенной области знаний с использованием процедур логического вывода и принятия решений, а базы знаний — как совокупность фактов и правил логического вывода в выбранной предметной области деятельности.

Подобные задачи выполняет программный продукт, называемый «Мастер» (англ. Wizard). Мастера применяются в прикладных и системных программах для упрощения интерактивного общения с пользователем. Основным отличием данных программ — это отсутствие базы знаний — все действия запрограммированы.

Другие подобные программы — поисковые или справочные (энциклопедические) системы. Они предоставляют релевантные, т. е. подходящие запросу пользователя, разделы базы статей.

В настоящее время «классическая» концепция экспертных систем 70–80 годов переживает серьезный кризис, связанный с её сильной ориентацией на текстовый человеко-машинный интерфейс, почти полностью вытесненный графическим интерфейсом (GUI). Помимо этого, «классическая» концепция экспертных систем плохо согласуется с реляционной моделью данных, что создает сложности в работе с современными промышленными системами управления базами данных (СУБД). Время от времени энтузиастами предпринимаются попытки объединить «классический» и современный подход к построению пользовательского интерфейса, но они не находят поддержки среди крупных компаний-производителей.

Как устроена общая архитектура экспертных систем? Душкин объяснит

Структура ЭС

В состав ЭС входят следующие элементы:

‒ Интеллектуальный редактор базы знаний

‒ Инженер по знаниям

‒ Рабочая (оперативная) память

‒ Решатель (механизм вывода)

База знаний содержит в себе правила анализа информации по проблеме, полученной от пользователя. ЭС анализирует эту информацию и дает рекомендации по разрешению конкретной проблемы.

База знаний состоит из двух составляющих:

 факты — статические сведения о предметной области;

 правила — набор инструкций, который позволяет выводить новые факты, исходя из уже известных.

В рамках логической модели базы знаний формируются на языке Пролог с помощью предикатов для описания фактов и правил логического вывода.

Обычно факты в базе знаний описывают те явления, которые являются постоянными для данной предметной области. Данные, зависящие от условий конкретной задачи, ЭС получает от пользователя в процессе работы и сохраняет в рабочей памяти.

База знаний ЭС создается при помощи трех групп людей:

1. эксперты той проблемной области, к которой относятся задачи, решаемые ЭС;
2. инженеры по знаниям, являющиеся специалистами по разработке ИИС;
3. программисты, осуществляющие реализацию ЭС.

Режимы функционирования

ЭС может функционировать в 2-х режимах:

1. Режим ввода знаний — эксперт с помощью инженера по знаниям вводит сведения о предметной области посредством редактора базы знаний.
2. Режим консультации — пользователь ведет диалог с ЭС, сообщая ей о текущей задаче, и получает рекомендации.

Классификация ЭС

По решаемой задаче:

‒ Диагностирование;

По связи среальным временем:

 Статические — решающие задачи в условиях, не изменяющихся во времени исходных данных и знаний.

 Квазидинамические — интерпретируют ситуацию, которая меняется с некоторым фиксированным интервалом времени.

 Динамические — решающие задачи в условиях изменяющихся во времени исходных данных и знаний.

Этапы разработки ЭС

‒ Этап идентификации проблем — определяются задачи, которые подлежат решению, выявляются цели разработки, определяются эксперты и типы пользователей.

‒ Этап извлечения знаний — проводится содержательный анализ проблемной области, выявляются используемые понятия и их взаимосвязи, определяются методы решения задач.

‒ Этап структурирования знаний — выбираются ИС и определяются способы представления всех видов знаний, формализуются основные понятия, определяются способы интерпретации знаний, моделируется работа системы, оценивается адекватность целям системы зафиксированных понятий, методов решений, средств представления и манипулирования знаниями.

‒ Этап формализации — осуществляется наполнение экспертом базы знаний. В связи с тем, что основой ЭС являются знания, данный этап является наиболее важным и наиболее трудоемким этапом разработки ЭС. Процесс приобретения знаний разделяют на извлечение знаний из эксперта, организацию знаний, обеспечивающую эффективную работу системы, и представление знаний в виде, понятном ЭС. Процесс приобретения знаний осуществляется инженером по знаниям на основе анализа деятельности эксперта по решению реальных задач.

‒ Реализация ЭС — создается один или несколько прототипов ЭС, решающие требуемые задачи.

‒ Этап тестирования — производится оценка выбранного способа представления знаний в ЭС в целом.

Наиболее известные ЭС

 CLIPS — весьма популярная оболочка для построения ЭС. CLIPS является продукционной системой. Реализация вывода использует алгоритм Rete. CLIPS является одной из наиболее широко используемых инструментальных сред для разработки экспертных систем благодаря своей скорости, эффективности и бесплатности.CLIPS разработан для применения в качестве языка прямогологического вывода(forward chaining) и в своей оригинальной версии не поддерживает обратного вывода (backward chaining). Как и другие экспертные системы, CLIPS имеет дело с правилами и фактами.

 OpenCyc — мощная динамическая ЭС с глобальной онтологической моделью и поддержкой независимых контекстов. OpenCyc является сокращенным открытый вариантомбазы знаний Cyc. В БД OpenCyc содержится 47000 понятий и 300000 фактов.

 WolframAlpha — база знаний и набор вычислительных алгоритмов, интеллектуальный «вычислительный движок знаний». Wolfram Alpha вычисляет ответы на большое количество разнообразных вопросов. Для подбора ответов механизм использует встроенные модели из разных областей знаний, заполненные данными и алгоритмами, которые и представляют собой реальные познания.

 MYCIN — наиболее известная диагностическая система, которая предназначена для диагностики и наблюдения за состоянием больного при менингите и бактериальных инфекциях. Также Mycin использовалась для диагностики заболеваний свертываемости крови. MYCIN оперировала с помощью довольно простоймашины вывода, и базы знаний из ~600 правил.

 HASP/SIAP — интерпретирующая система, которая определяет местоположение и типы судов в Тихом океане по данным акустических систем слежения. Данные имеют вид сонограмм, являющихся аналоговыми записями спектров принятой датчиками звуковой энергии. Для их интерпретации система применяет знания о характерных особенностях сонограмм различных типов кораблей.

 Акинатор — интернет-игра. Игрок должен загадать любого персонажа, а Акинатор должен его отгадать, задавая вопросы. База знаний автоматически пополняется, поэтому программа может отгадать практически любого известного персонажа. На каждом вопросе Акинатор пытается выбрать такой вопрос, который отсеет наибольшее количество вариантов. Каждый раз после вашего ответа у Акинатора «в голове» остаётся список персонажей, которые соответствуют вашим ответам.

 IBMWatson — суперкомпьютер фирмы IBM, способный понимать вопросы, сформулированные на естественном языке, и находить на них ответы в базе данных. В первую очередь Watson стали учить медицине, а конкретно, онкологии. Архитектура Watson такова, что позволяет осуществлять параллельные и распределенные вычисления, т. е. сразу работать с множеством задач в параллельном режиме. Watson способен работать с супербольшими данными, т. е. структурированной и неструктурированной информацией.

Вывод

В настоящее время экспертные системы используются во многих областях нашей жизни: банковское дело, бухгалтерский учет, медицинские обследования и т. д. Но использование экспертных систем неоднозначно. Наряду с тем, что они облегчают работу, при неумелом и не спланированном использовании экспертные системы могут только усложнить ситуацию. Это обусловлено тем, что универсальная экспертная система, не включающая в себя спецификации определенных компаний, не может дать гарантированно правильный ответ.

Несмотря на некоторые недостатки, за экспертными системами будущее. Постоянное совершенствование подобных систем неизбежно приведет к активному их использованию во всех сферах человеческой жизни. Конечно, компьютер не сможет полностью заменить человека, потому что только человек способен находить творческие, нестандартные решения, но сможет сильно облегчить работу эксперта.

1. Сложносистемное мышление: Материя, разум, человечество. Майнцер, Клаус. Серия:Синергетика: от прошлого к будущему
2. 2009 г.; Изд-во: М.: Книжный дом «Либроком»
3. Интеллектуальные системы управления организационно-техническими системами. Антамошин, А.Н.; Близнова, О.В.; Большаков, А.А. и др. 2016 г.; Изд-во: М.: Горячая линия — Телеком.
4. Принятие решений. Интегрированные интеллектуальные системы. Арсеньев, Ю.Н.; Шелобаев, С.И.; Давыдова, Т.Ю. 2003 г.; Изд-во: М.: Юнити-Дана
5. Искусственный интеллект. Стратегии и методы решения сложных проблем. Люгер, Джордж Ф. 2003 г.; Изд-во: М.: Вильямс.
6. Масленникова, О.Е.; Попова, И. В. Основы искусственного интеллекта. 2008 г.; Изд-во: Магнитогорск: Магнитогорский государственный университет

Основные термины (генерируются автоматически): CLIPS, баз знаний, база знаний, система, MYCIN, задача, знание, логический вывод, предметная область, проблемная область.

Источник: moluch.ru

Экспертные системы или искусственный интеллект

Экспертная система (Expert + Knowledge = Advice) представляет собой компьютерную программу, которая содержит знания и делает логическое заключение о специализированной предметной области для решения определенных задач или предоставления соответствующих рекомендаций. Это приложение, которое выполняет задачу, как если бы это был человеческий эксперт. Например, существуют экспертные системы, которые могут диагностировать заболевания человека, составлять финансовые прогнозы и планировать оптимальные маршруты маршрутов для транспортных средств. Некоторые экспертные системы предназначены для выполнения большинства экспертных функций, а другие предназначены для их помощи. Экспертные системы являются частью общей категорией компьютерных приложений, известные как искусственный интеллект.

Интегрированная производственная система на языке C (CLIPS) является разработкой Космического центра Johnson NASA . Это инструментальный инструмент для создания экспертных систем. До 1986 года он не был доступен за пределами NASA. С 1996 года серьезное внимание уделялось программам, финансируемым ERUIT , Европейской сети по разработке методов неопределенности с применением в информационных технологиях (ERUDIT); Европейская интеллектуальная технология Perfect Network для интеллектуальных технологий и адаптивных интеллектуальных систем (EUNITE); программа IST.

Экспертные системы

Экспертные системы представляют собой компьютерные информационные системы, которые предоставляют знания и делают их доступными для пользователей для решения конкретных проблем. Экспертные системы разработаны для решения ряда различных типов проблем в нескольких категориях: интерпретация, прогнозирование, диагностика, проектирование, планирование, мониторинг, отслеживание, восстановление, управление, управление. Прикладными областями для экспертных систем являются: агрономия, химия, компьютерные системы, электроника, инженерия, геология, юриспруденция, промышленность, математика, медицина, метеорология, военная наука, физика, управление процессами, космические технологии. Экспертные системы могут также использоваться для обучения в соответствующей области, используя свой опыт в решении проблемы и их организованных знаний.

Системы с использованием искусственного интеллекта.

Быстрое развитие информационных технологий и их применение в промышленности создали необходимость решения ряда сложных проблем. Для их решения необходимы различные подходы. Искусственный интеллект предлагает подходящую возможность решить некоторые сложные проблемы отрасли.

Основная задача технологии, основанной на искусственном интеллекте и знаниях, заключается в создании интеллектуальных систем программирования, Такие системы обеспечивают решения проблем, связанных с большим количеством пространства поиска для неопределенных граничных условий и неполных данных, применяя эвристические стратегии и используя знания в предметной области. Сбор, структурирование и представление имеющихся знаний – ключевая проблема систем, основанных на знаниях. Интеллектуальные системы, основанные на знаниях, используются в области производства, технического обслуживания оборудования и технической диагностики. Во многих проблемах разбирательства решения носят неопределенный характер и предполагают множество альтернативных действий. Решения обычно зависят от опыта этих вопросов, к которым они применяются.

Применение экспертных систем

Типичные задачи экспертных систем:

1. Интерпретация данных (например, звуковых сигналов)
2. Диагностика неисправностей или заболеваний
3. Структурный анализ сложных объектов (например, химических соединений)
4. Конфигурация сложных объектов (например, компьютерных систем)
5. Последовательности действий планирования

ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ

Системы, основанные на знаниях, применимы к широкому кругу вопросов. Согласно D.Sriram [2], они должны использоваться для таких задач, как проектирование (проектирование), диагностика, интерпретация, управление, планирование и прогнозирование. Проектирование, планирование и прогнозирование создают объекты высокого уровня с использованием метода интеграции классов объектов нижнего уровня. Диагностика, интерпретация и управление обеспечивают и интерпретируют данные и знания на этапе составления выводов и предоставления возможных решений. Каждая из этих проблем частично разлагается на ее особенности, что помогает понять отражение эксперта в конкретной области.

1. Проектирование

Проектирование – это процесс создания системы или объекта, который отвечает определенным требованиям. Одной из таких систем является XCON (в оригинале R1). Эта система предназначена для настройки компьютеров VAX. Система работает с использованием метода частично решенных схем.

FADES – это система проектирования и планирования оборудования. Знание представлено правилами, выполняемыми в виде логических процедур и предикатов первого порядка.

База знаний включает в себя знание следующих областей: технологическое рабочее место, экономический анализ инвестиций, выбор назначенных алгоритмов, планирование и восстановление информации, полученной методом логических правил в существующей базе данных и другими знаниями. Требования к проектированию системы включают достижение целей встречи без высокой стоимости ресурсов. Для разрешения возможных конфликтов необходимо ввести приоритеты. Системы должны быть гибкими, требования со временем могут меняться или неизбежно непредвиденные замены конструктивных параметров. Ключевыми проблемами такого типа систем, основанных на знаниях, являются следующие:

• вся последовательность проектных решений не должна быть заранее предсказана до тех пор, пока дизайн не продвинется значительно;
• необходимо построить иерархию подзадач;
• конструктивные ограничения исходят из нескольких источников;
• переориентация неизбежна, и замена параметров дизайна может быть замечена только в перспективе;
• требуются особые отношения между параметрами дизайна, они не могут быть легко аппроксимированы качественной отчетностью.

2. Диагностика

Диагностика рассматривается как процесс обнаружения ошибок и сбоев в любой системе. Лучшим примером диагностической системы является система MYCIN, разработанная Shortliffe.

Другая известная диагностическая система – это DELTA, разработанная Bonissone для General Electric, для обнаружения неисправностей двигателя. Чтобы выбрать определенный диапазон сбоев локомотива, система задает ряд подробных вопросов для пользователя системы. На каждом этапе система объясняет аргументы эксперта, которого она применяла.

Наконец, когда выявлен отказ локомотива, система создает конкретные обратные инструкции. База знаний DELTA содержит более 500 правил, изложенных на своем языке для презентации. Система использует гибкую поисковую систему. Сначала система была разработана в LISP, а затем перепрограммирована в FORT.

ACE – это диагностическая система, которая обнаруживает и диагностирует сбои в телефонной сети путем выявления плохих мест в сети и рекомендует соответствующие ремонтные и реабилитационные услуги. Система анализирует данные из операций обслуживания и генерирует выходные данные, описывающие физическое местоположение сбоев и характеристик сети в этом месте.

ACE работает без вмешательства человека, анализируя данные обслуживания, ежедневно генерируемые CRAS, компьютерной программой для администрирования отказа кабеля. ACE решает, какие части телефонной сети могут потребовать переключения или восстановления и сохраняет общую информацию из этих выводов в отдельной базе данных, к которому пользователь имеет доступ. Когда система обнаруживает поврежденные телефонные кабели, она решает, нуждаются ли они в профилактическом обслуживании, и выбирает тип поддержки как можно более эффективный, и рекомендации записываются в базе данных, к которым пользователи имеют доступ. ACE принимает решения с использованием знаний приложений для проводных центров, ежедневных данных обслуживания CRAS и стратегий сетевого анализа. ACE может генерировать выводы, но не может объяснить аргументы перед этим, вместо этого добавить к нему сводку данных, которые приводят к ней, которая удовлетворяет пользователей системы.

Система ACE была разработана в ОАДЕ – 4 и Франц Лиспе для VAX-11/780 компьютеров, в основном испытанные, а затем преобразованные в суперкомпьютеры AT

повторяющиеся ошибки могут быть замаскированы или могут вызывать симптомы, которые в противном случае решаются экспертами;

оборудование может ошибаться, результаты испытаний могут быть неверными;

некоторые данные могут быть недоступны или могут быть получены случайно.

3. Интерпретация

Интерпретация – это процесс анализа данных u1085 для определения их значения. Система такого типа DENDRAL , разработанная Бьюкененом. Система способна имитировать химическую экспертизу. Требования к интерпретации такие же, как и для диагностики, т.е. умение системы состоит в нахождении последовательных, последовательных интерпретаций данных и без отклонения возможных кандидатов до тех пор, пока не будет отклонено достаточное количество доказательств. Вопросы, связанные с интерпретацией, такие же, как и для диагностики, с одним дополнением: шаблоны распознавания образов в интерпретации длиннее и сложнее, чем диагностические диаграммы.

4. Управление

Управление рассматривается как процесс непрерывной или периодической интерпретации сигналов и включение сигнала оповещения, когда это требует интерпретация (обычно в режиме реального времени). Одной из таких систем является AAMS, разработанный Харау, для акустического контроля процесса обнаружения дефектов железнодорожных колес. Другая система управления – это NAVEX, разработанная Гилбертом для управления полетом. Помимо интерпретаций и частичной диагностики, системы этого типа должны быть способны реагировать на различные ситуации тревоги и быть в состоянии избежать ложной тревоги. Практическая проблема с такими системами заключается в том, что условие предупреждения часто зависит от контекста и связано с ожиданием сигналов, со временем и ситуацией.

5. Планирование

Планирование – это процесс создания программ для достижения нескольких целей. Планирование производства – это область, требующая значительных знаний и опыта. Эта область очень подходит для применения систем, основанных на знаниях.

Первая система планирования MOLGEN, разработанная Stefik, заключается в планировании экспериментов по молекулярной генетике. Другим примером является система ESFAS, разработанная Калбером, для оказания помощи в разработке полетов НАСА. Система GERI основана на знаниях в процессе планирования. Эти знания представлены в качестве производственных правил. База знаний системы состоит из описания характеристик, размеров и геометрических соотношений между объектами области объекта системы.

Требования к планированию и проблемы аналогичны требованиям к дизайну с добавлением требования к расписанию.

6. Прогнозирование

Прогнозирование рассматривается как процесс прогнозирования будущего на основе моделей прошлого и настоящего, а также соображений времени и случайной последовательности. Проблемы с этим типом системы заключаются в следующем:

1. теория прогнозирования учитывает ситуации в будущем;
2. изобилие различных видов информации;
3. повторение функций всегда возможно, их следует описывать в порядке приоритета.
4. При прогнозировании, а также при планировании и проектировании количество возможных решений иногда намного превышает количество интеллектуальных решений.

Возможности обучения.

Системы, основанные на знаниях, могут использоваться для обучения с использованием их опыта в решении проблемы и их организованных знаний.

Общие характеристики экспертных систем

1. Экспертные системы заключают на основе некоторого представления человеческих знаний
2. Экспертные системы обычно решают задачи с использованием эвристических или приближенных методов
3. Экспертные системы моделируют то, как люди делают выводы в определенной предметной области, а не в поле
4. эвристика
5. Эвристика – это правила, основанные на опыте, которые кодируют определенные знания о том, как решить проблему из определенной области.
6. Эвристические методы являются приблизительными в том смысле, что они не требуют точных данных, и решения могут быть извлечены из системы с определенной степенью определенности.

Интеллектуальная архитектура систем

Архитектура основанных на знаниях систем включает в себя следующие компоненты:

1. база знаний (общее знание проблемы, т. Е. Факты и правила);
2. база данных (информация о текущей проблеме, то есть входные данные);
3. механизм заключения (методы применения общего знания к проблеме);
4. пояснительный компонент (который информирует пользователя о выводах);
5. пользовательский интерфейс и компонент сбора знаний; (область памяти для хранения описания и состояния проблемы, построенная из фактов, предоставленных пользователем или извлеченных из базы знаний).

Источник: bezopasnik.info