2. ЕКСПЕРТНІ СИСТЕМИ

Система заснована на знаннях - система програмного забезпечення, основними структурними елементами якої є бази знань і механізм логічних висновків. У першу чергу сюди відносяться експертні системи, що є першим етапом на шляху реалізації досягнень у штучному інтелекті.

2.1. Призначення ЕС й основні вимоги до них

Експертні системи (ЕС) - це комп'ютерні програми, створені для виконання тих видів діяльності, які під силу людині-експертові. Вони працюють таким чином, що імітують спосіб дій людини-експерта, і істотно відрізняються від точних, добре аргументованих алгоритмів і не схожі на математичні процедури більшості традиційних розробок.

Якщо при традиційному процедурному програмуванні комп'ютеру необхідно повідомити що і як він повинен робити, то спільним для експертних систем є те, що вони мають справу зі складними проблемами:

Специфіка ЕС полягає в тому, що вони використають:

Основними вимогами до ЕС є:

  1. використання знань пов'язано з конкретною предметною галуззю;
  2. придбання знань від експерта;
  3. визначення реальної й досить складного завдання;
  4. наділення системи здатностями експерта.

Експерти - це кваліфіковані фахівці у своїх областях діяльності – фінансисти, економісти, лікарі, адвокати й т.д., які мають загальні якості:

ЕС покликані замінити фахівців у конкретній предметній області, тобто дозволити вирішити завдання без експерта.

2.2. Спрощена структура ЕС

Спрощена базова структура ЕС має такий вигляд (мал. 2.1):



Рис. 2.1. Базова структура експертної системи.

Для успішного виконання функцій, покладених на ЕС, необхідні:

Варто особливо підкреслити важливість механізму пояснень у складі ЕС:

Мова подання знань, використовувана для розробки ЕС, називається мовою розробки ЕС, а система програмного забезпечення, що включає зазначені вище функції, називається інструментом для розробки ЕС або оболонкою ЕС.

2.3. База знань як елемент експертної системи

База знань містить факти й правила. Факти – це фрази без умов, вони містять твердження, які завжди абсолютно вірні.

Правила містять твердження, істинність яких залежить від деяких умов, що утворять тіло правила.

Факти містять короткострокову інформацію в тому розумінні, що вони можуть мінятися, наприклад, у ході час консультації.

Правила являють собою довгострокову інформацію про те, як породжувати нові факти або гіпотези з того, що зараз відомо.

Чим такий підхід відрізняється від звичайної методики використання БД?

Основне розходження полягає в тому, що БЗ має більшими «творчими» можливості.

Факти в БД звичайно пасивні: вони там або там є, або їх немає.

БЗ, з іншого боку, активно намагається поповнити відсутню інформацію.

2.4. Необхідні умови подання знань

Однією з основних проблем, характерних для СЗЗ, є проблема подання знань. Це пояснюється тим, що форма подання знань впливає на характеристики й властивості системи.

Подання знань зображене на мал. 2.2.

Рис. 2.2. Подання знань

Для можливості оперування знаннями з реального світу за допомогою ПК, необхідно здійснити їхнє моделювання (за аналогією з побудовою концептуальних і логічних моделей БД). При цьому необхідно відрізняти знання, призначені для обробки комп'ютером від знань, що використовуються людиною.

При проектуванні моделі подання знань варто враховувати такі фактори, як:

Однорідність подання приводить до спрощення механізму керування логічним висновком і керуванням знаннями.

Простота розуміння припускає доступність розуміння подання знань й експертам, і користувачем системи. У противному випадку ускладнюється придбання знань й їхня оцінка.

Однак виконати ці вимоги рівною мірою, як для простих, так і складних завдань досить важко. Сьогодні для подання знань використовують наступні види моделей:

Ілюстрацією логічної моделі є наведений вище приклад.

Основна ідея логічного підходу полягає в тому, щоб розглядати всю систему знань необхідну для вирішення прикладних завдань, як сукупність фактів (тверджень).

Факти представляються як формули в деякій логіці (першого або вищого порядку, багатозначної, нечіткої або ін.) Система знань відображається сукупністю таких формул й, представлена в ЕОМ, вона утворить БЗ.

Формули неподільні й при модифікації БЗ можуть лише додаватися або видалятися.

Логічні методи забезпечують розвинутий апарат висновку нових фактів з тих, які явно представлені в БЗ.

Основним примітивом маніпуляції знаннями є операція висновку.