Тема 11.

ЕКСПЕРТНІ ТА НАВЧАЛЬНІ СИСТЕМИ

Експертна система - це програма, що поводиться подібно експерту в деякій, звичайно вузькій прикладній області. Типові застосування експертних систем містять у собі такі задачі, як медична діагностика, локалізація несправностей в устаткуванні й інтерпретація результатів вимірів.

Експертні системи повинні вирішувати задачі, що вимагають для свого рішення експертних знань у деякій конкретній області. У тій чи іншій формі експертні системи повинні мати ці знання. Тому їх також називають системами, заснованими на знаннях. Однак не всяку систему, засновану на знаннях, можна розглядати як експертну.

Експертна система повинна також уміти певним чином пояснювати свою поведінку і свої рішення користувачу, так само, як це робить експерт-людина. Це особливо необхідно в областях, для яких характерна невизначеність, неточність інформації (наприклад, у медичній діагностиці). У цих випадках здатність до пояснення потрібна для того, щоб підвищити ступінь довіри користувача до рад системи, а також для того, щоб дати можливість користувачу знайти можливий дефект у міркуваннях системи. У зв'язку з цим в експертних системах варто передбачати дружню взаємодію з користувачем, що робить для користувача процес міркування системи " прозорим".

11.1 Призначення й основні властивості експертних систем

На початку 80-х років у дослідженнях зі штучного інтелекту сформувався самостійний напрямок, що одержав назву " експертні системи" (ЕС). Основним призначенням ЕС є розробка програмних засобів, які при рішенні задач, важких для людини, одержують результати, що не поступають по якості й ефективності розвязків, розвязкам одержаним людиною-експертом. ЕС використовуються для рішення так званих неформалізованих задач, загальним для яких є те, що:

· задачі не можуть бути задані в числовій формі;

· висновки не можна виразити в термінах точно визначеної цільової функції;

· не існує алгоритмічного розвязку задачі;

· якщо алгоритмічний розвязок є, то його не можна використовувати через обмеженість ресурсів (час, пам'ять).

Крім того неформалізовані задачі мають помилковість, неповноту, неоднозначність і суперечливість як вихідних даних, так і знань про розв'язувану задачу.

Експертна система - це програмний засіб, що використовує експертні знання для забезпечення високоефективного рішення неформалізованих задач у вузькій предметній області. Основу ЕС складає база знань (БЗ) про предметну область, що накопичується в процесі побудови й експлуатації ЕС. Нагромадження й організація знань - найважливіша властивість усіх ЕС.

Рис. 11.1

Знання є явними і доступними, що відрізняє ЕС від традиційних програм, і визначає їхні основні властивості, такі, як:

1) Застосування для рішення проблем високоякісного досвіду, що представляє рівень мислення найбільш кваліфікованих експертів у даній області, що веде до рішень творчих, точних і ефективних.

2) Наявність прогностичних можливостей, при яких ЕС видає відповіді не тільки для конкретної ситуації, але і показує, як змінюються ці відповіді в нових ситуаціях, з можливістю докладного пояснення яким чином нова ситуація привела до змін.

3) Забезпечення такої нової якості, як інституціональна пам'ять, за рахунок вхідної до складу ЕС бази знань, що розроблена в ході взаємодій з фахівцями організації, і являє собою поточну політику цієї групи людей. Цей набір знань стає зводом кваліфікованих думок і постійно обновлюваним довідником найкращих стратегій і методів, використовуваних персоналом. Провідні спеціалісти ідуть, але їхній досвід залишається.

4) Можливість використання ЕС для навчання і тренування керівників, забезпечуючи нових службовців великим багажем досвіду і стратегій, по яких можна вивчати політику, що рекомендується, і методи.

11.2 Склад і взаємодія учасників побудови й експлуатації експертних систем

Познайомившись з тим, що таке експертні системи і які їхні основні характеристики, спробуємо тепер відповісти на запитання: " Хто бере участь у побудові й експлуатації ЕС? ".

До числа основних учасників варто віднести саму експертну систему, експертів, інженерів знань, засоби побудови ЕС і користувачів.

Експертна система — це програмний засіб, що використовує знання експертів, для високоефективного рішення задач у предметної області яка цікавить користувача. Вона називається системою, а не просто програмою, тому що містить базу знань, ровязувач проблеми і компонент підтримки. Остання з них допомагає користувачеві взаємодіяти з основною програмою.

Експерт — це людина, здатна ясно виражати свої думки, яка користується репутацією фахівця, що вміє знаходити правильні рішення проблем у конкретній предметній області. Експерт використовує свої прийоми і специфічні підходи, щоб зробити пошук рішення більш ефективним, і ЕС моделює всієї його стратегії.

Інженер знань — людина, як правило, що має пізнання в інформатиці і штучному інтелекті і який знає, як треба будувати ЕС. Інженер знань опитує експертів, організує знання, вирішує, яким чином вони повинні бути представлені в ЕС, і може допомогти програмісту в написанні програм.

Засіб побудови ЕС —це програмний засіб, яий використовується інженером знань або програмістом для побудови ЕС. Цей інструмент відрізняється від звичайних мов програмування тим, що забезпечує зручні способи представлення складних високорівневих понять.

Користувач — це людина, що використовує вже побудовану ЕС. Так, користувачем може бути юрист, що використовує її для кваліфікації конкретного випадку; студент, якому ЕС допомагає вивчати інформатику і т.д. Термінкористувач трохи неоднозначний. Звичайно він позначає кінцевого користувача. Користувачем може бути:

· творець інструмента, який налагоджує засіб побудови ЕС;

· інженер знань, що уточнює існуючі в ЕС знання;

· експерт, що додає в систему нові знання;

· клерк, що заносить у систему поточну інформацію.

Важливо розрізняти інструмент, що використовується для побудови ЕС, і саму ЕС. Інструмент побудови ЕС включає як мову, використану для доступу до знань, що підтримується в системі, і їхнього представлення, так і підтримуючі засоби – програми, що допомагають користувачам взаємодіяти з компонентом експертної системи, що вирішує проблему.