Экспертные системы и их структура

Экспертная система – специализированная информационная система, обладающая следующими свойствами:

экспертная система имеет дело с предметами реального мира, операции с которыми требуют наличия значительного опыта, накопленного человеком;

экспертная система должна за приемлемое время найти решение, которое не хуже, чем то, что может предложить специалист в конкретной области;

экспертная система обладает способностью объяснить предложенные решения и доказать их обоснованность.

Экспертная система ориентирована на решение следующих задач:

1. задачи, у которых не существует алгоритма решения;

2. постановка задачи содержит большой объем информации, которая плохо структурирована и содержит противоречивые данные;

3. для решения задач требуется большой объем памяти и ограничен временной ресурс.

РП – рабочая память; предназначена для хранения исходных и промежуточных данных решаемой в данный момент задачи.

БЗ – база знаний; используется для хранения долгосрочных данных о рассматриваемой области и правил преобразования этих данных.

Решатель – на основании исходных данных из РП и знаний из БЗ формирует последовательность правил, приводящих к решению задачи.

ОК – объяснительный компонент; объясняет, как система получила решение задачи и какие правила при этом использовала.

КПЗ – компонент приобретения знаний; автоматизирует процесс наполнения экспертной системы знаниями.

ДК – диалоговый компонент; ориентирован на организацию удобного интерфейса, используемого для решения задач и приобретения знаний.

ППП и БД – пакеты прикладных программ и базы данных.

Экспертная система работает в 2 режимах:

1) Режим приобретения знаний от эксперта или инженера по знаниям;

2) Режим консультации с конечным пользователем.

• Экспертные системы делятся:

I. По объему:

1) Малые экспертные системы, ориентированные на ПК;

2) Средние экспертные системы, использующие специализированные языки программирования;

3) Большие экспертные системы, использующие распределенные БД и Unix-операционные системы, располагающиеся на мейнфреймах.

II. По характеристикам использования:

1) По типам решаемых задач – диагностика, проектирование, прогноз, планирование, обучение;

2) По характеристикам задач – структурированные, неструктурированные, достоверные, с вероятности достоверности.

III. По внутренней структуре:

1) Фреймовые – представляют классы знаний;

2) Использующие предикаты – отношения между знаниями;

3) Семантические сети и ориентированные графы;

4) На основе правил алгебры логики.

Инструментарий для создания экспертных систем реального времени впервые выпустила фирма Lisp Machine Inc в 1985 году.

Позже группа ведущих его разработчиков образовала фирму Gensym, которая, значительно развив идеи, заложенные в Picon, выпустила в 1988 году инструментальное средство под названием G2.

С отставанием от Gensym на два-три года ряд других фирм начал создавать свои инструментальные средства

RT Works (фирма Talarian, США), COMDALE/C (Comdale Techn., Канада), COGSYS (SC, США), ILOG Rules (ILOG, Франция).

Примеры экспертных систем в военном деле

ACES. Экспертная система выполняет картографические работы по нанесению обстановки на карты.

HANNIBAL. Экспертная система выполняет оценивание ситуаций в области разведки радиообмена противника.

Пример экспертной системы в электронике

ACE. Экспертная система определяет неисправности в телефонной сети и дает рекомендации по необходимому ремонту и восстановительным мероприятиям.

3. Системы поддержки принятия решений (СППР)

СППР предназначены для оказания помощи руководителю по использованию данных, знаний и моделей при подготовке и принятии решений, за которые руководитель несет ответственность.

В настоящее время СППР представляют собой автоматизированные системы, использующие модели выработки и принятий решений и обеспечивающие пользователей эффективным доступом к распределенным БД и представляющие различные способы отображения информации.

• Современные СППР делятся на 2 класса:

• EIS – Executive Information System (используются для руководителей высшего уровня);

• DSS – Decision Support System (для менеджеров среднего уровня).

Цель разработки и внедрения СППР – информационная поддержка операционных возможностей и комфортных условий для высшего руководства и ведущих специалистов для принятия обоснованных решений, соответствующих миссии предприятия, а также его стратегическим и тактическим целям.

Структура СППР

Пользователи

ПО

СУБД СУБМе СУБМе

БД База Методов База Моделей

 

 

СППР представляет собой совокупность следующих подсистем:

1. Комплекс распределенных технических средств;

2. Комплекс математических моделей анализа состояний и выработки решений;

3. База данных и система управления моделями данных;

4. Система обработки и отображения информации.

• Использование СППР:

1) Государственные структуры - планирование политических решений, планирование социально-экономических программ, планирование инвестиций, разработка налоговой политики.

2) На уровне фирмы, корпорации – поиск новых организационно-технических решений, проработка решений на разных стадий проектирования, разработка и анализ стратегии планирования процессов производства, анализ стратегии маркетинга.