Назначение и области применения ЭС
Простая диагностирующая экспертная система
При построении ЭС возникает проблема организации диалога с пользователем. Диалог должен быть организован таким образом, чтобы задаваемые вопросы поступали к пользователю в нужное время и выглядели бы естественными для сложившейся в процессе вывода ситуации.
Задано множество фактов. 
, состоящее из элементов двух типов. Элементы 
определяют обычные декларативные знания из конкретной предметной области, элементы 
определяют вид взаимодействия с внешней средой и в данном случае представляют собой вопросы пользователю в виде альтернативного меню: 
. Некоторые из qимеют другой смысл результирующих заключений или диагнозов, оформленных в виде соответствующих сообщений пользователю. Продукции в данной системе имеют вид 
.
Все множество фактов и продукций организовано в некоторую систему, представленную в виде графа «ИЛИ». Фрагмент графа с вершинами диагноза - 
(термальными вершинами).
|
|
|
Принцип работы такой ЭС заключается в следующем: после обращения пользователя к ЭС мы попадаем в вершину 
, инициирующую вопрос пользователю в виде соответствующего альтернативного меню 
.
Допустим, на вопрос системы, какой из фактов имеет место, пользователю ответил 
. В результате заносим в рабочее поле и попадаем в новую вершину. Вопрос 
, где ситуация повторяется. Так мы окажемся в одной из термальных вершин, где пользователь получает сообщение о результате, характеризующим выбранный диагноз.
При такой структуре ЭС достаточно просто может быть реализована подсистема объяснений, как важная составная часть любой ЭС. Для этого достаточно каждой вершине графа сопоставить соответствующий текст, описывающий мотивации выбора в данной вершине. А далее происходит вывод этих текстов при движении снизу (от результата) вверх в соответствии с реализованной цепочкой рассуждений. Для ответа на вопросы пользователя типа «почему , а не 
, система, двигаясь по цепочке вывода снизу вверх определяет место разветвления (какую-то вершину 
) путей, ведущих к и . Пояснительный текст, ассоциированный с вершиной должен содержать ответ на вопрос пользователя.
|
|
|
Указанная структуризация базы знаний ЭС в данном случае оказывается более естественной, чем непосредственное использование продукций, построенных в соответствии с различными путями, ведущих от начала процесса каждой из термальных вершин. Например: 
Формальное представление продукционной ЭС
Формальные модели продукционных ЭС используются для изучения вопросов эффективности различных механизмов вывода, непротиворечивости и полноты знаний и т.д.
База знаний состоит из конечного набора правил. 
.
Также состоит из возможного конечного набора фактов и ситуаций.
Можно считать, что в правой части продукции (импликации) находится один факт 
. Например при наличиинескольких фактов, объединенных логическим «И», можно увеличить число импликаций с одной и той же левой частью.
Задача продукционной ЭС – определение цепочки правил, позволяющей получить (подтвердить) интересующий пользователя факт из множества А. Процедуры построения этой цепочки могут быть различны (прямой/обратный вывод, смешанный вывод).
|
|
|
Процедура прямого вывода: с учетом информации, поступающей от пользователя, каждое правило устанавливает новый факт 
, расширяя тем самым набор установленных фактов, находящихся в рабочем поле 
. Применимость любого следующего правила зависит только от состояния рабочего поля (с учетом фактов, введенных пользователем). Множество рассматривается при этом как состояние самой ЭС, а продукции являются операторами, изменяющими это состояние. Состояние ЭС описывается с помощью вектора состояний 
, где n–количество элементов базового множества фактов А, 
, если 
и 
, если 
. Продукция 
приводит систему из состояния xв новое состояние, если она применима, то есть если 
. В этом случае получаем новый вектор состояния 
, где 
при 
и 
. Если уже имели 
, то 
и, несмотря на применимость продукции, состояние не меняется. Если 
(что соответствует случаю, когда хотя бы один из фактов 
не находится в рабочем поле ), то 
, то есть состояние не меняется, продукция не применима.
///
Пример. Пусть имеется список фактов 
и 3 продукции:
Начальное состояние системы:
Рассмотреть изменение состояния системы при последовательном применении указанных продукций
|
|
|
Легко видеть, что, например, продукция вида 
не применимо в состоянии 
и, следовательно, не меняет этого состояния. Продукция же 
применима, но так же не меняет состояние . Такая формализация позволяет трактовать процесс вывода заключений в продукционной ЭС как процесс эволюции некоторой динамической системы в дискретном времени T. 
, где x – последовательное состояние ЭС, а Р – последовательность примененных продукций. Предполагается, что на каждом шаге вывода перед поиском определенной продукции в базе процедурных знаний P система имеет возможность задать вопрос пользователю для установления дополнительных фактов из А.
Стратегия ведения диалога с пользователем определяется при создании конкретных ЭС, настроенных на ту или иную предметную область.
Цель работы ЭС формализуется как оценка возможности перехода динамической системы из заданного множества начальных состояний в некоторое целевое множество состояний.
В которых оказывается установленным хотя бы один из фактов заданного множества В.
При этом могут быть привлечены важные факты из теории управления динамических систем с целью оптимизаций траектории вывода.
Назначение и области применения ЭС
Основное назначение ЭС состоит в решении неформализованных задач выбора, являющихся трудными для традиционных методов математического анализа или для традиционных методов программирования.
Области применения:
- Проектирование заказных интегральных схем
- Автоматизация программирования на основе применения современныхCase-систем.
- Военные приложения
- Здравоохранение
- Рынок недвижимости
- Финансовый рынок
- Автоматизированное комплексирование заказных компьютерных систем
- Принятие решений в кризисных ситуациях
- Задачи планирования и т.д.
Диагностирующие и управляющие системы
| S |
| ES |
| УУ |
| x |
| y |
X – входные, y – выходные
На основе анализа в реальном времени информация о входных и выходных сигналах, а так же информация о внутреннем состоянии системы S (S–некоторая диагностируемая система) диагностирующая ЭС должна дать заключение о правильности функционирования S. При возникновении нештатных критических ситуаций они должны фиксироваться ЭС. Кроме того, должны определяться места неисправностей в ЭС и выдаваться рекомендации УУ (устройству управления) с целью вывода Sиз кризисной ситуации. Данная ЭС будет выполнять будет функции управления тоже.
Если диагностика состояния Sи соответствующая интерпретация поступающей информации происходит в реальном времени – то такая система будет называться системой мониторинга. Такая ЭС сигнализирует о выходе параметров слежения системы Sза допустимые пределы, анализирует причины и выдает советы о реакции на ситуации.
Методы принятия решений
Марковские модели принятия решений
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 419; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!