Структура экспериментальной системы
Типичная ЭС предполагает наличие эксперта (или группы экспертов), группы пользователей и функциональных модулей, поддерживающих ее состояние и работу (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Структура экспертной системы
Эксперт – опытный специалист в некоторой предметной области, который играет важную роль при создании ЭС. Предметнойили проблемной областью называют совокупность взаимосвязанных сведений, необходимых и достаточных для решения некоторого класса задач. Знания о предметной области включают описания объектов, явлений, фактов, а также отношений между ними. В процессе создания ЭС и поддержания ее в работоспособном состоянии используются знания и опыт эксперта. Он предлагает структуру и возможности ЭС, язык для эксперта, модель представления знаний, формы получаемых результатов и объяснений.
При отладке ЭС и ее функционировании эксперт вносит изменения в БЗ (добавляет, удаляет и модифицирует некоторые факты и правила), углубляет и уточняет знания, исходя из полученных результатов.
Пользователями ЭС, например в области медицины, могут быть опытные или начинающие врачи, студенты-медики и, наконец, сами больные, желающие знать суть своей болезни, развитие, имеющийся опыт ее лечения, лекарства, их положительные и отрицательные воздействия.
Рассмотрим функциональные модули ЭС.
Диалог – это интерфейс, который обеспечивает общение между экспертом, пользователем на привычной для них терминологии с остальными компонентами системы. Он выполняет перевод запросов, сформулированных на внешнем языке, т.е. естественном или специальном языке, во внутренний язык системы, а также преобразование ответов и объяснений с внутреннего языка во внешний, понятный пользователю. Он также управляет запросами, т.е. увязывает их в контексте – всех обменов, которые ранее имели место.
|
|
|
Вывод решений включает: механизм вывода, который путем умозаключений определяет одно или несколько решений; механизм оценки предлагаемых решений; блок управления механизмом вывода, повышающий эффективность его работы.
Приобретение знаний получает новые знания с одной стороны, от эксперта, а с другой, от модуля вывода решений и передает их в БЗ. Этот блок может также изменять уже существующие знания в БЗ.
Формирование объяснений инициируется пользователем, когда требуется обоснование полученного результата. Система может включать объяснения различных уровней для специалистов, а также для непосвященных в данной области пользователей, например студентов или пациентов.
Управление знаниями позволяет эффективно использовать информацию, расположенную в БЗ и БД. Наиболее существенным в этом модуле является метод отбора подмножеств данных из БД, необходимых для разрешения поставленного вопроса (рис. 3.2.) При отборе подмножеств данных возникает две проблемы:
|
|
|
1) семантики – как определить в БЗ подмножество полезной информации;
2) эффективности – какого уровня детализации информации в БД требуется достичь, учитывая возможность декомпозиции задачи на подзадачи.
Модуль управления знаниями может сам рассматриваться как ЭС, которая генерирует запросы к системе управления базы данных (СУБД), а в ответ получает подмножество информации, полезной для решения задачи.
Такая ЭС должна рассматривать несколько типов правил, которые назовем правилами выборки.
Первый тип правил связывает задачу с составляющими ее подзадачами, что можно выразить так:
1) тип задачи: – тип задачи 1, тип задачи 2,…
Второй тип правила определяет информацию, полезную для решения задачи:
2) тип задачи: – информация.
Третий тип правил соединяет тип информации с запросами пользователя:
3) тип информации: – вопрос.
Наконец, ЭС должна располагать данными о структурировании различных типов информации в такие структуры, как тезаурус (словарь), документальный файл, файл с ключами.
|
|
|
Используя правила выборки 1–3, блок генерации запросов создает их множество для данной подзадачи. Ответы на поставленные запросы, полученные из БД, представляются в форме отношений, которые преобразуются в язык, используемый для представления знаний первого и второго типов.
Система управления базой знаний (СУБЗ) управляет базой правил и через СУБД – БД. В функции СУБД входит отбор подмножества правил для решения подзадачи, а также получение новых фактов на основе базы правил и базы фактов путем использования машины вывода.
В рассмотренной ЭС одной из важных проблем является выбор языка, который позволяет описать тип задач и информацию. Известно, что схема БД включает описания имен объектов, атрибутов, отношений и областей. Но этого недостаточно, поскольку требуется еще представить семантические связи между элементами. Следует заметить, что схема БД – это статическое описание, поскольку она не изменяется. Напротив, для каждой вновь появляющейся подзадачи требуется динамически генерировать ее описание в форме “тип задачи”. А этот блок реализовывать не просто.
Разработку ЭС осуществляют следующие специалисты:
|
|
|
- эксперт в той проблемной области, на которую ориентирована ЭС;
- инженер по знаниям – специалист по разработке ЭС;
- программист – специалист по разработке инструментальных средств.
Эксперт определяет знания (данные и правила), характеризующие проблемную область, обеспечивает полноту и правильность введенных в ЭС знаний, оценивает полученные системой решения в процессе разработки системы.
Инженер по знаниям помогает эксперту выявить и формализовать знания, выбирает инструментальные средства, наиболее подходящие для представления знаний и реализации ЭС, выделяет и программирует стандартные (типовые) функции, которые используются экспертом при формулировке знаний.
Программист разрабатывает компоненты ЭС. Его деятельность относится к так называемому, интеллектуальному программированию, которое составляет:
- Языки искусственного интеллекта:
- объектно-ориентированные языки;
- языки для представления знаний.
- Автоматический синтез программ:
- дедуктивные методы;
- индуктивные методы.
- Инструментальные системы:
- “пустые”;
- системы (оболочки).
- Системы когнитивной графики.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 316; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!