Современные информационные технологии/1.Компьютерная инженерия.
Абдрахманова А. Б., ст.
преподаватель
Костанайский
государственный университет имени А.Байтурсынова, Республика Казахстан
Создание
экспертной системы «Выбор специальности»
В начале восьмидесятых
годов в исследованиях по искусственному интеллекту сформировалось
самостоятельное направление, получившее название "экспертные системы"
(ЭС). Цель исследований по ЭС состоит в разработке программ, которые при
решении задач, трудных для эксперта-человека, получают результаты, не
уступающие по качеству и эффективности решениям, получаемым экспертом.
Исследователи в области ЭС для названия своей дисциплины часто используют также
термин "инженерия знаний", введенный Е. Фейгенбаумом как "привнесение
принципов и инструментария исследований из области искусственного интеллекта в
решение трудных прикладных проблем, требующих знаний экспертов".
Сегодня эта тема
остается актуальной, т.к. не изучена до конца и понятие «Экспертная система» является непонятной
для большинства людей.
Экспертная система – это программное средство,
использующее экспертные знания для обеспечения высокоэффективного решения
неформализованных задач в узкой предметной области.
Основу ЭС составляет база знаний (БЗ) о предметной области, которая
накапливается в процессе построения и эксплуатации ЭС. Накопление и организация
знаний – внешнее свойство всех ЭС.
В экспертных системах
для решения задач на уровне эксперта-человека широко используются
специализированные знания. Термином эксперт
обозначается личность, обладающая экспертными знаниями в определенной области.
Это означает, что эксперт имеет знания или специальные навыки, которые
неизвестны или недоступны для большинства людей. Эксперт способен решать
задачи, которые большинство людей не способны решить вообще, или решает их
гораздо более эффективно. После того как были впервые разработаны экспертные
системы, они содержали исключительно только экспертные знания. Однако в наши
дни термин экспертная система часто применяется по отношению к любой системе, в
которой используется технология экспертных систем. Технология экспертных систем
может включать специальные языки экспертных систем, а также программные и
аппаратные средства, предназначенные для обеспечения разработки и эксплуатации
экспертных систем.
Разработка экспертной системы имеет существенные
отличия от разработки обычного программного продукта. Опыт создания экспертных
систем показал, что использование при их разработке методологии, принятой в
традиционном программировании, либо чрезмерно затягивает процесс создания
экспертной системы, либо вообще приводит к отрицательному результату.
Перед тем как приступить к разработке экспертной
системы, инженер по знаниям должен рассмотреть вопрос, следует ли разрабатывать
экспертную систему для данной проблемы. В обобщенном виде ответ может быть
таким: использовать экспертную систему следует только тогда, когда ее
разработка возможна, оправдана и методы инженерии знаний соответствуют решаемой
задаче.
Чтобы разработка экспертной системы была возможной, необходимо одновременное
выполнение по крайней мере следующих требований:
· наличие экспертов в данной
предметной области;
· эксперты способны выразить на
естественном языке и объяснить используемые ими методы, в противном случае
трудно рассчитывать на то, что знания экспертов будут «извлечены» и вложены в
экспертную систему;
· задача хотя и не должна быть
выражена в формальном виде, но все же должна относиться к достаточно «понятной»
и структурированной области, т.е. должны быть выделены основные понятия,
отношения и известные (хотя бы эксперту) способы получения решения задачи;
Экспертная система «Выбор специальности», относится к статическим, т.к. информация
оценивается на основе постоянных и
неизменных данных в базе данных и правил в базе знаний (знания могут
добавляться, но не в процессе функционирования ЭС). Экспертная система «Выбор
специальности» была разработана на языке программирования Delphi.
Что позволило значительно сократить время на разработку интерфейса программы, и
сосредоточиться на разработке алгоритма вывода знаний из базы данных. Вопросы и
объекты базы знаний хранятся в отдельных файлах, что позволяет избежать
привязки к сторонним программам, ориентированным на работу с базами данных (Paradox,
MS Access, SQL).
На рисунке 1 представлена схема функционирования данной
экспертной системы.
Рисунок
1. Схема работы
экспертной системы «Выбор специальности»
Рисунок 2. Схема работы экспертной системы «Выбор
специальности»
Принцип программы прост. Как только пользователь нажимает
кнопку «Старт», на экран выводится первый вопросы и предлагаемые варианты
ответа (рисунок 3). Выбрав один из ответов, программа отфильтровывает возможные
исходы, и предлагает перейти к следующему вопросу, чтобы уточнить результат. В
программе заложена возможность вести всего 5 вопросов, т.к. по статистике для малой экспертной системы
достаточно такого количество вопросов, чтобы получить верный результат.
После того, как пользователь ответил на все
вопросы и получения результата, программа предлагает сохранить результат.
Также имеется возможность добавление и
редактирование данных. При нажатии на кнопку «Редактор», появляется следующее
окно.
Данная экспертная система позволяет
абитуриенту, либо школьнику определить выбор специальности, с учетом
профильного предмета на экзамене и сферой деятельности.
Преимущества использования экспертных систем
Возникает вопрос:
"Зачем разрабатывать экспертные системы? И не лучше ли обратится к
человеческому опыту, как это было в прошлом?". Отметим лишь основные
преимущества, которые дает использование ЭС. Преимуществами и положительными
качествами искусственной компетенции являются:
1)
Её
постоянство. Человеческая компетенция ослабевает со временем.
2)
Легкость
передачи или воспроизведения.
3)
Устойчивость
и воспроизводимость результатов.
4)
Стоимость.
Вместе с тем разработка
ЭС не позволяет полностью отказаться от эксперта-человека. Хотя ЭС хорошо справляется
со своей работой, тем не менее в определенных областях человеческая компетенция
явно превосходит искусственную. Однако и в этих случаях ЭС может позволить
отказаться от услуг высококвалифицированного эксперта, оставив эксперта средней
квалификации, используя при этом ЭС для усиления и расширения его
профессиональных возможностей.
Литература:
1. Гаврилов А.В. Системы искусственного интеллекта: Учеб.
пособие: в 2-х ч. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. – Ч. 1. – 67 с.
2.
Девятков
В.В. Системы искусственного интеллекта. М.:Изд. МГТУ им. Баумана, 2001
3.
Джексон Э. Экспертные
системы. М.: Мир, 1991, стр. 121-145