Современные информационные технологии /1. Компьютерная инженерия

К.т.н., доц. Т.Б. Аждер

Московский технологический университет, Россия

Экспертные системы и их классификация

Экспертная система (ЭС) – это интеллектуальная информационная система, предназначенная для решения плохо формализуемых задач на основе накапливаемого в базе знаний опыта работы экспертов в проблемной области.

ЭС применяются для решения задач следующего типа:

̶ задачи, которые не могут быть представлены в числовой форме;

̶ задачи, в которых исходные данные и знания о предметной области обладают неоднозначностью, неполнотой, противоречивостью;

̶ в задаче нельзя выразить цели с помощью четко определенной целевой функции;

̶ для решения задачи не существует однозначного заранее известного алгоритма и вывод формируется по исходным данным в виде цепочки рассуждений из базы знаний.

Главное отличие ЭС и систем искусственного интеллекта от систем обработки данных состоит в том, что в них используется специальный символьный, а не числовой способ представления данных, а в качестве методов обработки информации применяются процедуры логического вывода и эвристического поиска решений.

В зависимости от сложности и особенности решаемой задачи принято выделять четыре класса ЭС.

1. Классифицирующие ЭС. Используются для решения аналитических задач, к которым относятся задачи распознавания различных ситуаций (по набору заданных признаков выявляется сущность некоторой ситуации). В соответствии с исходными условиями среди альтернативных решений находится одно, наилучшим образом удовлетворяющее поставленной цели и ограничениям. Таким образом определяется принадлежность анализируемой ситуации к некоторому классу.

2. Доопределяющие ЭС. Используются для решения аналитических задач, которые не имеют определенных исходных данных и применяемых знаний. ЭС определяет недостающие знания и получает несколько возможных решений с различной вероятностью или уверенностью в необходимости их выполнения. В качестве методов работы с неопределенностями могут использоваться байесовский вероятностный подход, коэффициенты уверенности, нечеткая логика. Для формирования решения доопределяющие ЭС могут использовать несколько источников знаний.

Для аналитических задач классифицирующего и доопределяющего типов характерны следующие проблемные области:

̶ интерпретация данных;

̶ диагностика;

̶ коррекция.

3. Трансформирующие ЭС. Являются синтезирующими динамическими и в отличие от аналитических статических ЭС предполагают повторяющееся преобразование знаний в процессе решения задач, что связано с характером результата, который нельзя заранее предопределить, а также с динамичностью самой проблемной области.

В качестве методов решения задач в трансформирующих ЭС используются разновидности гипотетического вывода:

̶ генерации и тестирования - по исходным данным осуществляется генерация гипотез, а затем происходит проверка сформулированных гипотез на подтверждение поступающими фактами;

̶ предположений и умолчаний – по неполным данным подбираются знания об аналогичных классах объектов, которые в дальнейшем динамически адаптируются к конкретной ситуации в зависимости от ее развития;

̶ использование общих закономерностей в случае неизвестных ситуаций, позволяющих генерировать недостающее знание.

4. Многоагентные ЭС. Для таких динамических систем характерна интеграция в базе знаний нескольких разнородных источников знаний, обменивающихся между собой получаемыми результатами на динамической основе.

Для многоагентных систем характерны следующие особенности:

̶ проведение альтернативных рассуждений на основе использования различных источников знаний с механизмом устранения противоречий;

̶ распределенное решение задач, разбиваемое на параллельно решаемые подзадачи;

̶ применение множества стратегий работы механизма вывода заключений в зависимости от типа решаемой проблемы;

̶ обработка больших массивов данных;

̶ использование различных математических моделей и внешних процедур;

̶ способность прерывать решения задач в связи с необходимостью получения дополнительных данных и знаний от пользователей, моделей, параллельно решаемых подзадач.

Для синтезирующих динамических ЭС наиболее применимы следующие проблемные области:

̶ проектирование;

̶ прогнозирование;

̶ диспетчеризация;

̶ планирование;

̶ мониторинг;

̶ управление.

Литература:

1. Джексон П. Введение в экспертные системы. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2001.

2. Люгер Дж.Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем, 4е издание: пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003.

3. В. Н. Убейко. Экспертные системы.- М.: МАИ, 1992.