Информатика и выч. техника \ Интеллектуальные информационные системы

Интеллектуальные информационные системы. Сферы использования ИИС. Модели представления знаний, страница 2

2.  прямой вывод – к известным фактам отыскивается заключение, которое из этих фактов следует. Если такое заключение удается найти. Оно заносится в рабочую память. Вывод называется управляемым данными (антицидентами)

Пример: имеется фрагмент БЗ из двух правил

П1. Если «отдых – летом» и «человек – активный», то «ехать в горы»

П2. Если «любит – солнце», то «отдых - летом»

В систему поступают два факта «человек – активный» и «любит – солнце»

Прямой вывод:

Первый проход:

Шаг 1: пробуем правило 1 (правило отсутствует)

Шаг 2: пробуем правило 2 (правило работает) – заключается, что «отдых – летом»

Второй проход:

Шаг 3: пробуем правило 1 (правило работает, система выдает «ехать – в горы»

Обратный вывод:

Первый проход:

Шаг 1: цель – «ехать в горы», пробуем правило 1.

«отдых летом» - новая цель

Шаг 2: цель – «отдых летом», пробуем правило 2.

Второй проход (нашли цель «отдых летом»):

Шаг 3: пробуем правило 1 – «ехать в горы»

Методы поиска:

  1. в глубину. В качестве цели выбирается та, которая соответствует более детальному уровню описания задач
  2. при поиске в ширину. Система сначала будет диагностировать все симптомы, находящиеся на одном уровне, а лишь потом перейдет к следующему уровню детализации.
  3. разбиение на подзадачи – рассматривается как достижение внутренней цели для достижения внешней
  4. α,β – алгоритм – уменьшение пространства поиска путем отсечения заведомо не перспективных ветвей.

Тема 2. Разработка систем, основанных на знаниях

Экспертная система – сложный программный комплекс, аккумулирующий знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующий эмпирический опыт для менее опытных специалистов.

a.  Коллектив разработчиков

По крайней мере 4 человека:

- программист

- пользователь

- инженер по знаниям

- эксперт

Реально 8-10 человек

b.  Технология проектирования и разработки

2.2.1.  проблемы разработки программных экспертных систем (ПЭС)

выбор проблемы → разработка прототипа → экспертная система → доработка до ПЭС → оценка ЭС → стыковка ЭС → поддержка ЭС

Если на предприятии накоплен опыт по автоматизации:

  1. формирование КИС, организация сложных расчетов, работа с компьютерной графикой, обработка текста и автоматиз. д/о.
  2. позволяет отделить задачи ЭС от задач линейного программирования

Выбор проблемы включает в себя:

  1. определение предметной области
  2. нахождение эксперта и коллектива разработчиков
  3. определение предварительного подхода к решению проблемы
  4. анализ расходов и прибыли разработчика
  5. подготовка плана разработки.

Практическое занятие №4 (20.10.03)

Семантические сети

Лекция 4 (21.10.03)

Рис. 1. Стадии разработки прототипа ЭС

Э – эксперт;

И – инженер по знаниям;

П – пользователь;

Пр – программист.

Выбор проблемы – самая критическая часть в разработке экспертной системы (ЭС)

Если надо получить неформализованные или плохо формализованные знания, то используется ЭС

У инженера по знаниям и эксперта д.б. примерно одинаковый тезаурус.

Определение предварительного подхода к решению задачи

 осуществляется с учетом:

  • характеристики задачи
  • ресурсов решения задачи.

З = Р + Ен*К, где

Р – расходы на создание системы

Ен – нормативный коэффициент приведения (=0,25, т.к. срок окупаемости системы = 4 года)

К – капитальные затраты (себестоимость основных средств, доставки, транспортировки, монтажа)

В современных условиях Ен – 0,33¸0,5

Прибыль от внедрения ЭС может быть увеличена за счет:

·  снижения себестоимости продукции;

·  повышения производительности труда;

·  расширения номенклатуры продукции (услуг);

·  создания новых видов продукции (услуг) в конкретной области.

Разработка прототипа

Технология быстрого прототипирования:

Прототип – усеченная версия ЭС, спроектированной для проверки фактов, связей и стратегий рассуждений экспертов.

Объем прототипа – несколько десятков правил, фреймов или примеров.

Последовательность разработки прототипа, а также участвующий в этом коллектив, см на рис. 1.

  1. Идентификация проблемы – знакомство и обучение членов коллектива разработчиков, а также создание неформальной формулировки проблемы. Срок 1-2 недели.

На этом этапе:

А) уточняется задача

Б) определяются:

·  необходимые ресурсы (время, трудовые, инструменты);

·  источники знаний (книги, дополнительные эксперты, методики);

·  оцениваются уже имеющиеся ЭС, классы решаемых задач и т.д.

  1. Извлечение знаний – получение инженером наиболее полного представления о предметной области и способах принятия решения. Средняя продолжительность 1-3 месяца.

Перенос знания эксперта инженеру по знаниям.

Существует также 15 неавтоматизированных методов получения знаний и более 20 автоматизированных

Методы извлечения знаний:

1)  Коммуникативные

1.1.  Пассивные

·  Наблюдения

·  Лекции

·  Протокол

·  Мысли вслух

1.2.  Активные

1.2.1. Групповые

·  Мозговой штурм

·  Круглый стол

·  Ролевые игры

1.2.2. Индивидуальные

·  Анкетирование

·  Интервью

·  Диалог

·  Экспертные игры

2)  Текстологические

·  Анализ учебников

·  Анализ литературы

·  Анализ документов

Коммуникативные методы охватывают методы и процедуры контактов инженера с экспертом

Текстологические – включают методы извлечения знаний из методик, статей, монографий, учебников и т.п.

1) и 2) обычно используются вместе

Пассивные методы – ведущая роль в извлечении знаний передается эксперту. Инженер по знаниям протоколирует, наблюдает…

Активные методы – ведущая роль принадлежит инженеру по знаниям. Он контактирует с экспертом в разных формах: анкетирует, интервьюирует и т.д.

В процессе работы методы чередуются.

Деление активных методов на групповые и индивидуальные связано с возможным количеством экспертов.

Сейчас ведущими являются активные методы.

Широко используются игры.

Zпо = Z1 U Z2, где Zпо – объем знаний предметной области

    3. Структурирование (концептуализация) знаний – разработка неформального описания знания в предметной области в виде графа, таблицы, диаграммы или текста, которое отражает основные концепции и взаимосвязи между понятиями предметной области

Средняя продолжительность 2-4 недели

Выявляется:

·  структура Zпо, т.е. выделяется терминология (тезаурус);

·  список основных понятий и их атрибутов;

·  отношения между понятиями;

·  структура входной и выходной информации;

·  стратегия принятия решения + ограничения на эти стратегии

В настоящее время существует тенденция к опережению технических средств теоретического обоснования

Структурирование знаний появилось в 70-х годах. Методология структурирования близка к теории больших систем.

Существуют методы традиционные, одним из которых является иерархический подход.

Иерархический подход – большая проблема делится на более мелкие, которые решаются отдлеьно (последовательно или параллельно)

Для k+1 уровня детализации k-й уровень является системой

Объектно-структурный подход имеет нисходящую и восходящую стратегию.

Нисходящая (дедуктивная) – осуществляет последовательность композиций сверху вниз от общего к частному.

Восходящая (индуктивная) последовательность – постепенное обобщение понятий, увеличение степени абстракции описаний снизу вверх.

Традиционные походы к проектированию сложных систем всегда делили на:

Скачать файл