Экспертные системы | ||||||
Ссылки | ||||||
Об авторе | Что нового | (бес)толковый словарь | Разное | |||
Экспертные системы (ЭС) появились в результате развития систем с
искусственным интеллектом. Необходимость их создания была вызвана острой нехваткой специалистов-экспертов, которые смогли бы в любой момент квалифицированно отвечать на многочисленные вопросы в своей области знаний. Хороший эксперт всегда малодоступен, а очень хороший
- тем более. Поэтому так важно и нужно иметь компьютер, обладающий знаниями эксперта, к которому можно обратиться в любой момент с профессиональным вопросом на естественном языке.
Для того чтобы понять, зачем современному компьютеру необходимо быть интеллектуальным, рассмотрим взаимодействие человека, которого называют конечным пользователем (КП), и ЭВМ. Вот «портрет» его знаний (точнее - незнаний): 1. Он НЕ ЗНАЕТ, как устроен компьютер. 2. Он НЕ ЗНАЕТ, как писать программы для работы с компьютером. 3. Он НЕ ЗНАЕТ формальных (математических) методов решения задач в своей области, что необходимо для пользования компьютером. Чтобы читатель не нарисовал в своём воображении неправильный «портрет» конечного пользователя, заметим, что он - специалист в своей области, решает свою и очень важную конкретную задачу, т. е. проектирует, лечит, ищет неисправность в конструкции, синтезирует нужные вещества, создаёт новую технологию, ищет месторождение и т. д. А ЭВМ нужна ему лишь для повышения эффективности его труда, КП и без неё может решить свою задачу - ведь справлялся же он с ней до изобретения ЭВМ! Поэтому к ЭВМ он обращается для того, чтобы решить свою задачу быстрее и качественней, чем прежде. Как же быть? Многолетний опыт применения ЭВМ выработал определенную систему взаимодействия пользователя и ЭВМ, в которую входит (а точнее входили), по крайней мере, два промежуточных звена: аналитик и программист. Аналитик - это специалист по формальным методам решения задачи, т. е. прикладной математик, знакомый с предметной областью пользователя. Последнее свойство аналитика очень важно, иначе он просто не понимал бы КП. Задачу пользователя, сформулированную на естественном языке, аналитик представляет в математической формуле и разрабатывает (или заимствует из справочника) алгоритм ее решения. Составленную формализованную задачу и алгоритм ее решения он передает программисту, который составляет программу решения этой задачи на ЭВМ в виде текста на одном из языков, понятных машине, вводит ее через дисплей в ЭВМ и отлаживает эту программу. Для того чтобы устранить и эту «лишнюю инстанцию», можно пойти одним из двух путей: передать функции аналитика конечному пользователю, чтобы он сам формализовал и программировал свою задачу, работая непосредственно на дисплее; или передать эти функции ЭВМ и автоматизировать процесс формализации и программирования решения задачи пользователя. Первый путь требует обучения пользователя. В процессе обучения он должен научиться формализировать задачу, которую собирается решить на ЭВМ, т. е. выполнить роль прикладного математика в своей области и прикладного программиста, чтобы составить нужную программу. Именно так приходится поступать сейчас конечному пользователю, если он хочет решить свою задачу на ЭВМ. Почти все КП, использующие компьютер в своей области, идут этим тернистым путем, требующим много времени и усидчивости, чтобы стать программирующими пользователями. Поэтому так трудно внедрять ЭВМ в новые области. Ведь кроме желания работать на ЭВМ, надо ещё очень много знать и уметь. На первых этапах эффективность труда специалиста не повышается, а снижается. Ему приходится тратить слишком много дополнительного времени на формализацию своей задачи и программирование, не говоря уже об отладке программы, на другие неизбежные программистские заботы. Остаётся один путь - «научить» компьютер формализовать задачи, программировать, решать их и представлять результат решения в виде, доступном пониманию пользователя. Несмотря на то что создание таких интеллектуальных компьютеров, работающих в определенной предметной области, дело чрезвычайно сложное, на это пришлось пойти, чтобы не готовить из каждого специалиста
- инженера, медика, историка - профессионального программиста (программирующего пользователя). Что же такое экспертная система? Это - компьютерная система, предназначенная для общения с непрограммирующим конечным пользователем. Он
ведёт диалог с ЭС на естественном языке. В процессе диалога ЭС «понимает» задачу пользователя, формализует
её, составляет программу решения, решает и
выдаёт результат пользователю. Причём полученные решения бывают не только не хуже, а очень часто даже лучше рекомендаций, составленных экспертами в этой области. Поэтому такие компьютерные системы и назвали экспертными. 1. Понимать естественный язык, на котором пользователь излагает свою задачу. 2. Уметь построить формальную модель этой задачи, т. е. формализовать ее с тем, чтобы применить формальные методы решения. 3. Составить программу решения задачи (или в простейшем случае найти эту программу в своем архиве - банке данных). 4. Запустить программу и получить результат. 5. Интерпретировать результат, т, е. представить его в форме, доступной пользователю. 6. Объяснить (при необходимости), каким образом был получен этот результат. Из этих шести пунктов только четвёртый (прогон программы) имеет традиционный характер. Остальные же имеют прямое отношение к искусственному интеллекту. Понимание естественного языка является обязательной чертой всякой ЭС. При этом содержание задачи в компьютер может вводиться по-разному: с пульта дисплея или голосом через микрофон. Сам компьютер также может общаться с пользователем, выводя текст на экран дисплея или через синтезатор речи. При таком общении пользователя с компьютером неизбежны моменты непонимания (как и между людьми). Например, в известной фразе: «Я встретил ее на поле с цветами» совершенно непонятно, где были цветы - на поле, у неё или у меня? Для выяснения такого рода недоразумений собеседник (в данном случае компьютер) должен уметь задавать вопросы с тем, чтобы правильно понимать пользователя. Таким образом, в процессе формулирования задачи между пользователем и ЭС должен происходит оживлённый диалог, во время которого содержание задачи пользователь сообщается компьютеру. Программу, осуществляющую эту сложную операцию, называют лингвистическим процессором, или диалоговым процессором, подчеркивая диалоговый характер процесса взаимодействия с пользователем. В своей работе диалоговый процессор активно взаимодействует с базой знаний, где хранятся знания ц той предметной области, по которой специализирована данная ЭС. Сразу отметим, что нет ЭС на все случаи жизни, каждая ЭС довольно узко специализирована на определенную предметную область, например, диагностика определенного вида заболевавания крови, проектирование систем заданного класса, поиск месторождений определенного минерала, скажем вольфрамовой руды и т. д. Ограниченность предметной области ЭС дает возможность создать весьма полную базу знаний по тому или иному предмету, явлению, что обеспечивает компьютеру возможность понимать пользователя так же, как понимают друг друга специалисты одной области, т. е. «с полуслова». Но база знаний не только позволяет понимать пользователя, но и отвечать на его вопросы. Для этого она содержит сведения о том, каким образом поступали раньше специалисты в той или иной ситуации и что из этого вышло. Эти знания представлены в виде так называемых продукции, т. е. конструкций вида «если ..., то ...».Они дают возможность формализовать задачу пользователя, т. е. составить такую цепочку, связанную причинно-следственными связями, что в ее конце будет находиться ответ на заданный пользователем вопрос или поставлен другой вопрос, на который нужно ответить пользователю. Например, в медицинской ЭС: «если больной имеет повышенную температуру и насморк, то это возможно грипп», или в геологоразведочной ЭС: «если тип породы неизвестен, то надо проверять, какой из трех случаев имеет место: 1
- порода рыхлая, сыпучая; 2 - прочно связанная; 3
- легко ломается руками» и т. д. Таким образом одну ЭС составляют диалоговый процессор, база знаний и планировщик, которые и образуют так называемый интеллектуальный интерфейс между пользователями и компьютером. Каждая ЭС имеет подсистему объяснения, которая позволяет при необходимости разъяснить пользователю, каким образом получено то или иное решение и обосновать его (известно, что человек плохо воспринимает необоснованные советы). Приведем пример экспертной системы, которая позволила освободить несколько сот экспертов — специалистов по комплектации вычислительной системы типа «Вакс». Она работает на базе компьютера «Вакс-11 /780», который называют супер-мини ЭВМ (так именуют компьютеры, которые в габаритах мини-ЭВМ позволяют реализовать некоторые возможности суперкомпьютеров (по объему памяти, производительности и т. д.). Эта экспертная система предназначена для составления из различных блоков вычислительной системы в зависимости от требований и условий работы заказчика, характера решаемых задач, имеющегося оборудования, персонала и т. д. Всего система может быть укомплектована более чем 400 компонентами, каждый из которых имеет до восьми модификаций. Полный перебор всех возможных конфигураций, даже при двух модификациях каждого компонента, потребовал бы посмотреть более чем 10120 вариантов проекта системы (заметим для сравнения, что число атомов во Вселенной равно 1080). Только экспертная система в состоянии выбрать оптимальный вариант. Она имеет базу знаний из 850 продукционных правил вида «Если нужно разместить в стойке А узел В типа В и при этом необходимо удовлетворить требованиям Г, то следует проверить...». В результате ЭС позволяет выбрать такую конфигурацию вычислительной системы, которая наиболее полно удовлетворит требования заказчика, определит жизнеспособность полученной конфигурации и выдаст схемы взаимосвязей компонентов системы. Сейчас в мире уже существуют тысячи ЭС в самых разнообразных областях: медицине, технике, технологии, проектировании, геологоразведке, химии, экономии, юриспруденции и т. д. Они позволяют специалистам средней квалификации с помощью ЭС решать задачи, требующие высшую квалификацию. Любопытно, что появление ЭС породило на Западе своеобразное луддистское движение среди экспертов, которые отказывались рассекречивать и передавать свой опыт для заполнения банка знаний ЭС - ведь эта ЭС становилась обычно умнее (без кавычек) каждого из экспертов в отдельности. Это хорошо доказала, например, экспертная система «Мицин», которая диагностирует заболевания крови лучше любого врача гематолога. В лице экспертных систем человек получил надежного партнера для решения своих насущных и сложных задач. Именно поэтому ЭС часто называют партнерскими системами, | ||||||
Источники:
|
||||||
Последние изменения на странице произошли 08-08-2004 |