Експертні системи (архітектура)
Архітектура експертних систем. як правило, складається з декількох компонентів, присутність кожного з яких забезпечує роботу системи в цілому. Ці компоненти важливі не стільки окремо, скільки в злагодженій взаємозалежної роботі, тому що всі вони грають важливу роль в рішенні задач, для яких і призначена експертна система.
У структуру експертної системи входять:
- вирішувач
- робоча пам'ять або база даних
- база знань (БЗ)
- компоненти придбання знань
- пояснювальний компонент
- діалоговий компонент
Вирішувач призначений для того, щоб, використовуючи вихідні дані з робочої пам'яті і знання з БЗ, формувати таку послідовність правил, які, застосовуючи до вихідних даних, дозволяють вирішувати необхідну задачу.
База даних
У базі даних (робочої пам'яті) зберігаються вихідні і проміжні дані розв'язуваної задачі. Цей термін збігається за назвою, але не за змістом з терміном, використовуваним в інформаційно-пошукових системах і системах управління базами даних (СКБД) для позначення всіх даних, що зберігаються в системі.
База знань
База знань необхідна для зберігання довгострокових даних, що описують розглянуту область, і правил, що описують необхідні дії над даними цієї області.
Компоненти придбання знань
Компоненти придбання знань автоматизують процеси наповнення ЕС знаннями, здійснюваний користувачем-експертом. Експерт високого рівня вносить свої знання в експертну систему, точніше, в компонент придбання знань. На цьому компоненті в подальшому і грунтується весь евристичний метод вирішення завдань.
пояснювальний компонент
Пояснювальний компонент інтерпретує в доступну для користувача форму методи розв'язання задачі або прийняття системою певного рішення. Крім того, він виконує функції пояснення порядку використання даних, необхідних для прийняття рішення. Це полегшує експерту тестування системи і підвищує довіру користувача до отриманого результату.
діалоговий компонент
Діалоговий компонент необхідний для організації дружнього спілкування з користувачем, як в ході вирішення завдань, так і в процесі набуття знань і пояснення результатів роботи. Назва цього компонента говорить сама за себе - він виконує функції діалогового інтерфейсу. З його допомогою в систему вносяться питання і поправки, а також візуалізуються відповіді.
Робота експертної системи
ЕС можуть працювати в двох режимах: режимі придбання знань і режим консультації. Режим консультації ще називають режимом рішення задачі або режимом використання експертної системи.
Режим придбання знань
У режимі придбання знань через посередництво інженера по знаннях спілкування з ЕС здійснює експерт. В цьому режимі експерт, використовуючи компонент придбання знань, наповнює систему своїми знаннями. Знання ці, в свою чергу, дозволяють ЕС в режимі використання вже самостійно вирішувати завдання з проблемної області. Експерт описує проблемну область у вигляді якоїсь спільноти даних і правил. Даними визначаються об'єкти, їх характеристики і значення, що існують в проблемній області. Правила визначають способи управління даними, характерні для даної галузі. Режиму придбання знань в традиційному підході до розробки програм відповідають етапи алгоритмізації, програмування і налагодження, виконувані програмістом. Таким чином, на відміну від традиційного підходу в разі ЕС розробку програм здійснює не програміст, а експерт, який не володіє програмуванням.
Структура динамічної експертної системи
режим консультації
У режимі консультації спілкування з ЕС здійснює кінцевий користувач, якого цікавить результат і, можливо, спосіб його отримання. Користувач може не бути фахівцем у цій проблемної області, в залежності від призначення ЕС (в цьому випадку він звертається до ЕС лише за кінцевим результатом), або бути фахівцем (в цьому випадку він може сам отримати результат, але повинен звертатися до ЕС з метою або прискорити процес отримання результату, або покласти на ЕС рутинну роботу). У режимі консультації дані про завдання, після обробки їх діалоговим компонентом, надходять в робочу пам'ять. Вирішувач, керуючись входять даними з робочої пам'яті, загальних даних про проблемну область і правил з бази даних формулює рішення задачі. ЕС при рішенні завдання не тільки виконує визначену послідовність операції, але і попередньо формує її. Якщо реакція системи не зрозуміла користувачу, то він може зажадати пояснення: "Чому система задає питання?", "Як отримана відповідь?".
Подання знань в експертних системах
Основне питання, яке можна вирішити при поданні знань - це питання визначення складу знань. Друге питання стосується форми представлення знання. Дві ці проблеми незалежні один від одного, адже обраний спосіб представлення може виявитися непридатним або неефективним для вираження деяких знань.
Питання формулювання знань можна розділити на дві досить незалежні завдання: як організувати знання і як представити знання у потрібній формі.
Необхідність виділення формулювання знань в самостійну задачу викликана, зокрема, тим, що ця задача виникає для будь-якої мови формалізації і способи вирішення цього завдання є однаковими або схожими незалежно від використовуваних форм уявлення. Питання, які вирішуються при поданні знань, такі:
- визначення складу подаються знань
- організація знань
- уявлення знань
При визначенні складу знань враховуються такі чинники:
- проблемна середу
- архітектура експертної системи
- потреби і цілі користувачів
- мова спілкування
З урахуванням архітектури експертної системи знання поділяють на інтерпретовані і неінтерпретіруемие. Перший тип: ті знання, які здатний інтерпретувати вирішувач. Всі інші відносяться до другого типу. Вирішувач не знає ні їх структури, ні змісту. Якщо ці знання використовуються будь-яким компонентом системи, то він не "усвідомлює" цих знань.
Неінтерпретіруемие знання
Неінтерпретіруемие знання ділять на допоміжні знання, що зберігають інформацію про лексику і граматику мови спілкування, про структуру діалогу, і підтримують знання. Допоміжні знання обробляються природно-мовної компонентою, але хід цієї обробки вирішувач не усвідомлює, так як цей етап обробки вхідних повідомлень є допоміжним для проведення експертизи. Підтримують знання використовуються при створенні системи і при поясненні дій або рішень.
інтерпретуються знання
Інтерпретуються знання можна розділити на предметні знання, керуючі знання і знання про подання. Знання про подання містять інформацію про те, яким чином в системі представлені інтерпретовані знання.
Предметні знання містять дані про предметну область і способи перетворення цих даних при вирішенні поставлених завдань. Відзначимо, що по відношенню до предметних знань знання про подання і знання про управління є метазнанія. У предметних знаннях можна виділити описатели і власне предметні знання. Описувачі містять певну інформацію про предметні знаннях, таку, як коефіцієнт визначеності правил і даних, заходи важливості і складності. Власне предметні знання розбиваються на факти і виконувані твердження. Факти визначають можливі значення сутностей і характеристик предметної області. Виконувані твердження можуть містити інформацію про те, як можна змінювати опис предметної області в ході вирішення завдань. Говорячи іншими словами, виконувані твердження - це знання, що задають процедури обробки.
Керуючі знання можна розділити на фокусують і вирішальні. Фокусують знання описують, які знання слід використовувати в тій чи іншій ситуації. Вирішальні знання містять інформацію, яка використовується для вибору способу інтерпретації знань, відповідного до поточної ситуації.
пов'язані теми