Создание экспертной системы

Основная идея, которая последовательно была реализована в экспертной системе, состоит в том, что, поскольку персональные компьютеры становятся повсеместно распространенными, то могут использоваться любые самые сложные, комплексные методы обработки, если они приводят к повышению точности измерений и/или к снижению трудоемкости обработки данных. Резерв повышения точности при обработке данных на ПК заключается, прежде всего, в отказе от непроверяемых априорных предположений, приводящих к оцениванию "сверху". Часть априорных предположений проверяется с помощью стандартных статистических критериев. Для анализа последствий использования других предположений используется имитационное моделирование. В тех случаях, когда априорные предположения не выполняются, замена моделей происходит на основе априорной информации, хранящейся в базах знаний и данных. Все манипуляции с данными и математическими моделями в автоматизированной информационной системе осуществляются при минимальном участии пользователя, что позволяет надеяться, что она найдет широкое применение в работах по метрологическому обеспечению физико-химических измерений. Обработка результатов измерений проводится с использованием стандартных методов, но с учетом технологических критериев. Только совместное использование критериев из математической статистики и технологических критериев, таких как критерии потери качества, экономичности и безопасности дает возможность провести объективную оценку результатов измерений. Для осуществления оценки результатов измерения технологические критерии более важны, чем математические.

Структура экспертной системы. Особенность экспертной системы состоит в том, что математические модели и наборы экспериментальных данных играют роль фактов, а правила устанавливаются с помощью статистических методов исследования. Для каждого типа данных и для каждой новой задачи обработки создается математическая модель. Любая математическая модель на первом этапе рассматривается только как гипотеза, которая с одной стороны не должна противоречить накопленной системе знаний, а с другой должна выдерживать проверку практикой. Метрологическая аттестация рассматривается как исследование статистическими методами с использованием технологических критериев оценки. На первом этапе этих исследований анализируется априорная информация об измерительной задаче, которая используется, во-первых, для планирования эксперимента и, во-вторых, для обоснования критериев, позволяющих определить, решена ли с требуемой точностью поставленная измерительная задача. На следующем этапе полученные экспериментальные данные обрабатываются применительно к выбранной модели. Далее с помощью обоснованных критериев оценивается ее пригодность. Если выбранная модель позволяет решать поставленную измерительную задачу, она используется для контроля определяемых веществ, если не позволяет – производится выбор новой модели и, при необходимости, планирование нового эксперимента.

Экспертная система состоит из базы знаний, базовой программы и пользовательского интерфейса (диалоговый компонент, ориентированный на организацию общения с пользователем). В базе знаний хранятся математические модели, критерии, физико-химические данные, которые используются при обработке данных. При создании экспертной системы, учитывалось в первую очередь то, что специалист-метролог, студент, для которого создается автоматизированная система, может иметь минимальный опыт работы на персональном компьютере, и поэтому пользовательский интерфейс сделан очень простым, диалог с пользователем ведется на русском языке. Вывод результатов обработки организован в графической форме с поясняющим текстом.

Структуру экспертной системы можно представить в виде схемы:

1. Формирование исходных данных;

2. Предварительный анализ;

3. Вычисление метрологических характеристик градуировочного графика;

4. Вычисление метрологических характеристик результатов анализа;

5. Проверка однородности дисперсии градуировочного графика и анализируемых проб;

6. Вывод результатов обработки на экран дисплея (график и поясняющий текст);

7. Возврат в базу данных