Основные определения по теме «Экспертные системы»

Экспертные системы – это сложные программные комплексы, аккумулирующие знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующие эти знания для консультации менее квалифицированных специалистов.

Пользователь — специалист предметной области, для которого предназначена си­стема. Обычно его квалификация недостаточно высока, и поэтому он нуждается в помощи и поддержке своей деятельности со стороны экспертной системы.

Инженер по знаниям — специалист в области искусственного интеллекта, высту­пающий в роли промежуточного буфера между экспертом и базой знаний. Сино­нимы: когнитолог, инженер-интерпретатор, аналитик.

Интерфейс пользователя — комплекс программ, реализующих диалог пользова­теля с ЭС как на стадии ввода информации, так и при получении результатов.

База знаний  — ядро ЭС, совокупность знаний предметной области, записан­ная на машинный носитель в форме, понятной эксперту и пользователю (обычно на некотором языке, приближенном к естественному). Параллельно такому «че­ловеческому» представлению существует БЗ во внутреннем «машинном» пред­ставлении.

Решатель — программа, моделирующая ход рассуждений эксперта на основании знаний, имеющихся в БЗ. Синонимы: дедуктивная машина, машина вывода, блок логического вывода.

Подсистема объяснений — программа, позволяющая пользователю получить от­веты на вопросы: «Как была получена та или иная рекомендация?» и «Почему система приняла такое решение?» Ответ на вопрос «как» — это трассировка всего процесса получения решения с указанием использованных фрагментов БЗ, то есть всех шагов цепи умозаключений. Ответ на вопрос «почему» — ссылка на умо­заключение, непосредственно предшествовавшее полученному решению, то есть отход на один шаг назад. Развитые подсистемы объяснений поддерживают и дру­гие типы вопросов.

Интеллектуальный редактор базы знаний — программа, представляющая инженеру по знаниям возможность создавать БЗ в диалоговом режиме. Включает в себя систему вложенных меню, шаблонов языка представления знаний, подсказок и других сервисных средств, облегчающих работу с базой.

Решение – процесс и результат выбора способа и цели действий из ряда альтернатив в условиях неопределенности.

Приобретением знаний называется выявление знаний из источников и преобразование их в нужную форму, а также перенос в базу знаний ИС. Источниками знаний могут быть книги, архивные документы, содержимое других баз знаний и т. п., т. е. некоторые объективизированные знания, переведенные в форму, которая делает их доступными для потребителя.

Экспертные знания - знания,  которые имеются у специалистов, но не зафиксированы во внешних по отношению к нему хранилищах. Экспертные знания являются субъективными.

Формализация. Процесс формализации знаний, полученных у эксперта, состоит из следующих шагов: выбор метода измерения нечеткости, получение исходных данных посредством опроса эксперта, реализация алгоритма построения функции принадлежности.

Интерпретация данных. Это одна из традиционных задач для экспертных сис­тем. Под интерпретацией понимается процесс определения смысла данных, результаты которого должны быть согласованными и корректными. Обычно предусматривается многовариантный анализ данных.

Диагностика. Под диагностикой понимается процесс соотнесения объекта с некоторым классом объектов и/или обнаружение неисправности в некоторой системе. Неисправность — это отклонение от нормы. Такая трактовка поз­воляет с единых теоретических позиций рассматривать и неисправность обо­рудования в технических системах, и заболевания живых организмов, и все­возможные природные аномалии. Важной спецификой является здесь необходимость понимания функциональной структуры («анатомии») ди­агностирующей системы.

Мониторинг. Основная задача мониторинга — непрерывная интерпретация данных в реальном масштабе времени и сигнализация о выходе тех или иных параметров за допустимые пределы. Главные проблемы — «пропуск» тревож­ной ситуации и инверсная задача «ложного» срабатывания. Сложность этих проблем в размытости симптомов тревожных ситуаций и необходимость уче­та временного контекста.

Проектирование. Проектирование состоит в подготовке спецификаций на со­здание «объектов» с заранее определенными свойствами. Под спецификацией понимается весь набор необходимых документов — чертеж, пояснительная за­писка и т. д. Основные проблемы здесь — получение четкого структурного описания знаний об объекте и проблема «следа». Для организации эффектив­ного проектирования и в еще большей степени перепроектирования необхо­димо формировать не только сами проектные решения, но и мотивы их приня­тия. Таким образом, в задачах проектирования тесно связываются два основ­ных процесса, выполняемых в рамках соответствующей ЭС: процесс вывода решения и процесс объяснения.

Прогнозирование. Прогнозирование позволяет предсказывать последствия не­которых событий или явлений на основании анализа имеющихся данных. Прогнозирующие системы логически выводят вероятные следствия из задан­ных ситуаций. В прогнозирующей системе обычно используется параметри­ческая динамическая модель, в которой значения параметров «подгоняются» под заданную ситуацию. Выводимые из этой модели следствия составляют основу для прогнозов с вероятностными оценками.

Планирование. Под планированием понимается нахождение планов действий, относящихся к объектам, способным выполнять некоторые функции. В таких ЭС используются модели поведения реальных объектов с тем, чтобы логичес­ки вывести последствия планируемой деятельности.

Обучение. Под обучением понимается использование компьютера для обуче­ния какой-то дисциплине или предмету. Системы обучения диагностируют ошибки при изучении какой-либо дисциплины с помощью ЭВМ и подсказы­вают правильные решения. Они аккумулируют знания о гипотетическом «ученике» и его характерных ошибках, затем в работе они способны диагнос­тировать слабости в познаниях обучаемых и находить соответствующие сред­ства для их ликвидации. Кроме того, они планируют акт общения с учеником в зависимости от успехов ученика с целью передачи знаний.

Управление. Под управлением понимается функция организованной системы, поддерживающая определенный режим деятельности. Такого рода ЭС осуще­ствляют управление поведением сложных систем в соответствии с заданными спецификациями.

Оптимизация – нахождене решения, удовлетворяющего системе ограничений и максимизирующим или минимизирующим целевую функцию.