Основные понятия и действующие лица инженерии знаний

Экспертная система, ее достоинства и недостатки

Краткий исторический очерк

Технология экспертных систем является одним из направлений новой области исследований, называемой искусственным интеллектом(ИИ, AI – Artificial Intellegence). По известному определению Бара и Файгенбаума:

Искусственный интеллект(ИИ) – это область информатики, которая занимается разработкой интеллектуальных компьютерных систем, т.е. систем, обладающих возможностями, которые мы традиционно связываем с человеческим разумом, - понимание языка, обучение способность рассуждать, решать проблемы и т.д.

Первые попытки моделировать процесс мышления были предприняты в 60-х годах 20-го века. В те годы специалисты в области ИИ пытались найти общие методы для решения широкого класса задач и использовать их в универсальных программах. Разработка универсальных программ оказалась слишком сложна, кроме того, выяснилось, что чем универсальнее программа, тем скуднее ее возможности при ре­шении конкретной проблемы.

В 70-е годы усилия были направлены на разработку общих методов и приемов программирования, пригодных для более специали­зированных программ. Постепенно стало ясно, что эффектив­ность программы при решении задачи зависит от знаний, кото­рыми она обладает, а не только от используемых ею формализмов и схем вывода. К концу 70-х гг. была принята принципиально новая концепция:

Чтобы сделать программу интеллектуальной, ее нужно снабдить множеством высококачественных специальных знаний о некоторой предметной области.

Это привело к развитию специализиро­ванных программных систем, каждая из которых является экс­пертом в узкой предметной области. Эти программы получили название экспертных систем.

Определим экспертную систему(ЭС), как программную систему, использующую экс­пертные знания для обеспечения высокоэффек­тивного решения задач в узкой предметной области.

 

Пол И. Джонсона, ученый, отдавший много лет исследованию поведения экспертов-людей, очень точно описывает тех, кого мы называем экспертом:

«Эксперт – это человек, который благодаря обучению и опыту мо­жет делать то, что мы все, остальные люди, делать не умеем; эксперты работают не просто профессионально, но к тому же уверенно и эффективно.

Эксперты обладают огромными познаниями и пользуются различ­ными приемами и уловками для применения своих знаний к проблемам и заданиям; они также умеют быстро переворошить массу несуществен­ной информации, чтобы добраться до главного, и хорошо умеют рас­познавать в проблемах, с которыми сталкиваются, примеры тех типовых проблем, с которыми они уже знакомы. В основе поведения экспертов лежит совокупность практически применимых знаний, которую мы будем называть компетентностью. Поэтому разумно предположить, что экс­перты — это те люди, к которым надо обратиться, когда мы желаем про­явить компетентность, делающую возможным такое поведение, как у них».

 

ЭС содержит компо­ненту решения задачи и компоненту поддержки. Вторая помогает пользователю взаимодействовать с главной программой, в том числе тестировать и отлаживать ее, модифицировать ее знания и данные.

Технология построения ЭС называется инженерией знаний.

Инженерия знаний существенно полагается на исследова­ние поведения экспертов с целью разработки разумных искус­ных программ. Хейес-Рот и др. в книге «Построение эксперт­ных систем» отметили:

«В основе интеллектуального решения проблемы лежит следующий принцип: система должна сконструировать это решение, действуя изби­рательно и эффективно в пространстве альтернатив. Из-за ограниченно­сти собственных ресурсов эксперт вынужден осуществлять поиск в этом пространстве избирательно, сводя к минимуму бесполезную работу. Зна­ния помогают эксперту распознать на самых ранних этапах полезную информацию, открывают ему многообещающие пути ее использования и помогают избежать малоуспешных усилий, отсекая тупиковые пути как можно раньше. Экспертная система достигает высокой производи­тельности, используя знания для того, чтобы наилучшим образом ис­пользовать свое время».

 

Основные понятия и действующие лица инженерии знаний

Средство построения ЭС(сокр. Инструмент) – язык программирования и поддерживающий пакет программ, используемые при создании экспертной системы. Язык про­граммирования отличается от обычных языков тем, что обеспечивает удобные способы представления сложных высоко­уровневых понятий.

Важно различать инструмент и саму ЭС, несмотря на то, что поддерживающие средства по определению также являются частью законченной экспертной си­стемы.

Эксперт – человек, который за годы обучения и практики научился чрезвычайно эффективно решать задачи, относящиеся к конкретной предметной области(и ЭС моделирует все его стратегии).

Инженер знаний — человек, имеющий позна­ния в информатике и ИИ и знающий, как надо строить экс­пертные системы. Он опрашивает экспертов, ор­ганизует знания, решает, как они должны быть представлены в системе, и может помочь программисту в написании программ.

Процедура извлечения знаний у эксперта и занесения его в программу называется извлечением знаний.

Конечный пользователь – человек, для которого была разрабо­тана система и который использует законченную ЭС. Например, это ученый, которому она помогает открывать новые месторождения минералов.

Пользователь – человек, использующий экспертную систему, т.е. конечный пользователь, эксперт, ин­женер знаний, клерк.

Рис.1.Инженерия знаний