Структура, организация и режимы работы экспертных систем

Упрощенно структура ЭС может быть представлена тремя основными модулями: база знаний; машина логического вывода; интерфейс с пользователем.

База знаний содержит знания, относящиеся к конкретной прикладной области, в том числе отдельные факты, правила, методы, эвристики и различные идеи, относящиеся к решению задач в этой прикладной области.

Машина логического вывода активно использует информацию, содержащуюся в базе знаний, и реализует механизм автоматического рассуждения. Интерфейс с пользователем обеспечивает беспере­бойный обмен. Самым популярным формальным языком пред­ставления знаний является язык правил типа "если-то", называемых также продукциями. Каждое такое правило есть некоторое условное утверждение. Например: если предварительное условие А, то заключение (вывод) В; если ситуация С, то действие D; если выполнены условия F и R, то не выполнено условие L, и т.п. Правила "если-то" обычно оказываются весьма естественным выразительным средством представления знаний. Кроме того, они обладают следующими свойствами: модульность, возможность инкрементного наращивания, удобство модификации, "прозрачность" рассуждений. Применение правил "если-то" облегчает получение ответов на следующие основные типы вопросов пользователя: вопросы типа "как" (каким образом вы пришли к этому выводу?); вопросы типа "почему" (почему вас интересует эта информация?).

Программы ЭС имеют специфическую организацию. Так, они имеют начальное состояние и осуществляют поиск конечного состояния, т.е. цели. В них предусмотрены возможности выбора, которые реализуются автоматически и позволяют выполнить шаги от начального состояния к новым состояниям, более или менее близким к цели. Таким образом, программы отыскивают цель, "шагая" от состояния к состоянию. Они должны распознавать ситуацию, когда цель найдена или поиск зашел в тупик. Как правило, на промежуточных стадиях вычисляется некоторое число, посредством которого программа оценивает свой ход.

ЭС, как правило, работают в интерактивном режиме. Интеллектуальная программа может принимать данные в свободной форме - в виде простых предложений на естественном языке. При этом, конечно, должны быть определены темы разговора с компьютером, а обмен данными осуществляться в форме простых предложений при ограничении структуры таких предложений до нескольких несложных конструкций.

Характерными чертами ориентированного на пользователя диалога (помимо общения на естественном языке) являются способность программы задавать вопросы, соответствующие ситуации, и способность по запросу объяснить свои заключения.

Создание ЭС с широким спектром возможностей, являющихся не механическими исполнителями воли человека, а его равноправными партнерами при поиске решений в сложных ситуациях, требует привлечения эффективных инструментальных средств программи­рования.