Функционирование экспертных систем

Анализ работы экспертной системы более всего удобно провести, предварительно

рассмотрев ее структурную организацию (рис.1).

Рис.1.

ЭС имеет две категории взаимодействия и два отдельных входа, которые отвечают разным

целям работы пользователей с ЭС:

1. Пользователь, которому будет нужна консультация ЭС – диалоговый сеанс работы с ней,

в процессе которого она решает некоторую экспертную задачу. В этом случае диалог с ЭС

осуществляется через диалоговый процессор – специальный компонент ЭС, предназначенный для

обеспечения контакта пользователя и ЭС. Существует две основных формы диалога с ЭС – диалог

на ограниченном подмножестве естественного языка и диалог на основе меню. На рисунке

последовательность процессов в структуре ЭС изображена в виде серой ломаной линии (1).

2. Экспертная группа инженерии знаний, которая состоит из экспертов в предметной

области и инженеров знаний. В функции этой группы входит заполнения базы знаний, которое

осуществляется с помощью специального диалогового компонента ЭС – подсистемы

преобразования знаний, которая разрешает частично автоматизировать этот процесс.

Последовательность процессов при контакте с ЭС контактной группы знаний изображенная в виде

серой ломаной линии (2).

База знаний – наиболее важный компонент ЭС, на которой основанные ее

"интеллектуальные способности". В отличии от всех других компонентов ЭС, база знаний –

сменная часть системы, которая может пополняться и модифицироваться инженерами знаний, в

меру накопления знаний и опыта использования ЭС, между консультациями.

Существуют несколько способов представления знаний в ЭС, (знания представлены в

символической форме, элементарными компонентами представления знаний есть тексты, списки и

другие символьные структуры). Процесс размышлений представляется как последовательность

символьных преобразований.

Наиболее распространенный способ представления знаний – в виде конкретных фактов и

правил, по которым из имеющихся фактов могут быть выведены новые. Факты представлены,

например, в виде троек:

(АТРИБУТ, ОБЪЕКТ, ЗНАЧЕНИЯ)

Заданный объект имеет заданный атрибут (свойство) с заданным значением. Например,

тройка (ТЕМПЕРАТУРА, ПАЦИЕНТ, 37.5) представляет факт – "температура больного равняется

37.5 градусов". Такой способ представления фактов принятый в системе MYCIN. В более простых

случаях факт выражается не конкретным значением атрибута, а каким-нибудь простым

утверждением, которое может быть истинным или ошибочным. Например: "У больного насморк".

В таких случаях факт можно обозначать каким-нибудь коротким именем или использовать для

предоставления факта сам текст соответствующей фразы. Правила в базе знаний имеют вид:

ЕСЛИ А ТО S, где А – условие, S – действие.

Действие S исполняется, если А истинно. Чаще всего действие S, так же, как и условие,

представляет собой утверждения, которые может быть выведен системой, если истинное условие

правила А.

Правила в базе знаний служат для представления эвристических знаний (эвристик), то есть

неформальных правил размышлений, вырабатываемых экспертом на основе опыта его работы.

Пример ЕСЛИ...  ТО...

ЕСЛИ У БОЛЬНОГО НАСМОРК, ТО В СКОРОМ ВРЕМЕНИ ОН ЗАБОЛЕЕТ ГРИППОМ.

Как условие, А может выступать или факт, или несколько фактов соединенных логической

операцией И: А и A1 и А2 и... An.

В математической логике такое выражение называется конъюнкцией. Оно считается

верным в том случае, если верные все его компоненты. Действия, которые входят в состав правил,

могут содержать новые факты. При применении таких правил эти факты становятся известные

системе, то есть включаются в великое множество фактов, который называется рабочим

множеством. Если система не может вывести некоторый факт, истинность или ошибочность

которого нужно установить, то система спрашивает о нем пользователя.

Подсистема ввода-вывода – программный компонент ЭС, который реализует процесс ее

размышлений на основе базы знаний и рабочего множества. Цель работы ЭС – вывести

некоторый заданный факт, который называется целевым утверждением, или опровергнуть этот

факт. При предоставлении фактов в виде троек целевое утверждение формируется в виде: "Найти

значение атрибута А у объекта О". Целевое утверждение может быть заложено заранее в базу

знаний системы, или вытягивается системой из диалога с пользователем.

Работа системы представляет собой последовательность шагов, на каждом из которых из

базы знаний выбирается некоторое правило, которое применяется к текущему содержимому

рабочего множества. Цикл заканчивается, когда выведенное или опровергнутое целевое

утверждение. Цикл работы ЭС иначе называется логическим выводом. Логический вывод может

происходить многими способами, в большинстве случаев это обратная цепочка размышлений или

прямая цепочка размышлений.

В примере диалога с ЭС в случае простой ЭС и базы знаний, диалог пользователя с

системой можно вообразить себе в такой способ:

Система: вы хотите узнать, нужно ли больному лекарство

Пользователь: Да

Система: Верно ли, что у больного насморк?

Пользователь: Да

Система: Верно ли, что у больного температура?

Пользователь: Да

Система (после некоторого соображения): Нужно дать больному лекарство.

Как видно из этого примера, в ходе консультаций инициатива диалога принадлежит

системе, а сама консультация в ЭС выглядит также как и консультация у эксперта человека:

задается ряд вопросов и на основании их анализа выдается экспертный вывод. Однако, в отличии

от беседы с специалистом, диалог с ЭС имеет свои психологические особенности: большинство

пользователей склонны меньше доверять "мысли" экспертной системы, чем мысли живого

эксперта.

Пользователь может обратиться в подсистему объяснения, для получения пояснений. Для

того, чтобы понять как она работает, необходимо рассмотреть вопрос: в какой форме ЭС

сохраняет информацию о процессе своих размышлений. В ЭС принято представлять процесс

логического вывода в виде схемы, которая называется деревом вывода.

Дата добавления: 2015-10-24