Тема: Базы знаний и экспертные системы
Понятие искусственного интеллекта. Базы знаний.
Понятие и назначение экспертных систем. Классификация ЭС.
Структура ЭС. Инструментальные средства построения ЭС.
Понятие искусственного интеллекта
Искусственный интеллект (англ. Artificial Intelligence (AI)) - раздел информатики, изучающий возможность обеспечения разумных рассуждений и действий с помощью вычислительных систем и иных искусственных устройств. При этом в большинстве случаев заранее неизвестен алгоритм решения задачи.
Искусственный интеллект (ИИ) как научное направление, связанное с попытками формализовать мышление человека, имеет длительную историю. Еще Платон, Аристотель, Р. Декарт, Г.В. Лейбниц, Дж. Буль и многие другие исследователи на уровне современных им знаний стремились описать мышление как совокупность некоторых элементарных операций, правил и процедур. Качественно новый период развития ИИ связан с появлением в научных лабораториях ЭВМ и публикацией книги И. Винера "Кибернетика или управление и связь в животном и машине".
Первые шаги кибернетики были направлены на изучение и осмысление процессов, протекающих в сложных, прежде всего живых системах, включая и мыслящие. Исследования имели ярко выраженный познавательный характер. Но уже тогда стали появляться разработки, направленные на воспроизведение в ЭВМ определенных процессов и феноменов мышления. Позднее именно это направление работ и оформилось в самостоятельную область, разрабатывающую проблему ИИ.
Работы по ИИ делятся на два направления.
Первое направление рассматривает продукт интеллектуальной деятельности человека, изучает его структуру (выделяя различные проявления интеллектуальной деятельности - решение задач, доказательство теорем, игры) и стремится воспроизвести этот продукт средствами современной техники, т.е. ЭВМ. Если удается запрограммировать ЭВМ так, чтобы она успешно решала конкретную задачу, то считают, что соответствующий вид интеллектуальной деятельности автоматизирован. Успехи этого направления ИИ тесно связаны с развитием ЭВМ и искусством программирования, т.е. с комплексом научно-технических исследований, называемым компьютерными науками. Это направление ИИ также часто называют машинным интеллектом.
Второе направление рассматривает данные о нейрофизиологических и психологических механизмах интеллектуальной деятельности, а в более широком плане - разумном поведении человека. Разработчики стремятся воспроизвести эти механизмы с помощью технических устройств, чтобы поведение их хорошо совпадало с поведением человека в определенных, заранее задаваемых пределах. При положительном решении этой проблемы считают, что соответствующий вид человеческой деятельности автоматизирован. Развитие этого направления, называемого искусственным разумом, тесно связано с успехами наук о человеке.
Оба основных направления ИИ связаны с моделированием. В первом случае с моделированием имитационным, а во втором - со структурным. В упрощенном виде структура основных направлений, существующих в ИИ, изображена на рис. 1.
Рис. 1. Основные направления исследований
в области искусственного интеллекта 1
Базы знаний
Одной из ключевых проблем создания ИИ является проблема представления и использования знаний.
В области ИИ понятие о знаниях сформировалось в ходе исследований по созданию принципов и техники работы с большими объемами данных, и по построению баз данных (БД). Эффективность БД во многом зависит от того, каким именно способом организовываются, структурируются данные в памяти ЭВМ. До недавнего времени основную роль в этом играли формальные характеристики данных: принадлежность их некоторой табличной структуре, вхождение в одну тематическую группу и т. д.
Эффективность БД может быть существенно повышена, если связывать хранящуюся информацию за счет отношений, которые существуют между фактами в объекте управления или в естественной среде. Отношения эти должны быть не случайными, ситуативными, а отражать существенные связи объекта, его природу. Возникает необходимость отображения в БД знаний об объекте. Такие БД стали называть интеллектуальными базами данных или базами (системами) знаний.
Каждая БЗ является математической моделью некоторой области прикладного, неформализованного знания. Разработанные модели должны быть зафиксированы в памяти ЭВМ и использоваться для решения прикладных задач.