Этапы проектирования экспертной системы

В настоящее время сложилась определенная технология разработки ЭС, которая включает следующие шесть этапов:

• этап идентификации,

• этап концептуализации,

• этап формализации,

• этап выполнения,

• этап тестирования,

• этап опытной эксплуатации.

Рис. 3. Методика (этапы) разработки ЭС

На всех этапах разработки инженер по знаниям играет активную роль, а эксперт - пассивную. По мере развития самообучающихся свойств экспертных систем роль инженера по знаниям уменьшается, а активное поведение заинтересованного в эффективной работе экспертной системы пользователя-эксперта возрастает. Описание приемов извлечения знаний инженерами знаний представлено в таблице 2.

Приемы	Описание
1. Наблюдение	Инженер наблюдает, не вмешиваясь, за тем, как эксперт решает реальную задачу
2. Обсуждение задачи	Инженер на представительном множестве задач неформально обсуждает с экспертом данные, знания и процедуры решения
3. Описание задачи	Эксперт описывает решение задач для типичных запросов
4. Анализ решения	Эксперт комментирует получаемые результаты решения задачи, детализируя ход рассуждений
5. Проверка системы	Эксперт предлагает инженеру перечень задач для решения (от простых до сложных),которые решаются разработанной системой
6. Исследование системы	Эксперт исследует и критикует структуру базы знаний и работу механизма вывода
7. Оценка системы	Инженер предлагает новым экспертам оценить решения разработанной системы

Таблица 2

Первые два этапа разработки экспертной системы составляют логическую стадию, не связанную с применением четко определенного инструментального средства. Последующие этапы реализуются в рамках физического создания проекта на базе выбранного инструментального средства. Вместе с тем, процесс создания экспертной системы, как сложного программного продукта, имеет смысл выполнять методом прототипного проектирования, сущность которого сводится к постоянному наращиванию базы знаний, начиная с логической стадии.

Этап идентификации связан, прежде всего, с осмыслением тех задач, которые предстоит решить будущей ЭС, и формированием требований к ней. Результатом данного этапа является ответ на вопрос, что надо сделать и какие ресурсы необходимо задействовать (идентификация задачи, определение участников процесса проектирования и их роли, выявление ресурсов и целей).

Этап концептуализации. На данном этапе проводится содержательный анализ проблемной области, выявляются используемые понятия и их взаимосвязи, определяются методы решения задач. Этот этап завершается созданием модели предметной области (ПО), включающей основные концепты и отношения. На этапе концептуализации определяются следующие особенности задачи:

• типы доступных данных;

• исходные и выводимые данные, подзадачи общей задачи;

• применяемые стратегии и гипотезы;

• виды взаимосвязей между объектами ПО, типы используемых отношений (иерархия, причина — следствие, часть — целое и т.п.);

• процессы, применяемые в ходе решения;

• состав знаний, используемых при решении задачи;

• типы ограничений, накладываемых на процессы, которые применены в ходе решения;

• состав знаний, используемых для обоснования решений.

Этап формализации на данном этапе определяются состав средств и способы представления декларативных и процедурных знаний, осуществляется это представление и в итоге формируется описание решения задачи ЭС на предложенном (инженером по знаниям) формальном языке.

Выходом этапа формализации является описание того, как рассматриваемая задача может быть представлена в выбранном или разработанном формализме. Сюда относится указание способов представления знаний (фреймы, сценарии, семантические сети и т.д.) и определение способов манипулирования этими знаниями (логический вывод, аналитическая модель, статистическая модель и др.) и интерпретации знаний.

Этап выполнения. Цель этого этапа — создание одного или нескольких прототипов ЭС, решающих требуемые задачи. Затем на данном этапе по результатам тестирования и опытной эксплуатации создается конечный продукт, пригодный для промышленного использования. Разработка прототипа состоит в программировании его компонентов или выборе их из известных инструментальных средств и наполнении базы знаний.

Этап тестирования. В ходе данного этапа производится оценка выбранного способа представления знаний в ЭС в целом. Для этого инженер по знаниям подбирает примеры, обеспечивающие проверку всех возможностей разработанной ЭС.

Этап опытной эксплуатации. На этом этапе проверяется пригодность ЭС для конечного пользователя. Пригодность ЭС для пользователя определяется в основном удобством работы с ней и ее полезностью.