2.3.Формальные основы интеллектуальных систем. Основные принципы работы интеллектуальных систем.

Основой для создания ЭС послужил процесс моделирования на ЭВМ процесса принятия решений. Формализуя предложения Ньюэлла, можно определить интеллектуальную систему следующим образом [4-6]:

ИС-<РП,БЗ,И>, где РП - рабочая память системы, содержащая текущие данные;

БЗ - база знаний, содержащая множество данных, знаний;

И - интерпретатор («решатель»), реализующий процесс вывода, который в цикле выполняет действия по получению решения. Формально интерпретатор можно представить выражением

И**<В,С,К,ВП>, где В " Процесс выбора из БЗ и РП подмножества активных знаний, которые будут использованы в текущем цикле решателя. В усложненных системах механизм выбора может использовать иерархию правил, метаправила и т.п.;

С - процесс сопоставления, определяющий множество означиваний, то есть множество пар «правило - данные»;

К - процесс разрешения конфликтов, определяющий, какое из означиваний будет выполняться. Механизм разрешения конфликтов может быть явным или неявным. Чаще всего используется набор метаправил;

ВП - процесс, осуществляющий выполнение выбранного означенного правила. Результатом выполнения является модификация РП иди операция ввода-вывода.

Причины успешного практического использования экспертных систем определяются выполнением следующих основных требований:

1. Мощность ЭС обусловлена мощностью БЭ и возможностью ее пополнения, в также используемыми ею методами.

2. Знания, позволяющие эксперту (иди ЭС) получить качественные и эффективные решения задач, являются в основном эвристическими, экспериментальными, неопределенными, правдоподобными. Причина этого заключается в том, что задачи являются слабо формализованными или неформализованными. Обычно знания эксперта являются индивидуальными, то есть свойственны конкретному человеку.

3. Учитывая неформализованность решаемых задач и эвристический, личностный характер используемых знаний, пользователь или эксперт должен иметь возможность непосредственного взаимодействия с ЭС в виде диалога.

Принципы работы ЭС вытекают из требований, сформулированных выше. В соответствии с первыми двумя требованиями ЭС включает 2 компонента: решатель (интерпретатор) и динамически изменяемая БЗ. Выбор в качестве основы для реализации решателя предполагает наличие РП.

Третье требование предполагает следующее:

- способность вести диалог о решаемой задаче на языке, удобном и понятном пользователю (эксперту);

- возможность получать новые знания;

- построение объяснений и комментариев к полученному решению.

Это требование говорит о необходимости еще 2 компонентов: диалог и приобретшие знаний.

Общая схема функционирования ЭС представлена на рис. 1 [4,9]. Краткое описание компонент экспертной системы приведено в табл» 1.

РП ЭС предназначена для хранения знаний. Знания в РП могут быть однородны или разделяться на уровни иерархии проблемной области. Выделение уровне!* усложняет структуру ЭС, но делает получение решения более эффективным. Если РП состоит из сложных элементов, то связь между отдельными объектами указывается явно, например, заданием семантических отношений. При этом объект может иметь свою внутреннюю структуру.

Сточки зрения представления знаний подход, использующий управляемые образцами модули, можно охарактеризовать следующими особенностями:

-разделение знаний на постоянно хранимые в БЗ и временные, хранимые вРП;

- структурная независимость модулей, облегчающая модификацию и совершенствование системы;

- отделение схемы управления от модулей, носящих знания о проблемной области, что позволяет применять различные схемы управления.

Определение, подтверждение, модификация и дополнение

Ввод данных Заключения, советы, объяснения

Рис. 1. Общая схема работы ЭС

Таблица 1

Основные компоненты экспертной системы

Основные компоненты ЭС	Назначение
База данных	Хранение исходных и промежуточных данных решаемой задачи
База знаний	Хранение знаний о проблемной области, накопленном опыте, механизмах получения решений
Интерпретатор	Получение решения задачи согласно требованиям пользователя и содержанию БЗ
Приобретение знаний	Получение новых знаний от эксперта н передача их для использования в БЗ
Объяснение	Хранение информации о том, как получено решение и [ какие знания использовала система
Диалог	Проведение диалога с пользователем и экспертом
Рабочая память	Хранение знаний о решаемой в данный момент задаче. 1 промежуточных результатов