Модуль (компонент) набуття знань

Модуль набуття знань – це сервісний модуль, який виконує різні допоміжні функції. Робота ЕС буде стабільною тільки за умови постійного поповнення БЗ новими знаннями. До нових знань належать знання, набуті на основі повідомлень щодо особливостей експлуатації системи, а також знання, що становлять результат розвитку певного наукового напрямку.

Процес переносу знань у БЗ системи дуже складний і містить функції:

• набуття знань. Модуль накопичення в процесі діалогу з експертом має виявити нові правила і фрейми, а також правила і фрейми, які необхідно видалити або модифікувати. Діалог не повинен вимагати від експерта знання мови програмування;

• структурування знань. Набуті знання слід перетворити з природної форми, зручної для експерта, на внутрішню форму, прийняту в ЕС;

• перевірки на існування. Перед додаванням, модифікацією або видаленням із БЗ правила або фрейма необхідно з'ясувати, чи існує це правило або фрейм;

• додавання. Функція дає можливість експерту додавати знання в БЗ. Також можна застосовувати цю функцію в процесі роботи ЕС без спеціального звернення до модуля накопичення. Наприклад, якщо необхідну інформацію в БЗ не знайдено, ЕС запитує її в користувача й додає до БЗ;

• модифікація. Якщо правило або фрейм існує, користувач може модифікувати його;

• видалення. Функція видаляє знання, які застаріли, суперечать новим знанням або є неправильні;

• перевірка знань на несуперечність.

Етапи проектування експертної системи

1. Вибір предметної галузі. Формулювання мети. Визначення завдання. Розробка алгоритму функціонування експертної системи

На першому кроці треба оцінити предметну галузь на вірогідність і повноту накопичених знань. Результатом цієї оцінки повинна бути конкретизація джерел знань.

ЕС необхідно розглядати як семантичний об'єкт інформаційної семантичної системи. Такий підхід дозволяє сформулювати мету функціонування системи, визначену конкретним набором елементів. Потрібно конкретизувати цей набір на початковому етапі.

У ході визначення ресурсів слід уточнити, які види, форми подання й перетворення семантичної інформації будуть використані в ЕС.

Визначення завдання, виконуваного ЕС, треба проводити з функціонального погляду. Усю множину завдань поділяють на завдання: ідентифікації; конфігурації; інтерпретації; діагностики; контролю; прогнозування; планування; проектування.

На завершальному кроці зазначеного етапу необхідно розробити узагальнений алгоритм функціонування ЕС.

2. Набуття знань

Спочатку потрібно зафіксувати природною мовою всю інформацію, одержану з різних джерел знань, і уточнити основні поняття (скласти тезаурус). Носіями знань можуть бути: людина-експерт; документація; магнітний носій та ін.

Далі варто виділити основні та допоміжні об'єкти, властивості й відношення для кожного рівня деталізації. Кількість рівнів деталізації визначена метою створення ЕС. Наприклад, якщо в діагностичній ЕС необхідно визначати причину несправності тільки на рівні основних вузлів ЕОМ, то досить одного рівня. Потім усю множину об'єктів необхідно розбити на дві категорії: матеріальні об'єкти, стосовні конструктивної частини ЕОМ, й ідеальні об'єкти, належні до функціональної частини ЕОМ.

Далі для кожної категорії об'єктів треба вибрати спосіб подання знань. Так, знання про конструктивну частину ЕОМ доцільніше подати за допомогою фреймів, де кожен із фреймів містить інформацію про адресу місця розташування можливого несправного об'єкта. Знання функціональної частини можна подати за допомогою продукцій чи семантичних мереж.

Потім слід визначити зв'язки між ідеальними й матеріальними об'єктами для кожного рівня деталізації.

3. Вибір інструментальних засобів проектування

На цьому етапі необхідно вибрати інструментальний засіб розробки ЕС з огляду на результати попередніх етапів. У випадку вибору спеціального програмного середовища, яке автоматизує проектування ЕС, чи „оболонки” ЕС подальші етапи розробки помітно спрощуються.

4. Формалізація знань у вигляді машинних процедур. Побудова бази знань

Один із важливих кроків проектування ЕС – розробка структури БЗ і визначення її прикладної одиниці (базового елемента або структури). Від виконання цього завдання залежать: ефективність роботи механізму логічного виведення; дублювання й надлишковість інформації БЗ; здійснення діалогу між ЕС і користувачем; можливість підключення блока пояснення безпосередньо в ході ведення діалогу; можливість створення блока накопичення знань для користувача-непрограміста й ін.

Крім вищевказаного в окремих випадках прикладна одиниця БЗ повинна враховувати зв'язок між функціональною й конструктивною частинами діагностованої ЕОМ. При цьому необхідно передбачити можливість участі користувача в процесі одержання висновку ЕС.

Завершуючи цей етап, слід розробити вихідні тексти програм, що реалізують БЗ на обраному інструментальному засобі.

5. Розробка семантичного інтерфейсу „ЕС – користувач”

Основні функції інтерфейсу „ЕС – користувач” такі: перетворення повідомлення в природномовній формі на повідомлення у формі внутрішнього подання і зворотне перетворення; аналіз і синтез повідомлень користувача і ЕС; відстеження й запам'ятовування пройденого шляху діалогу.

Закінчуючи цей етап, потрібно розробити можливі сценарії діалогу між ЕС і користувачем у вигляді блок-схем і текстів програм.

6. Розробка механізму логічного виведення

Після подання знань за допомогою вибраних методів необхідно розробити механізм логічного виведення.

Основне завдання зазначеного механізму, наприклад, для продукційної моделі – реалізація стратегії вибору відповідного правила, факту. Зокрема, треба розробити чотири процеси: вибір активних правил і фактів; зіставлення; вирішення конфліктів; виконання вибраного правила.

Основне завдання в ході реалізації першого процесу – це розробка різних схем породження нових фактів і формування правил, спрямованих на досягнення цільових фактів. Після отримання множини активних правил необхідно їх зіставити, тобто визначити, які правила максимально охоплюють множину активних фактів і які правила доцільніше виконувати в першу чергу.

Далі потрібно розробити процес вирішення конфліктів. Зазначений процес залежно від способу вибору правила повинен аналізувати всі можливі конфліктні ситуації.

Результатом цього етапу має бути розробка алгоритмів функціонування ядра ЕС і текстів програм.

7. Розробка модуля пояснень

Призначення цього модуля – зробити ЕС „прозорою” для користувача, тобто забезпечити для користувача можливість розуміти логіку дій ЕС, дати надійну гарантію правильності отриманих результатів.

Завершуючи цей етап, слід розробити вихідні тексти програм.

8. Розробка модуля накопичення знань і маніпулювання знаннями

Основна функція модуля накопичення знань – це автоматизація процесу наповнення БЗ й актуалізації останньої. На цьому етапі розробляють алгоритми функціонування модуля накопичення й екранні форми, що дозволяють здійснювати операції маніпулювання знаннями відповідно до вибраної структури БЗ. Результатом повинна бути розробка вихідних текстів програм.