Раздел 7.3: Режимы функционирования и классификации экспертных систем.

ЭС функционируют в двух режимах:

• в режиме приобретения знаний

• режиме решения НФЗ.

В режиме приобретения знанийобщение с ЭС осуществляют инженеры по знаниям и эксперты. В этом режиме инженеры по знаниям и эксперты наполняют БЗ новыми факторами, правилами, которые позволяют ЭС в режиме решения самостоятельно решать НФЗ из ПО.

Важную роль в режиме приобретения знаний играют подсистема разъяснения и редактор БЗ. Именно благодаря им эксперт на этапе тестирования ЭС выявляет причины неудачной работы ЭС, то позволяет эксперту целенаправленно модифицировать старые или вводить новые знания. Обычно подсистемы объяснений и редактор БЗ сообщают следующее: каким образом правила используют информацию пользователя; почему использовались или не использовались факты, данные или правила; какие имеются противоречия в фактах и правилах; какие были сделаны выводы и т.п. Все объяснения делаются на ОЕЯ или языке интерактивной графики.

Отметим, что режиму приобретения знаний в традиционной информационной технологии при разработке программ соответствуют этапы алгоритмизации. Программирования и отладки программ, выполняемые программистом. Таким образом, в отличие от традиционной информационной технологии в случае ЭС разработку интеллектуального обеспечения ЭС осуществляет не программист, а непрограммирующий эксперт в интеллектуальном диалоге с ЭС и при помощи инженера по знаниям.

В режиме решения НФЗобщение с ЭС осуществляет непрограммирующий ЛПР-пользователь, которого интересует результат и (или) способ получения решения. Необходимо отметить, что в зависимости от назначения ЭС пользователь может не быть специалистом в данной ПО (в этом случае он обращается к ЭС за советом, не умея получить ответ сам) и быть специалистом (в этом случае он обращается к ЭС с целью либо ускорить процесс получения результата, либо с целью возложить на ЭС рутинную работу).

В режиме решения постановка НФЗ, сформулированная пользователем, после обработки лингвистическим процессором поступает в БД (рабочую память ЭС). Лингвистический процессов, или подсистема общения, выполняет следующие операции: распределяет роли участников (ЛПР и ЭС) и организует из взаимодействие в процессе кооперативного решения НФЗ.;

Преобразует факты и данные ЛПР о задаче, представленные на ОЕЯ, во внутренний язык-знание внутреннего представления (ЯВТ);

Преобразует сообщения ЭС, подставленные на ЯВТ, в сообщения на языке внешнего представления (ЯВШ), привычном для пользователя (обычно на ОЕЯ когнитивной графики).

В отличие от традиционных программ ЭС в режиме решения НФЗ не только исполняет переписанную последовательность операций, но и предварительно формирует ее. Если ответ ЭС не понятен ЛПР, то он может потребовать объяснения, как результат выведен ЭС.

В настоящее время исчерпывающая общепринятая классификация ЭС отсутствует. Выделим следующий (не претендующий на полноту и завершенность) набор основных характеристик ЭС, позволяющий осуществить их классификацию: назначение ПО; глубина анализа ПО; тип используемых методов и знаний; класс системы; стадия существования; инструментальные средства (ИС).

Назначение ЭС определяется набором показателей: цель создания ЭС – для обучения специалистов, для решения НФЗ, для тиражирования знаний экспертов и т.п.; основной пользователь ЭС – не специалист в области экспертизы; специалист; обучаемый.

С точки зрения ЛПР-пользователя ЭС предметную область можно характеризовать описанием области в терминах пользователя, включающим наименование области, перечень и взаимоотношение подобластей и т.п., а задачи, решаемые существующими ЭС, - их типом.

С точки зрения разработчика выделяют:

• статистические

• динамические ПО.

ПО называется статистической,если описывающие ее исходные факты и данные не изменяются во времени (точнее, рассматриваются как не изменяющиеся за время решения НФЗ). Статичность области означает неизменность описывающих ее исходных фактов и данных. При этом промежуточные факты и данные могут и появляться заново, и изменяться

Если исходные факты и данные, описывающие ПО, изменяются за время решения НФЗ, то ПО называют динамической. Кроме того, ПО характеризуют следующими показателями: числом и сложностью понятий; атрибутов понятий и знаний атрибутов; взаимосвязанностью понятий и их атрибутов; точностью и полнотой знаний. Решаемые НФЗ с точки зрения разработчика ЭС также можно разделить на статические и динамические.

В подавляющем большинстве существующих ЭС исходят из предположения статичности ПО и решают статические НФЗ. Такие ЭС называют статическими. ЭС, предназначенные для динамических ПО и решающие статические или динамические НФЗ, называют динамическими ЭС.

Обобщенный класс решаемых НФЗ характеризует методы и процедуры, используемые ЭС для решения НФЗ. Для существующих ЭС выделяют следующие класс НФЗ:

• задачи расширения,

• доопределения,

• преобразования.

Задачи расширения и доопределения являются статическими, задачи преобразования – динамическими.

К задачам расширенияотносят задачи. В процессе решения которых осуществляется только увеличение информации о ПО, не приводящее ни к изменению ранее выведенных фактов и данных, ни к выбору другого состояния ПО. Типичной задачей этого класса являются задачи классификации в химии.

К задачам доопределенияотносятся задачи с неполной информацией о реальной ПО, цель решения которых – выбор из множества альтернативных текущих состояний ПО того, которое адекватно исходным фактам и данным.

К задачам преобразованияотносятся НФЗ, которые осуществляют изменение исходной или выведенной ранее информации о ПО, являющееся следствием изменений либо реального мира, либо его модели.

По степени сложности структуры ЭС делят:

• на поверхностные

• глубинные

Поверхностные ЭСпредставляют знания ПО в виде ПП.

Глубинные ЭСобладают способностью при возникновении неизвестной ситуации определять с помощью некоторых общих принципов и метазнаний, справедливых для ПО, какие действия следует выполнить.

По типу используемых методов и знаний ЭС делят на:

• традиционные

• гибридные.

Традиционные ЭСиспользуют в основном неформализованные методы представления знаний и неформализованные знания, полученные из различных источников знаний и от экспертов.

Гибридные ЭСиспользуют методы инженерии знаний и формализованные методы, а также традиционное программирование и математические методы. Совокупность рассматриваемых выше характеристик позволяет определить класс конкретной ЭС. Однако пользователи зачастую стремятся охарактеризовать ЭС каким-либо одним обобщенным показателем. К первому поколению относят статические поверхностные ЭС, ко второму – статические глубинные ЭС, а к третьему – динамические ЭС.

В последнее время выделяют два больших класса ЭС существенно различающихся по методологии и средствам из проектирования, условно называемые:

• простыми

• сложными.

Простая ЭСможет быть охарактеризована как поверхностная, традиционная, выполненная на персональной ЭВМ. Время разработки – от 3 месяцев до одного года.

Сложная ЭСможет быть охарактеризована как глубинная, гибридная. Выполненная либо на специальной символьной ЭВМ, либо на мощной универсальной ЭВМ. Время разработки – от 1 до5 лет

Выделяют следующие стадии существования ЭС, характеризующие степень ее проработанности и отлаженности:

• демонстрационный прототип,

• исследовательский прототип,

• промышленная система,

• коммерческая система.

Обобщение класса НФЗ, решаемых ЭС на стадии промышленной ЭС позволяет перейти к стадии Коммерческой системы, т.е. к системе, пригодной не только для собственного использования, но и для продажи различным потребителям. Доведение ЭС до стадии коммерческой системы требует примерно 3-6 лет, при этом база знаний системы увеличивается до 1000 – 3000 правил.

Программные ИС, используемые при создании ЭС, по степени отработанности обычно классифицируют на три вида: экспериментальные, исследовательские, коммерческие.

Разнообразные ИС подразделяются на языки интеллектуального программирования (ЯИП) и на специальные аппаратурные средства. Специальными аппаратурными средствами разработки ЭС являются: ПЭВМ и интеллектуальные рабочие станции, снабженные эффективными ЯИП для создания ЭС; последовательные специальные символьные ЭВМ типа Лисп-машин и Пролог-машин; параллельные символьные ЭВМ.