2.4. Экспертные системы

Экспертная система (ЭС) - это компьютерная программа, созданная для выполнения тех видов деятель­ности, которые под силу только эксперту. Отличительной чертой ЭС является их способность накапливать знания и опыт наиболее квалифицированных специалистов экспертов в какой-либо узкой предметной области. Тем самым ЭС позволяет копировать и распространять знания, делая уникальный опыт нескольких высококлассных профессионалов доступным широким кругам рядовых специалистов.

Компьютерные системы, которые могут лишь повторить логический вывод эксперта, принято относить к ЭС первого поколения.

ЭС, относящиеся ко второму поколению, называют партнерскими или усилителями интеллектуальных спосо­бностей человека. Их общими отличительными чертами является умение обучаться и развиваться.

Программы ЭС обычно работают таким способом, который воспринимается как "интеллектуальный", т.е. они имитируют образ действия человека-эксперта. Эти программы специфичны, поскольку, как правило, они предполагают разделение знаний и управления; исполь­зуют механизм автоматического рассуждения в стиле архитектуры, основанной на правилах типа "если-то", и слабые методы, такие, как поиск или эвристика; ориентированы на гибкий диалог с пользователем подобно диалогу на естественном языке.

2.5. Структура, организация и режимы работы экспертных систем

Упрощенно структура ЭС может быть представлена тремя основными модулями: база знаний; машина логического вывода; интерфейс с пользователем.

База знаний содержит знания, относящиеся к конкретной прикладной области, в том числе отдельные факты, правила, методы, эвристики и различные идеи, относящиеся к решению задач в этой прикладной области.

Машина логического вывода активно использует информацию, содержащуюся в базе знаний, и реализует механизм автоматического рассуждения. Интерфейс с пользователем обеспечивает беспере­бойный обмен . Самым популярным формальным языком пред­ставления знаний является язык правил типа "если-то", называемых также продукциями. Каждое такое правило есть некоторое условное утверждение. Например: если предварительное условие А, то заключение (вывод) В; если ситуация С, то действие D; если выполнены условия F и R, то не выполнено условие L, и т.п. Правила "если-то" обычно оказываются весьма естественным выразительным средством представления знаний. Кроме того, они обладают следующими свойствами: модульность, возможность инкрементного наращивания, удобство модификации, "прозрачность" рассуждений. Применение правил "если-то" облегчает получение ответов на следующие основные типы вопросов пользователя: вопросы типа "как" (каким образом вы пришли к этому выводу?); вопросы типа "почему" (почему вас интересует эта информация?).

Программы ЭС имеют специфическую организацию. Так, они имеют начальное состояние и осуществляют поиск конечного состояния, т.е. цели. В них предусмотрены возможности выбора, которые реализуются автоматически и позволяют выполнить шаги от начального состояния к новым состояниям, более или менее близким к цели. Таким образом, программы отыскивают цель, "шагая" от состояния к состоянию. Они должны распознавать ситуацию, когда цель найдена или поиск зашел в тупик. Как правило, на промежуточных стадиях вычисляется некоторое число, посредством которого программа оценивает свой ход.

ЭС, как правило, работают в интерактивном режиме. Интеллектуальная программа может принимать данные в свободной форме - в виде простых предложений на естественном языке. При этом, конечно, должны быть определены темы разговора с компьютером, а обмен данными осуществляться в форме простых предложений при ограничении структуры таких предложений до нескольких несложных конструкций.

Характерными чертами ориентированного на пользователя диалога (помимо общения на естественном языке) являются способность программы задавать вопросы, соответствующие ситуации, и способность по запросу объяснить свои заключения.

Создание ЭС с широким спектром возможностей, являющихся не механическими исполнителями воли человека, а его равноправными партнерами при поиске решений в сложных ситуациях, требует привлечения эффективных инструментальных средств программи­рования.