- •Глава 1. Что такое экспертная система?
- •Глава 4. Символические вычисления 63
- •Глава 5. Системы, основанные на знаниях 75
- •Глава 11. Эвристическая классификация (I) 176
- •Глава 12. Эвристическая классификация (II) 191
- •Глава 13. Иерархическое построение и проверка гипотез 208
- •Глава 14. Решение проблем конструирования (I) 222
- •Глава 15. Решение проблем конструирования (II) 236
- •Глава 16. Средства формирования пояснений 252
- •Глава 17. Инструментальные средства разработки экспертных систем 274
- •Глава 18. Системы с доской объявлений 294
- •Глава 19. Система отслеживания истинности предположений 308
- •Глава 20. Формирование знаний на основе машинного обучения 323
- •Глава 21. Сети доверия 342
- •Глава 22. Рассуждения, основанные на прецедентах 351
- •Глава 23. Гибридные системы 362
- •Глава 24. Заключение 377
- •Студентам и преподавателям
- •Инженерам-программистам
- •Научным работникам
- •Глава 1. Что такое экспертная система?
- •1.1. Смысл экспертного анализа
- •Извлечение информации из первичных данных (таких как сигналы, поступающие от гидролокатора);
- •1.2. Характеристики экспертных систем
- •1.3. Базовые функции экспертных систем
- •1.3.1. Приобретение знаний
- •1.3.2. Представление знаний
- •1.2. Синтаксис и семантика представления семейных отношений
- •1.3.3. Управление процессом поиска решения
- •1.3. Обслуживание автомобиля
- •1.3.4. Разъяснение принятого решения
- •Пользователи, работающие с системой, нуждаются в подтверждении того, что в каждом конкретном случае заключение, к которому пришла программа, в основном корректно.
- •1.4. Загадка одного портрета
- •1.4. Резюме и структура книги
- •1.4.1. Текущее состояние проблемы
- •Способен решить проблему;
- •В процессе решения задачи используются способности органов чувств человека, недоступные на сегодняшний день в мире машин;
- •В решение задачи вовлечены соображения здравого смысла человечества или большой объем знаний, само собой разумеющихся для любого человека (более подробно об этом — в главе 3).
- •1.4.2. Распределение материала книги по главам
- •Рекомендуемая литература
- •Глава 2. Обзор исследований в области искусственного интеллекта
- •Отличие между оценкой, полученной mycin, и оценками качества рекомендаций ведущих специалистов Станфорда, невелико, а по сравнению с рядовыми врачами система оказалась даже на более высоком уровне.
- •10.1. Оболочки CommonKads и kastus
- •Замечания в круглых скобках в столбце "Причины" следует рассматривать как фоновые условия в системе more.
В процессе решения задачи используются способности органов чувств человека, недоступные на сегодняшний день в мире машин;
В решение задачи вовлечены соображения здравого смысла человечества или большой объем знаний, само собой разумеющихся для любого человека (более подробно об этом — в главе 3).
Очень важно отделить те знания, владение которыми характерно именно для эксперта в определенной области, от тех знаний, которые известны любому, выполняющему в этой области рутинную работу. Управление автомобилем при езде по забитым транспортом улицам требует не столько знаний эксперта, сколько умения мгновенно оценивать ситуацию и быстро на нее реагировать. Хотя современные роботы такой скоростью и таким умением не владеют, вряд ли кто-нибудь назовет такого водителя "экспертом" (по крайней мере, в моем родном Рочестере, шт. Нью-Йорк).
Нельзя упускать из виду и огромный объем знаний об окружающем мире, которым мы все располагаем: знаниями о предметах и их свойствах, людях и мотивации их действий, взаимосвязях в физическом мире и наиболее вероятном течении событий в тех или иных условиях — список можно продолжать до бесконечности. Эту совокупность знаний мы не включаем в знания, отличающие эксперта, но до сих пор еще совсем не ясно, насколько они важны компьютеру для решения узкоспециальной проблемы. Таким образом, любая задача, которую не удается "инкапсулировать" в ограниченный перечень фактов и правил, на сегодняшний день не под силу экспертным системам.
С другой стороны, проблемы, которые могут быть решены перечислением ассоциативных связей между обозримыми совокупностями данных и классами событий, прекрасно подходят для экспертных систем. Например, проблемы, связанные с функционированием промышленных систем (тепловые, вентиляционные или кондиционирования)— диагностика, мониторинг состояния и т.д.,— могут решаться системами, основанными на анализе формальных правил, связывающих энергопотребление здания с параметрами окружающей среды. Уже на нынешнем этапе с помощью экспертных систем решаются задачи эскизного конструирования многокомпонентных объектов из заданного набора примитивов. С примерами такого рода систем вы познакомитесь в, главах 14 и 15
1.4.2. Распределение материала книги по главам
В табл. 1.1 суммированы темы, обсуждавшиеся в разделе 1.3, и указаны главы, в которых'эти темы рассматриваются подробно. Рядовому читателю, скорее всего, будут интересны темы, касающиеся представления знания и управления процессом анализа, поскольку это ключевые проблемы в технологии экспертных систем. Темы восприятия знаний и объяснения принятого решения имеют не меньшее значение при построении экспертных систем, но они носят более прикладной характер.
В главах 2 и 3 рассматриваются базовые концепции технологии экспертных систем. В главе 2 дан краткий обзор нынешнего состояния исследований в области искусственного интеллекта, которые создали предпосылки для развития исследований по созданию экспертных систем. Глава 3 также имеет вводный характер и в ней описаны ранние разработки систем такого рода, рассматриваются цели их создания и принципы функционирования.
Таблица 1.1. Содержание глав
|
|
|
|
|
|
Тема |
Определение |
Главы |
|
|
Овладение знаниями |
Передача опыта решения проблемы от человека программе |
10-15,20 |
|
|
Представление знаний |
Кодирование информации об опыте решения проблем внутри машины |
2-9,21-23 |
|
|
Управление процессом поиска решения |
Принятие решения о последовательности использования имеющихся знаний |
3, 11, 12, 17-19 |
|
|
Объяснение принятых решений |
Передача информации о ходе решения проблемы пользователю |
3,5, 16,23 |
|
|
|
|
|
|
В главах 3-9 освещаются основные схемы представления проблемно-ориентированных знаний в программах и методы применения этих знаний к решению сложных проблем с помощью компьютера. Мы начнем с краткого обзора работ в области символических вычислений, а затем перейдем к анализу некоторых специализированных языков представления знаний, таких как CLIPS. Будут также рассмотрены и возможности использования для построения экспертных систем объектно-ориентированных языков общего назначения, подобных C++. И в завершение этой части книги будет рассмотрена проблема приблизительных рассуждений и различные качественные и количественные методы оценки неопределенности.
В главах 10-16 речь пойдет о технических вопросах конструирования экспертных систем. Мы начнем с проблемы восприятия знаний, т.е. рассмотрим, каким образом можно передать технической системе знания, накопленные человеком-экспертом, как их преобразовать в форму, удобную для хранения и дальнейшего использования этой системой на основе методов, описанных в предыдущих главах. В последующих главах рассматриваются парадигмы решения проблем, которые целесообразно использовать для таких задач, как диагностика и конструирование. Этот материал будет проиллюстрирован примерами, описанными в разных источниках. При отборе примеров в расчет принимались скорее доводы педагогики, чем -технические характеристики систем, а потому те, которые описаны, не следует рассматривать, как самые лучшие в своем классе. Тем не менее в этих системах есть много поучительного, на что имеет смысл обратить внимание.
В главах 17-19 анализируются инструментарий и структура программного обеспечения экспертных систем. Мы начнем с критического обзора разного рода сред разработки, используемых при проектировании программного обеспечения экспертных систем. Затем будут описаны два типа структурной организации: системы с доской объявлений (blackboard systems) и системы обработки правдоподобия {truth maintenance systems).
В заключительных главах книги мы затронем более сложные темы: машинное обучение, сети доверия (правдоподобия), логический вывод, базирующийся на прецедентах, и гибридные экспертные системы.