Искусственный интеллект и экспертные системы

    Теперь можно  раздельно обрабатывать каждый  контекст, причем в процессе дальнейшей  обработки не исключено и аналогичное  повторное разделение контекстов. В результате будет сформировано  несколько вариантов решения  проблемы.

    Но можно в  процессе обработки попасть в  такую ситуацию, которая расценивается  как неудача процесса вывода, например нарушение исходных  ограничений. В нашем примере  такой неудачей может быть  заключение о том, что экзамен  по информатике будет провален  вследствие выполнения правила 

 

[Правило 3]

  ЕСЛИ: не посещать  занятия по информатике, 

  ТО: экзамен по информатике  будет провален 

 

    Получение такого  заключения должно было бы  привести к тому, что линию  рассуждений, порожденную, правилом 2, следует исключить из рассмотрения. Говорят, что соответствующий  контекст отравлен. Как правило,  удаляется вся цепочка рассуждений,  вплоть до последнего "размножения"  контекстов. Таким образом, контексты,  выделенные утолщенными прямоугольниками  на рис, должны быть исключены  из рассмотрения, и останется  только одна цепочка, в соответствии  с которой будет сделан вывод  о необходимости посетить занятия  по информатике, несмотря на  все соблазны.

    Таким образом,  множество контекстов соответствует  альтернативным вариантам решений  или альтернативным предположениям  на разных стадиях процесса  логического вывода. Проблема обработки  множества предположений и зависимостей  между ними достаточна сложна и выделена в отдельное направление исследований, получившее наименование обработки правдоподобия (truth maintenance) или обработки причинности (reason maintenance).

 

 

Рис. Пример множества контекстов

 

 

    Тенденция использования  дополнительных модулей будет скорее всего развиваться, поскольку пользователи экспертных систем часто нуждаются в разного рода дополнительных функциональных возможностях, специфичных для конкретного приложения, а также в возможности интегрировать экспертную систему с программными продуктами других классов. На практике экспертная система часто используется вместе в базой данных или системой управления движением робота, получает информацию от систем обработки сигналов или пакетов статистической обработки.

    Мы постарались  дать вам общее представление  о возможностях инструментальных  средств, применяемых при разработке  и эксплуатации экспертных систем, не вдаваясь в подробности  реализации разных моделей таких  средств. В следующем разделе  основное внимание будет уделено  выбору подходящих средств, обучению  методике работы с ними и  внедрению этих средств в практику проектирования систем. Вы увидите, что каждая из этих фаз сопряжена со множеством проблем, но некоторых из них при рациональном подходе можно избежать.

 

5.5 Оболочки экспертных  систем.

 

 

    Оболочки экспертных  систем - программный продукт, обладающий  средствами представления знаний  для определенных предметных  областей. Задача пользователя заключается  не в непосредственном программировании, а в формализации и вводе  знаний с использованием предоставленных  оболочкой возможностей. Недостатком  этих систем можно считать  невозможность охвата одной системой  всех существующих предметных  областей. Примером могут служить  ИНТЕРЭКСПЕРТ, РС+, VP-Expert.

    Оболочка, shell - базовый элемент операционной системы, определяющий интерпретацию команд и действий пользователя.

    CLIPS (Язык C, интегрированная  Продукционная Система) - OPS-ПОДОБНАЯ  продукционная система, использующая  вывод от фактов к цели, написанная  на C в ANSI NASA. Механизм логического  вывода CLIPS включает сопровождение , динамическое добавление правил и настраиваемые cтратегии разрешения противоречий. CLIPS, включая динамическую версию , легко встраивается в другие прикладные программы. CLIPS включает объектно-ориентированный язык, названный COOL(Объектно-ориентированный Язык CLIPS), который прямо интегрирован с механизмом логического вывода. CLIPS выполняется на многих платформах, включая IBM PC ( Windows 3.1 и версии МС-ДОС 386). Домашняя страница Software Technology Branch - http://www.jsc.nasa.gov/stb/STB_homepage.html NASA, домашняя страница Nasa Information Services http://hypatia.gsfc.nasa.gov/NASA_homepage.html и домашняя страница CLIPS - http://www.jsc.nasa.gov/~clips/CLIPS.html Cписок ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫХ ВОПРОСОВ по CLIPS и ошибки располагаются на jsc.nasa.gov:/pub/clips/ и поддерживаются Gary Riley.

 

    DYNACLIPS (динамические  Утилиты CLIPS ) - включает доску объявлений, механизм динамического обмена знаниями и инструментальные средства для CLIPS v5.1 и v6.0. Она существлена как набор библиотек, который может быть связан с CLIPS v5.1 или CLIPS v6.0. Исходный текст не предоставляется. Для связи с другими интеллектуальными средствами используется доска объявлений. Она находится в ИИ архиве на ftp.cs.cmu.edu:/user/ai/areas/expert/systems/clips/dyna/

    FuzzyCLIPS 6.02 - версия CLIPS, оболочка экспертной системы, основанная на правилах, используется для представления и управления нечеткими фактами и правилами. В дополнение к функциональным возможностям CLIPS, FuzzyCLIPS может иметь дело с точными, нечеткими (или неточными) знаниями, сложными рассуждениями, которые можно свободно смешивать в правилах и фактах экспертной системы. Система использует две базисных концепции о неточности , нечеткость и неопределенность. Имеются версии для систем UNIX, Macintosh и IBM PC.Программное обеспечение распространяется бесплатно, но документация по FuzzyCLIPS имеет сроки использования. Находится на http://ai.iit.nrc.ca/home_page.html или более прямо, на URL http://ai.iit.nrc.ca/fuzzy/fuzzy.html или анонимном ftp-сервере ai.iit.nrc.ca:/pub/fzclips/

    WxCLIPS снабжает CLIPS v5.1, CLIPS v6.0 и CLIPS v6.0 с нечетким представлением знаний простым графическим внешним интерфейсом.Имеется WxCLIPS для Windows 3.1, 32-разрядного Windows и Windows 95. WxCLIPS находится на анонимном FTP-сервере Ftp.aiai.ed.ac.uk:/pub/packages/wxclips / [192.41.104.6] Или на http://www.aiai.ed.ac.uk/~jacs/wxclips/wxclips.html Чтобы Вас добавили к пользователям wxclips , пошлите сообщение по адресу wxclips-users-request@aiai.edinburgh.ac.uk. Другие оболочки экспертных систем

    SOAR - ftp.cs.cmu.edu : /afs/cs.cmu.edu/project/soar/public/Soar5/ - Версия на лиспе /afs/cs.cmu.edu/project/soar/public/Soar6/ - Версия на C Контакт: soar-request@cs.cmu.edu OPS5 - содержит механизмы представления знаний и управления. Хотя эта система обеспечивает основные потребности инженерии знаний, она не ориентирована на конкретные стратегии решения задач или схемы представления знаний. Система разрешает программисту использовать символы и представлять отношения между символами, однако эти символы и отношения не имеют заранее определенных значений. Последние полностью определяются порождающими правилами, которые пишет программист. Механизм управления интерпретатора OPS5 представляет собой простой цикл, называемый "циклом распознавания", детали которого пользователь разрабатываетсам в соответствии со своими потребностями. Находится по адресу: ftp.cs.cmu.edu:/user/ai/areas/expert/systems/ops5/ops5.tar.gz

    BABYLON - среда для разработки для экспертных систем . Она включает фреймы , модели данных, Пролог-подобный логический формализм, и язык для написания диагностических прикладных программ. Она написана на Лиспе и переносима на широкий диапазон аппаратных платформ. Располагается на анонимном ftp-сервере tp.gmd.de:/gmd/ai-research/Software/Babylon/ [129.26.8.84] как BinHexed stuffit архив, в WEB- сети по адресу http://www.gmd.de/

    MIKE (Микро Интерпретатор  для инженерии знаний) - это полная, свободная и переносимая программная  среда, разработанная для целей  обучения в Открытом Университете  ВЕЛИКОБРИТАНИИ. Она включает прямые  и обратные правила вывода  от цели к фактам с определяемыми  пользователем cтратегиями разрешения противоречий, и фреймовый язык представления знаний с наследственностью и ' демонами', плюс определенные пользователем cтратегии наследования. Правила вывода автоматически снабжаются, объяснениями 'как ', пользователь может сформировать объяснения ' почему '. Порядок применения правил в процессе трассировки и выполнения может отображаться графически на дисплее. MIKE, который формирует ядро курса по Инженерии знаний Открытого Университета, написан на консервативном и переносимом подмножестве Пролога, исходный текст программы свободно распространяется. MIKE версии 1 был написан в октябре / ноябре 1990. MIKE v1.50, который прежде находился на ftp- сервере, был заменен двумя более новыми версиями: MIKE v2.03, полная версия исходного текста на Пролога, включая RETE алгоритм для быстрого поиска вперед, систему сопровождения , обработки неопределенности, и гипотетических миров, и MIKE V2.50, (DOS-версия под ключ) с интерфейсом, управляемым с помощью меню,и инструментальными средствами для создания и просмотра фреймов, полностью совместимая с MIKE V2.03, но без исходного текста. Они располагаются на анонимном ftp-сервере hcrl.open.ac.uk [137.108.81.16] в виде файлов: /pub/software/src/MIKEv2.03/* MIKEv2.50: /pub/software/pc/MIKEV25.ZIP Для получения дальнейшей информации войдите в контакт с Marc'ом Eisenstadt'ом M.Eisenstadt@open.ac.uk.

    ES: октябрь / ноябрь 1990 -экспертная система. ES поддерживают  прямой / обратный вывод цепочки,  нечеткие отношения , и содержит подсистему объяснения. Это - автономная программа, выполняемая на IBM-PC. ES располагается на анонимном ftp-сервере ftp.uu.net:/pub/ai/expert-sys/ [192.48.96.9] как summers.tar. Z. ftp.uu.net отражен на unix.hensa.ac.uk [129.12.21.7] под /pub/uunet/.

    WindExS (Экспертная система под Windows) - полнофункциональная экспертная система, использует вывод от фактов к цели, работает на базе Windows. Ее модульная архитектура позволяет пользователю заменять модули так, как это требуется для расширения возможностей системы. WindExS содержит процессор Правил на Естественном языке, Механизм логического вывода, Диспетчер файлов, Интерфейс пользователя, Администратор Сообщений и модули Базы знаний. Она поддерживает вывод от фактов к цели, и графическое представление базы знаний. Для получения документации и системы пишите по адресу etoupin@aol.com .

    RT-EXPERT - экспертная  система общего назначения , что позволяет программистам C интегрировать правила экспертной системы в прикладные программы на языке C или C++. В состав RT-EXPERT входит транслятор правил, который компилирует правила в код C, и библиотека, содержащая механизм выполнения правил. RT-EXPERT под DOS работает с трансляторами Borland Turbo C, Borland C++, и C / C Microsoft ++.Лицензионная версия программы используется в области образования, исследований и хобби.Прикладные программы, созданные с помощью RT-EXPERT , не лицензированы для коммерческих целей. Профессиональные издания пригодны для коммерческих прикладных программ, использующих DOS, Windows, и Unix среды. RT-EXPERT располагается на анонимном ftp-сервере Word.std.com:/vendors/rtis/rtexpert

 

6.1 Стадии создания экспертных  систем.[21]:

 

     По стадии  создания выделяют:

 Исследовательский образец  ЭС, разработанный за 1-2 месяца с  минимальной БЗ.

 Демонстрационный образец  ЭС, разработанный за 2-4 месяца, например, на языке типа LISP, PROLOG, CLIPS

 Промышленный образец  ЭС, разработанный за 4-8 месяцев,  например, на языке типа CLIPS с полной БЗ.

 Коммерческий образец  ЭС, разработанный за 1,5-2 года, например, на языке типа С++, Java с полной БЗ.

 

6.2 Этапы разработки экспертных  систем.

 

Этап идентификации.

    Этап идентификации связан, прежде всего, с осмыслением тех задач, которые предстоит решить будущей ЭС, и формированием требований к ней. Результатом данного этапа является ответ на вопрос, что надо сделать и какие ресурсы необходимо задействовать (идентификация задачи, определение участников процесса проектирования и их роли, выявление ресурсов и целей).

    Обычно в разработке  ЭС участвуют не менее трех-четырех  человек — один эксперт, один  или два инженера по знаниям  и один программист, привлекаемый  для модификации и согласования  инструментальных средств. Также  к процессу разработки ЭС могут  по мере необходимости привлекаться  и другие участники. Например, инженер по знаниям может пригласить  других экспертов, чтобы убедиться  в правильности своего понимания  основного эксперта, представительности  тестов, демонстрирующих особенности  рассматриваемой задачи, совпадения  взглядов различных экспертов  на качество предлагаемых решений.  Кроме того, для сложных систем  считается целесообразным привлекать  к основному циклу разработки  несколько экспертов. Однако в  этом случае, как правило, требуется,  чтобы один из экспертов отвечал  за непротиворечивость знаний, сообщаемых  коллективом экспертов. 

    Идентификация задачи заключается в составлении неформального (вербального) описания, в котором указываются: общие характеристики задачи; подзадачи, выделяемые внутри данной задачи; ключевые понятия (объекты), их входные (выходные) данные; предположительный вид решения, а также знания, относящиеся к решаемой задаче.

    В процессе  идентификации задачи инженер  по знаниям и эксперт работают  в тесном контакте. Начальное  неформальное описание задачи  экспертом используется инженером  по знаниям для уточнения терминов  и ключевых понятий. Эксперт  корректирует описание задачи, объясняет,  как решать ее и какие рассуждения  лежат в основе того или  иного решения. После нескольких  циклов, уточняющих описание, эксперт  и инженер по знаниям получают  окончательное неформальное описание  задачи.

    При проектировании  ЭС типичными ресурсами являются  источники знаний, время разработки, вычислительные средства и объем  финансирования. Для эксперта источниками  знаний служат его предшествующий  опыт по решению задачи, книги,  известные примеры решения задач,  а для инженера по знаниям  — опыт в решении аналогичных  задач, методы представления знаний  и манипулирования ими, программные  инструментальные средства. При  определении времени разработки  обычно имеется в виду, что  сроки разработки и внедрения  ЭС составляют, как правило, не  менее года (при трудоемкости 5 чел.-лет). Определение объема финансирования оказывает существенное влияние на процесс разработки, так как, например, при недостаточном финансировании предпочтение может быть отдано не разработке оригинальной новой системы, а адаптации существующей.