ТПИС 03 -2013 Раздел 1 Основы ТП Ин

ТПИС 03 -2013 Раздел 1. Основы ТП Ин. С Тема 3. Экспертная система как объект разработки Вопросы: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. Назначение и основные характеристики ЭС Функциональная структура ЭС Режимы работы ЭС Продукционная МПЗ (GURU) Вывод знаний в продукционной БЗ Структура программы в ЭО GURU Методика разработки учебного прототипа ЭС Источники информации о Пр. О Классификация заинтересованных лиц Идентификация проблемы для разработки ЭС Планирование и реализация извлечения знаний о Пр. О Обоснование необходимости разработки ЭС 12. 1. Оценка уместности разработки ЭС 12. 2. Оценка оправданности разработки ЭС 12. 3. Оценка возможности разработки ЭС 12. 4. Принятие решения о разработке ЭС 13. Виды разработок ЭС 18. Книги: 19. Т. А. Гаврилова «Базы знаний интеллектуальных систем» » Сп. Б, 2000 Д. В. Гаскаров «Интеллектуальные информационные системы» Выс. школа, 2003. Э. В. Попов «Экспертные системы» Сов. Радио 1990 Уотерман «Руководство по экспертным системам Мир, 1989

Ограничения Предмет труда Предприятие … Результаты труда Средства труда Дисциплина ТПИС Экономика … Технология. . Ограничения (стандарты, ресурсы, …) Объект автоматизац ии Комплектующ ие изделия Ин. С (ЭС) Технология производства ЭС Услуги Средства (инструменты, оборудование, технологии, методы, и т. д. ) Готовые элементы 1. ТП БД 2. ТП БЗ 3. ТП программ 4. Технология производства СВТ, … Повтор – Компоненты ТП Ин. С (ЭС)

Организационна я система (Ор. С) Автоматизированная система ЭС- вид Ин. С Техническая система (ТС) Средства ВТ Средства ортехники Средства комм. техники Информационн Программная ая система (ИС) система (ПС) Системные Инструментальные Прикладные Файлы, базы данных, хранилища данных Повтор - Соотношение между АС, ЭС, ПС, ИС, ТС и Ор. С

Функциональные компоненты ЭС Информационная система Ор О Организационная система МО ЛО Документы Файлы Базы данных и т. д. Подсистема n ТО Техническая система Системное Инструментальн ое Прикладное Подсистема … ИО Подсистема 2 Программная система Подсистема 1 Обеспечивающие компоненты АС ПО Компьютерная техника Коммуникац. техника Организац. техника Методическое, эргономическое, правовое обеспечение Языки, правила и т. д. Методы… Алгоритмы и т. д. Повтор - Обобщенная структура ЭС

ЭС Обеспечивающие компоненты Виды обеспечения: 1. Математическое 2. Программное 3. Информационное 4. Техническое 5. Лингвистическое 6. Организационное 7. Эргономическое 8. Правовое 1. Персонал по эксплуатации 2. и сопровождению 2. Пользователи Для разработчиков и обслуживающего персонала Методы…Алгоритмы … Модели… Системное Инструментальное Прикладное Документы Файлы Базы данных, Хранилища данных Вычислительная техника Коммуникационная … Организационная … Термины, понятия… Языки… Функциональные компоненты: 1. Подсистемы. 2. Автоматизированные рабочие места. 3. Комплексы задач. 4. Отдельные задачи. Повтор - Основные компоненты и виды обеспечения ЭС

1. Математическое – совокупность, методов, моделей и алгоритмов, которые необходимы для автоматизации процесса решения задач в рамках ЭС 2. Программное – совокупность системных, инструментальных и прикладных программ и документации на них. 3. Информационное – совокупность входных и выходных документов, файлов, БД, БЗ, хранилищ данных и документации на них 4. Техническое – совокупность технических средств (СВТ, …) необходимых для функционирования ЭС 5. Лингвистическое – совок. языковых средств для общения с ЭС (описание информационных единиц (документов, показателей, реквизитов, . . БД…БЗ…)), манипулирования и управления данными, языки программирования и т. д. , система терминов и определений в рамках ЭС. 6. Организационное – совок. документов регламентирующих деятельность персонала в условиях функционирования ЭС 7. Эргономическое – совок. методов, средств, документов для созд. оптимальных условий и высоэффективной и безошибочной работы человека в ЭС. 8. Правовое – совок. правовых норм, регламентирующих правоот ношения при создания и и применении ЭС (договорные отношения заказчик – исполнитель, опр. статуса ЭС в конкретной среде, права, обязанности коллектива…, процедуры регистрации, сбора, хранения, передачи и обработки инф. , порядок приобр. и исп. средств выч. техники и т. д. )

Вопрос 1. Назначение и основные характеристики ЭС ЭС это система, которая моделирует рассуждения человека эксперта в некоторой Пр. О и использует для этого базу знаний (БЗ), содержащую факты и правила из этой области, и некоторую процедуру логического вывода знаний. ЭС манипулирует знаниями в целях получения удовлетворительного и эффективного решения в узкой Пр. О. Как и человек, эти системы используют символическую логику и эмпирические правила, чтобы найти решения конкретных задач. ЭС это система, в которую включены знания специалистов некоторой конкретной Пр. О и которая в пределах этой области способна принимать экспертные решения. Огромный интерес к ЭС вызван следующими причинами: 1. ЭС ориентированы на решение широкого круга задач в неформализованных областях, которые до недавнего времени считались малодоступными для ВТ; 2. с помощью ЭС специалисты, не знающие программирования, могут самостоятельно разрабатывать интересующие их приложения, что позволяет резко расширить сферу использования ВТ; 3. при решении практических задач ЭС достигают результа тов, не уступающих, а иногда и превосходящих возможности специалистов экспертов.

Главные качества, отличающие ЭС от других программ ИИ это практическое использование (полезность), производительность и прозрачность. ЭС обязаны жизни именно своей полезностью, поскольку, являясь хорошими помощниками в решении конкретных задач, они способствуют высокой производительности в исследовании проблем, что существенно отличает их от предшествующих программ. Прозрачность ЭС позволяет пользователю заглядывать "внутрь" процесса принятия решений ЭС и контролировать его. С практической точки зрения считаются неотъемлемыми две другие характеристики подобных систем их способность объяснять линию рассуждения и возможность приобретения и наращива ния знаний. Среди систем знаний наиболее бурно развились ЭС. В наст. время любую большую систему, использующую базу знаний, называют ЭС часто из коммерческих соображений, хотя многие такие системы более точно назвать системами знаний. Между терминами ЭС и системы знаний нет четкого различия. ЭС это система, объединяющая возможности компьютера со знаниями и опытом эксперта в такой форме, что система может предложить разумный ответ или осуществить разумное решение поставленной задачи.

Основные Характеристики ЭС 1. Компетентность 2. Глубина знаний 4. Самосознание 3. Символьные рассуждения Рисунок 1. 1 – Основные характеристики ЭС

ЭС КОМПЕТЕНТНАЯ, если она: 1. достигла экспертного уровня принятия решений; 2. умелая, т. е. эффективно и быстро применяет знания для получения решений; 3. имеет адекватную робастность по настоящему отражать поведение человека эксперта. Этого можно достичь, используя общие знания и методы нахождения решений проблем, чтобы уметь рассуждать исходя из фундаментальных принципов в случае некорректных данных или неполных правил. ЭС ОБЕСПЕЧИВАЕТ СИМВОЛЬНЫЕ РАССУЖДЕНИЯ, если она: 1. представляет знания в символьном виде; 2. может переформулировать символьные знания. Эксперты, решая какие то задачи обычно обходятся без решения сложных систем уравнений и громоздких математических вычислений. Вместо этого они с помощью символов представляют понятия Пр. О и применяют различные стратегии и эвристики в процессе манипулирования этими понятиями. В ЭС знания также представляются в символьном виде (например, зарплата, прибыль, цена и т. д. ). Эти символы можно объединить, чтобы выразить отношения между ними. В ЭС они представляются в виде символических структур (например, полученная прибыль зависит от цены и т. д. ). При решении задач ЭС вместо выполнения математических вычислений оперирует этими символами. Нельзя сказать, что ЭС вообще не выполняют математических вычислений.

В основном ЭС ориентированы на манипулирование символами. Кроме того, эксперты могут получить задачу, сформулированную неким произвольным образом, и преобразовать ее к такому виду, который в наибольшей степени соответствует быстрому получению решения или гарантируют его максимальную эффективность. Способность переформулирования задачи это свойство, которое должно быть присуще ЭС. ЭС ДОЛЖНА ИМЕТЬ ГЛУБОКИЕ ЗНАНИЯ о Пр. О. Это значит, что она способна работать эффективно в узкой Пр. О, содержащей трудные, нетривиальные задачи. Поэтому правила в ЭС должны быть сложными, либо в смысле сложности каждого правила, либо в смысле их обилия. ЭС ДОЛЖНА ОБЛАДАТЬ САМОСОЗНАНИЕМ. ЭС имеют знания, позволяющие им рассуждать об их собственных действиях, и структуру, упрощающую такие рассуждения. Знания о том, как ЭС рассуждает называются метазнаниями и они означают всего лишь знания о знаниях. Самосознание ЭС обычно представляется в виде механизма объяснения процесса решения задачи ЭС. Самосознание ЭС необходимо по следующим причинам: пользователь больше доверяет результатам и испытывает большую уверенность в ЭС; 1. ускоряется процесс развития системы, так как ее легче отлаживать; 2. легче выявить влияние изменений на работу системы;

Вопрос 2. Функциональная структура ЭС и ее компоненты

Эксперты Инженеры по знаниям Конечные пользователи Пользовательский интерфейс 1. Программное обеспечение ЭС Приобретение знаний Вспомог. программы Управляющая программа Машина вывода Компонента объяснений Файлы БЗ СУБД Архив БД 2. Информационное обеспечение ЭС 3. Техническое обеспечение ЭС Рисунок 2. 1 - Обобщенная структура ЭС

Функциональные компоненты Обеспечивающие компоненты Экспертная система 1. Пользовательский интерфейс 2. Управляющая программа 3. Приобретение знаний 4. Объяснительная компонента 5. Механизм вывода знаний 6. База знаний 7. Рабочая память 8. Другие Для пользователей и экспертов Виды обеспечения: 1. Математическое 2. Программное 3. Информационное 4. Техническое 5. Лингвистическое 6. Организационное 7. Эргономическое 8. Правовое знаний Для разработчиков и персонала по эксплуатации и сопровождению Рисунок 2. 2 – Компоненты экспертной системы

Ядро ЭС составляют база знаний и механизм вывода, с которыми связаны понятия представления проблемного знания и процесса получения нового знания посредством правдоподобных рассуждений. Именно выбор метода представления знаний и получения знаний определяют архитектуру ЭС и на практике выражается в соответствующей организации БЗ и схемы управления механизма вывода. 1. Управляющая программа обеспечивает управление всеми программными компонентами ЭС. 2. ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ИНТЕРФЕЙС это компонента, обеспечивающая дружественный интерфейс для всех категорий пользователей ЭС, как в ходе решения задач, так и в ходе приобретения знаний. 3. Приобретение знаний это процесс взаимодействия эксперта с ЭС, который обеспечивает ввод данных и знаний, устранение ошибочных данных и знаний, расширение знаний системы для достижения желаемого уровня работы системы. При этом взаимодействие эксперта с ЭС может быть как с помощью инженера по знаниям, так и без его участия. 4. Компонент объяснения, вопросы, ответы обеспечивает взаимодействие конечного пользователя с ЭС как в процессе ввода информации (вопросов), так и в процессе получения результатов решения задач (ответы, объяснения). Компонент ОБЬЯСНЕНИЙ позволяет конечному пользователю по лучить ответы на вопросы как была получена та или иная реко мендация? и почему система приняла такое решение? 5. МЕХАНИЗМ ВЫВОДА (машина вывода, дедуктивная машина) это компонента, моделирующая ход рассуждений эксперта в процессе

6. БАЗА ЗНАНИЙ предназначена для хранения знаний о Пр. О и состоят из фактов и правил для продукционные БЗ. ФАКТЫ это конкретные утверждения, представляющие собой краткосрочную информацию о Пр. О в том отношении, что они могут изменяться. Например, в ходе консультации (прибыль 10% или 15%). ПРАВИЛА представляют собой более долговременную информацию о том, как порождать новые факты или гипотезы из того, что известно. 7. Рабочая память или база данных предназначена для хранения промежуточных (исходных) данных решаемой в текущий момент задачи. 8. Редактор, настройки, другие – это вспомогательные программы, которые автоматизируют отдельные операции (редактирование БЗ, отображение информации, навигация по БД и т. д. ) ПОЛЬЗОВАТЕЛЯМИ ЭС являются: 9. ЭКСПЕРТЫ это высококвалифицированные специалисты в конкретной Пр. О, согласившиеся поделиться своим опытом. Они обеспечивают полноту и правильность (достоверность) знаний введенных в ЭС; 10. ИНЖЕНЕРЫ ПО ЗНАНИЯМ это специалисты в области ИИ, выступающие в роли посредника между экспертом и БЗ ЭС. Они проектируют и создают ЭС. Помогают эксперту выявить и структу рировать знания, необходимые для функционирования ЭС; 11. КОНЕЧНЫЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛИ это специалисты, для которых предназначена ЭС. Обычно квалификация этих пользователей

Программная система ЭС Рабочая станция 1 СП 1 ИП 1 ПП 1 Рабочая станция 2 СП 2 ИП 2 ПП 2 Серверная станция Рабочая станция i СП 3 ИП 3 ПП 3 СП 4 ИП 4 ПП 4 Рисунок 2. 3 – Пример структуры ПС Информационная система ЭС Рабочая станция 1 Файл 1 Архив 1 Рабочая станция 2 Рабочая станция i Архив 2 Серверная станция Файл 3 Архив 3 Базы данных Рисунок 2. 4 – Пример структуры ИС

Техническая система ЭС Рабочая станция 1 Рабочая станция 2 Рабочая станция i Серверная станция ПЭВМ 1 Сканер 1 ПЭВМ 1 Принтер 1 ПЭВМ 1 Рисунок 2. 5 – Пример структуры ТС

Вопрос 3. Режимы работы ЭС ЭС работают в двух осн. режимах: приобретение знаний; решение задач (режим использ. или консульт. ). ПРИОБРЕТЕНИЕ ЗНАНИЙ это процесс пополнения новыми знаниями ЭС или модификация существующих знаний. Общение между экспертом и ЭС обычно осуществляется через посредничество инженера по знаниям и зависит от уровня автоматизации этого процесса. Эксперты описывают Пр. О, т. е. определят объекты Пр. О, их характеристики и значения, существующие в области экспертизы. Далее эксперт используя компонент приобретения знаний, наполняет систему знаниями, которые позволяют ЭС в режиме решения самостоятельно без эксперта решать задачи из данной Пр. О. Режим приобретения знаний можно представить следующей схемой Важную роль в процессе приобретения знаний играет объяснительный компонент ЭС. Он позволяет эксперту целенаправленно модифицировать старые знания или вводить новые в ЭС. При функционировании ЭС объяснительный компонент может сообщать следующую информацию: 1. как правила базы знаний используют информацию пользователя; 2. почему использовались или не использовались факты и правила БЗ; 3. какие были сделаны выводы и т. д.

Все объяснения делаются, как правило, на ограниченном естественном языке или языке графики. Режиму приобретения знаний при традиционном подходе к разработке программ соответствуют этапы алгоритмизации, программирования, тестирования и отладки, выполняемые программистами. В отличие от традиционного подхода разработку программ осуществляет эксперт с помощью ЭС, не владеющий программированием, а не программист. РЕЖИМ РЕШЕНИЯ это режим функционирования ЭС, в котором общение с ЭС осуществляет конечный пользователь, которого интересует результат или способ получения решения. В режиме решения задач данные о задачах пользователя обрабатывает компонента "пользовательский интерфейс", которая выполняет следующие действия: 1. распределяет роли участников (пользователя и ЭС) и организует взаимодействие в процессе совместного решения задач; 2. преобразует данные пользователя о задаче во внутреннее представление системы; 3. преобразует сообщения системы в вид понятный для поль зователя. В режиме решения задач (использования ЭС) входные данные обрабатывает диалоговый компонент (часть пользовательского интерфейса). На основе этих данных и БЗ (правил и фактов) меха низм вывода формирует решение задачи. В режиме решения задачи ЭС не только исполняет предписанную последовательность операций, но и предварительно формирует

1. Режим пополнения знаний Инженер по знаниям Вопросы Разрабатывает уточняет проверяет Задачи Эксперт Ответы, решения Расширяет, проверяет Экспертная система Вопросы Ответы Пользователь 2. Режим решения задач Рисунок 3. 1 – Режимы работы экспертной системы

Вопрос 4. Продукционная МПЗ (GURU) ПРОДУКЦИОННАЯ МОДЕЛЬ представления знаний это модель, основанная на правилах (продукциях), позволяющая представить знания в виде предложений типа: IF <условие> THEN <действие> Условная часть (посылка) Утвердительная часть (заключение) Левая часть правила определяет некоторое условие, которое может быть истинным или ложным. Если условие истинное, то выполняются <действия>, иначе никаких действий по данному правилу не производится. Выполнение действия представляет собой создание нового факта (временного) в БЗ. Условия в правилах могут быть различной сложности. УСЛОВИЯ делятся на: простые условия состоят из одного факта; сложные условия – могут включать Различные типы и виду переменных Логические операторы Числовые функции Символьные функции

IF <условие> THEN <действие> Может использоваться множество фактов Может выполняться множество действий Каждое действие – это свершение какого то факта

Графическое представление правил Действие 1 IF …THEN … IF «Если горит красный свет» THEN «Дорогу не переходим» Факт 1 Действие 2 Действие 3 IF …THEN … IF «Если на горит свет на светофоре» THEN «Светофор не исправен» ИЛИ «Отсутствует свет» Факт 2 Действие 4 IF …THEN … Факт3 Факт4 Факт5 Факт 6 IF ( «Если нет светофора» ИЛИ «Светофор неисправен» ) И «Машины слева не едут» И «Машины справа не едут» THEN «Дорогу переходим» Рисунок 4. 1 – Графическое представление правил

Типы моделей правил 1. Один факт – одно действие IF Факт1 THEN Действие 1 3. Один факт – много действий IF Факт1 THEN Действие 1 «операция» Действие 2… 2. Много фактов – одно действие IF Факт1 «операция» Факт 2… THEN Действие 1 4. Много фактов – много действий IF Факт1 «операция 1» Факт2 … THEN Действие 1 «операция 2» Действие 2… Рисунок 4. 2 – Типы моделей правил

Взаимосвязи между правилами и фактами Правило 1 Действие 1 Выполнение правила 1 Действие 1 = … Факт 1 Правило 2 Действие 2 Выполнение правила 2 Действие 2 = Факт1 Факт 2 Факт 3 Правило 3 Действие 3 Факт 4 Действие 4 Выполнение правила 3 Действие 3 = Факт3 Факт 5 Рисунок 4. 3 – Взаимосвязи между правилами БЗ

Представление продукционной базы знаний Правила базы знаний Цели Факты базы знаний Рисунок 4. 4 - Графическое представление продукционной

Вопрос 5. Вывод знаний в продукционной базе знаний Вывод знаний в ЭС осуществляет механизм вывода знаний = Машина логического вывода знаний Основой для реализации вывода знаний служит: 1. Метод вывода знаний (прямой, обратный, циклический …) 2. Стратегия поиска решений (в глубину, в ширину, …) Наиболее широко используются следующие методы вывода знаний: 1. Метод прямого вывода знаний 2. Метод обратного вывода знаний 3. Циклический метод вывода знаний

Метод прямого вывода знаний 1. Способ поиска – в глубину Цели 2. Способ поиска – в ширину Заключения Цели 1 3 4 1 2 Правила 3 2 7 1 1 Факты Начало поиска 2 3 1 1 1 0 9 8 4 Факты 5 6

ПРЯМАЯ ВЫВОД ЗНАНИЙ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: база правил содержит два правила; база фактов содержит факты <намерение-отдых> <место отдыха-горы> ЦЕЛЬ: какие выводы может сделать система на основе данных базы фактов и базы правил ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ: Алгоритм работы системы следующий: ШАГ 1. Поместить все правила из базы правил в список правил претендентов на выполнение. Список выполненных правил пустой. Поместить все факты из базы фактов в текущие факты, i=1, к = количество правил в списке правил претендентов. ШАГ 2. Выбор i го правила из списка правил претендентов на выполнение, перевод его в текущее состояние и проверка выполнения i го правила. Если правило истинно, то занести новый факт в текущие факты, все правила из списка выполненных правил перенести в конец списка правил претендентов, увеличить к на количество добавленных правил в список претендентов, а текущее правило занести в список выполненных правил. ШАГ 3. Если к=1, то переход на ШАГ 4. Иначе к=к 1, i=i+1 и переход на ШАГ 2. ШАГ 4. Завершение работы системы.

Метод обратного вывода знаний 1. Способ поиска – в глубину Цели 2. Способ поиска – в ширину Начало поиска Цели 1 Правила 2 4 3 5 6 Правила 1 4 2 5 3 6 8 7 Факты Заключения Факты 7

ОБРАТНЫЙ МЕТОД ВЫВОДА ЗНАНИЙ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: база правил содержит два правила база фактов содержит факты <намерение-отдых> <место отдыха-горы> ЦЕЛЬ: это <использовать джип> ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ: Сначала система исследует возможность выполнения правила 1, подтверждающего этот факт. Поскольку факт <намерение отдых>из условной части правила 1 находится в рабочей памяти, то для достижения цели достаточно подтвердить факт <дорога ухабистая>. Однако если принять <дорога ухабистая> за новую цель, то потребуется правило, подтверждающее этот факт. Поэтому выбирается правило 2. Условная часть этого правила в данный момент является истинной, поэтому в текущие факты помещается факт <дорога ухабистая>, и в результате возможности применения правила 1 подтверждается цель <использовать джип>. В случае обратного вывода условия останова очевидны: 1. либо достигается первоначальная цель, 2. либо кончаются правила, применяемые для достижения цели в ходе вывода. 3. Однако система останавливается и в случае, когда в базе фактов существует такой факт, который задан в цели. Используя графическое представление базы знаний, стратегия обратного вывода знаний это поиск путей на графе <сверху вниз>.

Вопрос 6. Структура программы в ЭО GURU Раздел ЦЕЛЬ Раздел ИНИЦИАЛИЗАЦИИ Раздел ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ Раздел ПРАВИЛ Раздел ЗАВЕРШАЮЩИХ ДЕЙСТВИЙ

Структура базы знаний в GURU База знаний Раздел правил Правило 1 Правило 2 Правило … Другие разделы Механизм вывода знаний Компилирование Текстовый файл. RSS Текст программы Решение задач Загрузочный файл. RSЕ

Вопрос 7. Методика разработки учебного прототипа ЭС 1. Определение проблемы (задачи) 2. Обоснование необходимости разработки ЭС 3. Извлечение знаний 4. Структурирование знаний 5. Формализация знаний 6. Разработка концепции прототипа ЭС 7. Реализация прототипа ЭС 8. Испытание прототипа ЭС Разработка модели решения задачи

Вопрос 8. Источники информации о проблеме (ОА или Пр. О) Примерный перечень источников информации о проблеме (ОА или Пр. О) 1. Заинтересованные лица (ЗЛ) • Заказчики • Эксперты • Пользователи и т. д. 2. Документы об объекте автоматизаци и 6. Готовые методологии для создания ЭС 5. Накопленные практики 4. Типовые 3. Аналоги решения существующих в области ОА ЭС Рисунок 5. 1 – Перечень источников информации о проблеме

Вопрос 9. Классификация заинтересованных лиц (ЗЛ) Заинтересованные лица в разработке ЭС: 1. Собственники 2. Руководители 3. Пользователи 4. Разработчики ЭС 5. Эксплуатационный персонал 6. Эксперты

Вопрос 10. Предварительная идентификация проблемы (цели) для разработки ЭС Предварительная идентификация проблемы для разработки ЭС – это процесс уточнения постановки задачи на создание прототипа ЭС для заданной Пр. О. Обычно эта работа выполняется будущим разработчиком совместно с заказчиков, возможно привлечение экспертов из предполагаемой Пр. О. Важность данной работы вызвана тем, что от первоначальной постановки задачи на создание ЭС зависит: 1. Объем исследований, которые необходимо провести с целью определения необходимой информации для принятия решения о создании ЭС. Это предпроектная работа, которая охватывает изучение вопросов, связанных с принятием решения о разработке ЭС. . 2. Объем работ по созданию собственно самой ЭС, который необходимо будет выполнить в процессе реализации ЭС. Это основная часть работы. Для этой работы реализуется процесс извлечения знаний из экспертов. В процессе идентификации проблемы выполняют следующие работы: 1. Выбор и определение Пр. О и задач для их решения в рамках ЭС. 2. Определение экспертов и коллектива разработчиков ЭС. 3. Определение концепции решения выбранных задач. 4. Оценка затрат и прибыли от ЭС. Идентификация проблемы является критическим моментом в всей разработке ЭС. Если неудачно выбрать неподходящую проблему, то можно увязнуть в проектировании задач, которых никто не знает, как решать.

Вопрос 11. Планирование и реализация процесса извлечения знаний о Пр. О Разработка плана извлечения знаний о Пр. О (обследование ОА) включает перечень следующих работ: 1. Определение цели извлечения знаний о ПРО. Например, для обоснования необходимости разработки ЭС. Или извлечение знаний для разработки ЭС. 2. Опр. перечня доступных источников знаний (информации, документов и т. д. ). 3. Определение участников процесса извлечения знаний о Пр. О. 4. Знакомство с ЗЛ и определение из личностных характеристик. 5. Определение методов извлечения знаний, методов документирования. 6. Подготовка (обучение) участников к извлечению знаний о Пр. О (при необходимости). 7. Подготовка вспомогательных средств и инструментов для проведения обследования (анкет, бланков, оборудования и т. д. ). 8. Разработка плана обследования Пр. О (извлечения знаний). План должен быть согласован с руководством и должны быть определены полномочия людей занятых в извлечении знаний о Пр. О на проведение соответствующих работ. Пример фрагмента плана приведен на рис. 4. 1. Обычно до проведения обследования на предприятии издается приказ, с которым знакомят всех участников этого процесса и их роли. Реализация извлечения знаний осуществляется подготовленным персоналом в установленные планом сроки. Обычно извлечение знаний осуществляется в два этапа:

Вопрос 12. Обоснование необходимости разработки ЭС Создание ЭС имеет существенные отличия от разработки обычного программного продукта, а слепое копирование методологий, принятых в традиционном программировании, чаще всего приводит к отрицательному результату. Самым первым вопросом, который необходимо решать всякий раз перед началом разработки конкретной ЭС, является вопрос: 1. Следует ли вообще разрабатывать ЭС для данного приложения? 2. Насколько оправдано будет исп. ЭС для данной задачи 3. Даст ли использование ЭС это ощутимый эффект? И др. вопросы. Эти вопросы, возникающие перед заказчиком и инженером по знаниям, необходимо решать при идентификации проблемы для разработки ЭС. Для этой цели выполняется предварительное обследование и изучение Пр. О. На основе этой информации выполняется обоснование необходимости разработки ЭС (или оценка предпосылок для разработки ЭС), которое включает следующую последовательность действий: 1. Оценку уместности (обоснованности) разработки ЭС для данной Пр. О. 2. Оценку возможности разработки ЭС. 3. Оценку оправданности разработки ЭС.

Схема применимости технологии интеллектуальных систем 1. Проведение исследо вания на уместность разработки ЭС для данной Пр. О Проведение выполнения следующих требований: 1. Решение задачи опирается на использование операций с символами, а не числами (задача связана не с расчетами, а с логическими рассуждени ями, анализом, перебором вариантов 2. Решение задачи опирается на использование эвристики, зада ча не имеет четкого алгорит мического решения. 3. Задача не слишком проста (задача считается простой, если ее решение не требует прив лечения ЭВМ) 4. Задача представляет большой интерес для практики 5. Задача не является слишком крупной для 2. Проведение исследо вания на оправданность разработки ИС для данной Пр. О Проведение выполнения хотя одного требования: 1. 2. 3. 4. 5. Решение задачи обещает приносить большой доход Показано, что существует опасность постепенного утрачивания опыта решения задач для данной Пр. О. Экспертов в данной проблемной области недостаточно Сходные специалисты нужны во многих физически удаленных местах Условия, в которых решается задача, опасны для человека (окружение враждебно для человека) 3. Проведение исследова ния на возможность разра ботки ИС для данной Пр. О Проведение выполнения 1. 2. 3. 4. 5. 6. следующих требований: Задачи не имеет общедоступных знаний, «здравого смысла» (опыта в решении этих задач, который пока не удается выделить) Задача требует только интеллек туальных навыков (решение задачи требует только рассуждений, а не действий). Эксперты могут описать (вербализи ровать) применяемые ими методы работы и объяснить их Существуют эксперты по решению задач данной проблемной области. Эксперты единодушны в применяе мых ими решениях (сходятся в оценке предлагаемого решения). Задача не слишком трудна (эксперту не требуются недели или месяцы для ее решения). Рисунок 12. 1 – Схема обоснования разработки ЭС

12. 1 ОЦЕНКА УМЕСТНОСТИ РАЗРАБОТКИ ЭС Проверка выполнения следующих требований: 1. Решение задачи опирается на использование операций с символами, а не числами (задача связана не с расчетами, а с логическими рассуждениями, анализом, перебором вариантов) 2. Решение задачи опирается на использование эвристики, задача не имеет четкого алгоритмического решения. 3. Задача не слишком проста (задача считается простой, если ее решение не требует привлечения ЭВМ) 4. Задача представляет большой интерес для практики 5. Задача не является слишком крупной для решения с использованием ЭВМ (комбинаторные задачи и т. д. ) 12. 2 ОЦЕНКА ОПРАВДАННОСТИ РАЗРАБОТКИ ЭС Проверка выполнения хотя одного требования: 1. Решение задачи обещает приносить большой доход 2. Показано, что существует опасность постепенного утрачивания опыта решения задач для данной проблемной области. 3. Экспертов в данной проблемной области недостаточно 4. Сходные специалисты нужны во многих физически удаленных местах 5. Условия, в которых решается задача, опасны для человека (окружение враждебно для человека

12. 3 ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ РАЗРАБОТКИ ЭС Проверка выполнения следующих требований: 1. Задачи не имеет общедоступных знаний, «здравого смысла» (опыта в решении этих задач, который пока не удается выделить) 2. Задача требует только интеллектуальных навыков (решение задачи требует только рассуждений, а не действий). 3. Эксперты могут описать (вербализировать) применяемые ими методы работы и объяснить их 4. Существуют эксперты по решению задач данной проблемной области. 5. Эксперты единодушны в применяемых ими решениях (сходятся в оценке предлагаемого решения). 6. Задача не слишком трудна (эксперту не требуются недели или месяцы для ее решения). 7. Сама задача достаточно понятна (не требует разработки новых методов ее решения).

12. 4 ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЯ О РАЗРАБОТКЕ ЭС В зависимости от «да» или «нет» по этапам 1— 3 можно сделать общее заключение о применимости или неприменимости технологии Ин. С для анализируемой ПО. Специалисты по искусственному интеллекту считают, что трудно описать в общем виде свойства, которые делают некую проблему подходящей для разработки соответствующей ЭС. Для получения совокупного «да» по исследованиям на «уместность» , а также на «возможность» разработки ЭС необходимо проверять все перечисленные критерии, каждый из которых может быть проранжирован или «взвешен» с помощью коэффициентов выбранной шкалы весов (рангов). Для получения совокупного «да» по исследованиям на «оправданность» разработки ЭС достаточно провести проверку выполнимости хотя бы одного из перечисленных критериев. Поэтому использовать ЭС следует тогда, когда разработка ЭС возможна, оправдана и уместна.

Вопрос: 13. Виды разработок ЭС Вид разработки ЭС определяет ЖЦ создаваемой системы, т. е. набор тех стадий, которые необходимо реализовать в процессе ЖЦ ЭС. Выделим следующие наиболее общие виды разработок ЭС: 1. Приобретение и адаптация готовой ЭС: основные процессы ЖЦ – покупка, поставка, ввод в действие, эксплуатация, сопровождение, списание. 2. Создание новой ЭС: все стадии ЖЦС. 3. Модернизация существующей (наследуемой) ЭС (полная, частичная) Полная: все стадии ЖЦС, кроме первой. Частичная: тоже что и полная только для модернизируемого фрагмента ЭС 4. Реинжениринг существующей ЭС – это повторная реализация наследуемой системы с использованием CASE технологий 5. Аутосорсинг ИТ- услуг – предоставление ИТ услуг сторонними организациями. ЭС и технические средства расположены вне предприятия. Предприятию предоставляется интерфейс и ИТ услуги. 6. Комбинированный вид разработки. В рамках дисциплины будем рассматривать вид разработки новых ЭС для предприятий в которых отсутствуют наследуемые ЭС. Этот вариант разработки наиболее трудоемкий и охватывает все стадии ЖЦ ЭС. Можно выделить два важных аспекта в производстве ЭС: 1. Изучение и анализ ОА – диагностика ОА. 2. Изучение и анализ наследуемых систем – диагностика наследуемых системы

Объект автоматизации Результат Вид разработки ЭС (задачи для автоматизации) 1 1 Предприятие подразделение, комплекс задач 1. Покупка и адаптация готовой АС 2. Создание новой ЭС ЭС 2 3. Модернизация наследуемой ЭС 2 Предприятие подразделение, комплекс задач Наследуемая ЭС 3 Рисунок 13. 1 – Основные виды разработок ЭС Модернизированн ое предприятие Модернизиров анная ЭС 4. Реинжениринг наследуемой ЭС 5. Аутосорсинг ИТ – услуг Модернизирован ное предприятие Интерфейс для ИТ слуг ЭС в сторонней организаци