Экспертная система (ЭС, expert system) — компьютерная программа, способная частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации. Современные экспертные системы начали разрабатываться исследователями искусственного интеллекта в 1970-х годах, а в 1980-х получили коммерческое подкрепление.
В информатике экспертные системы рассматриваются совместно с базами знаний как модели поведения экспертов в определенной области знаний с использованием процедур логического вывода и принятия решений, а базы знаний — как совокупность фактов и правил логического вывода в выбранной предметной области деятельности.
Похожие действия выполняет такой программный инструмент как Мастер (Wizard). Мастера применяются как в системных программах так и в прикладных для упрощения интерактивного общения с пользователем (например, при установке ПО). Главное отличие мастеров от ЭС — отсутствие базы знаний — все действия жестко запрограммированы. Это просто набор форм для заполнения пользователем. Другие подобные программы поисковые или справочные (энциклопедические) системы. По запросу пользователя они предоставляют наиболее подходящие (релевантные) разделы базы статей (представления об объектах областей знаний, их виртуальную модель).
Вложение | Размер |
---|---|
nauchnaya_rabota.docx | 812.25 КБ |
ekspertnaya_sistema.zip | 169.77 КБ |
Конкурс учебно-исследовательских
и научно-исследовательских работ студентов
ГБОУ СПО «Кунгурский сельскохозяйственный колледж»
Научное общество студентов
Тема: «Экспертная система для выпускников специальности АСОИиУ»
Выполнила: студентка
отделения АСОИиУ гр. А-492
Блинова Ирина Сергеевна
Руководитель: преподаватель
информационных дисциплин
Архипова Оксана Владимировна
Кунгур-2012
Содержание
Введение………………………………………………………………………… 3
Глава 1. Изучение экспертной системы………………………………………..6
Глава 2. Разработка и реализация экспертной системы ……………………17
Библиографический список …………………………………………………..22
Приложение ……………………………………………………………………23
Введение
XXI век. Эра цифровых технологий. Использование компьютера стало для многих образом жизни. Несколько месяцев назад, «гуляя» по различным сайтам я нашла программу, которая меня очень заинтересовала. Это была обычная экспертная система «Общение с виртуальным человечком». Мне стало интересно, а как работает эта программа? Смогу ли я, как выпускник специальности «Автоматизированные системы обработки информации и управления», сделать подобную программу. И если – да, то с чего же начать.
Я поставила перед собой цель: изучить экспертную систему.
Задачами являются:
Экспертная система (ЭС, expert system) — компьютерная программа, способная частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации. Современные экспертные системы начали разрабатываться исследователями искусственного интеллекта в 1970-х годах, а в 1980-х получили коммерческое подкрепление. Первые экспертные системы были предложены в 1832 году С. Н. Корсаковым, создавшим механические устройства, так называемые «интеллектуальные машины», позволявшие находить решения по заданным условиям, например, определять наиболее подходящие лекарства по наблюдаемым у пациента симптомам заболевания.
В информатике экспертные системы рассматриваются совместно с базами знаний как модели поведения экспертов в определенной области знаний с использованием процедур логического вывода и принятия решений, а базы знаний — как совокупность фактов и правил логического вывода в выбранной предметной области деятельности.
Похожие действия выполняет такой программный инструмент как Мастер (Wizard). Мастера применяются как в системных программах так и в прикладных для упрощения интерактивного общения с пользователем (например, при установке ПО). Главное отличие мастеров от ЭС — отсутствие базы знаний — все действия жестко запрограммированы. Это просто набор форм для заполнения пользователем. Другие подобные программы поисковые или справочные (энциклопедические) системы. По запросу пользователя они предоставляют наиболее подходящие (релевантные) разделы базы статей (представления об объектах областей знаний, их виртуальную модель).
Глава 1. Изучение экспертной системы
Назначение экспертных систем
В начале восьмидесятых годов в исследованиях по искусственному интеллекту сформировалось самостоятельное направление, получившее название "экспертные системы" (ЭС). Цель исследований по ЭС состоит в разработке программ, которые при решении задач, трудных для эксперта-человека, получают результаты, не уступающие по качеству и эффективности решениям, получаемым экспертом. Исследователи в области ЭС для названия своей дисциплины часто используют также термин "инженерия знаний", введенный Е.Фейгенбаумом как "привнесение принципов и инструментария исследований из области искусственного интеллекта в решение трудных прикладных проблем, требующих знаний экспертов". Программные средства (ПС), базирующиеся на технологии экспертных систем, или инженерии знаний (в дальнейшем будем использовать их как синонимы), получили значительное распространение в мире. Важность экспертных систем состоит в следующем:
По мнению ведущих специалистов, в недалекой перспективе ЭС найдут следующее применение:
ЭС предназначены для так называемых неформализованных задач, т.е. ЭС не отвергают и не заменяют традиционного подхода к разработке программ, ориентированного на решение формализованных задач.
Неформализованные задачи обычно обладают следующими особенностями:
Следует подчеркнуть, что неформализованные задачи представляют большой и очень важный класс задач. Многие специалисты считают, что эти задачи являются наиболее массовым классом задач, решаемых ЭВМ.
Экспертные системы и системы искусственного интеллекта отличаются от систем обработки данных тем, что в них в основном используются символьный (а не числовой) способ представления, символьный вывод и эвристический поиск решения (а не исполнение известного алгоритма).
Экспертные системы применяются для решения только трудных практических (не игрушечных) задач. По качеству и эффективности решения экспертные системы не уступают решениям эксперта-человека. Решения экспертных систем обладают "прозрачностью", т.е. могут быть объяснены пользователю на качественном уровне. Это качество экспертных систем обеспечивается их способностью рассуждать о своих знаниях и умозаключениях. Экспертные системы способны пополнять свои знания в ходе взаимодействия с экспертом. Необходимо отметить, что в настоящее время технология экспертных систем используется для решения различных типов задач в самых разнообразных проблемных областях, таких, как финансы, нефтяная и газовая промышленность, энергетика, транспорт, фармацевтическое производство, космос, металлургия, горное дело, химия, образование, целлюлозно-бумажная промышленность, телекоммуникации и связь и др.
Статическая ЭС состоит из следующих основных компонентов (рис. 1.):
База данных (рабочая память) предназначена для хранения исходных и промежуточных данных решаемой в текущий момент задачи. Этот термин совпадает по названию, но не по смыслу с термином, используемым в информационно-поисковых системах (ИПС) и системах управления базами данных (СУБД) для обозначения всех данных (в первую очередь долгосрочных), хранимых в системе.
База знаний (БЗ) в ЭС предназначена для хранения долгосрочных данных, описывающих рассматриваемую область (а не текущих данных), и правил, описывающих целесообразные преобразования данных этой области.
Решатель, используя исходные данные из рабочей памяти и знания из БЗ, формирует такую последовательность правил, которые, будучи примененными к исходным данным, приводят к решению задачи.
Компонент приобретения знаний автоматизирует процесс наполнения ЭС знаниями, осуществляемый пользователем-экспертом.
Объяснительный компонент объясняет, как система получила решение задачи (или почему она не получила решение) и какие знания она при этом использовала, что облегчает эксперту тестирование системы и повышает доверие пользователя к полученному результату.
Диалоговый компонент ориентирован на организацию дружественного общения с пользователем как в ходе решения задач, так и в процессе приобретения знаний и объяснения результатов работы.
В разработке ЭС участвуют представители следующих специальностей:
эксперт в проблемной области, задачи которой будет решать ЭС;
инженер по знаниям - специалист по разработке ЭС (используемые им технологию, методы называют технологией (методами) инженерии знаний);
программист по разработке инструментальных средств (ИС), предназначенных для ускорения разработки ЭС.
Необходимо отметить, что отсутствие среди участников разработки инженеров по знаниям (т. е. их замена программистами) либо приводит к неудаче процесс создания ЭС, либо значительно удлиняет его.
Эксперт определяет знания (данные и правила), характеризующие проблемную область, обеспечивает полноту и правильность введенных в ЭС знаний.
Инженер по знаниям помогает эксперту выявить и структурировать знания, необходимые для работы ЭС; осуществляет выбор того ИС, которое наиболее подходит для данной проблемной области, и определяет способ представления знаний в этом ИС; выделяет и программирует стандартные функции, которые будут использоваться в правилах, вводимых экспертом.
Программист разрабатывает ИС, содержащее в пределе все основные компоненты ЭС, и осуществляет его сопряжение с той средой, в которой оно будет использовано. Экспертная система работает в двух режимах: режиме приобретения знаний и в режиме решения задачи.
В режиме приобретения знаний общение с ЭС осуществляет эксперт. В этом режиме эксперт, используя компонент приобретения знаний, наполняет систему знаниями, которые позволяют ЭС в режиме решения самостоятельно решать задачи из проблемной области. Эксперт описывает проблемную область в виде совокупности данных и правил. Данные определяют объекты, их характеристики и значения, существующие в области экспертизы. Правила определяют способы манипулирования с данными, характерные для рассматриваемой области. Режиму приобретения знаний в традиционном подходе к разработке программ соответствуют этапы алгоритмизации, программирования и отладки, выполняемые программистом. Таким образом, в отличие от традиционного подхода в случае ЭС разработку программ осуществляет не программист, а эксперт (с помощью ЭС), не владеющий программированием.
В режиме консультации общение с ЭС осуществляет конечный пользователь, которого интересует результат и (или) способ его получения. В режиме консультации данные о задаче пользователя после обработки их диалоговым компонентом поступают в рабочую память. Решатель на основе входных данных из рабочей памяти, общих данных о проблемной области и правил из БЗ формирует решение задачи. ЭС при решении задачи не только исполняет предписанную последовательность операции, но и предварительно формирует ее.
Этапы разработки экспертных систем
Разработка ЭС имеет существенные отличия от разработки обычного программного продукта. Опыт создания ЭС показал, что использование при их разработке методологии, принятой в традиционном программировании, либо чрезмерно затягивает процесс создания ЭС, либо вообще приводит к отрицательному результату.
Использовать ЭС следует только тогда, когда разработка ЭС возможна, оправдана и методы инженерии знаний соответствуют решаемой задаче. Чтобы разработка ЭС была возможной для данного приложения, необходимо одновременное выполнение, по крайней мере, следующих требований:
1) существуют эксперты в данной области, которые решают задачу значительно лучше, чем начинающие специалисты;
2) эксперты сходятся в оценке предлагаемого решения, иначе нельзя будет оценить качество разработанной ЭС;
3) эксперты способны выразить на естественном языке и объяснить используемые ими методы, в противном случае трудно рассчитывать на то, что знания экспертов будут "извлечены" и вложены в ЭС;
4) решение задачи требует только рассуждений, а не действий;
5) задача не должна быть слишком трудной (т.е. ее решение должно занимать у эксперта несколько часов или дней, а не недель);
6) задача хотя и не должна быть выражена в формальном виде, но все же должна относиться к достаточно "понятной" и структурированной области, т.е. должны быть выделены основные понятия, отношения и известные (хотя бы эксперту) способы получения решения задачи;
7) решение задачи не должно в значительной степени использовать "здравый смысл" (т.е. широкий спектр общих сведений о мире и о способе его функционирования, которые знает и умеет использовать любой нормальный человек), так как подобные знания пока не удается (в достаточном количестве) вложить в системы искусственного интеллекта.
Использование ЭС в данном приложении может быть возможно, но не оправдано. Применение ЭС может быть оправдано одним из следующих факторов:
решение задачи принесет значительный эффект, например экономический;
использование человека-эксперта невозможно либо из-за недостаточного количества экспертов, либо из-за необходимости выполнять экспертизу одновременно в различных местах;
использование ЭС целесообразно в тех случаях, когда при передаче информации эксперту происходит недопустимая потеря времени или информации;
использование ЭС целесообразно при необходимости решать задачу в окружении, враждебном для человека.
Приложение соответствует методам ЭС, если решаемая задача обладает совокупностью следующих характеристик:
1) задача может быть естественным образом решена посредством манипуляции с символами (т.е. с помощью символических рассуждений), а не манипуляций с числами, как принято в математических методах и в традиционном программировании;
2) задача должна иметь эвристическую, а не алгоритмическую природу, т.е. ее решение должно требовать применения эвристических правил. Задачи, которые могут быть гарантированно решены (с соблюдением заданных ограничений) с помощью некоторых формальных процедур, не подходят для применения ЭС;
3) задача должна быть достаточно сложна, чтобы оправдать затраты на разработку ЭС. Однако она не должна быть чрезмерно сложной (решение занимает у эксперта часы, а не недели), чтобы ЭС могла ее решать;
4) задача должна быть достаточно узкой, чтобы решаться методами ЭС, и практически значимой.
При разработке ЭС, как правило, используется концепция "быстрого прототипа". Суть этой концепции состоит в том, что разработчики не пытаются сразу построить конечный продукт. На начальном этапе они создают прототип (прототипы) ЭС. Прототип должен продемонстрировать пригодность методов инженерии знаний для данного приложения. В случае успеха эксперт с помощью инженера по знаниям расширяет знания прототипа о проблемной области. При неудаче может потребоваться разработка нового прототипа или разработчики могут прийти к выводу о непригодности методов ЭС для данного приложения. По мере увеличения знаний прототип может достигнуть такого состояния, когда он успешно решает все задачи данного приложения. Преобразование прототипа ЭС в конечный продукт обычно приводит к перепрограммированию ЭС на языках низкого уровня, обеспечивающих как увеличение быстродействия ЭС, так и уменьшение требуемой памяти. Трудоемкость и время создания ЭС в значительной степени зависят от типа используемого инструментария.
В ходе работ по созданию ЭС сложилась определенная технология их разработки, включающая шесть следующих этапов (рис. 1.4):
идентификацию, концептуализацию, формализацию, выполнение, тестирование, опытную эксплуатацию. На этапе идентификации определяются задачи, которые подлежат решению, выявляются цели разработки, определяются эксперты и типы пользователей. На этапе концептуализации проводится содержательный анализ проблемной области, выявляются используемые понятия и их взаимосвязи, определяются методы решения задач. На этапе формализации выбираются ИС и определяются способы представления всех видов знаний, формализуются основные понятия, определяются способы интерпретации знаний, моделируется работа системы, оценивается адекватность целям системы зафиксированных понятий, методов решений, средств представления и манипулирования знаниями. На этапе выполнения осуществляется наполнение экспертом базы знаний. В связи с тем, что основой ЭС являются знания, данный этап является наиболее важным и наиболее трудоемким этапом разработки ЭС. Процесс приобретения знаний разделяют на извлечение знаний из эксперта, организацию знаний, обеспечивающую эффективную работу системы, и представление знаний в виде, понятном ЭС. Процесс приобретения знаний осуществляется инженером по знаниям на основе анализа деятельности эксперта по решению реальных задач.
Представление знаний в экспертных системах
Первый и основной вопрос, который надо решить при представлении знаний, - это вопрос определения состава знаний, т.е. определение того, "ЧТО ПРЕДСТАВЛЯТЬ" в экспертной системе. Второй вопрос касается того, "КАК ПРЕДСТАВЛЯТЬ" знания. Необходимо отметить, что эти две проблемы не являются независимыми. Действительно, выбранный способ представления может оказаться непригодным в принципе либо неэффективным для выражения некоторых знаний.
По нашему мнению, вопрос "КАК ПРЕДСТАВЛЯТЬ" можно разделить на две в значительной степени независимые задачи: как организовать (структурировать) знания и как представить знания в выбранном формализме.
Стремление выделить организацию знаний в самостоятельную задачу вызвано, в частности, тем, что эта задача возникает для любого языка представления и способы решения этой задачи являются одинаковыми (либо сходными) вне зависимости от используемого формализма.
Состав знаний о языке общения зависит как от языка общения, так и от требуемого уровня понимания.
С учетом архитектуры экспертной системы знания целесообразно делить на интерпретируемые и не интерпретируемые. К первому типу относятся те знания, которые способен интерпретировать решатель (интерпретатор). Все остальные знания относятся ко второму типу. Решатель не знает их структуры и содержания. Если эти знания используются каким-либо компонентом системы, то он не "осознает" этих знаний. Не интерпретируемые знания подразделяются на вспомогательные знания, хранящие информацию о лексике и грамматике языка общения, информацию о структуре диалога, и поддерживающие знания. Вспомогательные знания обрабатываются естественно-языковой компонентой, но ход этой обработки решатель не осознает, так как этот этап обработки входных сообщений является вспомогательным для проведения экспертизы. Поддерживающие знания используются при создании системы и при выполнении объяснений. Поддерживающие знания выполняют роль описаний (обоснований) как интерпретируемых знаний, так и действий системы.
Классификация ЭС по решаемой задаче
Классификация ЭС по связи с реальным временем
Этапы разработки ЭС
Наиболее распространенные ЭС
Глава 2. Разработка и реализация экспертной системы
После выполнения первой задачи «изучение построения и видов ЭС» я перешла к выполнению второй задачи «разработка и реализация своей ЭС». Для создания ЭС нужно сначала определиться с темой. Для данной ЭС была выбрана тема «ЭС для выпускников специальности АСОИиУ». Для создания этой ЭС мне были изучены данные выпускников Кунгурского сельскохозяйственного колледжа за 2009-2011 годы. После изучения всех данных, была составлена следующая таблица:
Выпускной год | Намерены продолжить обучение | Подлежат призыву в армию | Трудоустроены | Не работают и не учатся | Отпуск по уходу за ребенком | Итого |
2009 | 18 | 22 | 13 | 3 | 1 | 56 |
2010 | 14 | 12 | 19 | 4 | 0 | 45 |
2011 | 0 | 12 | 15 | 4 | 1 | 28 |
Исходя из изложенных данных, был составлен образ самого востребованного специалиста отделения «Автоматизированные системы обработки информации и управления»:
Личность мужского пола
Практика показала, что на должность системного администратора или других профессий данной специальности берут лишь молодых людей прошедших службу в армии или освобожденных от неё.
Служба в армии – служил
В основном на работу берут специалистов
Активная жизненная позиция
Студентам принимающим участие в жизни колледжа и группы легче устроиться на работу, так как они обладают следующими качествами: коммуникабельность, общительность, умение себя презентовать, идти к своей цели и т.д.
Средний балл по спец дисциплинам 4-5
Оценка по спец. дисциплинам играет важную роль, так как она отражает уровень знаний студента по профилю своей специальности
Цвет диплома синий
Практика показала, что студенты с красным дипломом продолжают своё дальнейшее обучение в ВУЗах и не всегда эти студенты могут применить свои знания практически.
Чаще на работу по специальности после колледжа устраиваются студенты с синим дипломом, т.к. отличные оценки у них в дипломе в основном по спец. дисциплинам.
В соответствии с этими данными был выявлен ряд вопросов для составления системы. Главными вопросами в системе являются:
Опираясь на все собранные данные, была создана экспертная система, включающая в себя тест, содержащий данные вопросы.
На создание проекта ушло примерно 30 дней:
1-10 день: изучение языка HTML и JavaScript
11-16 день: изучение материалов выпускников отделения АСОИиУ за 2009-2011 годы;
17-19 день: Составление вопросов для теста в ЭС;
20-21 день: Создание главной страницы ЭС, создание страницы содержащей историю;
22-30 день: Создание страницы содержащей тест.
Экспертная система создана на языке HTML с помощью тегов. HTML (от англ. HyperText Markup Language — «язык разметки гипертекста») — стандартный язык разметки документов во Всемирной паутине. Большинство веб-страниц создаются при помощи языка HTML (или XHTML). Язык HTML интерпретируется браузерами и отображается в виде документа, в удобной для человека форме. Тег — элемент языка разметки гипертекста, в основном для задания того, как будет отображаться текст.
Описание интерфейса программы.
Стартовая страница не отличается особым интерфейсом. В верхней части страницы располагается «шапка» страницы и для чего создана ЭС. После располагается «бегущая строка». Следом расположены два блока с навигацией. С помощью этих блоков (а именно при нажатии на картинку или текст в блоке) можно перейти на страницы «История специальности» или «Пройти тестирование». Далее указаны данные об авторе.
На странице истории специальности вы можете найти не только историю, но и описание различных качеств, а также области применения знаний. Почти вся страница состоит из таблиц и списков, это необходимо для лучшего восприятия данной информации.
Экспертная система представляет собой тест. Тест создан на языке JavaScript. Для получения результата нужно поставить «флажок» около нужного варианта ответа, подходящего вам и нажать на кнопку «ответить». После чего появиться окно с результатом.
На данной странице находится история создания экспертной системы, структура и этапы её разработки. Это необходимо для того, чтобы познакомить пользователей с ЭС.
Эта страница содержит в себе сведения о выпускниках, по которым была составлен тест.
Для написания данной программы были использованы языки html и JavaScript.
JavaScript объектно-ориентированный скриптовый язык программирования. JavaScript обычно используется как встраиваемый язык для программного доступа к объектам приложений. Наиболее широкое применение находит в браузерах как язык сценариев для придания интерактивности веб-страницам.
Не следует путать с Java. Языком JavaScript не владеет какая-либо компания или организация, что отличает его от ряда языков программирования, используемых в веб-разработке. Название «JavaScript» является зарегистрированным товарным знаком компании Oracle Corporation.
Описание тегов, использующихся в программе
Название тега | Описание тега | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Определяет начало и конец заголовка документа. Является контейнером для элементов, содержащих техническую информацию о документе. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Определяет имя всего документа. Имя, как правило, отображается в заголовке окна браузера. Данный элемент обязателен для любого HTML-документа и может быть указан не более одного раза. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Указывает начало и конец тела HTML-документа. Между начальным и конечным тегами содержится текст документа, изображения и таблицы. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Элемент для создания таблицы. Обязательно должен иметь начальный и конечный теги. По умолчанию таблица печатается без рамки, а разметка осуществляется автоматически в зависимости от объема содержащейся в ней информации. Создает новый ряд (строку) ячеек таблицы Элемент создает ячейку с данными в текущей строке. Используется для создания и использования гипертекстовых ссылок. Тег создает бегущую строку на странице. Вставляет в текст горизонтальную разделительную линию. Используется для вставки изображений в HTML-документ. Это один из самых популярных элементов, незаменимый инструмент web-дизайнера. Элемент допускает вставку изображений в форматах JPEG (в том числе progressive jpeg) и Compuserve GIF (включая прозрачные и анимированные). Вставляет скрипт в документ. Сам текст скрипта либо располагается между начальным и конечным тегами, либо определяется как URL файла, содержащего скрипт, в атрибуте Src. Текст, заключенный между начальным и конечным тегами, будет выделен жирным шрифтом. Предназначен для создания текстовых полей, различных кнопок, переключателей и флажков. Используется для разметки параграфов. Создает неупорядоченный список. Создает пункт в списке. Используются для создания заголовков текста. Существует шесть уровней заголовков, различающихся величиной шрифта. С их помощью можно разбивать текст на смысловые уровни - разделы и подразделы. Данный элемент осуществляет перевод строки, то есть практически аналогичен нажатию Enter в текстовом редакторе. Библиографический список Приложение Написание страниц на языке HTML ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА СОЗДАНА СПЕЦИАЛЬНО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ "АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ" АВТОР: СТУДЕНТКА ОТДЕЛЕНИЯ АСОИиУ, ГРУППЫ А-492, БЛИНОВА ИРИНА СЕРГЕЕВНА #E0FFFF">BODY> С появлением первых персональных компьютеров выделяется такая профессия, как техник по компьютеру, или специалист по аппаратному обеспечению. Эти люди занимались в основном техническим обслуживанием ЭВМ. С появлением последнего, шестого, поколения ЭВМ профессия техника по компьютеру отделяется от профессии специалиста по аппаратному обеспечению. Это связано со сложным устройством последних компьютеров. С одной стороны, необходимы люди, которые занимались бы простым техническим ремонтом и установкой (техник по компьютеру), с другой - люди, которые бы разбирались в более сложных вопросах технического обеспечения (специалист по аппаратному обеспечению). Качества, препятствующие эффективности профессиональной деятельности: Области применения профессиональных знаний: 1. КАКОГО ВЫ ПОЛА? M Ж 2.СЕМЕЙНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ (для девушек) / СЛУЖБА В АРМИИ(для юношей) замужем/служил(освобождён) не замужем/не служил 3.КАКОВА ВАША ЖИЗНЕННАЯ ПОЗИЦИЯ? активная пассивная 4.КАКОВ СРЕДНИЙ БАЛЛ ПО СПЕЦ.ДИСЦИПЛИНАМ (ТСИ, архитектура ЭВМ, информатика) "4-5" "3" 5.ЦВЕТ ВАШЕГО ДИПЛОМА? красный синий В начале восьмидесятых годов в исследованиях по искусственному интеллекту сформировалось самостоятельное направление, получившее название "экспертные системы" (ЭС). Цель исследований по ЭС состоит в разработке программ, которые при решении задач, трудных для эксперта-человека, получают результаты, не уступающие по качеству и эффективности решениям, получаемым экспертом. Исследователи в области ЭС для названия своей дисциплины часто используют также термин "инженерия знаний", введенный Е.Фейгенбаумом как "привнесение принципов и инструментария исследований из области искусственного интеллекта в решение трудных прикладных проблем, требующих знаний экспертов". Экспертные системы и системы искусственного интеллекта отличаются от систем обработки данных тем, что в них в основном используются символьный (а не числовой) способ представления, символьный вывод и эвристический поиск решения (а не исполнение известного алгоритма). Экспертные системы применяются для решения только трудных практических (не игрушечных) задач. По качеству и эффективности решения экспертные системы не уступают решениям эксперта-человека. Решения экспертных систем обладают "прозрачностью", т.е. могут быть объяснены пользователю на качественном уровне. Это качество экспертных систем обеспечивается их способностью рассуждать о своих знаниях и умозаключениях. Экспертные системы способны пополнять свои знания в ходе взаимодействия с экспертом. Необходимо отметить, что в настоящее время технология экспертных систем используется для решения различных типов задач в самых разнообразных проблемных областях, таких, как финансы, нефтяная и газовая промышленность, энергетика, транспорт, фармацевтическое производство, космос, металлургия, горное дело, химия, образование, целлюлозно-бумажная промышленность, телекоммуникации и связь и др. Статическая ЭС состоит из следующих основных компонентов: •решателя (интерпретатора); •рабочей памяти (РП), называемой также базой данных (БД); •базы знаний (БЗ); •компонентов приобретения знаний; •объяснительного компонента; •диалогового компонента. База данных (рабочая память) предназначена для хранения исходных и промежуточных данных решаемой в текущий момент задачи. Этот термин совпадает по названию, но не по смыслу с термином, используемым в информационно-поисковых системах (ИПС) и системах управления базами данных (СУБД) для обозначения всех данных (в первую очередь долгосрочных), хранимых в системе. База знаний (БЗ) в ЭС предназначена для хранения долгосрочных данных, описывающих рассматриваемую область (а не текущих данных), и правил, описывающих целесообразные преобразования данных этой области. Решатель, используя исходные данные из рабочей памяти и знания из БЗ, формирует такую последовательность правил, которые, будучи примененными к исходным данным, приводят к решению задачи. Компонент приобретения знаний автоматизирует процесс наполнения ЭС знаниями, осуществляемый пользователем-экспертом. Объяснительный компонент объясняет, как система получила решение задачи (или почему она не получила решение) и какие знания она при этом использовала, что облегчает эксперту тестирование системы и повышает доверие пользователя к полученному результату. Диалоговый компонент ориентирован на организацию дружественного общения с пользователем как в ходе решения задач, так и в процессе приобретения знаний и объяснения результатов работы. В разработке ЭС участвуют представители следующих специальностей: эксперт в проблемной области, задачи которой будет решать ЭС; инженер по знаниям - специалист по разработке ЭС (используемые им технологию, методы называют технологией (методами) инженерии знаний); программист по разработке инструментальных средств (ИС), предназначенных для ускорения разработки ЭС. Необходимо отметить, что отсутствие среди участников разработки инженеров по знаниям (т. е. их замена программистами) либо приводит к неудаче процесс создания ЭС, либо значительно удлиняет его. Эксперт определяет знания (данные и правила), характеризующие проблемную область, обеспечивает полноту и правильность введенных в ЭС знаний. Инженер по знаниям помогает эксперту выявить и структурировать знания, необходимые для работы ЭС; осуществляет выбор того ИС, которое наиболее подходит для данной проблемной области, и определяет способ представления знаний в этом ИС; выделяет и программирует стандартные функции, которые будут использоваться в правилах, вводимых экспертом. Программист разрабатывает ИС, содержащее в пределе все основные компоненты ЭС, и осуществляет его сопряжение с той средой, в которой оно будет использовано. Экспертная система работает в двух режимах: режиме приобретения знаний и в режиме решения задачи. В режиме приобретения знаний общение с ЭС осуществляет эксперт. В этом режиме эксперт, используя компонент приобретения знаний, наполняет систему знаниями, которые позволяют ЭС в режиме решения самостоятельно решать задачи из проблемной области. Эксперт описывает проблемную область в виде совокупности данных и правил. Данные определяют объекты, их характеристики и значения, существующие в области экспертизы. Правила определяют способы манипулирования с данными, характерные для рассматриваемой области. Режиму приобретения знаний в традиционном подходе к разработке программ соответствуют этапы алгоритмизации, программирования и отладки, выполняемые программистом. Таким образом, в отличие от традиционного подхода в случае ЭС разработку программ осуществляет не программист, а эксперт (с помощью ЭС), не владеющий программированием. В режиме консультации общение с ЭС осуществляет конечный пользователь, которого интересует результат и (или) способ его получения. В режиме консультации данные о задаче пользователя после обработки их диалоговым компонентом поступают в рабочую память. Решатель на основе входных данных из рабочей памяти, общих данных о проблемной области и правил из БЗ формирует решение задачи. ЭС при решении задачи не только исполняет предписанную последовательность операции, но и предварительно формирует ее. Разработка ЭС имеет существенные отличия от разработки обычного программного продукта. Опыт создания ЭС показал, что использование при их разработке методологии, принятой в традиционном программировании, либо чрезмерно затягивает процесс создания ЭС, либо вообще приводит к отрицательному результату. Использовать ЭС следует только тогда, когда разработка ЭС возможна, оправдана и методы инженерии знаний соответствуют решаемой задаче. Чтобы разработка ЭС была возможной для данного приложения, необходимо одновременное выполнение, по крайней мере, следующих требований: 1) существуют эксперты в данной области, которые решают задачу значительно лучше, чем начинающие специалисты; 2) эксперты сходятся в оценке предлагаемого решения, иначе нельзя будет оценить качество разработанной ЭС; 3) эксперты способны выразить на естественном языке и объяснить используемые ими методы, в противном случае трудно рассчитывать на то, что знания экспертов будут "извлечены" и вложены в ЭС; 4) решение задачи требует только рассуждений, а не действий; 5) задача не должна быть слишком трудной (т.е. ее решение должно занимать у эксперта несколько часов или дней, а не недель); 6) задача хотя и не должна быть выражена в формальном виде, но все же должна относиться к достаточно "понятной" и структурированной области, т.е. должны быть выделены основные понятия, отношения и известные (хотя бы эксперту) способы получения решения задачи; 7) решение задачи не должно в значительной степени использовать "здравый смысл" (т.е. широкий спектр общих сведений о мире и о способе его функционирования, которые знает и умеет использовать любой нормальный человек), так как подобные знания пока не удается (в достаточном количестве) вложить в системы искусственного интеллекта. Объектом рассмотрения является учебное заведение ФГОУ СПО «Кунгурский сельскохозяйственный колледж». В колледже обучаются студенты по следующим специальностям: •автоматизированные системы обработки информации и управления; •информационные системы; •электрификация и автоматизация сельского хозяйства; •землеустройство; •земельно – имущественные отношения. Кунгурский сельскохозяйственный техникум основан 22 июня 1940 года на базе школы полеводов. За годы своего существования подготовлено и выпущено более 14000 специалистов: агрономов, бухгалтеров, техников – землеустроителей, электриков, юристов, техников по автоматизированным системам обработки информации и управления. Из них более 1200 студентов закончили с отличием. В 2003 году открыто отделение «Автоматизированные системы обработки информации и управления». И за период с 2003- по 2011 выпущено около 200 специалистов со специализацией «техник ПК». Так как колледж является ступенью в профессии, то востребованными на рынке труда оказываются не все. Администрация колледжа делает все возможное для комфортного обучения студентов, а преподаватели всегда готовы сами учиться новым технологиям и передать свои знания студентам. Примеры использования ЭС Пример 1. В данном примере тест имеет следующие варианты ответа: молодой человек, отслуживший (или освобождённый) в армии, женат, имеет активную жизненную позицию, по спец. предметам учился на 4-5 и закончил учебное заведение с красным дипломом. Результатом теста является: вероятность того, что этот молодой человек будет работать по своей специальности – максимальна. Пример 2. В данном примере тест имеет следующие варианты ответа: молодой человек, не служивший в армии, имеющий пассивную жизненную позицию, по спец.предметам учился <4 и закончивший учебное заведение с синим дипломом. Результатом теста является: вероятность того, что этот молодой человек будет работать по своей специальности – низкая. Скорее всего ему предстоит служба в армии. Пример 3. В данном примере тест имеет следующие варианты ответа: замужняя девушка, имеющая активную позицию, учившаяся по спец.предметам на 4-5 и закончившая обучение с красным дипломом Результатом теста является: вероятность того, что этот молодой человек будет работать по своей специальности – средняя, в связи с дискриминацией. Но не стоит опускать руки. Нужно продолжать поиски и показывать себя в деле, и тогда всё получится. Пример 4. В данном примере тест имеет следующие варианты ответа: не замужняя девушка, имеющая пассивную жизненную позицию, учившаяся по спец.предметам на <4 и закончившая учебное заведение с синим дипломом. Результатом теста является: вероятность того, что этот молодой человек будет работать по своей специальности – очень мала. В данном случае необходимо получить дополнительное образование и сменить жизненную позицию. Пример 5. В данном примере тест имеет следующие варианты ответа: молодой человек, отслуживший в армии, имеющий активную жизненную позицию, учившийся по спец.предметам на <4 и закончивший обучение с красным дипломом. Результатом теста является: В этом случае введённые данные являются не корректными. Сила слова На берегу Байкала Швейня Рисуем тыкву Что такое музыка? |