Имитационный подход. В основе данного подхода к построению СИИ лежит одно из базовых понятий кибернетики – «черный ящик». Черный ящик – это устройство, программный модуль или набор данных, информация о внутренней структуре и содержании которых отсутствуют полностью, но известны спецификации входных и выходных данных. «Черным ящиком» является объект, поведение которого имитируется при разработке СИИ. Задача создателя СИИ состоит в том, чтобы модель в аналогичных ситуациях вела себя точно так же, как и имитируемый объект.
Главный недостаток имитационного подхода заключается в низкой информационной способности большинства моделей, созданных на его основе.
Практически четкого разграничения между методами построения СИИ не существует, поэтому зачастую создаются комбинированные системы, где часть работы выполняется по одному методу, а часть – по другому.
81 ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ
Предметная область – это конкретная сфера человеческой деятельности, в которой могут применяться системы искусственного интеллекта (СИИ). СИИ, созданная для решения задач в конкретной проблемной области, называется экспертной системой.
Экспертная система – это программный продукт, позволяющий имитировать творческую деятельность или усилить интеллектуальные возможности пользователя при выборе решения задачи в конкретной предметной области, используя в основном эвристические знания специалистов–экспертов (т.е. накопленный ранее опыт) и некоторый логический механизм вывода.
Можно назвать несколько областей применения экспертных систем, достижения в которых особенно заметны:
1) медицинская диагностика;
2) прогнозирование;
3) планирование;
4) интерпретация;
5) контроль и управление;
6) диагностика неисправностей в механических и электрических устройствах;
7) обучение.
Кроме перечисленных экспертных систем, можно выделить в отдельную группу экспертные системы финансового планирования и экспертные системы в области торговли.
Исторически экспертные системы принято делить на интеллектуальные системы первого и второго поколений.
К экспертным системам первого поколения относятся компьютерные системы, способные лишь повторить логический вывод эксперта. Отличительными чертами знаний в экспертных системах первого поколения являются следующие:
1) знания системы в целом представлены только знаниями эксперта, функция накопления знаний не предусматривается;
2) методы представления знаний позволяли описывать лишь статические предметные области;
3) модели представления знаний ориентированы на простые области.
Однако пользователю необходимо, чтобы экспертная система была способна выполнить следующие функции:
1) проведение анализа нечисловых данных;
2) генерацию новых и отбраковку ненужных гипотез;
3) оценивание достоверности фактов;
4) самостоятельное пополнение базы знаний;
5) контроль над непротиворечивостью имеющихся знаний;
6) выдачу собственных заключений на основе прецедентов;
7) решение новых, т.е. ранее не рассматривавшихся, задач.
Если экспертная система обладает большинством из вышеперечисленных возможностей, то она относится к экспертным системам второго поколения. Экспертные системы второго поколения называют партнерскими, или усилителями интеллектуальных способностей человека. Отличительными чертами знаний в экспертных системах второго поколения являются следующие:
1) предусмотрена функция накопления и расширения базы знаний, а также возможно дополнение предметной области;
2) экспертная система способна решать задачи динамической базы данных предметной области.
82 СТРУКТУРА КЛАССИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ. МОДЕЛИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ В ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМАХ
В составе классической экспертной системы выделяют следующие компоненты:
1) база знаний (БЗ);
2) база данных (БД);
3) механизм логического вывода (МЛВ);
4) блок объяснения полученных решений;
5) блок обучения (адаптация ЭС к изменяющейся действительности);
6) блок введения, пополнения и корректировки баз знаний.
База знаний содержит не столько количественные характеристики фактов (данные), сколько субъективные эвристические знания экспертов. База знаний – единственная изменяемая часть экспертной системы, которая может пополняться и модифицироваться как в процессе эксплуатации ЭС, так и между консультациями со специалистами–экспертами (а в некоторых системах и в процессе консультации). Базы знаний бывают динамическими и статическими.
Динамическая база знаний способна со временем изменяться. Новые знания или факты, которые добавляются в базу знаний, получены в результате применения механизма логического вывода, состоящего в применении известных правил к имеющимся фактам.