2010/05/25 16:49:40

Экспертные системы (Разработка)

Разработка экспертных систем существенно отличается от создания обычного программного продукта. В технологии создания экспертных систем нельзя использовать принятые в традиционном программировании методики, так как это либо чрезмерно затягивает процесс создания ЭС, либо вообще приводит к отрицательному результату. Вообще же, использовать экспертные системы следует только тогда, когда их разработка возможна, оправдана и методы, на которых она построена, соответствуют решаемой задаче.

Содержание

Требования по созданию

Чтобы разработка ЭС была возможной для конкретного приложения, минимально необходимо одновременное выполнение следующих требований:

  • существуют эксперты в данной области, которые решают задачу значительно лучше, чем начинающие специалисты
  • эксперты сходятся в оценке предлагаемого решения, иначе нельзя будет оценить качество разработанной ЭС
  • эксперты способны объяснить используемые ими в системе методы, иначе знания экспертов будет сложно внести в ЭС
  • решение задачи требует только рассуждений, а не действий
  • задача не должна быть слишком трудной (т.е. ее решение должно занимать у эксперта несколько часов или дней, не более)
  • задача должна относиться к достаточно "понятной" и структурированной области, т.е. должны быть выделены основные понятия, отношения и известные алгоритмы решения задачи
  • решение задачи не должно в значительной степени использовать абстрактное мышление

Оправданность использования

Бывают случаи, когда использование экспертной системы возможно, но не оправдано. А оправданным использование ЭС может считаться при наличии 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
  • при передаче информации эксперту происходит неприемлемая потеря времени или информации
  • существует необходимость решать задачу в окружении, враждебном для человека

Технология создания экспертной системы
Технология создания экспертной системы

Соответствие приложения методам ЭС

Созданное приложение соответствует методам ЭС, если решаемая задача обладает совокупностью некоторых характеристик, а именно:

  • задача может быть естественным образом решена с помощью символьных рассуждений, а не манипуляций с числами, как в математических методиках и в традиционном программировании
  • задача должна иметь эвристическую, а не алгоритмическую природу. Задачи, которые могут быть гарантированно решены при соблюдении заданных ограничений с помощью некоторых формальных процедур, не подходят для применения ЭС
  • задача должна быть сложна настолько, чтобы оправдать затраты на создание ЭС. Однако она не должна быть настолько сложной, чтобы экспертная система не смогла ее решить в приемлемое время
  • задача должна быть достаточно узкой и практически значимой

Концепция быстрого прототипа

Концепция быстрого прототипа, как правило, используется при создании экспертных систем. Суть концепции состоит в том, что разработчики не имеют целью сразу построить конечный продукт. Сначала происходит создание одного или нескольких прототипов ЭС. Прототип должен удовлетворять двум противоречивым требованиям: с одной стороны, они должны решать типичные задачи конкретного приложения, с другой стороны, время и трудоемкость их разработки должны быть весьма незначительны. Последнее требование необходимо, чтобы можно было максимально совместить процесс накопления и отладки знаний, осуществляемый экспертом, с процессом разработки программных средств. Для соблюдения этих требований при создании прототипа используются разнообразные средства, ускоряющие процесс создания.

Методы прототипа экспертной системы, кроме того, должны подходить для конкретной программы. В случае успеха знания прототипа о проблемной области подвергаются расширению. При неудаче может потребоваться разработка нового прототипа, или принимается решение о непригодности методов ЭС для данного приложения. По мере расширения базы знаний прототип может достигнуть такого состояния, когда все задачи данного приложения решаются успешно. Преобразование прототипа в конечный продукт обычно связано с перепрограммированием системы 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 инструментов создания.

Этапы разработки

В ходе многолетних работ по созданию ЭС сложилась определенная технология их разработки, включающая шесть последовательных этапов:

  • идентификация
  • концептуализация
  • формализация
  • выполнение
  • тестирование
  • опытная эксплуатация

На этапе идентификации определяют задачи, подлежащие решению, выявляются цели разработки, определяются эксперты и типы пользователей.

В ходе концептуализации проводится подробный анализ проблемной области, выявляются понятия и их взаимосвязи, определяются методы решения задач.

Формализация подразумевает выбор инструментов и способов представления всех видов знаний. На этом этапе формализуются основные понятия, определяются способы интерпретации знаний, моделируется работа системы, оценивается адекватность целям системы зафиксированных понятий, методов решений, средств представления знаний и управления ими.

На этапе выполнения происходит наполнение системы знаниями. В связи с тем, что основой ЭС являются знания, этот этап превосходит все остальные по своей важности и трудоемкости. Процесс наполнения базы знаний делится на «извлечение знаний» из эксперта, их организацию, обеспечивающую эффективную работу системы, и интерпретацию знаний в понятном ЭС виде. Процесс приобретения знаний осуществляется инженером по знаниям на основе анализа деятельности эксперта по решению реальных задач.

Связанные темы

Ссылки