ЭС в интернете выполняют рекламно-информационные функции (интерактивные баннеры) А серьёзные системы (такие, как, например, ЭС диагностики оборудования) используются локально, так как выполняют конкретные специфические задачи

Экспе́ртная систе́ма (ЭС,

англ. expert system) — компьютерная программа, способная частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации

Современные ЭС начали разрабатываться исследователями искусственного интеллекта в 1970-х годах, а в 1980-х получили коммерческое подкрепление. Предтечи экспертных систем были предложены в 1832 г. 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

Похожие действия выполняет такой

программФный инструмент как Мастер

(англ. 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

В настоящее время ЭС являются инструментом, усиливающим интеллектуальные способности

всей системы в целом, и выполняет задачи:

• Консультация для неопытных (непрофессиональных) пользователей.

• Помощь при анализе различных вариантов принятия решения.

• Помощь по вопросам, относящимся к смежным областям деятельности.

Наиболее широко и продуктивно ЭС применяются в бизнесе, производстве, медицине, менее – в

науке.

Характерные черты

экспертных систем

В настоящее время ЭС являются инструментом, усиливающим интеллектуальные способности

всей системы в целом, и выполняет задачи:

• Консультация для неопытных (непрофессиональных) пользователей.

• Помощь при анализе различных вариантов принятия решения.

• Помощь по вопросам, относящимся к смежным областям деятельности.

Наиболее широко и продуктивно ЭС применяются в бизнесе, производстве, медицине, менее – в

науке.

Характерные черты

экспертных систем

Структура ЭС интеллектуальных систем

-(англ. interface — сопряжение,

поверхность раздела, перегородка) —

граница раздела двух систем, устройств

или программ, определённая их

характеристиками, характеристиками

соединения, сигналов обмена и т. п.

Совокупность унифицированных

технических и программных средств и

правил (описаний, соглашений,

протоколов), обеспечивающих

взаимодействие устройств и/или программ

в вычислительной системе или

сопряжение между системами

Интефейс пользователя-

Интеллектуальный

редактор базы

знаний

Пользователь

Рабочая

(оперативная)

память

Решатель (механизм

вывода)

Подсистема объяснений

Инженер по знаниям -

(англ. knowledge

engineer) — специалист по

искусственному интеллекту,

проектирующий и создающий

экспертную систему.

Обычно инженер по знаниям выступает в роли посредника

между экспертом и базой знаний. Помогает эксперту выявить и

структурировать знания, необходимые для работы экспертной

системы , можно даже сказать, что инженер по знаниям

извлекает из эксперта неформализованные знания последнего;

осуществляет выбор той интеллектуальной системы , которая

наиболее подходит для данной проблемной области, и

определяет способ представления знаний в этой ИС

База знаний - (БЗ; англ. knowledge base, KB) в информатике и исследованиях искусственного интеллекта — это

особого рода база данных, разработанная для оперирования знаниями (метаданными)

БАЗА ЗНАНИЙ

В системах, основанных на знаниях, правила (или эвристики), по которым решаются проблемы в конкретной предметной области, хранятся в базе знаний.

Проблемы ставятся перед системой в виде совокупности фактов, описывающих некоторую ситуацию, и система с помощью базы знаний пытается вывести заключение из этих фактов.

Для построения базы знаний требуется:

• провести опрос специалистов,

являющихся экспертами в

конкретной предметной

области,

• а затем систематизировать,

организовать и снабдить эти

знания указателями, чтобы

впоследствии их можно было

легко извлечь из базы знаний.

Создание базы знаний

База знаний

В базе знаний содержится все необходимое для понимания, формирования и решения задач.

БЗ содержит элементы: • Факты (данные) из

предметной области

• Специальные правила (эвристики), которые управляют использованием фактов при генерации знаний.

ЭС может функционировать в 2-х режимах:

1. Режим ввода знаний — в этом режиме эксперт с помощью

инженера по знаниям посредством редактора базы знаний вводит известные ему сведения о предметной области в базу

знаний ЭС

2. Режим консультации — пользователь ведет диалог с ЭС,

сообщая ей сведения о текущей задаче и получая рекомендации ЭС. Например, на основе сведений о физическом состоянии больного ЭС ставит диагноз в виде перечня заболеваний,

наиболее вероятных при данных симптомах

Интерпретация

данных

Классификация ЭС по

связи с реальным

временем

Диагностика

Мониторинг

Проектирование

Прогнозирование

Обучение

Поддержка принятия

решений

Управление

Этап формализации — 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

Реализация ЭС — создается один или несколько прототипов ЭС, решающие требуемые задачи

Этап тестирования — производится оценка выбранного

способа представления знаний в ЭС в целом

Этапы разработки ЭС Этап идентификации проблем — определяются задачи, которые подлежат

решению, выявляются цели разработки, определяются эксперты и типы

пользователей

Этап извлечения знаний — проводится содержательный анализ проблемной

области, выявляются используемые понятия и их взаимосвязи, определяются

методы решения задач

Этап структурирования знаний — 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

Области применения систем, основанных на знаниях, могут быть сгруппированы в несколько основных классов, в том числе

• прогнозирование,

• планирование,

• контроль и управление,

• обучение.

Применения ЭС

Технологию построения экспертных систем называют инженерией знаний.

Этот процесс требует специфической формы взаимодействия создателя экспертной системы, которого называют инженером знаний, и одного или нескольких экспертов в некоторой предметной области.

Инженер знаний «извлекает» из экспертов процедуры, стратегии, эмпирические правила, которые они используют при решении задач, и встраивает эти знания в экспертную систему.

В результате появляется система, решающая задачи во многом так же, как человек-эксперт.

Применения ЭС

Применение экспертных

систем Основные типы задач, решаемых с помощью ЭС:

• интерпретация, определение смыслового содержания входных данных;

• предсказание последствий наблюдаемых ситуаций;

• диагностика неисправностей (заболеваний) по симптомам;

• конструирование объекта с заданными свойствами при соблюдении установленных ограничений;

• планирование последовательности действий, приводящих к желаемому состоянию объекта;

• слежение (наблюдение) за изменяющимся состоянием объекта и сравнение его параметров с установленными или желаемыми;

• управление объектом с целью достижения желаемого поведения;

• поиск неисправностей;

• обучение.

Инструментальные средства

разработки экспертных систем

Инструментальные средства построения

ЭС их можно разбить на три основных

типа: 1.Языки программирования;

2.Среды программирования;

3.Пустые ЭС (оболочки).

Языки программирования

Наиболее известными языками программирования

являются Пролог и Лисп.

Пролог — язык высокого уровня,

ориентированный на использование концепций и

методов математической логики.

Язык Лисп обладает способностью

обрабатывать списковые структуры.

Языки программирования Лисп и Пролог имеют

встроенные механизмы для манипулирования

знаниями.

Помимо Лиспа и Пролога создано множество других языков, ориентированных на обработку символьной информации и разработку ЭС:

• Smalltalk,

• FRL,

• Interlisp.

Кроме этих специализированных языков для разработки экспертных систем используются и обычные языки программирования общего назначения:

• Си,

• Паскаль,

• Бейсик и др.

Языки программирования

Общим недостатком языков программирования для создания экспертных систем являются:

• большое время разработки готовой системы;

• необходимость привлечения высококвалифицированных программистов;

• трудности с модификацией готовой системы.

Все это делает применение языков программирования для реализации ЭС весьма дорогостоящим и трудоемким.

Языки программирования

Среды программирования

Позволяют разработчику не

программировать некоторые или все

компоненты ЭС, а выбирать их из

заранее составленного набора.

Оболочки ЭС

При применении пустых ЭС, или

«оболочек» разработчик ЭС

полностью освобождается от работ

по созданию программ и занимается

лишь наполнением базы знаний.

Типичным представителем среды программирования и оболочки ЭС является:

пакет EXSYS Professional 5.0 for Windows (оболочка — по определению разработчика — компании MultiLogic Inc., США) и его последующая модификация Exsys Developer 8.0, предназначенный для создания прикладных экспертных систем в различных предметных областях.

• Система построена на использовании сложных правил вида ЕСЛИ-ТО-ИНАЧЕ. Для выбора стратегии получения заключения в системе по умолчанию используется обратная цепочка вывода. Прямая цепочка может быть задана при настройке системы.

• Система обладает развитым графическим интерфейсом, способна обращаться к внешним базам данных, проверять правила на непротиворечивость. При определенной настройке может работать с русскоязычными текстами.

Пакеты

WolframAlpha — поисковая система, интеллектуальный «вычислительный движок знаний»

MYCIN — наиболее известная диагностическая система, которая предназначена для диагностики и

наблюдения за состоянием больного при менингите и бактериальных инфекциях

HASP/SIAP — интерпретирующая система, которая определяет местоположение и типы судов в Тихом

океане по данным акустических систем слежения

Акинатор — интернет-игра. Игрок должен загадать любого персонажа, а Акинатор должен его

отгадать, задавая вопросы. База знаний автоматически пополняется, поэтому программа может отгадать

практически любого известного персонажа

Наиболее известные/распространённые ЭС