sisteme expert în economie

Sisteme expert în economie

Sisteme expert în economie 1 Scopul cursului este prezentarea mecanismul de rezolvare a problemelor, modul în care se

încearcă să se reproducă raţionamentul uman de către calculatorul electronic. Pentru aceasta

trebuie cunoscute conceptele de bază ale sistemelor expert, arhitectura şi funcţionarea sistemelor

expert, tipurile de sisteme expert şi domeniile aplicative ale sistemelor expert.

Introducere

Evoluţia rapidă din ultimele decenii ale tehnicii şi sistemelor de calcul este însoţită

de mutaţii notabile şi în informatica economică. Preocupările specialiştilor sunt orientate

spre crearea de sisteme de informare apropiate utilizatorilor (prietenoase) care să răspundă

prompt şi corect la cereri. De la sisteme informatice care soluţionează, în special,

problematica administraţiei s-a trecut la sisteme de asistare a deciziilor, bazate pe modelare

şi prelucrări de cunoştinţe.

În perspectivă, astfel de sisteme se transformă pe baza experienţei acumulate, în

sisteme expert de rezolvare creativă a problematicii cu care este confruntată o organizaţie.

Sistemele expert sunt deci un instrument modern în mâna oamenilor de afaceri

pentru obţinerea de soluţii acceptabile, aducătoare de profit la problemele cu care se

confruntă zilnic.

Noţiunea de sistem expert

Tehnologia sistemelor inteligente de tip sisteme expert este cea mai veche şi cea

mai bine pusă la punct(sisteme expert bazate pe reguli). Există foarte multe sisteme expert,

pentru o gamă foarte largă de aplicaţii. Toate folosesc o cunoaştere numită expertiză,

provenită de la experţii umani, iar procesul de colectare a acesteia se numeşte achiziţia

cunoaşterii. Este nevoie de mai multe interviuri cu expertul sau de alte metode adecvate

până este pusă la punct baza de cunoştinţe, o componentă importanţă a acestui sistem. Pe

lângă baza de cunoştinţe adevărata putere stă în motoarele de inferenţe(componenta de

raţionament) şi în sistemele de explicaţii de care dispun.

Pentru noţiunea de sistem expert, cercetătorii ne oferă în principal definiţii

fundamentale, pragmatice. De pildă Edward Feigenbaum de la de la Stanford University

arată că “sistemele expert sunt programe concepute pentru a raţiona în scopul rezolvării

problemelor pentru care în mod obişnuit se cere o expertiză umană considerabilă”.

1 Material pus la dispoziţie de lect. univ. Sorin Jeder

1


Edward Feigenbaum este pionerul în inteligenţă artificială care a definit sistemul

expert ca pe “un program inteligent pentru calculatorul electronic, care utilizează

cunoaşterea şi proceduri de inferenţă pentru soluţionarea problemelor, care sunt suficient

de dificile pentru a necesita o expertiză umană semnificativă pentru soluţionarea lor”.

O altă definiţie prezintă sistemul expert ca un sistem care emulează abilitatea de a

lua decizii ale expertului uman. Termenul “emulează” înseamnă că sistemul este menit să

acţioneze în toate privinţele ca expertul uman. Emularea este ceva mai mult decât

simularea, care cere doar să se acţioneze prin imitarea condiţiilor realizate. Sistemul expert

acţionează foarte bine în domenii bine delimitate.

P.V. Pigford şi G. Baur arată că “Sistemul expert este un produs program care

emulează comportamentul experţilor umani care rezolvă probleme din lumea reală asociate

unui domeniu particular al cunoaşterii”.

Din aceste definiţii rezultă următoarele idei care conturează suficient noţiunea de

sistem expert:

din punct de vedere conceptual sistemele expert vizează reconstituirea raţionamentului

uman pe baza expertizei obţinută de la experţi;

sistemele expert sunt capabile să memoreze cunoaşterea, să stabilească legături între

cunoştinţe şi să infereze concluzii, soluţii, recomandări, sfaturi, respectiv cauzele unor

fenomene şi situaţii pe baza faptelor şi prelucrării cunoaşterii incerte;

sistemele expert sunt organizate pentru achiziţia şi exploatarea cunoaşterii dintr-un

domeniu particular numit domeniul problemei;

sistemul expert dispune de cunoştinţe şi de capacitatea de a desfăşura activităţi

intelectuale umane;

sistemele expert dispun de metode de invocare a cunoaşterii şi exprimarea expertizei,

comportându-se ca un “asistent inteligent”;

la nivel de realizare informatică sistemele expert se bazează pe principiul separării

cunoaşterii (bazei de cunoştinţe) de programul care o tratează (motorul de inferenţă).

Deşi sunt lipsite de imaginaţia şi ingeniozitatea specific umană, totuşi sistemele

expert prezintă o serie de avantaje faţă de expertul uman:

Preţul de cost al expertizei este mai redus;

Calitatea expertizelor nu este influenţată de programul de lucru şi de monotonie (nu

oboseşte);

Cunoaşterea înmagazinată nu se degradează în timp (nu există uitare).

Toată baza de cunoştinţe poate fi dezvoltată continuu, cu cele mai noi realizări din

domeniul expertizei, simulând astfel “stagiile de perfecţionare” ale expertului uman.

2


Cunoaşterea într-un sistem expert este organizată într-o manieră care separă cunoştinţele

despre domeniul problemei de alte tipuri de cunoştinţe cum sunt cele despre rezolvarea

problemei şi cel despre interacţiunea cu utilizatorul.

Din acest motiv s-au introdus termenii:

1. bază de cunoştinţe pentru colecţia de cunoştinţe despre domeniul problemei;

2. motor de inferenţe pentru cunoaşterea despre modul de rezolvare a problemei;

3. interfaţa cu utilizatorul pentru cunoaşterea despre interacţiunea cu utilizatorul;

Modul în care sistemul expert utilizează cunoaşterea cu care este dotat prezintă o

importanţă deosebită întrucât un sistem expert trebuie să dispună atât de cunoaştere cât şi

de mijloacele de utilizare eficientă a cunoştinţelor pentru a putea fii suficient de calificat

într-un domeniu.

Sistemele expert reproduc raţionamentul experţilor umani asupra cunoştinţelor puse

la dispoziţia lor într-o anumită manieră, multiplică cunoştinţele şi explică liniile proprii de

raţionament.

Analogia privind procesarea informaţiei de către fiinţa umană şi procesarea

informaţiei în cadrul sistemelor inteligente artificiale este reprezentată în schema de mai

jos:

Fig.1 Procesarea informaţiei în cadrul sistemelor inteligente

Expert uman Sistem expert

R E Z U L T A T U L E X P E R T I Z E I

I N T E R F A Ţ A U T I L I Z A T

Motor de inferenţe (inferenţă)

Memoria de lucru

Achiziţia de cunoştinţe Baza de cunoştinţe

Procesor cognitiv (gândire)

Memoria pe termen scurt

Acumularea cunoaşterii Memoria pe termen lung

3


Elementul central al prelucrării inteligente îl constituie raţionamentul artificial,

capabil să imite raţionamentul uman.

Structura de bază a Sistemului Expert

Sistemul expert este o colecţie de cunoştinţe specializate care poate fi consultată

asemeni unui expert, pentru o problemă dată. El presupune trei componente de bază:

Baza de cunoştinţe;

Interfaţa cu utilizatorul;

Motorul de inferenţă (componenta de raţionare);

Pentru achiziţionarea şi modificarea cunoştinţelor, pentru colectarea informaţiei

asupra domeniului problemei, asigurarea unei interacţiuni cu utilizatorul în timpul lucrului

ca şi pentru luarea în seamă a mecanismului de raţionament, un sistem expert trebuie să

asigure şi funcţii complementare de achiziţie a cunoaşterii şi explicare a propriului

comportament. În acest caz el va fi dotat cu două componente suplimentare şi anume :

Modul de achiziţie a cunoaşterii – este singurul specializat pentru a ajuta utilizatorul

expert pentru introducerea unor piese în baza de cunoştinţe şi pentru actualizarea bazei

de cunoştinţe. Se pot folosi pentru achiziţia unor informaţii, chiar baze de date sau

fişiere create cu program de calcul tabelar.

Modul explicativ - are drept scop obţinerea de către utilizator a explicaţiilor referitoare

la procesele inferenţiale, la soluţiile date în timpul sesiunilor de consultare, la lipsa

unor piese de cunoaştere, la inconsistenţa unor piese de cunoaştere sau la relevarea

unor cauze care determină eşecul în rezolvarea unei probleme.

- fap- eur

cole

ctea

ză

cunoşt

inţe

efec

tuea

ză

raţio

nam

ente

MOTOR DE INFERENŢE

MODUL DE ACHIZIŢIE A CUNOAŞTERII

MODUL EXPLICATIV

INTERFAŢA DE DIALOG

UTILIZATOR

BAZA DE CUNOŞTINŢE

expl

ică

raţio

nam

ente

4

te isti

consultaţii sfaturi concluzii explicaţii


Fig. 2 Structura de bază a unui sistem expert [Andone I.]

Interfaţa de dialog

Dezvoltarea interfeţei şi integrarea cu mediul lor de acţiune nu sunt aceleaşi pentru

toate sistemele expert. De aceea sunt necesare interfeţe diferite în funcţie de intrările şi

ieşirile necesare mediului în care operează.

Interfaţa cu utilizatorul permite accesul diferitelor categorii de utilizatori la datele şi

cunoştinţele înregistrate sau furnizate de diverse componente de prelucrare. În general

interfaţa transmite sub forma unui apel de procedură parametrii interogaţiei şi primeşte de

la componentele sistemului lansate în execuţie rezultatele, pe care le transmite

utilizatorului. Comunicarea cu utilizatorul în ambele sensuri trebuie să fie accesibilă

utilizatorilor neinformaticeni, să se realizeze cu minim de efort într-o formă cât mai

naturală şi să permită utilizatorului să se implice în procesele de rezolvare de probleme şi

de învăţare.

Interfaţa cu utilizatorul trebuie să fie prietenoasă, uşor de accesat. În toate cazurile

o interfaţă de dialog trebuie să permită trei moduri de lucru cu utilizatorii:

modul de lucru cu utilizatorii obişnuiţi, cei ce beneficiază de sfaturile sistemului, de

consultaţii sau de răspunsuri. În acest mod de lucru sistemul expert lucrează prin

sesiuni de consultare executive.

Modul de lucru cu utilizatorii experţi, singurii autorizaţi pentru introducerea de

cunoştinţe sau pentru actualizarea cunoştinţelor din sistem. Asemenea utilizatori

trebuie să fie obligatoriu dintre cei interesaţi direct în buna funcţionare a sistemului

expert.

Modul de lucru cu utilizatorii şcolari, studenţi sau personal. Acestor utilizatori li se

pune la dispoziţie cunoaşterea, îi testează şi în final îi evaluează.

La sistemele expert prezente se remarcă interfeţe de dialog ce lucrează cu meniuri,

linie comandă, pictograme sau icoane, există şi sisteme expert care dispun de unităţi de

sinteză şi recunoaşterea vorbirii sau formelor şi procesarea imaginilor. Aceste sisteme sunt

utilizate foarte intens.

Baza de cunoştinţe Baza de cunoştinţe conţine informaţii, fapte sau piese de cunoaştere prelucrate de la

experţii umani în legătură strânsă cu domeniul problemei şi care descriu situaţii evidente,

fapte reale sau ipotetice, reguli, etc.

O bază de cunoştinţe pentru un sistem expert bazat pe reguli de producţie poate fi

compusă dintr-o bază de reguli şi o bază de fapte.

5


Faptele sunt aserţiuni despre un anumit aspect al obiectelor sau relaţiilor de

reprezentat. Ansamblul faptelor memorate în sistemul expert se numeşte baza de fapte.

Faptele sunt accesibile şi general acceptate de către unul sau mai mulţi experţi în domeniu.

Regulile arată legăturile dintre fapte în funcţie de care se pot desfăşura procesele

inferenţiale. Ele se înregistrează în baza de reguli într-o ordine nesemnificativă. Regulile

reflectă judecăţile expertului în prelucrarea faptelor şi modul cum se pun în relaţie pentru a

ajunge la concluzii sau acţiuni.

Metodele de reprezentare a cunoaşterii sunt de două categorii:

1. metode declarative

2. metode procedurale

La fiecare metodă corespunde un model numit structura de cunoaştere care poate fi

procesat de către motorul de inferenţe în activităţile de căutare şi comparare.

Metodele declarative sunt reţele semantice, cadrele, obiecte structurate şi calculul

predicatelor. Toate acestea se utilizează la reprezentarea faptelor şi aserţiunilor.

Metodele procedurale include în principal regulile de producţie şi se utilizează

pentru reprezentarea acţiunilor sau proceselor. Pentru descrierea relaţiei IF-THEN (dacă -

atunci) s-au stabilit câteva perechi de termeni:

IF antecedent IF condiţie IF premisă

THEN acţiune THEN acţiune THEN concluzie

În implementările informatice ale sistemelor expert cele două baze vor fi realizate

şi accesate cu ajutorul unui sistem informatic de gestiune a bazelor de date.

Motorul de inferenţă (componenta de raţionare).

Componenta de raţionare este caracteristică sistemului expert care trebuie să

raţioneze, adică sistemelor care pot să deducă ce anume are nevoie, să folosească ceva din

ceea ce el ştie deja.

Motorul de inferenţă este un program sau chiar un circuit integrat microprogramat

care dispune de mecanisme inferenţiale generale pentru prelucrarea cunoştinţelor cu

raţionamente din cele mai diverse, determinând modificarea cunoaşterii în scopul

soluţionării problemei. În principiu mecanismele inferenţiale sunt cele care oferă în final

rapoarte, texte, grafice şi liste afişate pe ecran sau la imprimantă, care reprezintă un

diagnostic, sfaturi, explicaţii, planuri de acţiune, variante decizionale, concluzii precum şi

alte rezultate utile persoanelor care consultă sistemul expert.

La rândul său motorul de inferenţă are două componente principale:

6


sistemul de administrare a bazei de cunoştinţe care efectuează operaţii de organizare

automată, control şi actualizare a cunoştinţelor, iniţiază căutări pentru controlul

relevanţei pe liniile de raţionament pe care lucrează procesorul de inferenţe simbolic.

procesorul de inferenţe simbolic oferă o metodă de prelucrare prin care se furnizează

liniile de raţionament.

O bază de reguli constituie o mulţime statică de cunoştinţe, motorul de inferenţă

având un rol dinamic de a descoperi cunoştinţele noi acţionând asupra bazelor de reguli şi

fapte.

Procesele inferenţiale implică utilizarea raţionamentului.

Unul din scopurile fundamentale ale cercetărilor în domeniul inteligenţei artificiale

este reproducerea de către calculator a raţionamentului uman.

Prima problemă care se pune este de a ştii cum raţionează omul. Raţionamentul

unui jucător de şah nu este acelaşi cu ale unui conducător de întreprindere care se

confruntă cu o serie de probleme referitoare la oportunitatea introducerii în fabricaţie a

unui nou produs.

Astfel modalităţile de a raţiona sau a analiza situaţiile complexe sunt numeroase,

putând fii împărţite în două categorii de bază:

deducţia care permite să se obţină concluzii plecând de la reguli ale căror premise sunt

verificate;

inducţia care conduce la reguli plecând de la observaţii parţiale determinate adesea de

scheme predefinite;

Aceste două tipuri pot fi utilizate într-un mod analitic (se descompun

raţionamentele în submodule mai uşor de înţeles), sau într-un mod sintetic (se reunesc

elementele disparate). Inducţia se poate face prin compararea situaţiilor asemănătoare, iar

parametrilor nedeterminanţi din situaţia studiată li se atribuie valoarea pe care o au în

situaţia de referinţă: Inducţia este raţionamentul prin analogie.

În plus faţă de cele două moduri de bază, cercetătorii în inteligenţă artificială au pus

în prezent la punct un al treilea mod abducţia, care constă în construirea de scheme de

observare ipotetice necesare punerii în funcţiune a inducţiei.

Din punct de vedere a metodelor de punere în funcţiune, distingem:

Interaţia constă în repetarea unei secvenţe de raţionament până când condiţia de oprire

este îndeplinită;

Recursivitatea constă în apelarea unui raţionament dat de el însuşi până când acest

raţionament se bazează pe o problemă simplă, pe care a soluţionat-o.

7


Funcţionarea sistemelor expert

Sistemul expert sprijină contabilul în luarea deciziei. Modul de înregistrare în

contabilitate a unor operaţii privitoare la furnizori se poate prezenta mai jos prin baza de

cunoştinţe, reprezentând domeniul cunoaşterii(expertiza).

R1 Dacă X este un cont de pasiv şi X reflectă Y şi Y creşte atunci X se creditează R2 Dacă X este un cont de pasiv şi X reflectă Y şi Y scade atunci X se debitează R3 Dacă se cumpără materiale de la furnizori atunci suma totală datorată furnizorilor creşte R4 Dacă se achită facturi ale furnizorilor atunci suma totală datorată furnizorilor scade

Primele două reguli exprimă modul de funcţionare al conturilor de pasiv.

Următoarele două reguli descriu efectul operaţiilor de cumpărare materiale de la furnizori

şi de achitare a facturilor acestora. Presupunem că baza de fapte are conţinutul următor:

401 reflectă suma totală datorată furnizorilor 512 reflectă disponibilul în cont curent la bănci 401 este cont de pasiv 512 este cont de activ

Din program se alege operaţiunea care are loc în cazul nostru:

Se achită facturile la furnizor Conform regulii R4 se obţine o nouă faptă Suma totală datorată furnizorilor scade Conform regulii R2 se obţine rezultatul final

Contul 401 se debitează

Pentru probleme complexe de rezolvat baza de cunoştinţe conţine un număr mai

mare de reguli şi fapte.

Tipuri de sistem expert

Tipurile de sistem expert se deosebesc între ele pe baza funcţiilor ce le-au fost

atribuit şi domeniile de utilizare:

1. Sistem expert pentru diagnostic şi întreţinere – sunt programele cele mai utilizate în

practică, analizând defectele şi recomandând soluţii pentru remedierea acestora pe baza

cunoştinţelor ce sunt adesea structuri euristice. S.E. de diagnostic şi întreţinere

procesează întrebări care reprezintă problema de rezolvat.

8


2. Sistem expert pentru depanare şi reparare – sunt folosite în aplicaţiile de reparare,

oferind diagnostic, pentru care dezvoltă un plan de reparaţii şi controlează decizia.

3. Sistem expert de instruire – sunt sistemele utilizate în învăţământ şi conţin cunoştinţe

privind materiile de instruire, utilizând de obicei diagnoza şi clasificarea.

4. Sistem expert de interpretare – sunt utilizate la analiza informaţiilor pentru a le

determina semnificaţia; conţin scenarii cu modele cunoscute, fiind folosite în

supravegherea proceselor industriale, analiza imaginilor, înţelegerea vorbirii şi altele.

5. Sistem expert pentru prognoză – sunt folosite în predicţie pentru a determina viitoarele

condiţii din anumite situaţii, deducând cu tehnici de probabilitate consecinţele

fenomenelor observate.

6. Sistem expert pentru proiectare şi planificare – sunt utilizate în aplicaţii inginereşti şi

de management pentru minimizarea restricţiilor privind timpul, costul materialelor,

condiţii şi altele.

7. Sistem expert de monitorizare şi control – sunt utilizate în aplicaţii de timp real, de

monitorizare şi control a proceselor complexe de fabricaţie, unde nu pot fi utilizaţi

oamenii.

8. Sistem expert de simulare – sunt utilizate în aplicaţii care simulează diferite condiţii şi

pentru care realizarea practică ar costa foarte mult.

Cea mai des utilizată este funcţia de diagnostic de întreţinere. Pentru domeniul economic

rareori pot fi observate asemenea funcţii în mod singular, se utilizează în mod combinat.

Moduri de utilizare a sistemele expert

În funcţie de aceste strategii, principalele moduri de utilizare a sistemelor

expert sunt date în figura nr. 2.12.(a, b, c, d, e, f, g, h) .

a) înlocuirea completă a expertului uman b) înlocuirea parţială a expertului uman

consultanţă (sfat)

SISTEM EXPERT

problemă

c) asistarea expertului uman

consultanţă (sfat)

EXPERT UMAN

consultanţă (sfat) SISTEM

EXPERT problemă

9


d) a e) i

EXPERT

f) i

ut g) i

ut h) u

u

EXS

problemă

sistarea unei aplicaţii inform

ntegrarea într-o aplicaţie inf

I

nterfaţă de intrare într-o apl

SISTEM

ilizator

nterfaţă de ieşire dintr-o apl

APLICAŢINFORMAT

ilizator

tilizarea în scop de instruire

Aplicaţiile sistemelor e

SISEX

tilizator

Cele mai cunoscute med

YS, ESIEWin, POPLOG et

SISTEM EXPERT

atice clasice

ormatică clasică

UMAN

I

r

SISTEM EXPERT

APLICAŢIE NFORMATICĂ

r

icaţie informatică

APLICAŢIE INFORMATIC

icaţie informatică

SISTEM EXPER

IE ICĂ

şi documentare

xpert

sfaturi,reţete consultnote

TEM PERT

ii de dezvoltare a sistemelor ex

c.

10

consultanţă diagnostic sfat

aport
utilizator APLICAŢIE NFORMATICĂ
aport
utilizator SISTEM EXPERT
raport

raport consultaţie sfat

aţii,

pert sunt LISP, PROLOG,


Domeniul economic de aplicaţii ale sistemului expert sunt variate împărţite în:

Pentru domeniul gestiunii, a managementului S.E. se introduc în toate funcţiile

clasice ale întreprinderii: producţie, marketing, cercetare dezvoltare, financiar

contabil, gestionare a resurselor umane, etc. APEX – managementul vânzărilor;

CONCEPT – gestiune, modele şi planificare marketing pentru bunuri de consum;

MIT-managementul întreprinderii şi controlul resurselor umane; DESIGN

TOPPRODUCT-managementul producţiei; IMET-managementul industrial; ISIS-

gestiunea producţiei.

Pentru domeniul financiar există aplicaţii complete în activitatea bancară, asigurări,

brokeraj. SMERTIOS-gestiune conturi clienţi; CLASS-împrumuturi comerciale;

MAX-marketing financiar; SAFIR-analize finaciare; SCARON-asigurări de viaţă,

de bunuri, etc.

Pentru domeniul contabilitate specialiştii arată că există cinci domenii funcţionale

ale contabilităţii: audit, contabilitatea managerială, impozitarea, contabilitatea

financiară şi sistemele informatice contabile, în care S.E. se folosesc intens.

CAPEX - planificare audit; Needham-prelucrări tranzacţii pentru contabilitate

financiară şi management servicii;

CONTROL ŞI EXERCIŢII

1.Folosind tabelul de mai jos şi regula IF A AND B THEN C, completaţi rubricile corespunzătoare, inspirându-vă dintr-un domeniu la libera alegere:

A ___________________AND B __________ IF (A AND B), THEN C ________________________ 2. Noţiunea de sistem expert:

a) din punct de vedere conceptual sistemele expert vizează reconstituirea raţionamentului uman pe baza expertizei obţinută de la experţi;

b) sistemele expert sunt organizate pentru achiziţia şi exploatarea cunoaşterii dintr-un domeniu particular numit domeniul problemei;

c) sistemul expert dispune de cunoştinţe şi de capacitatea de a desfăşura activităţi intelectuale umane;

3. Avantaje sistemului expert faţă de expertul uman sunt: a) Preţul de cost al expertizei este mai redus; b) Necesită stagii de perfecţionare; c) Calitatea expertizelor nu este influenţată de programul de lucru şi de monotonie (nu

oboseşte); d) Cunoaşterea înmagazinată nu se degradează în timp (nu există uitare);

4. Structura de bază a unui sistem expert a) Baza de cunoştinţe; b) Modul de achiziţie a informaţiei; c) Interfaţa cu utilizatorul; d) Motorul de inferenţă (componenta de raţionare);

Rezultat 1. A-clientul are cont, B- contul nu a fost utilizat, C-marchează cont inactiv; 2.a, b,c; 3.a,c,d; 4.a,c,d

11

sisteme expert în economie

Documents