SYSTEMY EKSPERTOWE

Feigenbaum stwierdził, że

„

wiedza eksperta jest

kluczem do systemu,

podczas gdy reprezentacja

wiedzy i schematy

wnioskowania dostarczają

mechanizmów do jej

użycia.”

SYSTEM EKSPERTOWY

jest programem

komputerowym, który stosuje

modele wiedzy i procedury

wnioskowania w celu

rozwiązywania problemów o skali

trudności na poziomie

profesjonalisty w danej,

specyficznej dziedzinie. Wiedza

taka składa się z faktów i reguł

wnioskowania.

Podstawowe cechy systemów

ekspertowych



Poprawność



Przejrzystość, łatwość w obsłudze,

zrozumiałość, efektywność



Rozwiązywanie zadania w czasie

dopuszczalnym



Dysponowanie strategiami umożliwiającymi

imitowanie wiedzy i intuicji eksperta



Uniwersalność



Złożoność



Zawiera formalny opis wiedzy eksperta

dziedzinowego



Obejmuje wiedzę i informacje niezbędne do

rozwiązywania zaistniałego problemu

Dokładniej:



Zbiory faktów



Reguł (wiedza o wnioskowaniu)



Wiedza o strategiach rozwiązywania

problemów

Baza wiedzy

Moduł wnioskowania



Zawiera procedury pozwalające rozwiązać problem

na podstawie wiedzy reprezentowanej w bazie.

Algorytmy sterujące procesem wnioskowania

sprawdzają przesłanki reguł osiagając ostateczną

konkluzję. Każdy wydedukowany rezultat jest

umieszczany z powrotem w przestrzeni roboczej,

tworzony jest nowy wzorzec i jest on porównywany z

regułami. Kolejny raz mogą być wydedukowane

nowe rezultaty, aż zostanie osiągnięta ostateczna

konkluzja.



Podstawowym zadaniem modułu wnioskowania jest

uzgadnianie reguł i ich wykonaniu (czyli najczęściej

na wprowadzeniu nowego faktu do bazy wiedzy lub

wyświetleniu jakiejś informacji, czy akcji systemu)

W systemach ekspertowych

stosowane są dwa podstawowe

typy wnioskowania:



Od przodu – wygenerowania

wszystkich możliwych rozwiązań dla

danych podanych na wejściu



Fakty → reguły wnioskowania → cel

Cykl we wnioskowaniu wprzód:



Poszukiwanie reguł, których warunki

pasują do danych w przestrzeni roboczej



Wybór jednej z reguł zgodnie z

zastosowaną regułą wyszukiwania



Dodanie rezultatów, będących wynikiem

konkluzji, do przestrzeni roboczej

Cykl jest powtarzany do momentu, aż

rezultat zdefiniowany jako cel jest dodany

do przestrzeni roboczej



Od tyłu – dla podanej hipotezy

wyszukiwane są niemożliwości ustalenia

wartości logicznej hipotezy

Cel → reguły wnioskowania → fakty

Cykl we wnioskowaniu wstecz:



Poszukiwanie reguł, których konkluzje odpowiadają

bieżącym podcelom



Wybór jednej z tych reguł według zastosowanej strategii



Zastąpienie podcelu koniunkcją konkluzji tych reguł, które

stanowić będą nowe podcele

Cykl jest powtarzany dopóki początkowy cel jest rozłożony na

zbiór podcelów, które mogą być zdefiniowane w przestrzeni

roboczej.

NARZĄDZIA BUDOWY

SYSTEMÓW EKSPERTOWYCH:



typowe języki programowania



specjalne języki programowania



szkieletowe systemy ekspertowe

JĘZYKI PROGRAMOWANIA

SYSTEMÓW EKSPERTOWYCH:



języki algorytmiczne – Pascal, C



funkcyjne języki programowania – LIPS



języki programowania w logistyce –

PROLOG

Do składników systemu

ekspertowego zaliczamy:



szkielet systemu składający się z:



interfejsu użytkownika - który umożliwia zadawania pytań,

udzielanie informacji systemowi oraz odbieranie od systemu

odpowiedzi i wyjaśnień



edytora bazy wiedzy - który pozwala na modyfikację wiedzy

zawartej w systemie, umożliwijąc tym samym jego

rozbudowę



mechanizmu wnioskowania - który jest głównym składnikiem

systemu ekspertowego wykonującym cały proces

rozumowania w trakcie rozwiązywania problemu

postawionego przez użytkownika



mechanizmu wyjaśniającego - jednego z elementów

interfejsu pomiędzy systemem a użytkownikiem, który

umożliwia użytkownikowi uzyskanie odpowiedzi dlaczego

system udzielił takiej, a nie innej odpowiedzi, albo dlaczego

system zadał użytkownikowi określone pytanie



baza wiedzy - jest to deklaratywna postać

wiedzy ekspertów z danej dziedziny

zapisana za pomocą wybranego sposobu

reprezentacji wiedzy

, najczęściej

reguł

lub

ram



baza danych zmiennych - która jest

pamięcią roboczą przechowującą pewne

fakty wprowadzone w trakcie dialogu z

użytkownikiem; baza ta umożliwia

odtworzenie sposobu wnioskowania

systemu i przedstawienie go użytkownikowi

za pomocą mechanizmu wyjaśniającego.

Najpopularniejsze, dostępne bezpłatnie

szkielety systemów ekspertowych to:



CLIPS



JESS



MANDARAX

W Polsce w ramach pakietu

SPHINX

rozwijany jest PC-Shell.

Przykłady systemów:



DENDRAL



MYCIN



INTERNIST/CADUCEUS R1/XCON



PROSPECTOR



MACSYMA



UNDERWRITING ADVISOR



LENDING ADVISOR



INVEST



ISAF

Zalety systemów

ekspertowych:



Przydatne do rozwiązywania złożonych

problemów, w dziedzinach, w których

zgromadzono wiedzę empiryczną



Potrafią odpowiadać na pytania prezentując

swoje konkluzje w intuicyjnie zrozumiały

sposób, nie potrzeba programistów by

zrozumieć ich działanie



Zwykle oparte są na jednolitym sposobie

reprezentacji wiedzy, np. regułach lub

ramach



Dzięki temu łatwo jest modyfikować wiedzę

Wady systemów

ekspertowych:



Trudno jest przewidzieć, jakie będą

skutki dodania nowej wiedzy,

rozumowanie zdroworozsądkowe jest

trudne



Trudno jest pozyskiwać wiedzę

(uczenie maszynowe i odkrywanie

wiedzy rzadko jest częścią ES)



Traktowanie niepewności nadal jest

rzadko spotykane

Zastosowanie SE:



finanse (analiza ryzyka kredytowego czy

inwestycyjnego, monitorowanie spłat kredytu)



medycyna (analiza wyników badań pacjenta,

diagnoza choroby, ocena trafności leczenia )



przemysł (planowanie produkcji, kontrola

jakości, monitorowanie produkcji)



marketing (analiza zachowań klientów i ich

prognozowanie)



prawo (odtwarzanie norm prawnych)



administracja (decyzje dotyczące wymiaru

emerytur, monitorowanie decyzji urzędników)



energetyka



telekomunikacja



poszukiwanie złóż minerałów



identyfikacja struktur molekularnych



prognozowanie pogody



sterowania robotami, automatycznymi

pojazdami, rakietami, statkami

kosmicznymi



analiza notowań giełdowych

Document Outline