Етапи розроблення експертних систем

Технологія розроблення ЕС вкдючає шість основних етапів: ідентифікація, концептуалізація, формалізація, виконання, тестування, дослідна експлуатація (рис.1).

На етапі ідентифікації визначаються завдання, які потрібно розв'язувати, формулюється мета розроблення, визначаються ресурси, експерти і категорії користувачів. Основними на цьому етапі є вибір проблеми (завдання) та вибір експерта.

Ідентифікація завдання полягає в складанні неформального (вербального) опису, в якому указуються: загальні характеристики завдання; підзадачі, що виділяються усередині даного завдання; ключові поняття (об'єкти), їх вхідні (вихідні) дані; а також знання, що відносяться до вирішуваного завдання.

Для розроблення ЕС потрібно отримати дані від експерта та ввести їх у систему. Невеликі системи можуть містити знання одного експерта, тобто пошук потрібного експерта є дуже важливим кроком у створенні ЕС. У розробленні ЕС беруть участь також інженери знань, які тісно співпрацюють з експертами, професійні програмісти, які запрошується для модифікації і узгодження інструментальних засобів. Крім того можуть залучатися потенційні користувчі. Для складних систем вважається за доцільне залучати до основного циклу розробки декілька експертів, щоб інженер знань міг переконатися в правильності свого розуміння основного експерта, а також для узгодження поглядів різних експертів на якість пропонованих рішень.

Результатом даного етапу є відповідь на питання, що треба зробити і які ресурси необхідно задіювати (ідентифікація завдання, визначення учасників процесу проектування і їх ролі, виявлення ресурсів і цілей), формулювання вимог до ЕС.

На етапі концептуалізації проводиться змістовний аналіз предметної області (ПО), виявляються основні поняття та їх взаємозв'язки, визначаються методи рішення задачі.

На цьому етапі створюється модель ПО, яка включає

- об’єктну модель, що описує структуру предметної області як сукупності взаємопов’язаних об’єктів;

- функціональну модель, що відображає дії та перетворення над об’єктами;

- модель поведінки, яка розглядає взаємодію об’єктів у часовому аспекті.

Об’єктна модель відображає основні поняття ПО (об’єкти), їх властивості та взаємозв’язки між ними. Елементарною одиницею є факт, що описує одну властивість або один зв’язок об’єкта.

Поняття ПО повинні утворювати систему, під якою розуміється сукупність понять, що володіють такими властивостями:

- унікальністю (відсутністю надмірності);

- повнотою (достатньо повним описом різних процесів, фактів, явищ і так далі наочній області);

- достовірністю (валідністью — відповідністю смислової інформації виділених одиниць їх реальним найменуванням)

- несуперечністю (відсутністю омонімії).

Виділені поняття ПО і встановлені між ними взаємозв'язки стають підставою для подальшої побудови системи класифікацій. Сукупності об’єктів з однаковим набором предикатів (властивостей і зв’язків) утворюють класи. Якщо об’єкти мають набір предикатів, що частково перетинається, то здійснюється більш складна класифікація об’єктів: клас об’єктів за значенням будь-якої властивості (ознаки) розбивається на підкласи так, що клас об’єктів містить загальні для підкласів властивості та зв’язки, а кожний із підкласів відображає специфічні властивості та зв’язки. Підкласи об’єктів автоматично успадковують загальні властивості і зв’язки вищестоячих класів, а сукупність взаємозв’язаних за відношенням узагальнення класів об’єктів утворює ієрархію спадковості властивостей.

Функціональна модель описує перетворення фактів, а також залежності між ними, що показують як одні факти утворюються від інших. функціональна модель відображає в узагальненій формі процес рішення характерних для неї задач. Функціональні залежності фактів представляються графічно у вигляді дерев мети (цілей) або графів.

Модель поведінки відображає зміни станів об’єктів у результаті виникнення деяких подій, що приводять до виконання певних дій (процедур). Стан об’єкта – це значення деякої властивості, що змінюється в часі. Набір дій, зв’язаний з деякою подією, визначає поведінку об’єкта, яка має вигляд правил або процедур.

На етапі формалізації визначаються способи представлення всіх видів знань (семантичні мережі, фреймові чи продукційні моделі і т.д), формалізуються основні поняття, визначаються способи інтерпретації знань, визначається стратегія пошуку рішення, моделюється робота системи, оцінюється адекватність цілей системи вибраним методам, поняттям і засобам.

На етапі виконання (реалізації) створюється прототип ЕС і проводиться наповнення експертами бази знань. Даний етап є найбільш важливим і найбільш трудомістким етапом розробки ЕС.

Процес набуття знань розділяють на

- вербалізацію – отримання знань від експерта і опис їх природною мовою,

- організацію та структурування знань, що забезпечує ефективну роботу системи

- представлення знань у вигляді, зрозумілому для ЕС.

Процес набуття знань здійснюється інженером знань на основі аналізу діяльності експерта в процесі рішення реальних задач

Прототип - це спрощена версія ЕС, що демонструє правильність обраного підходу та призначена для перевірки правильності кодування фактів, зв'язків та стратегій роздумів експерта.

Прототип ЕС повинен відповідати двом суперечливим вимогам:

- вміти розв'язувати типові задачі для конкретного застосування;

- час і трудомісткість розроблення повинні бути мінімальними.

Прототип повинен продемонструвати придатність методів інженерії знань для певного застосування. У випадку негативного результату розробляється новий прототип, або робиться висновок про непридатність методів інженерії знань для розв’язання даного завдання. У випадку успішного результату експерт за допомогою інженера знань розширює знання прототипу про ПО. У міру збільшення знань прототип може досягнути такого стану, коли він успішно вирішує всі задачі даної програми. Мета перетворення прототипу ЕС в кінцевий продукт полягає, як правило, у збільшення швидкодії ЕС та зменшенні необхідної пам'яті.

На етапі тестування експерт і інженер знань з використанням діалогових і пояснювальних засобів перевіряють компетентність ЕС.

Після розробки кінцевої версії ЕС необхідно провести детальне тестування, до якого залучаються інші експерти для перевірки працездатності системи на різних прикладах. Перевіряється їх точність та корисність.

Процес тестування продовжується доти, поки експерт не вирішить, що система досягла необхідного рівня компетентності.

На етапі дослідної експлуатації перевіряється придатність ЕС для кінцевих користувачів. За результатами цього етапу інколи можлива суттєва модифікація ЕС. На цьому етапі ЕС узгоджується з іншими програмними засобами у середовищі де вона працюватиме, та проводиться навчання користувачів системи. Узгодження включає забезпечення зв‘язку з існуючими на місці експлуатації системами та вимірювальними пристроями.

Процес створення ЕС не зводиться до строгої послідовності цих етапів тому, що в ході розроблення неодноразово потрібно повертатися на попередні етапи і переглядати прийняті там рішення.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: