Особенности построения и организации ЭС

Основой любой ЭС является совокупность знаний, структурированная в целях упрощения процесса принятия решения. Для специалистов в области ИИ термин знания означает совокупность сведений о сущностях (объектах, предметах) реального мира, их свойствах и отношениях между ними в определенной предметной области. В ЭС они принимают форму фактов и правил. Факты и правила в ЭС не всегда либо истинны, либо ложные. Иногда существует некоторая степень неуверенности в достоверности факта или точности правила. Если это сомнение выражено явно, то оно называется коэффициентом доверия.

Коэффициент доверия – это число, которое означает вероятность или степень уверенности, с которой можно считать данный факт или правило достоверным или справедливым.

Многие правила ЭС являются эвристиками, т.е. эмпирическими правилами или упрощениями, которые эффективно ограничивают поиск решения. ЭС используют эвристики, т.к. задачи, которые она решает, трудны, не до конца понятны, не поддаются строгому математическому анализу или алгоритмическому решению. Алгоритмический метод гарантирует корректное или оптимальное решение задачи, тогда как эвристический метод дает приемлемое решение в большинстве случаев.

Знания в ЭС организованы так, чтобы знания о предметной области отделить от других типов знаний системы, таких как общие знания о том, как решать задачи или знания, о том, как взаимодействовать с пользователем. Выделенные знания о проблемной области называют БЗ, в свою очередь, знания о нахождении решений задач называют механизмом вывода.

БЗ содержит факты (данные) и правила, использующие эти факты как основу для принятия решений. Механизм вывода содержит:

Ø интерпретатор, определяющий как применять правила для вывода новых знаний на основе информации, хранящейся в БЗ;

Ø диспетчер, устанавливающий порядок применения этих правил.

Обмен же информацией между пользователем и ЭС выполняют программные инструменты интеллектуального интерфейса, которые воспринимают сообщения пользователя и преобразуют их в форму представления БЗ и, наоборот, переводят внутреннее представления результата обработки в формат пользователя и выдает сообщение на требуемый носитель. Важнейшим требованием к организации диалога пользователя с ЭС является естественность, которая не означает буквально формулирование потребностей пользователя предложениями естественного языка, хотя это и не исключается в ряде случаев. Важно, чтобы последовательность решения задачи была гибкой, соответствовала представлениям пользователя и велась в профессиональных терминах.

В целом, такие ЭС получили название статических ЭС и имеют структуру, аналогичную приведенной на рис. 2.3. Статические ЭС используются в тех приложениях, где можно не учитывать изменения окружающего мира за время решения задачи.

Рис. 2.3. Структура статической ЭС

Однако существует более высокий класс приложений, где требуется учитывать динамику изменения окружающего мира за время исполнения приложения. Такие экспертные системы получили название динамических ЭС (см. рис. 2.4).

По сравнению со статической ЭС в динамическую вводятся еще два компонента – подсистема моделирования внешнего мира и подсистема сопряжения с внешним миром.

Динамические ЭС осуществляют связи с внешним миром через систему контроллеров и датчиков. Кроме того компоненты БЗ и механизма вывода существенно изменяются, чтобы отразить временную логику происходящих в реальном мире событий.

Рис. 2.4. Обобщенная структура динамической ЭС