При управлении качеством функционирования ЭЭСА важным моментом является анализ доступных для наблюдения признаков и принятия решения о месте расположения в системе отказавшего функционального элемента.
В этой связи задача диагностирования как задача принятия решения может быть сформулирована следующим образом: имеется множество альтернатив, реализация каждой из которых приводит к определенным исходам, оценивание которых может быть проведено на основании некоторых показателей эффективности и однозначно характеризует соответствующие альтернативы. Таким образом, разработка диагностической базы эвристических знаний адекватна задаче построения модели выбора альтернатив при диагностировании элементов ЭЭСА опытным специалистом (экспертом).
Среда, в которой эксперт по диагностике осуществляет свою деятельность, характеризуется неопределенностью, обусловленной случайностью исходов, закон распределения которых неизвестен. Очевидно, что, решая задачи поиска неисправности, эксперт осуществляет отображение реальной задачи на некоторый формализованный и понятный ему язык. В связи с этим задаче диагностирования, решаемой по экспертным данным, могут быть присущи следующие виды неопределенности: физическая неопределенность, которая связана с наличием во внешней среде нескольких возможностей, каждая из которых случайным образом становится действительностью, а также неточностью измерения конкретных физических величин; лингвистическая неопределенность, связанная с использованием для описания задачи естественного языка.
Как уже было ранее отмечено, наряду с параметрами, легко поддающимися измерению, в технических системах при работе возникают различные явления, сопутствующие возникновению и проявлению неисправностей. Это могут быть признаки, слабо связанные с определенными участками системы [28] органолептического характера. Зачастую они не подкреплены показаниями контрольно-измерительных средств, но на практике они играют большую роль, позволяя опытным специалистам предугадывать момент отказа или оптимизировать процесс поиска неисправностей. Признанным фактом является то, что высококвалифицированные специалисты ремонтники причины отказов выявляют за короткое время и без привлечения большого количества контрольно-измерительных приборов. Как отмечается в [28], многие задачи поиска неисправностей не имеют строго теоретического обоснования. Практики накапливают знания с опытом, наблюдая и сопоставляя признаки или параметры. Необходимо подчеркнуть, что используемые ими модели принятия решений в основном базируются на логических рассуждениях и в незначительной степени на использовании численных процедур [11].
Очевидно, что эксперт в общем случае представляет собой носителя глубоких, но трудно формализуемых знаний. И поскольку (это следует из самого названия) цель экспертной системы состоит в тиражировании знаний эксперта, то основной задачей при ее создании является задача разработки базы знаний.
При разработке диагностической базы знаний следует учитывать следующие особенности [12]:
1. Объем знаний эксперта о предметной области может быть очень велик.
2. Перенесение знаний эксперта в диагностическую базу знаний сопряжено с конкретными трудностями, которые обусловлены тем, что эксперт знает многое, и знание его основано на прошлом опыте, на совокупности практических случаев. Однако наряду с кажущейся на первый взгляд конкретностью и разобщенностью отдельных случаев знание, которым пользуется эксперт, представляет результат сопоставления разрозненных фактов, признаков и осмысления существующих между ними закономерностей. Таким образом, в базе знания необходимо предусмотреть механизм анализа, сущность которого не является прямым следствием накопленного практического опыта.
3. Общепризнанным является то, что эксперт знает больше, чем осознает. И даже то, что он осознает, не всегда может быть выражено в четких правилах, регламентирующих процесс поиска. Таким образом, способности эксперта представлять свои знания в виде четких правил достаточно ограничены.
4. Действия эксперта при решении конкретной диагностической задачи во многом определяются особенностями человеческой системы переработки информации. Следовательно, при построении диагностической базы знаний необходимо осознавать особенности используемого для этого источника информации.
Все многообразие известных в настоящее время способов передачи знаний экспертом системе [2, 4, 11, 38, 31, 34, 35, 39, 40] может быть разбито на три группы. Во-первых, это способы, которые основаны на использовании логических конструкций вида: «если …, то …». Во-вторых, способы, предполагающие определение экспертом вероятности влияния отдельных признаков на принадлежность к конкретным состояниям. В-третьих, способы построения базы знаний на примерах, когда в базу знаний вводятся описания реальных ситуаций с точной их диагностикой.
Очевидно, что качество экспертной системы во многом определяется теми возможностями, которые предоставляет способ, используемый для передачи экспертом базе знаний своего опыта. В этой связи необходимо отметить, что для каждой из отмеченных групп способов характерны существенные недостатки. Способы первой группы отличает то, что перед тем как втиснуть в конструкцию «если…, то …» обычно используемые экспертом комплексно знания, ему приходится разлагать их на отдельные гранулы. Использование при построении базы знаний способов второй группы позволяет резко снизить трудоемкость ее построения [11], однако, как правило, не сами отдельные признаки, а их сочетания определяют определенное техническое состояние. Использование же отдельных признаков не позволяет эксперту составить целостную картину диагностической ситуации. Положительной стороной способов, составивших третью группу, является то, что они позволяют эксперту передавать свои знания в форме наиболее близкой к обычной своей деятельности, т.е. той, которая ему свойственна при анализе неисправностей. Вместе с этим, эти способы замкнуты на использование знаний одного эксперта [11], а потому их применение при разработке реальной диагностической базы знаний малоперспективны.