Экспертные системы (Разработка)
Разработка экспертных систем существенно отличается от создания обычного программного продукта. В технологии создания экспертных систем нельзя использовать принятые в традиционном программировании методики, так как это либо чрезмерно затягивает процесс создания ЭС, либо вообще приводит к отрицательному результату. Вообще же, использовать экспертные системы следует только тогда, когда их разработка возможна, оправдана и методы, на которых она построена, соответствуют решаемой задаче.
Содержание |
Требования по созданию
Чтобы разработка ЭС была возможной для конкретного приложения, минимально необходимо одновременное выполнение следующих требований:
- существуют эксперты в данной области, которые решают задачу значительно лучше, чем начинающие специалисты
- эксперты сходятся в оценке предлагаемого решения, иначе нельзя будет оценить качество разработанной ЭС
- эксперты способны объяснить используемые ими в системе методы, иначе знания экспертов будет сложно внести в ЭС
- решение задачи требует только рассуждений, а не действий
- задача не должна быть слишком трудной (т.е. ее решение должно занимать у эксперта несколько часов или дней, не более)
- задача должна относиться к достаточно "понятной" и структурированной области, т.е. должны быть выделены основные понятия, отношения и известные алгоритмы решения задачи
- решение задачи не должно в значительной степени использовать абстрактное мышление
Оправданность использования
Бывают случаи, когда использование экспертной системы возможно, но не оправдано. А оправданным использование ЭС может считаться при наличии следующих факторов:
- решение задачи принесет значительный эффект, например экономический
- использование человека-эксперта невозможно либо из-за недостаточного количества экспертов, либо из-за необходимости выполнять экспертизу одновременно в различных местах
- при передаче информации эксперту происходит неприемлемая потеря времени или информации
- существует необходимость решать задачу в окружении, враждебном для человека
Соответствие приложения методам ЭС
Созданное приложение соответствует методам ЭС, если решаемая задача обладает совокупностью некоторых характеристик, а именно:
- задача может быть естественным образом решена с помощью символьных рассуждений, а не манипуляций с числами, как в математических методиках и в традиционном программировании
- задача должна иметь эвристическую, а не алгоритмическую природу. Задачи, которые могут быть гарантированно решены при соблюдении заданных ограничений с помощью некоторых формальных процедур, не подходят для применения ЭС
- задача должна быть сложна настолько, чтобы оправдать затраты на создание ЭС. Однако она не должна быть настолько сложной, чтобы экспертная система не смогла ее решить в приемлемое время
- задача должна быть достаточно узкой и практически значимой
Концепция быстрого прототипа
Концепция быстрого прототипа, как правило, используется при создании экспертных систем. Суть концепции состоит в том, что разработчики не имеют целью сразу построить конечный продукт. Сначала происходит создание одного или нескольких прототипов ЭС. Прототип должен удовлетворять двум противоречивым требованиям: с одной стороны, они должны решать типичные задачи конкретного приложения, с другой стороны, время и трудоемкость их разработки должны быть весьма незначительны. Последнее требование необходимо, чтобы можно было максимально совместить процесс накопления и отладки знаний, осуществляемый экспертом, с процессом разработки программных средств. Для соблюдения этих требований при создании прототипа используются разнообразные средства, ускоряющие процесс создания.
Методы прототипа экспертной системы, кроме того, должны подходить для конкретной программы. В случае успеха знания прототипа о проблемной области подвергаются расширению. При неудаче может потребоваться разработка нового прототипа, или принимается решение о непригодности методов ЭС для данного приложения. По мере расширения базы знаний прототип может достигнуть такого состояния, когда все задачи данного приложения решаются успешно. Преобразование прототипа в конечный продукт обычно связано с перепрограммированием системы на языках низкого уровня, обеспечивающих как увеличение быстродействия ЭС, так и уменьшение требуемой памяти. Трудоемкость и время создания ЭС в значительной степени зависят от типа инструментов создания.
Этапы разработки
В ходе многолетних работ по созданию ЭС сложилась определенная технология их разработки, включающая шесть последовательных этапов:
- идентификация
- концептуализация
- формализация
- выполнение
- тестирование
- опытная эксплуатация
На этапе идентификации определяют задачи, подлежащие решению, выявляются цели разработки, определяются эксперты и типы пользователей.
В ходе концептуализации проводится подробный анализ проблемной области, выявляются понятия и их взаимосвязи, определяются методы решения задач.
Формализация подразумевает выбор инструментов и способов представления всех видов знаний. На этом этапе формализуются основные понятия, определяются способы интерпретации знаний, моделируется работа системы, оценивается адекватность целям системы зафиксированных понятий, методов решений, средств представления знаний и управления ими.
На этапе выполнения происходит наполнение системы знаниями. В связи с тем, что основой ЭС являются знания, этот этап превосходит все остальные по своей важности и трудоемкости. Процесс наполнения базы знаний делится на «извлечение знаний» из эксперта, их организацию, обеспечивающую эффективную работу системы, и интерпретацию знаний в понятном ЭС виде. Процесс приобретения знаний осуществляется инженером по знаниям на основе анализа деятельности эксперта по решению реальных задач.
Связанные темы
Ссылки
