Экспертные системы САПР

ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ 

САПР

А.Л. Ездаков

Допущено Учебно-методическим объединением вузов
по университетскому политехническому образованию

в качестве учебного пособия для студентов высших учебных

заведений, обучающихся по направлениям 

09.00.00 «Информатика и вычислительная техника»

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Москва 

ИД «ФОРУМ» — ИНФРА-М

202

УДК 004.891(075.8)
ББК 32.813я73
 
Е42

Ездаков А.Л.

Е42 
 
Экспертные системы САПР : учебное пособие / А.Л. Ездаков. — 

Москва : ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2023. — 160 с. — (Высшее образование).


ISBN 978-5-8199-0886-0 (ИД «ФОРУМ»)
ISBN 978-5-16-015197-7 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-104993-8 (ИНФРА-М, online)

Учебное пособие содержит описание теоретических основ инженерии 

знаний, различных форм представления знаний и механизмов вывода решений 
на их основе, актуальных в современных разработках экспертных 
систем. Сформулированы концепции формирования экспертных систем, 
их места в САПР и способы взаимодействия экспертных систем и САПР. 
Представлен ряд примеров конкретных реализаций такого рода систем.

Соответствует требованиям федеральных государственных образова-

тельных стандартов высшего образования последнего поколения.

Для студентов факультета ЭКГ, обучающихся по направлению 09.00.00 

«Информатика и вычислительная техника» и специальности «Системы автоматизированного 
проектирования».

УДК 004.891(075.8)

ББК 32.813я73

Р е ц е н з е н т:

Мартынюк В.А., кандидат технических наук, доцент кафедры систем 

автоматизированного проектирования Московского государственного 
технического университета имени Н.Э. Баумана 

ISBN 978-5-8199-0886-0 (ИД «ФОРУМ»)
ISBN 978-5-16-015197-7 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-104993-8 (ИНФРА-М, online)

© Ездаков А.Л., 2016
© ИД «ФОРУМ», 2016

Ââåäåíèå

Ñèñòåìû àâòîìàòèçèðîâàííîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ïî ïðàâó ðàñ-
ñìàòðèâàþòñÿ êàê âàæíåéøåå ñðåäñòâî íàó÷íî-òåõíè÷åñêîãî ïðî-
ãðåññà. Ïåðâûå ÑÀÏÐ ïîÿâèëèñü â íà÷àëå 1960-õ ãîäîâ â îáëàñòè
âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè. Ýòîìó ñïîñîáñòâîâàëî äâà îáñòîÿòåëü-
ñòâà.
Âî-ïåðâûõ, çàäà÷è ïðîåêòèðîâàíèÿ âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè
íàèáîëåå ïðîñòî ôîðìàëèçóþòñÿ è àëãîðèòìèçèðóþòñÿ, ò. å. äëÿ
íèõ ëåãêî ñîñòàâèòü ìàòåìàòè÷åñêóþ ìîäåëü è ïîñòðîèòü ñïîñîá
åå ðàñ÷åòà íà ýëåêòðîííîé âû÷èñëèòåëüíîé ìàøèíå (ÝÂÌ).
Âî-âòîðûõ, èìåííî â îáëàñòè âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè ðàáî-
òàëè ëþäè, íàèáîëåå ïîäãîòîâëåííûå èíòåëëåêòóàëüíî è ïñèõî-
ëîãè÷åñêè ê ðàçðàáîòêå è ðåàëèçàöèè èäåé àâòîìàòèçàöèè ïðî-
åêòèðîâàíèÿ.
Ïðîãðåññ ÑÀÏÐ îïðåäåëÿëñÿ â ïåðâóþ î÷åðåäü âîçìîæíî-
ñòüþ ôîðìàëèçàöèè è àëãîðèòìèçàöèè çàäà÷, õàðàêòåðíûõ äëÿ
ýòèõ îáëàñòåé [1]. Îñîáåííîñòüþ åãî çà÷àñòóþ ÿâëÿåòñÿ ñëîæ-
íîñòü ôîðìàëèçàöèè òåõíîëîãè÷åñêèõ çàäà÷, îáóñëîâëåííàÿ ðàç-
íîîáðàçèåì èõ ïîñòàíîâîê, îòñóòñòâèåì ñðåäñòâ ñòðîãîé ìàòåìà-
òè÷åñêîé çàïèñè è òåîðèè ðåøåíèÿ.
Èçó÷åíèå ñïîñîáîâ ìîäåëüíîãî ïðåäñòàâëåíèÿ îáúåêòîâ ïðî-
åêòèðîâàíèÿ, íàèáîëåå òðóäíî ïîääàþùèõñÿ ôîðìàëèçîâàííîìó
îïèñàíèþ â ñî÷åòàíèè ñ èññëåäîâàíèåì îñíîâíûõ çàäà÷, ðåøàå-
ìûõ â ïðîöåññå èõ ïðîåêòèðîâàíèÿ, ïîçâîëèëî óñòàíîâèòü ôàêò
ñóùåñòâîâàíèÿ íå÷åòêèõ ïîäìíîæåñòâ ñïîñîáîâ ìîäåëèðîâàíèÿ
è ïðîåêòíûõ ïðîöåäóð è íå÷åòêîãî îòíîøåíèÿ «ôîðìàëèçàöèÿ».
Âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü ââåäåíèÿ â ðàññìîòðåíèå «ìÿãêèõ»
øêàë îöåíîê è èõ âåðáàëüíûõ îòíîøåíèé äëÿ âñåõ îñíîâíûõ
ïîäñèñòåì, ñîâîêóïíîñòü êîòîðûõ âìåñòå ñ êîëëåêòèâîì ïðîåê-
òàíòîâ îáðàçóåò ÑÀÏÐ. Ïîýòîìó ìîæíî ãîâîðèòü î ïîÿâëåíèè
íîâîãî ïîêîëåíèÿ ÑÀÏÐ. «Ñìÿã÷åíèþ» ïóòåì îáåñïå÷åíèÿ ñà-
ìîðàçâèòèÿ â ýòîì ïîêîëåíèè ÑÀÏÐ ïîäëåæàò ñëåäóþùèå ïîä-
ñèñòåìû: ìàòåìàòè÷åñêîå è ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèÿ ôîðìàëè-
çîâàííîãî ìîäåëüíîãî ïðåäñòàâëåíèÿ îáúåêòà ïðîåêòèðîâàíèÿ;
ìàòåìàòè÷åñêîå è ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèÿ îñíîâíûõ ïðîåêò-
íûõ ïðîöåäóð, âûïîëíÿþùèõ ðåøåíèå çàäà÷ àíàëèçà, ñèíòåçà,

ïàðàìåòðè÷åñêîé îïòèìèçàöèè; ìåòîäè÷åñêîå îáåñïå÷åíèå; ëèí-
ãâèñòè÷åñêîå îáåñïå÷åíèå.
Àíàëèç òåõíè÷åñêèõ çàäàíèé íà ðàçëè÷íûå îáúåêòû ïðîåêòè-
ðîâàíèÿ â ñî÷åòàíèè ñ àíàëèçîì ïðîåêòíûõ ïðîöåäóð [2] ïîêàçû-
âàåò, ÷òî ñ ïîâûøåíèåì óðîâíÿ èåðàðõèè ñèñòåìû ïðîåêòèðîâà-
íèÿ ïîâûøàåòñÿ äîëÿ èíòóèòèâíûõ ñîîáðàæåíèé â ïðèíÿòèè ïðî-
åêòíîãî ðåøåíèÿ, íî ýòè ñîîáðàæåíèÿ íå çàòðàãèâàþò çà÷àñòóþ
äàæå ÿäðî ìàòåìàòè÷åñêîãî îáåñïå÷åíèÿ — ïðîãðàììíûå ðåàëè-
çàöèè ÷èñëåííûõ ìåòîäîâ. Ñëåäîâàòåëüíî, ñîâîêóïíîñòü ïîäñèñ-
òåì, îáðàçóþùèõ ÑÀÏÐ, âêëþ÷àÿ îðãàíèçàöèîííóþ, ïðîíèçàíà
îòäåëüíûìè ýâðèñòè÷åñêèìè ôàêòîðàìè, êîòîðûå ìîãóò áûòü â
âèäå ëèáî ýâðèñòè÷åñêèõ ïðîãðàìì, ðåàëèçóþùèõ íå÷åòêèå àëãî-
ðèòìû, ëèáî íå÷åòêèõ äàííûõ, ëèáî èõ ñîâîêóïíîñòè. Óêàçàííàÿ
ñîâîêóïíîñòü ýâðèñòè÷åñêèõ ôàêòîðîâ îáðàçóåò íåêîòîðóþ îäíî-
ðîäíóþ ïî òåõíîëîãè÷åñêèì è ïîëüçîâàòåëüñêèì ñâîéñòâàì âû-
÷èñëèòåëüíóþ ñðåäó, êîòîðàÿ íàèëó÷øèì îáðàçîì ðåàëèçóåòñÿ
ñðåäñòâàìè èñêóññòâåííîãî èíòåëëåêòà.

4
Ââåäåíèå

Ãëàâà 1
ÈÑÊÓÑÑÒÂÅÍÍÛÉ ÈÍÒÅËËÅÊÒ È ÑÀÏÐ

1.1. Èñêóññòâåííûé èíòåëëåêò. Îáùåå ïîíÿòèå

Èñêóññòâåííûé èíòåëëåêò êàê îáëàñòü èññëåäîâàíèé è ïðèëî-
æåíèé åñòü ñèñòåìà îáðàáîòêè èíôîðìàöèè, êîòîðóþ íåëüçÿ âû-
ïîëíèòü ïðîñòûìè è òî÷íûìè àëãîðèòìè÷åñêèìè ìåòîäàìè [3].
Ìíîãèå âèäû óìñòâåííîé äåÿòåëüíîñòè ÷åëîâåêà, òàêèå, êàê
íàïèñàíèå ïðîãðàìì äëÿ âû÷èñëèòåëüíîé ìàøèíû, çàíÿòèå ìà-
òåìàòèêîé, âåäåíèå ðàññóæäåíèé íà óðîâíå çäðàâîãî ñìûñëà è
äàæå âîæäåíèå àâòîìîáèëÿ, òðåáóþò «èíòåëëåêòà». Íà ïðîòÿæå-
íèè ïîñëåäíèõ äåñÿòèëåòèé áûëî ïîñòðîåíî íåñêîëüêî êîìïüþ-
òåðíûõ ñèñòåì, ñïîñîáíûõ âûïîëíÿòü ïîäîáíûå çàäà÷è.
Èìåþòñÿ ñèñòåìû, ñïîñîáíûå äèàãíîñòèðîâàòü çàáîëåâàíèÿ,
ïëàíèðîâàòü ñèíòåç ñëîæíûõ ñèíòåòè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ðåøàòü
äèôôåðåíöèàëüíûå óðàâíåíèÿ â ñèìâîëüíîì âèäå, àíàëèçèðî-
âàòü ýëåêòðîííûå ñõåìû, ïîíèìàòü îãðàíè÷åííûé îáúåì ÷åëîâå-
÷åñêîé ðå÷è è åñòåñòâåííîãî ÿçûêîâîãî òåêñòà. Ìîæíî ñêàçàòü,
÷òî òàêèå ñèñòåìû îáëàäàþò â íåêîòîðîé ñòåïåíè èñêóññòâåí-
íûì èíòåëëåêòîì.
Ðàáîòà ïî ïîñòðîåíèþ òàêèõ ñèñòåì ïðîâîäèòñÿ â îáëàñòè,
ïîëó÷èâøåé íàçâàíèå èñêóññòâåííûé èíòåëëåêò (ÈÈ).
Ïðè
ðåàëèçàöèè
èíòåëëåêòóàëüíûõ
ôóíêöèé
íåïðåìåííî
ïðèñóòñòâóåò èíôîðìàöèÿ, íàçûâàåìàÿ çíàíèÿìè. Äðóãèìè ñëî-
âàìè, èíòåëëåêòóàëüíûå ñèñòåìû ÿâëÿþòñÿ â òî æå âðåìÿ ñèñòå-
ìàìè îáðàáîòêè çíàíèé.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ â èññëåäîâàíèÿõ ïî èñêóññòâåííîìó èí-
òåëëåêòó âûäåëèëîñü øåñòü îñíîâíûõ íàïðàâëåíèé.
1. Ïðåäñòàâëåíèå çíàíèé. Â ðàìêàõ ýòîãî íàïðàâëåíèÿ ðåøà-
þòñÿ çàäà÷è, ñâÿçàííûå ñ ôîðìàëèçàöèåé è ïðåäñòàâëåíèåì çíà-
íèé â ïàìÿòè ñèñòåìû ÈÈ. Äëÿ ýòîãî ðàçðàáàòûâàþòñÿ ñïåöè-
àëüíûå ìîäåëè ïðåäñòàâëåíèÿ çíàíèé è ÿçûêè îïèñàíèÿ çíàíèé,
âíåäðÿþòñÿ ðàçëè÷íûå òèïû çíàíèé. Ïðîáëåìà ïðåäñòàâëåíèÿ
çíàíèé ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç îñíîâíûõ ïðîáëåì äëÿ ñèñòåìû ÈÈ,

òàê êàê ôóíêöèîíèðîâàíèå òàêîé ñèñòåìû îïèðàåòñÿ íà çíàíèÿ
î ïðîáëåìíîé îáëàñòè, êîòîðûå õðàíÿòñÿ â åå ïàìÿòè.
2. Ìàíèïóëèðîâàíèå
çíàíèÿìè.
×òîáû
çíàíèÿìè
ìîæíî
áûëî ïîëüçîâàòüñÿ ïðè ðåøåíèè çàäà÷è, ñëåäóåò íàó÷èòü ñèñòåìó
ÈÈ îïåðèðîâàòü èìè. Â ðàìêàõ äàííîãî íàïðàâëåíèÿ ðàçðàáàòû-
âàþòñÿ ñïîñîáû ïîïîëíåíèÿ çíàíèé íà îñíîâå èõ íåïîëíûõ îïè-
ñàíèé, ñîçäàþòñÿ ìåòîäû äîñòîâåðíîãî è ïðàâäîïîäîáíîãî âûâî-
äà íà îñíîâå èìåþùèõñÿ çíàíèé, ïðåäëàãàþòñÿ ìîäåëè ðàññóæäå-
íèé, îïèðàþùèõñÿ íà çíàíèÿ è èìèòèðóþùèõ îñîáåííîñòè
÷åëîâå÷åñêèõ ðàññóæäåíèé. Ìàíèïóëèðîâàíèå çíàíèÿìè î÷åíü
òåñíî ñâÿçàíî ñ ïðåäñòàâëåíèåì çíàíèé è ðàçäåëèòü ýòè äâà íà-
ïðàâëåíèÿ ìîæíî ëèøü óñëîâíî.
3. Îáùåíèå. Â êðóã çàäà÷ ýòîãî íàïðàâëåíèÿ âõîäÿò: ïðîáëå-
ìà ïîíèìàíèÿ è ñèíòåçà ñâÿçíûõ òåêñòîâ íà åñòåñòâåííîì ÿçûêå,
ïîíèìàíèå è ñèíòåç ðå÷è, òåîðèÿ ìîäåëåé êîììóíèêàöèé ìåæäó
÷åëîâåêîì è ñèñòåìîé ÈÈ. Íà îñíîâå èññëåäîâàíèé â ýòîì íà-
ïðàâëåíèè ôîðìèðóþòñÿ ìåòîäû ïîñòðîåíèÿ ëèíãâèñòè÷åñêèõ
ïðîöåññîâ, âîïðîñíî-îòâåòíûõ ñèñòåì, äèàëîãîâûõ ñèñòåì è äðó-
ãèõ ñèñòåì èñêóññòâåííîãî èíòåëëåêòà, öåëüþ êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ
îáåñïå÷åíèå êîìôîðòíûõ óñëîâèé äëÿ îáùåíèÿ ÷åëîâåêà ñ ñèñ-
òåìîé ÈÈ.
4. Âîñïðèÿòèå. Ýòî íàïðàâëåíèå âêëþ÷àåò ðàçðàáîòêó ìåòî-
äîâ ïðåäñòàâëåíèÿ èíôîðìàöèè î çðèòåëüíûõ îáðàçàõ â áàçå çíà-
íèé, ñîçäàíèå ìåòîäîâ ïåðåõîäà îò çðèòåëüíûõ ñöåí ê èõ òåêñòî-
âîìó îïèñàíèþ è ìåòîäîâ îáðàòíîãî ïåðåõîäà, ñîçäàíèå ñðåäñòâ
äëÿ ïîðîæäåíèÿ çðèòåëüíûõ ñöåí íà îñíîâå âíóòðåííèõ ïðåä-
ñòàâëåíèé â ñèñòåìàõ ÈÈ.
5. Îáó÷åíèå. Äëÿ ðàçâèòèÿ ñïîñîáíîñòè ñèñòåì ÈÈ ê îáó÷å-
íèÿ, ò. å. ê ðåøåíèþ çàäà÷, ñ êîòîðûìè îíè ðàíüøå íå âñòðå÷à-
ëèñü, ðàçðàáàòûâàþòñÿ ìåòîäû ôîðìèðîâàíèÿ óñëîâèé çàäà÷ ïî
îïèñàíèþ ïðîáëåìíîé ñèòóàöèè èëè ïî íàáëþäåíèþ çà íåé, ìå-
òîäû ïåðåõîäà îò èçâåñòíîãî ðåøåíèÿ ÷àñòíûõ çàäà÷ (ïðèìåðîâ)
ê ðåøåíèþ îáùåé çàäà÷è, ñîçäàíèå ïðèåìîâ äåêîìïîçèöèè èñ-
õîäíîé çàäà÷è íà áîëåå ìåëêèå è óæå èçâåñòíûå äëÿ ñèñòåì ÈÈ.
 ýòîì íàïðàâëåíèè èñêóññòâåííîãî èíòåëëåêòà ñäåëàíî åùå ñî-
âñåì íåìíîãî.
6. Ïîâåäåíèå. Ïîñêîëüêó ñèñòåìû ÈÈ äîëæíû äåéñòâîâàòü â
íåêîòîðîé îêðóæàþùåé ñðåäå, òî íåîáõîäèìî ðàçðàáàòûâàòü íå-
êîòîðûå ïîâåäåí÷åñêèå ïðîöåäóðû, êîòîðûå ïîçâîëèëè áû èì
àäåêâàòíî âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé, äðóãèìè
ñèñòåìàìè, èñêóññòâåííûì èíòåëëåêòîì è ëþäüìè. Ýòî íàïðàâ-
ëåíèå â ÈÈ ðàçðàáîòàíî î÷åíü ñëàáî.

6
Ãëàâà 1. Èñêóññòâåííûé èíòåëëåêò è ÑÀÏÐ

 íàñòîÿùåì ïîñîáèè â îñíîâíîì ðàññìàòðèâàþòñÿ òîëüêî
ðåàëèçàöèè ïåðâûõ äâóõ íàïðàâëåíèé — ïðåäñòàâëåíèå çíàíèé è
ìåòîäû âûâîäà.

1.2. Çíàíèÿ è èõ ïðåäñòàâëåíèå. Ýêñïåðòíûå ñèñòåìû

Ñèñòåìû, îñíîâàííûå íà çíàíèÿõ, — ýòî ñèñòåìû ïðîãðàìì-
íîãî îáåñïå÷åíèÿ, îñíîâíûìè ñòðóêòóðíûìè ýëåìåíòàìè êîòî-
ðûõ ÿâëÿþòñÿ áàçà çíàíèé è ìåõàíèçì ëîãè÷åñêèõ âûâîäîâ.
 ïåðâóþ î÷åðåäü ê íèì îòíîñÿòñÿ ýêñïåðòíûå ñèñòåìû, ñïîñîá-
íûå äèàãíîñòèðîâàòü çàáîëåâàíèÿ, îöåíèâàòü ïîòåíöèàëüíûå ìå-
ñòîðîæäåíèÿ ïîëåçíûõ èñêîïàåìûõ, îñóùåñòâëÿòü îáðàáîòêó åñ-
òåñòâåííîãî ÿçûêà, ðàñïîçíàâàíèå ðå÷è è èçîáðàæåíèé è ò. ä.
Ýêñïåðòíûå ñèñòåìû (ÝÑ) ÿâëÿþòñÿ ïåðâûì øàãîì â ïðàêòè÷å-
ñêîé ðåàëèçàöèè èññëåäîâàíèé â îáëàñòè ÈÈ. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ
îíè àêòèâíî èñïîëüçóþòñÿ â ïðîìûøëåííîñòè è äðóãèõ îòðàñëÿõ
ýêîíîìèêè, à òàêæå â çäðàâîîõðàíåíèè è ñîöèàëüíîé ñôåðå.
Ýêñïåðòíàÿ ñèñòåìà — ýòî âû÷èñëèòåëüíàÿ ñèñòåìà, â êîòî-
ðóþ âêëþ÷åíû çíàíèÿ ñïåöèàëèñòîâ î íåêîòîðîé êîíêðåòíîé
ïðîáëåìíîé îáëàñòè è êîòîðàÿ â ïðåäåëàõ ýòîé îáëàñòè ñïîñîáíà
ïðèíèìàòü ýêñïåðòíûå ðåøåíèÿ.
Áàçîâàÿ ñòðóêòóðà ýêñïåðòíîé ñèñòåìû ïðèâåäåíà íà ðèñ. 1.1.
Ñòðóêòóðíûå ýëåìåíòû, ñîñòàâëÿþùèå ñèñòåìó, âûïîëíÿþò
ñëåäóþùèå ôóíêöèè.
Áàçà çíàíèé (ÁÇ) — ðåàëèçóåò ôóíêöèè ïðåäñòàâëåíèÿ çíà-
íèé â êîíêðåòíîé ïðåäìåòíîé îáëàñòè è óïðàâëåíèå èìè. Â íåé
õðàíÿòñÿ çíàíèÿ îäíîãî èëè íåñêîëüêèõ ýêñïåðòîâ äàííîé ïðåä-
ìåòíîé îáëàñòè, êîòîðûå è ôîðìèðóþò ïðîöåññ ïîèñêà ðåøåíèé
è îïðåäåëÿþò êà÷åñòâî ðàáîòû ÝÑ.

1.2. Çíàíèÿ è èõ ïðåäñòàâëåíèå. Ýêñïåðòíûå ñèñòåìû
7

Ðèñ. 1.1. Áàçîâàÿ ñòðóêòóðà ñòàíäàðòíîé ýêñïåðòíîé ñèñòåìû

Äëÿ õðàíåíèÿ çíàíèé ïðèìåíÿåòñÿ îäíà èëè íåñêîëüêî ôîðì
ïðåäñòàâëåíèÿ çíàíèé, îïèñàííûõ íèæå. Ïîìèìî îñíîâíûõ çíà-
íèé ýêñïåðòà â áàçå çíàíèé õðàíÿòñÿ ñïåöèàëüíûå ñòðóêòóðû,
óïðàâëÿþùèå ïðîöåññîì ïîèñêà ðåøåíèÿ, èçâåñòíûå ïîä íàçâà-
íèåì «ìåòàïðàâèë».
Ìàøèíà âûâîäà (ÌÂ) — âûïîëíÿåò ëîãè÷åñêèå âûâîäû íà îñ-
íîâàíèè çíàíèé, èìåþùèõñÿ â áàçå çíàíèé. Ê åå îñíîâíîé çàäà÷å
îòíîñèòñÿ ñîãëàñîâàííàÿ îáðàáîòêà äàííûõ, èìåþùèõñÿ â ïðî-
ãðàììíîé ñðåäå èëè ïîëó÷åííûõ â ïðîöåññå äèàëîãà ñ îáúåêòàìè
âíåøíåé ñðåäû [4]. Ïðè ýòîì çíàíèÿ, õðàíÿùèåñÿ â áàçå çíàíèé,
èñïîëüçóþòñÿ ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ êîíå÷íîãî ðåçóëüòàòà. Ïîä
âíåøíåé ñðåäîé ïîäðàçóìåâàåòñÿ ëèáî íåêîòîðàÿ òåõíè÷åñêàÿ
ñèñòåìà, èíôîðìàöèþ î êîòîðîé ÝÑ ïîëó÷àåò ïîñðåäñòâîì äàò÷è-
êîâ, ëèáî ÷åëîâåê-îïåðàòîð, ðàáîòàþùèé ñ ÝÑ. Ïîëó÷åííûå òà-
êèì îáðàçîì äàííûå àíàëèçèðóþòñÿ èëè èíòåðïðåòèðóþòñÿ ñ ïî-
ìîùüþ çíàíèé ýêñïåðòà, õðàíÿùèõñÿ â áàçå çíàíèé. Â èòîãå:
âûäâèãàþòñÿ è ïðîâåðÿþòñÿ ðàçëè÷íûå ãèïîòåçû;
âûðàáàòûâàþòñÿ íîâûå äàííûå, à â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ è
íîâûå çíàíèÿ;
ôîðìèðóþòñÿ çàïðîñû íà ââîä íîâûõ äàííûõ;
ôîðìèðóþòñÿ ðåøåíèÿ, íîñÿùèå ðåêîìåíäàòåëüíûé èëè
óïðàâëÿþùèé õàðàêòåð, â çàâèñèìîñòè îò òèïà ÝÑ.
Ïîäñèñòåìà îáúÿñíåíèé (ÏñÎ) — ôîðìèðóåò çàêëþ÷åíèå
ýêñïåðòíîé ñèñòåìû è ïðåäñòàâëÿåò ðàçëè÷íûå êîììåíòàðèè,
ïðèëàãàåìûå ê çàêëþ÷åíèþ, à òàêæå îáúÿñíÿåò ìîòèâû çàêëþ÷å-
íèÿ. Äëÿ áîëüøèíñòâà ÝÑ ýòà ïîäñèñòåìà ÿâëÿåòñÿ âàæíîé ñî-
ñòàâíîé ÷àñòüþ. Îñíîâíàÿ öåëü ýòîé ïîäñèñòåìû — ñäåëàòü ÝÑ
«ïðîçðà÷íîé» äëÿ ïîëüçîâàíèÿ, ò. å. ïðåäîñòàâèòü ïîëüçîâàòåëþ
âîçìîæíîñòü ïîíèìàòü ëîãèêó äåéñòâèé ñèñòåìû. Òàêàÿ âîçìîæ-
íîñòü èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå â ïðîöåññå îñâîåíèÿ ÝÑ ïîëüçî-
âàòåëåì, êîãäà íåäîâåðèå ê ñèñòåìå, ñóùåñòâóþùåå íà ïåðâîì
ýòàïå ðàáîòû, ñìåíÿåòñÿ ïîíèìàíèåì è â êîíå÷íîì èòîãå âåäåò ê
ïîëíîìó ïðèÿòèþ ñèñòåìû ïîëüçîâàòåëåì. Îñîáåííî ýòî âàæíî
äëÿ îáó÷àþùå-êîíñóëüòèðóþùèõ ÝÑ, ãäå îò îòíîøåíèÿ ÷åëîâåêà
ê ñèñòåìå â ïñèõîëîãè÷åñêîì àñïåêòå ïîëíîñòüþ çàâèñèò óñïåõ
ðàáîòû. Ïîäñèñòåìà îáúÿñíåíèÿ äîëæíà ïîçâîëÿòü ïîëüçîâà-
òåëþ:
â ëþáîé ìîìåíò ïðèîñòàíàâëèâàòü ðàáîòó ñèñòåìû è ïîëó-
÷àòü ïîëíîå îïèñàíèå åå òåêóùåãî ñîñòîÿíèÿ;
ïî çàïðîñó ïîëüçîâàòåëÿ âûäàâàòü ëþáóþ èíôîðìàöèþ î
ïðîéäåííîì ñèñòåìîé ïóòè ñ âîçìîæíîñòüþ âîçâðàòà íà
ëþáîé åãî ó÷àñòîê;

8
Ãëàâà 1. Èñêóññòâåííûé èíòåëëåêò è ÑÀÏÐ

ïî çàïðîñó ïîëüçîâàòåëÿ ñîîáùàòü ðåçóëüòàòû ðàíåå âûïîë-
íåííûõ äåéñòâèé, ïðîâåðîê âûäâèíóòûõ ãèïîòåç ñ ïîÿñíå-
íèÿìè;
ïîëó÷àòü îòâåòû íà âîïðîñû òèïà «ïî÷åìó?», «çà÷åì?»,
«êàê?».
Íóæíî îòìåòèòü, ÷òî ñóùåñòâóåò ðÿä ÝÑ (ïðåæäå âñåãî
óïðàâëÿþùèõ), äëÿ êîòîðûõ íàëè÷èå ðàçâèòîé ÏñÎ íå îáÿçà-
òåëüíî. Â òàêèõ ñèñòåìàõ, êàê ïðàâèëî, ðàáîòàþùèõ â ðåæèìå
«ðåàëüíîãî âðåìåíè», ÏñÎ çàìåíÿåòñÿ ñïåöèàëüíûì ìåõàíèçìîì
çàïèñè äåéñòâèé è çàêëþ÷åíèé ÝÑ, ïî ôóíêöèÿì àíàëîãè÷íîìó
«÷åðíîìó ÿùèêó» â àâèàöèè. Òåì íå ìåíåå â öåëîì ðîëü òàêîé
ïîäñèñòåìû â ÝÑ âàæíà.
Ìîäóëü ïðèîáðåòåíèÿ çíàíèé (ÌÏÇ) — íåîáõîäèì äëÿ ïîëó-
÷åíèÿ çíàíèé îò ýêñïåðòà, ïîääåðæêè áàçû çíàíèé è äîïîëíå-
íèÿ åå ïðè íåîáõîäèìîñòè. Ýòà ÷àñòü ÝÑ, ðàíåå èíîãäà íàçûâàâ-
øàÿñÿ ðåäàêòîð áàçû çíàíèé, ïðåäîñòàâëÿåò èíæåíåðó ïî çíàíè-
ÿì ñðåäñòâà, îáëåã÷àþùèå ïðîöåññ çàïîëíåíèÿ ÁÇ â ïðîöåññå
ðàáîòû ñ ýêñïåðòîì. Î÷åâèäíî, ÷òî áàçà çíàíèé èìååò âèä íàáî-
ðà ôàéëîâ, õðàíÿùèõñÿ íà ìàãíèòíîì íîñèòåëå. Ñëåäîâàòåëüíî,
òàêîé ðåäàêòîð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òðàíñëÿòîð ñ íåêîòîðîãî ïîä-
ìíîæåñòâà åñòåñòâåííîãî ÿçûêà, èñïîëüçóåìîãî èíæåíåðîì ïî
çíàíèÿì, â ñïåöèàëüíûé êîä, îðèåíòèðîâàííûé íà ðàáîòó ìà-
øèíû âûâîäà. Ðåäàêòîð áàçû çíàíèé äîëæåí:
áûòü óäîáåí äëÿ ðàáîòû èíæåíåðà ïî çíàíèÿì, ò. å. èñ-
ïîëüçîâàòü íåêîòîðîå ïîäìíîæåñòâî åñòåñòâåííîãî ÿçûêà;
ïîçâîëÿòü ðåàëèçîâûâàòü ëþáóþ ñòðóêòóðó çíàíèé, ïðåäó-
ñìîòðåííóþ ñîñòàâîì ÁÇ;
ïîçâîëÿòü êîððåêòèðîâàòü ýëåìåíòû áàçû çíàíèé áåç èçìå-
íåíèÿ åå ñòðóêòóðû;
èìåòü âîçìîæíîñòü ïðåäñòàâëÿòü îáîáùåííóþ ñòðóêòó-
ðó ÁÇ.
Ê æåëàòåëüíûì, íî íå íåîáõîäèìûì õàðàêòåðèñòèêàì ðåäàê-
òîðà îòíîñèòñÿ âîçìîæíîñòü ïðîâåðêè íà íåïðîòèâîðå÷èâîñòü
ÁÇ è îòñóòñòâèå â íåé çàöèêëèâàíèé â ïðîöåññå ëîãè÷åñêîãî âû-
âîäà. Äîïóñòèì è ðÿä äðóãèõ ôóíêöèé. Îñíîâíûì æå ýëåìåíòîì
ÌÏÇ ïî-ïðåæíåìó ÿâëÿåòñÿ «äðóæåñòâåííûé» èíòåðôåéñ ñ èí-
æåíåðîì ïî çíàíèÿì.
Ïîëüçîâàòåëüñêèé èíòåðôåéñ — íåîáõîäèì äëÿ ïðàâèëüíîé
ïåðåäà÷è îòâåòîâ ïîëüçîâàòåëþ, èíà÷å ïîëüçîâàòüñÿ ñèñòåìîé
êðàéíå íåóäîáíî. Òàêîé èíòåðôåéñ òîæå äîëæåí íîñèòü õàðàêòåð
«äðóæåñòâåííîãî» è ïðåäîñòàâëÿòü ïîëüçîâàòåëþ âñå íåîáõîäè-
ìûå èíñòðóìåíòû äëÿ êîíñòðóêòèâíîãî äèàëîãà ñ ÝÑ.

1.2. Çíàíèÿ è èõ ïðåäñòàâëåíèå. Ýêñïåðòíûå ñèñòåìû
9

Ïåðå÷èñëåííûå ñòðóêòóðíûå ýëåìåíòû ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå
õàðàêòåðíûìè, õîòÿ â ðåàëüíûõ ýêñïåðòíûõ ñèñòåìàõ èõ ôóíê-
öèè ìîãóò áûòü ñîîòâåòñòâóþùèì îáðàçîì óñèëåíû èëè ðàñøè-
ðåíû.
Çíàíèÿ â áàçå çíàíèé ïðåäñòàâëåíû â êîíêðåòíîé ôîðìå,
è îðãàíèçàöèÿ áàçû çíàíèé ïîçâîëÿåò èõ ëåãêî îïðåäåëÿòü,
ìîäèôèöèðîâàòü è ïîïîëíÿòü. Ðåøåíèå çàäà÷ ñ ïîìîùüþ ëî-
ãè÷åñêîãî âûâîäà íà îñíîâå çíàíèé, õðàíÿùèõñÿ â áàçå çíà-
íèé, ðåàëèçóåòñÿ àâòîíîìíûì ìåõàíèçìîì ëîãè÷åñêîãî âûâîäà.
Õîòÿ îáà ýòè êîìïîíåíòà ñèñòåìû ñ òî÷êè çðåíèÿ åå ñòðóêòóðû
ÿâëÿþòñÿ íåçàâèñèìûìè, îíè íàõîäÿòñÿ â òåñíîé ñâÿçè ìåæäó
ñîáîé è îïðåäåëåíèå ìîäåëè ïðåäñòàâëåíèÿ çíàíèé íàêëàäûâà-
åò îãðàíè÷åíèÿ íà âûáîð ñîîòâåòñòâóþùåãî ìåõàíèçìà ëîãè÷å-
ñêèõ âûâîäîâ. Òàêèì îáðàçîì, ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ýêñïåðò-
íûõ ñèñòåì íåîáõîäèìî àíàëèçèðîâàòü îáà óêàçàííûõ êîìïî-
íåíòà.
×òîáû ìàíèïóëèðîâàòü çíàíèÿìè èç ðåàëüíîãî ìèðà ñ ïîìî-
ùüþ êîìïüþòåðà, íåîáõîäèìî îñóùåñòâëÿòü èõ ìîäåëèðîâàíèå.
Ê îñíîâíûì ìîäåëÿì ïðåäñòàâëåíèÿ çíàíèé îòíîñÿòñÿ:
«òðîéêè» (îáúåêò—àòðèáóò—çíà÷åíèå);
ëîãè÷åñêèå ìîäåëè;
ïðîäóêöèîííûå ìîäåëè;
ñåòåâûå ìîäåëè;
ôðåéìîâûå ìîäåëè.
Ïðåæäå ÷åì ïåðåéòè ê áîëåå äåòàëüíîìó ðàññìîòðåíèþ òè-
ïè÷íûõ ìîäåëåé (ôîðì) ïðåäñòàâëåíèÿ çíàíèé â ñèñòåìàõ ÈÈ,
îçíàêîìèìñÿ ñ êàæäîé èç íèõ.
«Òðîéêè» — ýòî îäíà èç ñòàðåéøèõ ôîðì ïðåäñòàâëåíèÿ çíà-
íèé, ïðèøåäøàÿ â èíæåíåðèþ çíàíèé èç áàç äàííûõ. Îíà ïðå-
äîñòàâëÿåò
ðàçðàáîò÷èêàì
èíòåëëåêòóàëüíûõ
ñèñòåì
âîçìîæ-
íîñòü áûñòðîé ðåàëèçàöèè òàêîé ïðåäìåòíîé îáëàñòè, â êîòîðîé
íàèáîëåå àêòóàëüíûìè ÿâëÿþòñÿ íå èåðàðõè÷åñêèå ñòðóêòóðû
ðàññìàòðèâàåìûõ îáúåêòîâ, à çíà÷åíèÿ èõ îòäåëüíûõ ïðèçíàêîâ,
ò. å. â ñëàáîñòðóêòóðèðîâàííûõ è ñëàáîñâÿçàííûõ îáëàñòÿõ ïðåä-
ñòàâëåíèÿ çíàíèé.
Ýòà ôîðìà ïðåäñòàâëåíèÿ çíàíèé óïðîùàåò ðàçðàáîòêó ÝÑ
â ñëó÷àå ñîîòâåòñòâóþùåé ïðåäìåòíîé îáëàñòè è èñïîëüçîâàíèÿ
òðàäèöèîííûõ àëãîðèòìè÷åñêèõ ÿçûêîâ ïðîãðàììèðîâàíèÿ, òà-
êèõ, êàê C, Pascal, FORTRAN, BASIC è ò. ï. Îñíîâíûå ïðîöåäó-
ðû îáðàáîòêè èíôîðìàöèè â òàêîé ÝÑ, êàê ïðàâèëî, îòíîñÿòñÿ
ê îáëàñòè ÷èñëåííûõ âû÷èñëåíèé, ïîýòîìó ñèñòåìû ðàáîòàþò
áûñòðî è ýôôåêòèâíî.

10
Ãëàâà 1. Èñêóññòâåííûé èíòåëëåêò è ÑÀÏÐ