Экспертные системы САПР
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Системы автоматического проектирования
Издательство:
Издательский Дом ФОРУМ
Автор:
Ездаков Андрей Леонидович
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 160
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-8199-0886-0
ISBN-онлайн: 978-5-16-104993-8
Артикул: 111050.11.01
Доступ онлайн
В корзину
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 образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Для студентов факультета ЭКГ, обучающихся по направлению 09.00.00 «Информатика и вычислительная техника» и специальности «Системы автоматизированного проектирования».
Тематика:
ББК:
УДК:
- 004: Информационные технологии. Вычислительная техника...
- 519: Комбинатор. анализ. Теория графов. Теория вер. и мат. стат. Вычисл. мат., числ. анализ. Мат. кибер..
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 09.03.01: Информатика и вычислительная техника
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
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.  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.  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.  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.  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.  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.  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.  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
Доступ онлайн
В корзину