Понятие экспертной системы

В 60-70 годах прошлого столетия в исследованиях по искусственному интеллекту сформировалось самостоятельное направление, получившее название «экспертные системы» (ЭС).

Искусственный интеллект представляет собой область информатики, которая занимается разработкой интеллектуальных компьютерных систем, т.е. систем, обладающих возможностями, которые традиционно связаны с человеческим разумом: пониманием языка, обучением, способностью рассуждать, решать проблемы и т.д.

Цель исследований по экспертным системам состоит в разработке программ, предназначенных для решения трудно формализуемых задач, не уступающих по качеству и эффективности решениям, которые получает эксперт.

Исследователи в области ЭС для названия своей дисциплины часто используют также термин « инженерия знаний » как «привнесение принципов и инструментария исследований из области искусственного интеллекта в решение трудных прикладных проблем, требующих знаний экспертов» [6]. Процесс организации знаний в базу знаний и построения экспертной системы называют инженерией знаний.

Технология экспертных систем используется для решения различных типов задач: интерпретации предсказания, диагностики, планирования, конструирования, контроля, отладки, инструктажа, управления.

Решения экспертных систем обладают «прозрачностью» и могут быть объяснены пользователю на качественном уровне. Это свойство экспертных систем обеспечивается их способностью рассуждать о своих знаниях и умозаключениях. Экспертные системы способны пополнять свои знания в ходе взаимодействия с экспертом. В литературе приводятся разные определения ЭС. В настоящее время отсутствует единое определение ЭС. Наиболее популярными являются следующие.

Экспертная система – это программа для компьютера, которая оперирует со знаниями в определенной предметной области с целью выработки рекомендаций или решения проблем [6].

Экспертная система - это сложный программно-аппаратный комплекс, аккумулирующий знания специалистов в конкретной предметной области и тиражирующий этот эмпирический опыт для консультаций менее квалифицированных пользователей [4, 5].

Экспертная система - это система,основанная на знаниях (knowledge-based system).

Строго говоря, экспертная система – это более широкое понятие. Система, основанная на знаниях, это любая система, процесс работы которой основан на применении правил отношений к символическому представлению знаний. Например, программа, способная рассуждать о погоде, будет системой, основанной на знаниях даже в том случае, если она не способна выполнить метеорологическую экспертизу. Программа, способная давать прогноз погоды, имеет право называться метеорологической ЭС.

Огромный интерес к ЭС со стороны пользователей вызван, по крайней мере, тремя причинами.

1. Пользователи ориентированы на решение широкого круга задач в неформализованных областях, малодоступны для вычислительной техники.

2. С помощью ЭС специалисты, не знающие технологии программирования, могут самостоятельно разрабатывать интересующие их приложения, что позволяет резко расширить сферу использования вычислительной техники.

3. ЭС при решении практических задач достигает результатов, не уступающих, а иногда и превосходящих возможности людей-экспертов.

Экспертные системы предназначены для решения так называемых неформализованных задач, обладающих одной или несколькими характеристиками:

· задачи не могут быть заданы в числовой форме (символьный вывод);

· цели не могут быть выражены в терминах точно определенной целевой функции;

· не существует алгоритмического решения задач;

· применение эвристического поиска решений в условиях, когда алгоритмическое решение существует, но его нельзя использовать из-за ограниченности ресурсов (параметры времени и памяти).

Неформализованные задачи обычно характеризуются аспектами неполной информации: неточностью, неопределенностью, нечеткостью проблемной области [14]. Кроме того, наблюдается большая размерность пространства решений (перебор при поиске решения весьма велик) и динамически изменяющиеся данные. Неточные данные задаются в интервальной форме [D-E; D+E]. Неопределенность - это неизвестное значение истинности высказывания. Нечеткость данных связана с заданием функции принадлежности элементов множества.