Введение в экспертные системы 23 страница

134, и схему, сочиненную нашей пациенткой, я хотел бы охарактеризовать именно как возрастание функций, выходящее за рамки ее нормального

134 Жиль де ла Type говорит: "Мы видели сомнамбул - бедных, необразованных, в бодрствующем состоянии малоодаренных девушек, все поведение которых менялось, как только их усыпляли. Перед этим они бывали скучны, а тут становились оживленными и возбужденными, иногда даже одухотворенными" (Цит. по: Loewenfeld, Der Hypnofismus, р. 132).

интеллекта. Мы уже видели, откуда могли взяться отдельные моменты этой схемы. Другим ее источником являются, возможно, круги жизни фрау Хауфе, которые изображены в книге Кернера. Представляется, что это было исходным пунктом в детерминации внешней формы. Как уже отмечалось в описании этого случая, идея дуализма обязана своим происхождением воспринятым обрывкам разговоров, при которых пациентка, будучи в мечтательном состоянии, присутствовала после своих экстазов. На этом исчерпывается мое знание источников, из которых пациентка привлекала материал для своего творчества. Откуда пришла главная идея - пациентка не могла ответить на этот вопрос. Конечно, я просмотрел оккультную литературу в этом направлении, поскольку последняя оказывалась в поле моего зрения, и даже открыл множество параллелей нашей гностической системе в различных столетиях, но они рассеяны по разным произведениям, которые в большинстве своем пациентке совершенно недоступны. Если к тому же учесть ее молодость и особенности ее окружения, то возможность подобного исследования с ее стороны можно уверенно исключить. Краткий анализ системы на основе данных пациенткой разъяснений показывает, сколько духовных сил потребовала эта конструкция. Насколько высоко можно оценить это интеллектуальное достижение - это дело вкуса. Но, учитывая юный возраст и духовный мир пациентки, его, во всяком случае, следует признать исключительным.

2. Заключительное слово

Я далек от того, чтобы считать результаты этой работы окончательными и научно вполне удовлетворительными. Вопреки общественному мнению, у которого для так называемых оккультных феноменов нет ничего, кроме презрительной усмешки, я стремился представить глубокую связь последних со сферой опыта врача или психолога и указать на многочисленные важные проблемы, которые еще ставит перед нами эта неисследованная область. Проделанная работа дала мне уверенность, что в данной области зреет богатый урожай для

экспериментальной психологии, а также сознание того, что наша немецкая наука слишком мало занимается этой темой. Последняя причина побудила меня также вывести анализ случая сомнамбулизма из области чистой патологии и сориентироваться во взаимном. отношении сомнамбулизма и патологии в целом. Этой работой я надеялся способствовать тому, чтобы наука проторила путь к более глубокому прояснению и ассимиляции психологии бессознательного, вокруг которой до сих пор еще не утихают споры.

УКАЗАТЕЛЬ ИМЕН

Августин 178 Майерс К. А. 286, 295

Адлер А. 6, 16, 89, 90, 91, 126, Маркс К. 202

138 Моцарт В. А. 129

Андерсен X. К. 189

Артемидор Давдиан (из Наполеон I 196,265

Эфеса) 172 Ницше Ф. 123, 204, 322, 323, 324

Бенуа П. 221,222 Парацельс 126

Вернем И. (Bemheim) 72 Пренс М. (Prince) 74,300

Бетховен Л. ван 129

Вине А. 228, 239, 278, 281, 282, Рибо Т. A. 299

288, 290, 291, 293, 320 Рише П. 280, 299, 328

Блейлер 0. 74, 225, 230, 241

Блумхарт И. К. 87, 325 Сократ 196

Бор H. 98 Тертуллиан 202

Брейер Й. 105 Уайли Э. (Wylie) 221

Бурже П. 154

Фирц 98

Вагнер P. 130 Флавий Иосиф 173

Вике Ф. (Wickes) 41, 47, 136 Флурнуа Т. (Flournoy) 74, 290,

Вундт В. 54 293, 296, 297, 302, 306, 312,

Гёте И. В. 186, 196, 239, 245, Форе 0. (Forel) 74, 304

267, 295, 296, 309, 324 Фрейд З. 11,13,18,49,52,72,

73, 74, 89, 90, 91, 92, 93, 97,

Джеймс У. 235,298 105, 107, III, 126, 171, 172,

Дюпре К. 101 173, 192, 292, 305, 317

Жане П. 72, 74, 276, 285, 287, Хатгард Г. P. 221, 222

288, 300, 302, 306, 308, 309,

315 Шарко Ж. М. 72, 234, 285, 306

Шиллер Ф. 13, 186, 187, 191, 245

Краффт-Эбинг P. 232,327 Шредер ван дер Кольк Я. 298

Лагерлёф С. 221

Лаоцзы 162 Экхарт Майстер 207

Левенфельд Л. 308, 310, 320

Леви-БрюльЛ. 44,166 Юнг К. Г. 41, 57, 126, 153, 172,

ЛеманнА. 282,283,311 238,323

Ленин 202

Льебо A. A. 72

УКАЗАТЕЛЬ

ВАЖНЕЙШИХ ТЕРМИНОВ

Архетип, архетипический 49,57, Детство 57, 76, 125, 129, 187-

119, 133,134, 141, 180, 220, 190, 203, 213, 260, 301

Индивидуум, индивидуальность,

Бессознательное 29, 31, 34, 35, индивидуальный 7,42,45,

44, 49, 50, 52, 54-56, 61, 64, 48, 51, 56, 58-60, 62, 68, 74,

72-74, 76, 77, 81, 83-88, 86, 91, 103, 108, 127, 130,

101, 106, 108, 109, 113, 118, 131, 134, 136, 143, 144, 155,

120, 122, 123, 125, 127, 128, 161-163,165-172,177,178,

130-136, 142, 143, 145, 146, 182, 183, 190-197, 199, 200,

149, 152, 153, 163, 167, 168, 202, 204, 206, 212-215, 222,

172, 174-177, 181, 182, 184, 223, 281, 288, 301, 317, 320-

188-190,197-202,204-206, 322,324

210,215-220,222,224, Инфантилизм, инфантильный 8,

226-230,238,267,282, 20, 22, 23, 40, 94, III, 124,

288-290, 292, 294, 295, 298, 125, 127, 130, 148, 177, 182,

299, 306, 315, 317, 319, 320, 186

324,325,328-330 Истерия 80, 84, 105, 121, 226-

Брак 30, 62, 143, 144, 181, 209, 228, 232, 233, 235, 236, 239-

210,212-220,222,223 244, 249, 276-278, 282, 291,

299, 300, 302-306, 308, 310,

Воспитание 8, 17, 38, 39, 43, 47, 313, 315, 316, 321, 328

49, 51, 52, 55, 58, 60, 62, 63,

68, 69, 75, 84, 85, 95, 103, Комплекс 23, 27, 31, 50, 54, 59,

104, 117, 148-150, 157-161, 73, 82, 101, 104, 105, 122-

165-169,174,179,184, 124, 128, 134, 138, 139, 141,

186-191, 213, 223, 228, 244, 142, 213, 216, 234, 288, 311,

261 314-317,321

Галлюцинация 84, 231-233, Медиум 243, 245, 247, 249, 253-

237-240, 242-244, 250, 251, 256, 260-262, 267, 268, 273,

263, 280, 281, 289, 291, 293- 274, 282, 283, 285, 288, 289,

297, 300, 302, 304, 308, 311, 322

313,317,319,326 Мышление 7, 8, 15, 18, 29, 39,

Гипноз 232, 282, 285, 289-292, 40, 52, 71, 99, 101, 103, 157,

294,308-311,313,326 169, 183, 293, 307, 324

Детская психология 6, 40, 42, Невроз 8, 21, 23, 45, 49, 52, 73-

186,189 76, 80, 82, 86, 105-112, 125-

129, 135, 136, 138, 148, 155, 177, 182, 183, 197, 200, 204-

204, 205, 223, 226, 305 206, 210, 211, 215, 217, 223,

226, 231, 233, 234, 236- 239,

Пубертат, пубертатный возраст 243, 250, 251, 262, 277-281,

16, 55, 80, 83, 174, 175, 178, 285, 288, 289, 292, 293, 296,

181, 276, 301, 308, 317, 318 297,300-302,305-308,

310-312, 315, 319, 321, 322,

Родители 12, 14-17, 19, 23, 25, 324,326,327,330

26, 28, 30, 31, 34, 39, 42, 44- Сомнамбулизм 226,228,234,

50, 53, 57-61, 75-78, 81- 236,241-243,245,251-253,

83, 86, 87, 92-94, 106, 107, 255, 263, 267, 280, 281, 289,

110, 129, 136-145, 147-149, 291, 299, 302, 306, 308, 309,

154, 156, 161, 166, 170, 171, 312, 313, 318, 319, 327, 330

177,187,188-190,211-213, Спиритизм, спиритический 243,

215,228 259, 270, 275, 276, 308

Семья 16, 25, 31,32,44,45, 57- Школа 38, 39, 41, 52-62, 78,

61, 67, 79, 83, 85, 93, 94, 102, 107, 110, 136-138, 140, 142,

131, 136, 139, 178, 193, 214, 145, 148, 151-157, 160, 162,

223, 228, 243-245, 253, 266, 166, 169, 172, 187, 244, 245,

272,281,301,308 276,301,326

Сознание 29, 43-45, 47, 48, 52,

54-59, 62, 64, 65, 74, 78, 82, Эгоизм, эгоцентризм 28, 77, 78,

84, 86, 101, 108, 113, 116, 87, 125, 127, 143, 147

118,121-124,129-131,134,

145, 148, 163, 170-172, 174,

Предисловие

В книге сделана попытка систематизировать знания и опыт, накопленные в области экспертных систем, и представить их в виде сжатого курса по методологии экспертных систем и их применения в реальных условиях.

Глава 1 содержит обзор состояния рынка систем искусственного интеллекта, структуру экспертной системы (ЭС), этапы разработки ЭС и представления знаний.

Глава 2 посвящена рассмотрению двух системы логики - исчислению высказываний и исчислению предикатов. Описана формальная система доказательства формул исчисления высказываний и предикатов.

В главе 3 описаны методы представления знаний предметной области – семантические сети, фреймы, правила продукций.

Глава 4 посвящена методам решения задач и приведены программы с использованием эвристических оценочных функций.

Главы 5 и 6 знакомят с некоторыми принципами организации ЭС и вероятностными рассуждениями при поиске решений в условиях неопределенности и выводе в сети при наличии конкурирующих гипотез.

Комбинированное использование экспертной системы и аппарата искусственных нейронных сетей, описанных в главе 7, обеспечивает необходимую гибкость и самообучение на основе знаний.

Описание оболочки G2- графической, объектно – ориентированной среды для построения и сопровождения экспертных систем реального времени, предназначенных для мониторинга, диагностики, оптимизации, планирования и управления динамическими процессами, приведено в главе 8.

Информационные ресурсы Интернет, используемые при подготовке данного пособия перечислены в главе 9.

Введение в экспертные системы

В начале восьмидесятых годов в исследованиях по искусственному интеллекту сформировалось самостоятельное направление, получившее название "экспертные системы" (ЭС). Цель исследований по ЭС состоит в разработке программ, которые при решении задач, трудных для эксперта-человека, получают результаты, не уступающие по качеству и эффективности решениям, получаемым экспертом. Исследователи в области ЭС для названия своей дисциплины часто используют также термин "инженерия знаний", введенный Е. Фейгенбаумом [15] как "привнесение принципов и инструментария исследований из области искусственного интеллекта в решение трудных прикладных проблем, требующих знаний экспертов".

Программные средства (ПС), базирующиеся на технологии экспертных систем, или инженерии знаний (в дальнейшем будем использовать их как синонимы), получили значительное распространение в мире. Важность экспертных систем состоит в следующем:

- технология экспертных систем существенно расширяет круг практически значимых задач, решаемых на компьютерах, решение которых приносит значительный экономический эффект;

- технология ЭС является важнейшим средством в решении глобальных проблем традиционного программирования: длительность и, следовательно, высокая стоимость разработки сложных приложений; высокая стоимость сопровождения сложных систем, которая часто в несколько раз превосходит стоимость их разработки; низкий уровень повторной используемости программ и т.п.;

- объединение технологии ЭС с технологией традиционного программирования добавляет новые качества к программным продуктам за счет обеспечения динамичной модификации приложений пользователем, а не программистом; большей "прозрачности" приложения (например, знания хранятся на ограниченном естественном языке (ЕЯ), что не требует комментариев к знаниям, упрощает обучение и сопровождение); лучшей графики; интерфейса и взаимодействия.

По мнению ведущих специалистов [7], в недалекой перспективе ЭС найдут следующее применение:

- ЭС будут играть ведущую роль во всех фазах проектирования, разработки, производства, распределения, продажи, поддержки и оказания услуг;

- технология ЭС, получившая коммерческое распространение, обеспечит революционный прорыв в интеграции приложений из готовых интеллектуально- взаимодействующих модулей.

ЭС предназначены для так называемых неформализованных задач, т.е. ЭС не отвергают и не заменяют традиционного подхода к разработке программ, ориентированного на решение формализованных задач, которые обладают одной или несколькими из следующих характеристик:

- задачи не могут быть заданы в числовой форме;

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

- не существует алгоритмического решения задач;

- Неформализованные задачи обычно обладают:

- ошибочностью, неоднозначностью, неполнотой и противоречивостью исходных данных;

- ошибочностью, неоднозначностью, неполнотой и противоречивостью знаний о проблемной области и решаемой задаче;

- большой размерностью пространства решения, т.е. перебор при поиске решения весьма велик;

- динамически изменяющимися данными и знаниями.

Следует подчеркнуть, что неформализованные задачи представляют большой и очень важный класс задач.

Экспертные системы и системы искусственного интеллекта отличаются от систем обработки данных тем, что в них в основном используются символьный (а не числовой) способ представления, символьный вывод и эвристический поиск решения (а не исполнение известного алгоритма).

По качеству и эффективности решения экспертные системы не уступают решениям эксперта-человека. Решения экспертных систем обладают "прозрачностью", т.е. могут быть объяснены пользователю на качественном уровне. Это качество экспертных систем обеспечивается их способностью рассуждать о своих знаниях и умозаключениях. Экспертные системы способны пополнять свои знания в ходе взаимодействия с экспертом.

Технология экспертных систем используется для решения различных типов задач: интерпретация, предсказание, диагностика, планирование, конструирование, контроль, отладка, инструктаж, управление. Применяется в самых разнообразных проблемных областях, таких, как финансы, нефтяная и газовая промышленность, энергетика, транспорт, фармацевтическое производство, космос, металлургия, горное дело, химия, образование, целлюлозно-бумажная промышленность, телекоммуникации и связь и др.

Коммерческие успехи к фирмам-разработчикам систем искусственного интеллекта (СИИ) пришли не сразу. На протяжении 1960 - 1985 гг. успехи ИИ касались в основном исследовательских разработок, которые демонстрировали пригодность СИИ для практического использования. Начиная примерно с 1985 г. (в массовом масштабе с 1988 - 1990 гг.), в первую очередь ЭС, а в последние годы системы, воспринимающие естественный язык (ЕЯ-системы), и нейронные сети (НС) стали активно использоваться в коммерческих приложениях.

Рисунок 1.1 отражает [54] различные аспекты состояния рынка ИИ: инвестиции в разработку в области ИИ (США, Европа, Япония) (Рисунок 1.1, а); доля систем ИИ в информатике (программном обеспечении) (Рисунок 1.1, б); доходы от продаж традиционных языков программирования (Рисунок 1.1, в); инвестиции только в программное обеспечение (США) (Рисунок 1.1, г).

Надо отметить, что на заре появления ЭС специфика используемых в них языков, технологии разработки приложений и используемого специального оборудования (например, Lisp-машины) давала основания предполагать, что интеграция ЭС с традиционными, программными системами является сложной и, возможно, невыполнимой задачей при ограничениях, накладываемых реальными приложениями.

Прирост % в год % от рынка информатики

220 28

100 Европа

Япония

80 США 0,16

1984 87 89 91 93 1985 90 2000

а б

млн $ млн $

Языки ИИ

420 480 ПО для ИИ

Язык для ЭС

230 для ПЭВМ 650

ЕЯ интерфейс

Языки для

20 mainframe ЭВМ Распознавание

270 Речи

1984 88 92 94 96 1986 90 94

в г

Рисунок 1.1. Состояние и перспективы рынка ИИ

Однако в настоящее время коммерческие инструментальные средства (ИС) для создания ЭС разрабатываются в полном соответствии с современными технологическими тенденциями традиционного программирования, что снимает проблемы, возникающие при создании интегрированных приложений.

Причины, приведшие СИИ к коммерческому успеху, следующие.

Интегрированность. Разработаны инструментальные средства искусственного интеллекта (ИС ИИ), легко интегрирующиеся с другими информационными технологиями и средствами (с CASE, СУБД, контроллерами, концентраторами данных и т.п.).

Открытость и переносимость. ИС ИИ разрабатываются с соблюдением стандартов, обеспечивающих открытость и переносимость.

Использование языков традиционного программирования и рабочих станций. Переход от ИС ИИ, реализованных на языках ИИ (Lisp, Prolog и т.п.), к ИС ИИ, реализованным на языках традиционного программирования (С, C++ и т.п.), упростил обеспечение интегрированности, снизил требования приложений ИИ к быстродействию ЭВМ и объемам оперативной памяти. Использование рабочих станций (вместо ПК) резко увеличило круг приложений, которые могут быть выполнены на ЭВМ с использованием ИС ИИ.

Архитектура клиент-сервер. Разработаны ИС ИИ, поддерживающие распределенные вычисления по архитектуре клиент-сервер, что позволило: снизить стоимость оборудования, используемого в приложениях, децентрализовать приложения, повысить надежность и общую производительность (так как сокращается количество информации, пересылаемой между ЭВМ, и каждый модуль приложения выполняется на адекватном ему оборудовании).

Проблемно/предметно-ориентированные ИС ИИ. Переход от разработок ИС ИИ общего назначения (хотя они не утратили свое значение как средство для создания ориентированных ИС) к проблемно/предметно-ориентированным ИС ИИ [9] обеспечивает: сокращение сроков разработки приложений; увеличение эффективности использования ИС; упрощение и ускорение работы эксперта; повторную используемость информационного и программного обеспечения (объекты, классы, правила, процедуры).