Экспертная система

Экспертная система — наиболее известный и распространенный вид интеллектуальных систем. Хотя этот термин употребляется весьма широко, но его точного определения пока нет. Можно лишь указать ряд особенностей, которые присущи только экспертным системам.

Первая особенность экспертных систем состоит в том, что они предназначены для пользователей, сфера деятельности которых далека от искусственного интеллекта, программирования, математики, логики. Для таких пользователей экспертная система выступает как некая система, помогающая им в повседневной работе. Общение с экспертными системами, работа с ними должны быть так же просты, как просты, например, управление телевизором, стиральной машиной или автомобилем.

Что же дают пользователю экспертные системы? Во многих видах человеческой деятельности используемые знания далеко не всегда могут быть четко формализованы. Точнее, наряду со знаниями как бы отделенными, отобранными у специалистов (они зафиксированы в учебниках, инструкциях, учебных фильмах и т. п.), существуют так называемые профессиональные навыки и умения, овладеть которыми можно, только работая вместе с тем, кто уже овладел ими.

Профессионал высокого уровня (врач, геолог, экономист, инженер, технолог и т. д.) отличается от новичка, овладевшего знаниями в объеме учебных программ института или университета, именно этими навыками и умениями. И повышение их профессионального мастерства — огромная социальная задача. Чтобы ее решить, надо научиться "извлекать" из профессионалов-экспертов те знания, которые не зафиксированы в форме, пригодной для массового распространения, — в книгах, кинофильмах, наглядных пособиях. В этом и заключается вторая особенность экспертных систем.

Само название этих систем указывает на то, что они должны хранить в себе знания профессионалов-экспертов в некоторой предметной области. И не просто хранить, но и передавать их тем, у кого таких знаний нет. Для этого в экспертной системе предусмотрены не только простые средства общения между системой и специалистами, но и средства доведения хранимых в системе знаний до специалиста вместе с необходимыми пояснениями и разъяснениями. В этом заключается третья особенность экспертных систем. Ни в каких других интеллектуальных системах, кроме систем, предназначенных для обучения, объяснительная функция (т. е. способность давать при необходимости пояснения и разъяснения) не встречается.

Рассмотрим типовую структуру экспертной системы, показанную на рис. 4.3. В этой структуре четыре основных блока. Экспертная система является типичной человеко-машинной системой, поэтому в ее состав включен блок, названный "интеллектуальный интерфейс". Его задача — обеспечить диалог с пользователем на привычном ему языке. В состав интеллектуального интерфейса могут входить средства визуализации, с помощью которых на экране дисплея формируются необходимые образы, используемые в процессе общения пользователя с системой (чертежи, схемы, рисунки и т. п.).

Рисунок 4.3 - Общая схема экспертной системы

Общение с пользователем происходит в режиме "вопрос-ответ", причем вопросы могут задавать как пользователь, так и система. Первый вопрос обычно задает пользователь — он посылает системе стандартный сигнал-реплику: "Помоги мне!". Если, предположим, экспертная система стала советчиком для любителя-автомобилиста, то между ними может произойти, например, такой диалог [78]:

— Помоги мне!— Что наблюдается? (Это стандартная первая реплика системы.)— Двигатель не заводится.— Какая сейчас температура воздуха?—?25°С.— Первая причина — загустело масло. Залито зимнее масло?и т. д.

Поддерживать диалог с пользователем экспертной системе помогает схема управления диалогом. Она хранится в логическом блоке, и именно он осуществляет все необходимые манипуляции с репликами пользователя, информацией из базы знаний и выдаваемыми ответными репликами.

Специфическим именно для экспертных систем является наличие блока объяснений. Дело в том, что после консультации с экспертной системой решение, полученное пользователем, может показаться ему либо неприемлемым, либо не лучшим. Происходит это потому, что часть рассуждений экспертная система делает самостоятельно, используя свой сценарий и те знания, которыми она располагает. Пользователю же кажется, что в логике получения решения имеются "провалы", "перескоки", не обоснованные шагами диалога.

Во всех подобных случаях пользователь может обратиться к блоку объяснений. Последний на вопрос "Как получилось именно это решение?" дает все необходимые объяснения, используя информацию, которая в процессе выработки решения накапливается в логическом блоке. Как правило, сценарий предусматривает несколько путей; среди них возможны тупиковые пути, не ведущие к нужной цели. Оказавшись на дороге в тупик, система может автоматически вернуться к той "развилке", где она сделала неверный выбор. Неудачные попытки в памяти логического блока не сохраняются, и в результате к концу поиска решения в нем запоминается лишь результативный путь — трек, ведущий от начальной ситуации к решению. Этот трек и используется блоком объяснения для ответа на запрос пользователя.

Но пользователь может задать и иной вопрос: "Почему рекомендуется решение Р1, а не решение Р2?". Чтобы ответить на этот вопрос, система должна построить путь от Р2 к исходной ситуации, т. е. от готового решения прийти к исходным данным. Далее возможны два варианта: либо система убеждается, что Р2 не может быть получено из исходных данных, либо она получает новый трек, который от исходных данных ведет не к Р1, а к Р2. Сравнивая трек и для Р1, и для Р2, система находит тот момент, когда она предпочла двигаться к Р1, а не к Р2, и свои соображения по выбору на этом шаге она сообщает пользователю.