Классификация экспертных систем

Наиболее популярная классификация, предложенная Т.А. Гавриловой и В.Ф. Хорошевским в [2], подразделяет ЭС на четыре основных класса: по типу решаемой задачи; по связи с реальным временем; по типу используемой ЭВМ; по степени интеграции.

Классификация по типу решаемой задачи: интерпретация данных; диагностика; мониторинг; проектирование; прогнозирование; планирование; обучение, управление.

Интерпретация в переводе с латинского понимается как истолкование, объяснение, перевод на более понятный язык или процесс определения смысла данных, например: определение основных свойств личности по результатам тестирования в системах АВАНТЕСТ и МИКРОЛЮШЕР; идентификация типов океанских судов по результатам аэрокосмического сканирования (SIAP).

Диагностика – это процесс соотнесения объекта с некоторым классом объектов и(или) обнаружение неисправности в объекте, например диагностика и терапия сужения коронарных сосудов (ANGY).

Мониторинг – это непрерывная интерпретация данных в реальном масштабе времени и сигнализация о выходе параметров за допустимые пределы, например: мониторинг за работой атомного реактора (REACTOR), контроль аварийных датчиков на химическом заводе (FALCON).

Проектирование – это процесс создания проекта и подготовка спецификаций на объект. Под спецификацией понимается комплект разрабатываемой документации, например проектирование СБИС (CADHELP).

Прогнозирование позволяет предсказывать последствия некоторых событий или явлений на основании анализа имеющихся данных, например предсказание погоды (WILLARD), прогнозы в экономике (ECON).

Планирование - это нахождение плана действий, относящихся к объектам, способным выполнять некоторые функции, например планирование поведения робота (STRIPS), планирование промышленных заказов (ISIS).

Обучение - это использование персонального компьютера для обучения какой-либо дисциплине, например обучение языку программирования LISP с помощью программы «Учитель ЛИСП».

Управление - это функция организованной системы, поддерживающая определенный режим деятельности, например управление системой календарного планирования Project Assistant.

Классификация по связи с реальным временем подразделяет ЭС на статические, квазидинамические и динамические [1,2].

Статические ЭС разрабатываются в предметных областях, в которых база знаний и интерпретируемые данные не меняются во времени, например ЭС диагностики состояния автомобиля.

Квазидинамические ЭС интерпретируют ситуацию, которая меняется с некоторым фиксированным интервалом времени. Например, микробиологическая ЭС, которая считывает показания датчиков с технологического процесса один раз в 4-5 часов.

Динамические ЭС работают в режиме реального времени и производят непрерывную интерпретацию поступающих в систему данных, например ЭС мониторинга за состоянием больного в реанимации.

Классификация по типу используемой ЭВМ выделяетЭС, построенные с использованием: суперЭВМ (например, GRAY); мейнфреймов (например, System 390 серии G5); рабочих станций (SUN); миниЭВМ (VAX); персональных компьютеров; карманных персональных компьютеров.

Классификация по степени интеграции с другими программами подразделяетЭС наавтономные и интегрированные.

Автономные ЭС работают непосредственно в режиме консультаций с пользователем, при этом для решения задач не требуется привлекать традиционные методы обработки данных (расчеты, моделирование, статистическая обработка).

Интегрированные ЭС представляют собой сложный программный комплекс, использующий совокупность различных программных продуктов, объединенных логикой работы. Например, с помощью инструментальной среды MatLab производится извлечение нечетких продукций развития предприятия или моделирование тенденций его развития на базе нейронных сетей [1]. Это может быть надстройка над пакетами прикладных программ или интегрированная среда для решения сложной задачи с использованием базы знаний.

5. Классификация инструментальных средств создания экспертных систем
В настоящее время известны три основные направления проектирования экспертных систем [1]:

1. Экспертные системы, выполненные в виде отдельных программ. Как правило, такие системы предназначены для решения задач в одной конкретной предметной области. При построении таких систем применяются как традиционные процедурные языки PASCAL, C++ и т.д., так и специализированные языки искусственного интеллекта LISP, PROLOG.

2. Экспертные системы, построенные с использованием оболочек ЭС, которые представляют собой программный продукт, обладающий средствами представления знаний для определенных предметных областей. Задача пользователя заключается в формализации и вводе знаний с использованием специальной оболочки. Недостатком этих систем можно считать невозможность охвата одной системой всех существующих предметных областей. Примером могут служить ИНТЕР-ЭКСПЕРТ, РС+, VP-Expert, EMYCIN [1].

3. Экспертные системы, построенные с помощью генератора экспертных систем, который представляет собой мощный программный комплекс, предназначенный для получения оболочек, ориентированных на то или иное представление знаний в зависимости от рассматриваемой предметной области. Примеры этой разновидности - системы KEE, ART.

Система «Expert» является скелетным языком инженерии знаний, которая использует схему представления знаний, основанную на правилах, и имеет ограниченный механизм вывода, организованный по принципу прямой цепочки рассуждений и делающий его пригодным для задач типа диагностики и классификации. В этой системе имеются встроенные блоки построения объяснений, приобретения знаний и контроля непротиворечивости, которые ускоряют разработку. Блок контроля непротиворечивости хранит базу данных репрезентативных случаев с известными заключениями и использует их для тестирования экспертной системы после того, как инженер знаний добавляет новые правила. Если в каком-то случае не удаётся получить правильных рассуждений, то система «Expert» представляет процесс рассуждений до этого случая, чтобы инженер знаний мог понять, какое новое правило привело к неожиданным результатам [1].

ИНТЕР-ЭКСПЕРТ – это интегрированная система ведения баз данных и баз знаний. Она представляет собой среду для создания экспертных систем в области делопроизводства и экономики, создания и ведения электронных ведомостей, использование деловой графики, составление отчётов и электронных таблиц.

В системе реализован принцип синергизма (каждой части ИНТЕР- ЭКСПЕРТ доступны все данные, имеющиеся в системе). Экспертная система, созданная с помощью ИНТЕР-ЭКСПЕРТ, имеет доступ к информации, хранимой в базе данных, электронной ведомости, другом наборе правил, таблице, файле графиков.

ACQUIRE - это законченная среда для разработки и поддержки интеллектуальных прикладных программ. Система содержит в себе методологию пошагового представления знаний, что позволяет специалистам в проблемной области непосредственно участвовать в процессе приобретения, структурирования и кодирования знания. Прямое участие специалиста в проблемной области улучшает качество, законченность и точность приобретенного знания, снижает время разработки и эксплуатационные расходы.

Особенностью оболочки является структурированный подход к приобретению знаний. Модель приобретения знаний основана на распознавании образов. Знания представлены как объекты, а продукционные правила - в табличной форме. Оболочка позволяет выполнять обработку неопределенных качественных знаний, содержит средства вывода и документацию баз знаний в среде гипертекста.

Инструментальная система G2фирмы Gensym предлагает графическую, объектно-ориентированную среду для создания интеллектуальных прикладных программ, которые контролируют, диагностируют и управляют динамическими событиями в сетевых и моделируемых средах [ http://www.gensym.com ].

Инструментальная система G2 предназначена для создания ЭС на базе продукционных правил и других моделей (процедур) с использованием структурированного естественного языка. Инструментальная экспертная система G2 является основой всех прикладных программ фирмы Gensym. Она позволяет использовать визуальную среду программирования для создания интеллектуальных прикладных программ управления. NeurOn-Line и другие программы фирмы позволяют пользователям создавать нейросетевые прикладные программы. G2 совмещает выполнение правил и процедур в текущий момент времени со способностями рассуждений спустя некоторое время. Руководство по G2 позволяет пользователям создавать графические интерфейсы и системы диагностирования в реальном масштабе времени. Компания Telewindows Gensym's создала более мощную универсальную среду клиент/сервер, которая позволяет пользователям совместно использовать прикладные программы на основе G2.