Экспертные системы – основная разновидность интеллектуальных систем. Введение в экспертные системы

Название «экспертная система» происходит из термина «экспертная система, базирующаяся на знаниях». Экспертная система – это система, которая использует человеческие знания, встраиваемые в компьютер, для решения задач, которые обычно требуют человеческой экспертизы. Хорошо разработанные системы имитируют процесс рассуждения экспертов, используя это для решения специфических задач.

Такие системы могут использоваться не экспертом для улучшения их способностей и возможностей в решении задач определенного класса в конкретной предметной области. ЭС могут быть также использованы для распространения источников редких знаний.

В конечном счете, такие системы могут функционировать лучше, чем некоторые отдельные эксперты - люди при выработке решения или суждения в специфической, обычно узкой области экспертизы.

Эта возможность может иметь значительное влияние как на деятельность таких профессиональных консультантов, как финансовые аналитики, юристы, аудиторы и др., так и на организации и их менеджмент.

Технологию построения ЭС часто называют инженерией знаний. Этот процесс требует специфической формы взаимодействия создателя ЭС, которого называют инженером знаний, и одного или нескольких экспертов в некоторой предметной области. Инженер знаний «извлекает» из экспертов процедуры, стратегии, эмпирические правила, которые они используют при решении задач и встраивает эти знания в ЭС (см.рис.9.7).

ЭС – это сложные программы, которые манипулируют знаниями в целях получения эффективного решения в узкой предметной области. Как и настоящий человек – эксперт, эти системы используют символическую логику и эвристики (эмпирические правила) чтобы найти решения. И, они могут ошибаться, но обладают способностью учиться на своих ошибках.

Основные понятия ЭС. Основными понятиями ЭС являются: экспертиза, эксперты, проведение экспертизы, вывод и объяснительные способности.

Экспертиза – это обширное, специфическое знание для решения задачи, извлеченное из обучения, чтения и опыта. Следующие типы знаний являются примерами того, что включает себя экспертиза:

- теории о проблемной области;

- правила и процедуры относительно проблемной области;

- правила (эвристики) о том, что делать в данной проблемной ситуации;

- глобальные стратегии для решения таких типов задач;

- мета - знания (знания о знаниях);

- факты о проблемной области.

Рис.9.7. Процесс построения ЭС.

Эти типы знаний дают возможность ЛПР принимать решения лучше и быстрее при решении сложных задач.

Эксперты. Трудно дать определение понятию эксперт, т.к. мы в действительности говорим о разных степенях или уровнях экспертизы. Вопросом является также каким объемом экспертных знаний в данной области и какими навыками должен обладать, чтобы быть квалифицированным в качестве эксперта?

Обычно, человеческая экспертиза включает многогранное интеллектуальное поведение, которое вовлекает в процесс следующие виды деятельности.

- выявление и формулировка проблемы и задачи;

- решение задачи быстро и надлежащим образом;

- объяснение решения;

- обучение из опыта;

- реструктуризация знаний;

- при необходимости от устоявшихся правил и шаблонов;

- определение уместности и соответствия;

- осознание ограничений.

Для имитации эксперта – человека необходимо создать компьютерную систему, проявляющую все эти характеристики. Однако в современных ЭС прежде всего исследованы и разработаны вторая и третья из этих видов деятельности (решение задач и объяснение решений).

Проведение экспертизы. Целью ЭС является проведение экспертизы путем аккумуляции знаний от экспертов и предоставлению их другим людям (не экспертам). В этот процесс вовлечены четыре вида деятельности: извлечение знаний (из экспертов или других источников), представление знаний (в компьютере), вывод знаний и передача знаний пользователю. Знания хранятся в компьютере в базе знаний (БЗ).

Вывод. Уникальной чертой ЭС является их способность рассуждать («думать»). Имеется в виду, что необходимые знания для экспертизы хранятся в БЗ, программа может иметь доступ к соответствующим данным в БД, а ЭС может делать логический вывод, получая нужное знание, зачастую не хранящееся в явном виде в БЗ. Процесс вывода осуществляется составляющей системы, которая называется машина вывода.

Способность объяснять. Другой уникальной чертой ЭС является ее способность объяснять свои советы или рекомендации. Объяснение и обоснование производятся подсистемой объяснений. Она дает возможность системе проверять свои рассуждения и объяснять их действия.

Принципам построения и разработке ЭС посвящено огромное количество публикаций. Помимо приведенных фундаментальных работ Фейгенбаума и Уотермана.