2.4 СИСТЕМЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ЗНАНИЯХ

Естественно, если создание ЭС происходит не с помощью оболочки ЭС,  потребуется привлечение и иных специалистов - собственно разработчиков программного обеспечения ЭС.

Как уже было отмечено, важнейшим элементом ЭС является база знаний. Именно на создание и апробацию БЗ могут быть потрачены основные ресурсы разработчиков, особенно, когда для построения системы используется оболочка ЭС.

В силу этой специфики ЭС в процессе ее создания выделяют следующие основные этапы, связанные с разработкой и апробацией базы знаний.

Этап идентификации. На этом этапе определяются цели системы, границы рассматриваемой проблемной области (т.е. решаемая задача), необходимые ресурсы. Возможно, самым важным вопросом, на который нужно ответить на этом этапе, является вопрос о том, нужна ли вообще для рассматриваемой проблемы ЭС.

Задача, которую предполагается возложить на ЭС, должна быть практически важной и востребованной. У будущей системы должны быть свои пользователи – специалисты, которые сталкиваются с такими задачами достаточно часто в своей деятельности.

Задача не должна быть тривиальной, т.е. ее решение должно вызывать реальные затруднения у специалистов данной предметной области. С другой стороны, задача не должна быть слишком трудной или уникальной задачей. В данной предметной области должны быть эксперты, которые эффективно решают такие задачи.

В любой более менее важной области число экспертов многократно меньше числа обычных специалистов. Именно это и обусловливает будущую выгоду от ЭС – ее внедрение позволит легко тиражировать знания экспертов, а сама ЭС поможет «обычным» специалистам достигать результатов, доступных только экспертам. Если задача может быть достаточно ясно сформулирована, понятна экспертам, и эксперты могут  (совместно с инженером по знаниям) описать возможные способы ее решения, то такая задача является подходящей для ЭС.

Итак, наличие экспертов и иных источников знаний, необходимых для решения рассматриваемых задач, является еще одним условием возможности создания ЭС. Целесообразность создания ЭС оценивается также путем ответов на такие вопросы:

- не существует ли уже иных, традиционных математических способов и средств, а также программ, которые с достаточной эффективностью решают рассматриваемую задачу?

- будет ли эксплуатация системы приносить коммерческий результат и каковы ожидаемые доходы от внедрения такой системы (в сравнении с затратами на ее создание, внедрение и распространение) ?

Этап концептуализации. На этом этапе инженер по знаниям совместно с экспертом выделяют основные понятия предметной области (объекты, процессы) и взаимосвязи между ними. Определяются типы отношений между понятиями («причина-следствие», «род-вид», «часть-целое» и т.п.), производится декомпозиция проблемы на подпроблемы, определяются необходимые для решения проблемы виды знаний. Этот этап является основным этапом извлечения экспертных знаний. При необходимости, используются и другие источники знаний (нормативная и техническая документация, технологические карты, методики и др.)

Говорят еще, что на этапе концептуализации формируется модель предметной области, выраженная в терминах специалистов этой области (экспертов). При построении такой модели используются удобные выразительные средства – графики, диаграммы, таблицы, тексты и др.  На следующем этапе эта модель будет преобразована в новый вид – формализованную модель знаний, выраженную с помощью специальных способов представления знаний.

Этап формализации. На этом этапе концептуальная модель предметной области переводится на формальный язык представления знаний. Для представления знаний используют специальные языки (модели представления знаний), среди которых можно назвать:

- правила продукций;

- сетевые модели;

- объектно-ориентированное представление знаний и фреймы;

- логические модели

и др.

Часто для используются  сразу несколько способов представления знаний (например, сетевые модели и правила продукций).

Этап реализации. На этом этапе могут быть выделены две стадии – создание рабочего прототипа и создание опытной версии системы.

Назначением рабочего прототипа является проверка пригодности  выбранной модели представления знаний и созданной базы знаний. Соответственно, акцент на этой стадии делается на создание базы знаний (опытного сегмента базы знаний) и машины вывода. Гораздо в меньшей степени важны компоненты, обеспечивающие взаимодействие с пользователями.

На стадии опытной версии ЭС система приводится к тому виду, который позволит ей работать с конечными пользователями. На этой стадии можно задумываться над интерфейсами пользователей, компонентами взаимодействий, обеспечением юзабилити. В ходе решения этих задач следует обратить внимание не только на дружественность интерфейса, но и на обеспечение доверия пользователей к выводам системы.

Этапы тестирования и опытной эксплуатации. Тестирование на проверочных примерах осуществляется уже в ходе апробации рабочего прототипа и опытной версии системы. На стадии рабочего прототипа наиболее важна апробация разработанных моделей знаний и процедур логического вывода, решение тестовых задач и оценка адекватности полученных результатов. 

На стадии опытной версии ЭС тестирование путем выполнения тестовых задач проводится с участием конечных пользователей системы.

Выявленные ошибки устраняются, для чего может быть осуществлен возврат к любому из предыдущих этапов. 

Этап опытной эксплуатации предназначен для апробации системы  в «нелабораторной», реальной обстановке (или близкой к реальной) – работа с реальными пользователями в ходе решения задач, которые возникают перед ними на практике.  Этап опытной эксплуатации сопровождается не только накоплением сведений о свойствах системы, ее достоинствах и недостатках, но и доведением ЭС до коммерческой версии (пополнением объемов БЗ, создание необходимой документации, справочных руководств и инструкций по эксплуатации, доводка интерфейсов системы, организация обслуживания пользователей и др.)

Как и для любого программного продукта, в жизненном цикле ЭС можно назвать и такие этапы, как:

- эксплуатация (включая внедрение в эксплуатацию на конкретных рабочих местах),

- модификация, в том числе, пополнение и редактирование базы знаний;

- утилизация – окончание жизненного цикла системы, когда назначение и возможности системы перестают удовлетворять текущим потребностям, а дальнейшая модификация ее невозможна или нецелесообразна.

 В заключение отметим основное отличие ЭС от второго названного здесь класса систем, основанных на знаниях – системах корпоративных занний. В ЭС знания более активны, т.е. сама база знаний наряду с машиной вывода является инструментом, имитирующим деятельность человека – эксперта, в результате чего выполняется автоматизированное решение задач, на которые рассчитана система. В системах корпоративных знаний объемы БЗ могут быть гораздо больше. Эти БЗ содержат не только экспертные, но и (возможно, даже в большей степени) другие знания, которые в обычном случае представляются документами, литературой и т.п.

В подобных системах более активную роль играют пользователи, система уже не выступает в качестве эксперта, «ведущего» пользователя к решению задачи. Типичным способом использования корпоративных БЗ является информационный поиск, где автором запроса является человек. При этом система позволяет применить не только традиционные методы ручного поиска или формальный поиск  по запросу, но и решать более сложные интеллектуальные задачи, такие как:

-  подбор сведений по сложным, неформализованным критериям (на основе анализа отношений между понятиями предметной области);

- подбор документов или рекомендаций под описание ситуаций, интересующих пользователя;

- ответы на плохо сформулированные вопросы

и др.

Читать резюме

Читать дальше:

Глава 3. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗНАНИЙ И ВЫВОД РЕШЕНИЙ В ИИС. 3.1. Модели представления знаний