Реферат: Искуственный интеллект
│Иерархия языков │ │ │ │ │ │
│представления зна-│ - │ + │ + │ - │ + │
│ний │ │ │ │ │ │
├──────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼─────────┼───────┤
│Графическое отоб- │ - │ - │ + │ - │ + │
│ражение процессов │ │ │ │ │ │
├──────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼─────────┼───────┤
│Самообучение │ - │ + │ - │ - │ - │
├──────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼─────────┼───────┤
│Логическая провер-│ + │ + │ + │ + │ + │
│ка │ │ │ │ │ │
├──────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼─────────┼───────┤
│Система объяснения│ + │ + │ + │ + │ + │
├──────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼─────────┼───────┤
│Несколько видов │ + │ - │ + │ - │ + │
│диалога │ │ │ │ │ │
├──────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼─────────┼───────┤
│Связь с другими │ + │ - │ + │ - │ - │
│программами │ │ │ │ │ │
├──────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼─────────┼───────┤
│Перевод знаний из │ │ │ │ │ │
│одной формы в дру-│ - │ + │ + │ - │ + │
│гую │ │ │ │ │ │
├──────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼─────────┼───────┤
├──────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼─────────┼───────┤
│Показатель функци-│ │ │ │ │ │
│ональности (в │ 40% │ 60% │ 80% │ 47% │ 80% │
│процентах) │ │ │ │ │ │
└──────────────────┴─────────┴──────────┴──────────┴─────────┴───────┘
Из таблицы видно, что показатель функциональности "Консультанта"
ниже, чем у других популярных систем. Следует отметить, что выбор 15
ти функций был ориентирован в основном на пользователя; многие функ-
ции не были рассмотрены. Также, необходимо уточнить, что системы с по-
казателем функциональности = 100% пока не существует (у самых разви-
тых систем показатель функциональности порядка 80 - 85%).
С позиции быстродействия "Консультант" находится в достаточно вы-
соком положении. К сожалению, нет возможности количественно оценить
быстродействие системы и сравнить с быстродействием других систем. Од-
нако, известно, что на поиск решения в базе из 100 правил одна из са-
мых быстрых систем - MYCIN - тратит около 5 минут. "Консультант" на
такую же базу тратит примерно 15 минут.
"Консультант" требует по сравнению с другими системами сравнитель-
но мало машинных ресурсов (см. п. 3.1.1.). Единственные ЭС, требующие
также мало ресурсов -MicroExpert и Expert-Ease.
Поскольку, исходя из специфики решаемых в ВС задач и экономическо-
го положения, критериями эффективности следует считать стоимость, бы-
стродействие и надежность. Учитывая вышеприведенные результаты, следу-
ет выбрать систему "Консультант". Она одна из самых быстродействующих
и надежных, и обладает самой низкой стоимостью.
5.3. Оценка скорости создания базы знаний на примере демонстраци-
онной базы "Оценка продолжительности службы военнослужащего"
На теоретическую разработку базы, аналогичной "Оценке..." эксперт
затрачивает примерно по 15 минут на правило. Ему необходимо из знания
по медицине выделить и структуировать факты, относящиеся к данной
предметной области (в данном случае, к области количественной оценке
состояния здоровья на основании данных о возрасте, вредных привычках,
характере службы и других параметров), установить между фактами связи
в виде правил.
Непосредственную оценку скорости создания БЗ можно проводить пос-
ле процесса теоретической разработки. Занесение одного правила в соз-
даваемую базу знаний занимает около 1 минуты (так как в базе "Оцен-
ка..." 77 правил, процесс занесения в нее правил займет примерно 75
минут). Создание одного факта займет примерно 2 минуты (в "Оценке...
" 29 фактов, суммарное время создания базы фактов - 60 минут). Время
на процесс создания файла базы, его проверки, оптимизации, упаковки и
сохранения, занимает примерно 35 минут. Суммарное время, затраченное
на ввод разработанной базы "Оценка..." - примерно 3 часа.
Аналогичный ввод знаний в других системах занимает несколько боль-
шее время. Так, например, синтаксис системы MYCIN не позволяет
вводить правила со скоростью быстрее, чем одно правило за 3 минуты
(хотя в MYCIN не нужно вводить факты, система сама выделяет их из пра-
вил, которые вводятся через текстовый редактор в определенной форме).
Следует сделать оговорку, что есть системы, которые не требуют
предварительной теоретической обработки определенной области знаний;
они сами выделяют знания в определенной форме из обычного текста (нап-
ример, системы АМ и Eurisco).
Машина вывода системы "Консультант" благодаря разработанной стра-
тегии комдинированного вывода позволяет быстро получить решение на
поставленную цель. Однако, некоторые системы, благодаря инструмента-
рию для создания новых стратегий вывода, позволяют для конкретной за-
дачи спроектировать наиболее оптимальную стратегию вывода, исходя из
специфики задачи (например, СПЭИС, ПиЭС). Это позволит сократить коли-
чество задаваемых пользователю вопросов и, следовательно, ускорить
процесс принятия системой решения (хотя, на создание стратегии тоже
расходуется время). В зависимости от цели при работе с базой "Оцен-
ка..." пользователь затрачивает от 5 до 15 минут.
5.4. Выводы
Таким образом, система "Консультант" обладает следующими качества-
ми:
1) Низкая стоимость (складываемая из суммы стоимостей аппаратного
и программного обеспечения, необходимого для реализации системы).
2) Высокое быстродействие.
3) Малое количество функций (по сравнению с другими развитыми сис-
темами).
4) Высокая надежность.
5) Низкие требования к машинным ресурсам.
Критериями эффективности выбраны быстродействие, надежность и сто-
имость; следовательно, по этим критериям, "Консультант" удовлетворяет
поставленным требованиям.
Скорость создания новой базы знаний довольно высока, она оценена
в процессе проектирования и заполнения демонстрационной базы знаний
"Оценка продолжительности службы военнослужащего".
Заключение
В настоящем проекте рассмотрены вопросы создания и методики испо-
льзования экспертной системы - системы диагностики "Консультант". Сп-
роектированная система включена в состав АРМ командира. Создана с по-
мощью реализованной системы демонстрационная база знаний "Оценка про-
должительности службы военнослужащего".
Основные теоретические результаты сводятся к следующему:
1) Разработаны метод представления фактов в базе знаний в виде ди-
намических связанных списков (коллекций) и способ кодировки правил с
последующим представлением их в виде матрицы.
2) Разработана стратегия комбинированного вывода и метод перефор-
мирования базы знаний в зависимости от цели.
3) Созданы методы упаковки и оптимизации базы знаний, позволяющие
сократить объем занимаемой памяти и увеличить скорость работы систе-
мы.
4) Рассмотрен метод логической проверки правил на непротиворечи-
вость в процессе создания или редактирования базы знаний.
5) Разработан способ достижения цели, исключающий возможность не-
однозначного решения и несанкционированных ответов.
Основными практическими результатами являются:
1) Создание библиотеки процедур обработки знаний.
2) Реализация эффективного и удобного интерфейса пользователя.
3) Разработка общего алгоритма функционирования системы и алгорит-
мов работы отдельных ее компонентов.
4) Создание системы управления базами знаний.
5) Реализация пошагового редактора знаний с редактором правил в
виде электронной таблицы.
6) Создание системы эффективного вывода.
7) Разработка открытой архитектуры системы, позволяющей получать
и (или) передавать информацию в другие приложения (текстовые редакто-
ры типа ЛЕКСИКОН и СУБД типа SUPERCALC) и, не выходя из системы, за-
пускать другие приложения пакета АРМ командира.
8) Реализация системы управления протоколами.
9) Создание с помощью реализованной системы демонстрационной базы
знаний.
10) Проведение оценки эффективности системы с точки зрения быстро-
действия, надежности и стоимости.
Особенности созданной системы следующие:
1) Используется обычный "неинтеллектуальный" язык программирова-
ния высокого уровня (Турбо-Паскаль 6.0).
2) Используются методы объектно-ориентированного программирования
на основе библиотеки Turbo Vision.
3) Для экономии оперативной памяти используется механизм оверлеев.
4) Применяется модульный принцип построения программ, входящих в
состав системы.
5) Применяется механизм ресурсов.
6) Используются принципы полиморфизма потоков и коллекций при реа-
лизации базы знаний.
7) Применяются методы работы с динамической памятью.
В системе выявлен ряд недостатков:
1) Быстрый, но недостаточно наглядный редактор правил.
2) Ограниченность размеров базы знаний вследствие ограниченности
размеров динамической памяти, выделенной пользователю.
3) Сложность создания базы с большим количеством правил и фактов.
4) Низкая наглядность системы объяснения.
5) Отдаленность языка системы от естественного языка.
6) "Навязывание" пользователю одной стратегии вывода и одной фор-
мы представления знаний.
─────────────
Итак, в данном дипломном проекте разработана система диагностики,
которая по сравнению с существующими дает пользователю следующие преи-
мущества:
1. Удобство работы для неподготовленного пользователя, благодаря
диалоговой среде, длинным именам баз знаний, многооконному режиму ра-
боты и развитой системе меню.
2. Высокая скорость работы, как следствие использования стратегии
комбинированного вывода и оптимизации правил.
3. Блокировка неипользуемых клавиш для предотвращения несанкциони-
рованных действий со стороны пользователя.
4. Установка режима консультации при включении системы.
5. Наличие системы управления базами знаний.
Таким образом, созданная экспертная система полностью ориентирова-
на на неподготовленного пользователя и по всем показателям пригодна
для применения в АРМ командира.
──────────────────────────────────────
Литература
5. Кузин А.А. Общая кибернетика. т.2. - М.: Наука, 1979.
6. Фофанов В.А. Системные функции MS-DOS. - М.: Радио, 1988.
7. Фойц С. Windows 3.1 для пользователя. Киев.: Торгово-издательс-
кое бюро BHV, 1995.
8. Фаронов В.В. Программирование в Турбо-Паскале. - М.: МВТУ-ФЕС-
ТО Дидактик, 1992.
9. Фаронов В.В. Библиотека Turbo-Vision. - М.: МВТУ-ФЕСТО Дидак-
тик, 1993.
10. Лорьер Ж.-Л. Системы искусственного интеллекта. - М.: Мир,
1991.
11. Сойер Б., Фостер Д.В. Программирование экспертных систем на
Паскале. - М.: Финансы и статистика, 1990.
12. Таунсенд К., Фохт Д. Проектирование и программная реализация
экспертных систем на персональных ЭВМ. - М.: Финансы и статистика,
1990.
13. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам. - М.: Мир,
1989.
14. Вагин В.Н. Дедукция и обобщение в системах принятия решений. -
М.: Наука, 1988.
15. Экспертные системы: Сборник - М.: Знание, 1990.
16. Геловани В.А., Ковригин О.В. Экспертные системы в медицине. -
М.: Знание, 1987.
17. Нильсон Н. Принципы искусственного интеллекта. - М.: Радио и
связь, 1985.
18. Поспелов Г.С. Системный анализ и искусственный интеллект. -
М.: Препринт ВЦ АН СССР, 1980.
19. Минский М. Фреймы для представления знаний. -М.: Энергия,
1979.
20. Компьютер обретает разум: Пер. с англ./ Под редакцией В.Л.Сте-
фанюка. - М.: Мир, 1990.
