Реферат: Искуственный интеллект

│Сборка новой ЭС из│    -    │    +     │    +     │    +    │   +   │

│существующих      │         │          │          │         │       │

├──────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼─────────┼───────┤

│Развитый интерфейс│    +    │    -     │    +     │    +    │   +   │

├──────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼─────────┼───────┤

│Возможность созда-│         │          │          │         │       │

│ния прикладных    │    -    │    -     │    +     │    -    │   -   │

│программ          │         │          │          │         │       │

├──────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼─────────┼───────┤

│Несколько форм    │         │          │          │         │       │

│представления зна-│    -    │    +     │    +     │    +    │   +   │

│ний               │         │          │          │         │       │

├──────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼─────────┼───────┤

│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.