Создание экспертных систем в среде EXSYS

Системы-оболочки являются наиболее простым средством формализации (автоформализации) экспертных знаний, практически не требующие участия посредников в лице инженера по знаниям или программиста при их использовании.

Инженер по знаниям только помогает эксперту выбрать наиболее подходящую для его проблемной области оболочку. В пособии рассматривается ряд коммерческих инструментальных систем-оболочек, широко используемых для конструирования прикладных ЭС для статических проблемных областей, характеризующихся постоянством своих параметров в процессе функционирования (процессе консультации) ЭС. В таких статических ЭС режимы приобретения знаний (формирования БЗ) и консультации разделены.

Системы EXSYS и GURU относятся к системам дедуктивного продукционного типа, причем система GURU (в ее современной версии, ориентированной на рабочие станции) по сути является инструментальной средой, поддерживающей различные режимы конструирования прикладных ЭС и обладающей достаточно развитыми средствами обработки фактора неопределенности. Эта система ориентирована на различные классы пользователей в зависимости от их подготовки в области искусственного интеллекта и программирования, имеет развитый интерфейс с современными СУБД и электронными таблицами, средства сбора статистики и т. д.

Система может работать на различных вычислительных платформах под управлением различных операционных систем, а также имеет поддержку сетевой конфигурации. Здесь будет рассмотрен наиболее простой способ использования GURU как системы-оболочки. В пособие приводятся общие характеристики систем и рассматриваются основные режимы их функционирования - режим приобретения знаний, в котором экспертом (возможно, при участии инженера по знаниям) формируется БЗ прикладной, и режим консультации, когда оболочка уже 'наполнена' знаниями и является по сути прикладной ЭС, предназначенной для пользователя-прикладника. В режиме приобретения знаний также осуществляется модификация ЭС (изменение и пополнение БЗ). СИСТЕМА EXSYS Общие характеристики системы Exsys Экспертная система Exsys представляет собой интеллектуальную систему, которая может быть использована для разработки базы знаний в любой предметной области. При этом знания представляются в виде продукционных правил. В систему включены средства отладки и тестирования программы, редактирования для модификации знаний и данных.

Основной частью экспертной системы является база знаний, которая накапливается в процессе развития системы. База знаний содержит правила типа: IF (условие) THEN (заключение), либо IF (условие) THEN (заключение ) ELSE (заключение ) Пример продукции: Если pH Правила могут существовать с некоторой долей вероятности, которая выражается коэффициентом уверенности.

Величину этого коэффициента задает эксперт при разработки базы знаний. В экспертной системе Exsys предусмотрено три шкалы, по которым оцениваются коэффициенты уверенности.

Первая шкала использует только два значения коэффициентов уверенности: 0 –ложь, 1 – истина.

Вторая шкала предусматривает значения от нуля до десяти, при этом: 0 – абсолютная ложь, 10 – абсолютная истина, промежуточные значения характеризуют различную степень уверенности.

Третья шкала расширяет возможности второй: -100 – абсолютная ложь, +100 – абсолютная истина, промежуточные значения соответствуют различной степени уверенности. При разработке базы знаний эксперт решает, в зависимости от особенностей задачи, какую из этих шкал выбрать. При разработке базы знаний можно воспользоваться текстовой информацией, формулами или использовать и то, и другое одновременно. Все зависит от выбора разработчика. В том случае, если было решено использовать математические выражения, появляются переменные. Они записываются в квадратных скобках.

Например, [X] > [Y]. С правилом могут быть связаны примечание (NOTE) и ссылка (REFERENCE), которые отражают справочную информацию.

Каждое правило обязательно должно содержать две части IF – условие и THEN – заключение. Части ELSE, NOTE, REFERENCE не являются обязательными. При разработке правил в системе Exsys используются квалификаторы.

Квалификатор – это специальная текстовая переменная, которая имеет имя и может принимать одно из нескольких значений. Все значения пронумерованы для быстрого и легкого ввода их при создании правил.

Квалификаторы используются для формирования условий. С этой целью выбирается нужный квалификатор и указывается номер соответствующего значения. В процессе создания экспертной системы можно изменить любое правило, любой квалификатор, их текстовую информацию и вариант значения. В системе формируются варианты выбора (CHOICES) принятия решения, которые составляют часть THEN (заключение) правила с заданной экспертом шкалой вероятности.

Важной особенностью системы Exsys является возможность вывода информации из других правил, позволяющая разбивать сложные задачи на подзадачи. В Exsys реализованы механизмы как прямого, так и обратного вывода.

Система Exsys, как и любая экспертная система имеет возможность объяснения полученных результатов. При необходимости, можно выяснить весь ход вычислений, вплоть до исходных данных.

Система Exsys в процессе поиска решения способна выполнять ряд вычислительных задач, но некоторые задачи выходят за рамки его возможностей. В Exsys имеется возможность вызова внешних программ для выполнения вычислений.

Внешние программы могут передавать данные Exsys через БД или spread sheet. Exsys может вызывать почти все MSDOS–программы в качестве внешних программ. Ввод правил Ввод нового правила выполняется при нажатии клавиши или . Exsys проверяет все новые правила на совместимость с уже существующими. Если обнаружен возможный конфликт, информация об этом отображается на экране и пользователь должен произвести необходимые изменения. Exsys не может проверять математические формулы.

Правила состоят из условий, которые являются предложениями. Эти условия часто состоят из квалификаторов и значений, объединенных в предложение.

Квалификатор всегда находится в начале предложения. В условной части правила может быть несколько пар квалификатор-значение. Exsys допускает до 30 значений для одного квалификатора. Не следует переопределять значения квалификаторов, так как Exsys хранит квалификаторы в соответствии с их номерами и не сможет распознать, что два квалификатора с различными номерами одинаковы, если их текстовые значения совпадают. Ранее введенные квалификаторы можно вызывать для повторного использования по их номерам, можно перемещаться по их списку нажатием клавиш > и >. Если список квалификаторов велик или Вы забыли номер требуемого квалификатора, можно найти его по его текстовому имени. Для этого необходимо нажать клавишу , а затем ввести текст. Если некоторый квалификатор содержит введенный текст, он будет отображен вместе со своим номером. Таким образом, в результате поиска могут быть найдены несколько квалификаторов. Выбор нужного производится по номеру. Во время работы экспертной системы проверяются IF – части правил. Если все условия в IF – части правила истинные, то принимается истинной THEN – часть правила, в противном случае принимается истинной ELSE – часть правила (если она есть). Exsys допускает задание в одной IF – части до 126 конъюнкций условий.

Условия проверяются в том порядке, в котором они записаны, соответственно порядок их следования может быть различным.

Поэтому наиболее важные условия следует записывать раньше.

Каждое правило может иметь примечание.

Примечание отображается вместе с правилом и не влияет на ход работы, а служит лишь информацией для пользователя.

Правило так же может иметь ссылку на источник информации, выраженной в нем. В отличие от примечания, ссылка не отображается, если пользователь специально не укажет этого.